Fakulta elektrotechnická

MOTTO: SCIENTIA EST POTENTIA

Vyhledávání

FPGA laboratoř

Katedra teorie obvodů, Technická 2, 166 27 Praha 6
Tel.: 224 352 288, Fax: 233 339 805
 http://amber.feld.cvut.cz/fpga
 

Kdo jsme?

Jakub Šťastný
Zabývá se aspekty číslicového zpracování biologických signálů, zejména lidského EEG a návrhem a analýzou algoritmů pro rozpoznávání EEG signálu. Mezi jeho další zájmy patří návrh číslicových integrovaných obvodů pro číslicové zpracování signálů. Vede FPGA laboratoř.

Jaromír Doležal
Zabývá se problematikou rozpoznávání drobných pohybů na základě EEG signálů a zpracování EEG v reálném čase, v současné době pracuje na implementaci laboratorního prototypu BCI systému.

Vladimír Černý
Zabývá se problematikou rozpoznávání a zpracování EEG v reálném čase, v současné době pracuje na implementaci laboratorního prototypu BCI systému.

Milan Kostílek
Zabývá se problematikou off line a on line klasifikace EEG signálu, rozpoznáváním charakteristických vzorů v EEG s aplikacemi v oblasti BCI systémů.

Martin Dobiáš
Zabývá se problematikou slepé separace a filtrace EEG signálu s aplikacemi v oblasti BCI systémů.

Jakým výzkumem se zabýváme

Řešíme aktuální otázky a problémy spojené se zpracováním, analýzou a rozpoznáváním biologických signálů, mimo jiné se zabýváme např.:

  • návrhem technik postavených na slepé separaci signálů pro potlačení nežádoucích typů aktivit v EEG signálu
  • klasifikací EEG signálu s vysokým rozlišením
  • rozpoznáváním pohybového EEG signálu v reálném čase, konstrukcí vlastního BCI rozhraní
  • výzkumem v oblasti optimalizovaných aplikačně-orientovaných struktur pro číslicové zpracování signálů, jejich analýzou a automatickým návrhem na hradlových polích.

K čemu to je

Výsledky našeho výzkumu najdou uplatnění v oblasti počítačového zpracování EEG aktivity - v tzv. Brain-Computer Interface systémech, systémech pro přímou komunikaci mezi lidským mozkem a počítačem. BCI systémy jsou dnes pomalu nasazovány v lékařských aplikacích (rehabilitační inženýrství), na obzoru se zvolna objevují aplikace i v jiných oblastech (například zábavní průmysl).

Výsledky naší práce jsou také uplatnitelné v oblasti návrhu aplikačně-orientovaných struktur pro číslicové zpracování signálu (digitální filtrace atd.).

Na čem konkrétně pracujeme

BCI (Brain-Computer Interface) - rozhraní pro přímou komunikaci lidského mozku a počítače - umožňuje uživateli ovládat elektronická zařízení pouze pomocí elektrické manifestace mozkové aktivity, bez užití periferního svalstva (například rukou). Původní myšlenka stojící za vývojem BCI byla pomoci těžce ochrnutým pacientům ovládat osobní počítač, protézu či kolečkové křeslo. Mezi další předpokládané aplikace patří oblast zábavy, počítačových her, armádní aplikace a mnoho dalších.

Na našem pracovišti pracujeme na návrhu a optimalizaci algoritmů pro BCI systémy s cílem zvýšit počet klasifikovaných typů mozkové aktivity návrhem algoritmů schopných rozpoznávat drobné pohyby prováděné na stejné straně těla (například pohyby prstů pravé ruky) z EEG aktivity. To by mělo v budoucnu vést ke zvýšení přenosové rychlosti komunikačního kanálu mezi mozkem a počítačem.

Přitom se zabýváme celým řetězcem zpracování signálu (nahrávání, filtrace a separace artefaktů, parametrizace a rozpoznávání).

V rámci našeho výzkumu jsme navrhli off-line, single trial klasifikační systém postavený na skrytých markovských modelech (Hidden Markov Models, HMM) jež umožňuje rozpoznat i málo odlišné typy pohybů (např. extenze/flexe ukazováčku). Dále jsme vyvinuli řadu dalších podpůrných algoritmů a úprav existujících postupů zpracování EEG za účelem dosažení co nejvyšší úspěšnosti klasifikace.

V současné době pracujeme na dalším vývoji systému a návrhu systému pro zpracování EEG v reálném čase, zabýváme se i dalšími souvisejícími tématy (např. využití interpersonální variability EEG). Realizovali jsme také prototyp BCI systému na kterém dále testujeme navrhované algoritmy, viz video na WWW stránkách naší laboratoře.

Kdo financuje náš výzkum

Náš výzkum je v současnosti financován z výzkumného záměru Transdisciplinární výzkum v oblasti biomedicínského inženýrství, (č. MSM6840770012) a dále grantů Analýza a modelování biologických a řečových signálů, GAČR č. 102/08/H008, (řešitel R. Čmejla) a grantem grantové agentury ČVUT SGS10/178/OHK3/2T/13 (řešitel J. Doležal).

S kým spolupracujeme

Výzkum v oblasti zpracování EEG signálu provádíme ve spolupráci s Karlovou univerzitou v Praze (Lékařská fakulta UK v Hradci Králové).

Vybrané publikace

  • Šťastný, J., Sovka, P.: The 3D approach to the surface Laplacian filtering with integrated sampling error compensation. Elsevier Signal Processing, pages 51 - 60. January 2007.
  • Šťastný, J., Sovka, P.: High-Resolution Movement EEG Classification. Accepted 23 September 2007. To Appear in Computational Intelligence and Neuroscience, Hindawi publishing company.
  • Ručkay L., Šťastný J., Sovka P.: ICA Model Order Estimation Using Clustering Method. Radioengineering, vol. 16, no. 4. Special Issue: Advanced Digital Signal Processing, pp. 51-57, 2007.
  • Doležal J., Šťastný J.: Exploiting Temporal Context in High-Resolution Movement-Related EEG Classification, to appear in Radioengineering
  • Šťastný J.: FPGA prakticky, BEN Praha 2011, 200 stran
Další týmy
Za obsah zodpovídá: prof. Ing. Zbyněk Škvor, CSc.
Poslední změna: 18. 09. 2011