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脳波モデルを用いたReal-time集中状態判別器の実演と現状の稼働アルゴリズムの紹介

kenyu
June 18, 2019

 脳波モデルを用いたReal-time集中状態判別器の実演と現状の稼働アルゴリズムの紹介

第58回生体医工学会で発表した内容をスライドにまとめなおしました.
Duffing方程式でモデル化した脳波の振る舞いモデルを用いて,安静状態と集中状態を区別する仕組みです.学会で一度発表したので,内側のアルゴリズムを公開しています.

発表会当日は,脳波を用いて集中状態をリアルタイムで判別するデモンストレーションも行いました.

keywords: カオス,ダフィング振動子,逆問題,サポートベクターマシン(SVM)

kenyu

June 18, 2019
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Transcript

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    View Slide

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    View Slide

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    500 Hz (0.002 sec)
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    0.244 ʢ෼ղೳʣͷഒ਺
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    EEG (micro V)
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  34. ύϥϝλಉఆʹ࢖༻͢Δ࣌ؒσʔλͷͨΊͷɼ''5ʹ࢖༻͢Δ૭ؔ਺ͷௐࠪ ελʔτͷඵ͸QBEEJOH

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  36. ࢀߟࢿྉɿۣܗ૭ύϥϝʔλಉఆ ಈը

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  40. ࢀߟࢿྉɿඇઢܗ47.ͷ݁Ռ B-CɼλΠϐϯά

    ඇઢܗαϙʔτϕΫλʔϚγϯͷ෼ྨ݁Ռ
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    x + Bx + Cx3 = D
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    B-C

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  41. ࢀߟࢿྉɿඇઢܗ47.ͷ݁Ռ ަࠩݕূ

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    x + A·
    x + Bx + Cx3 = D
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  42. ࢀߟࢿྉɿඇઢܗ47.ͷ݁Ռ ަࠩݕূ

    ඇઢܗαϙʔτϕΫλʔϚγϯͷ෼ྨ݁Ռ
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    x + Bx + Cx3 = D
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    ɾͲͪΒͷ৔߹͍ʹ͓͍ͯ΋ɼ҆੩ঢ়ଶͱूதঢ়ଶͷ൑ผʹࡍཱͬͯ༏ҐͳϞσϧύϥϝʔλͷ૊Έ߹Θͤ͸ͳ͔ͬͨ
    ɾ͔͠͠Ͳͷ৔߹ʹ͓͍ͯ΋ɼͭͷλεΫʹ͓͚Δूதঢ়ଶͷ൑ผ͕΄ͱΜͲҎ্ͷਖ਼ղ཰Ͱ൑ผ͕ՄೳͰ͋Δ͜ͱ͕Θ͔ͬͨ

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  43. ࢀߟࢿྉɿඃݧऀ/Pͷଟ߲ࣜΧʔωϧͷ޻෉
    ࣍Ҏ্ͷଟ߲ࣜࣸ૾
    Λࢼ͕ͨ͠ɼಛ௃্ۭؒͰͷ෼཭௒ฏ໘͕ෳࡶʹͳΔ͚ͩɽ
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    i
    xj
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    xi
    , xj
    xT
    i
    xj

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  44. ࢀߟࢿྉɿඇઢܗ47.ͷ޻෉
    Verification of a system to determine concentration state
    Running window
    Band Pass in sub-bands
    between 4 - 30 Hz
    IFFT
    Parameter identification
    ɾɾɾ
    Standardization
    Tree-dimensional
    polynomial mapping
    Train/Cross Validate
    SVM Classifier
    Standardization
    Tree-dimensional
    polynomial mapping
    Tree-dimensional
    polynomial mapping
    Tree-dimensional
    polynomial mapping
    Xstd
    =
    X − ¯
    X
    σ
    Standardization
    ෼෍ฏۉ
    ඪ४ภࠩ
    (A, B)
    ɹ↓
    ( 1, A, B, A2, AB, B2, A3, A2B, AB2, B3)
    Tree-dimensional
    polynomial mapping
    ɾଟ߲ࣜΧʔωϧ K(xi
    , xj
    ) = (xT
    i
    xj
    + 1)3
    xi
    , xj
    xT
    i
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    A
    B
    A
    B
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    ඪ४Խͱ࣍ݩͷଟ߲ࣜࣸ૾

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  45. ࢀߟࢿྉɿඇઢܗ47.ʹΑΔूத൑ผ
    3FBMUJNFूதঢ়ଶ൑ผςετ
    ܭଌऴྃޙͷը૾
    ҆੩ ෼
    λΠϐϯάࢼݧ ෼

    ϕωοη͕ग़͍ͯ͠Δ

    ݕఆͷλΠϐϯάαΠτ
    ന͍นΛ௚ࢹ
    ࢼݧલετϨον

    ௒ͥͭ҆Β͙ঢ়ଶ

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  46. ಈը൛
    3FBMUJNFूதঢ়ଶ൑ผςετಈը൛
    ࢀߟࢿྉɿඇઢܗ47.ʹΑΔूத൑ผ
    ूதঢ়ଶ͔Ͳ͏͔Λ
    ൑ผ͢Δάϥϑ
    ύϥϝλϚοϓ
    ͋Β͔͡ΊύʔιφϥΠζ͞Εͨ΋
    ͷΛ࡞੒͓ͯ͘͠ඞཁ͕͋Δ

    ࣮ݧ͝ͱʹઃఆͨ͠ঢ়ଶΛݩʹ
    ͦͷਓ͕Ͳͷ͘Β͍ूதͰ͖͍ͯ
    ͔ͨΛ࠷ޙʹฦ͢

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  47. ࢀߟࢿྉɿ೴೾ͷ৽ͨͳ৘ใఏࣔʹ޲͚ͨऔΓ૊Έ
    ೴೾Λ࢖ͬͨ৽͍͠πʔϧͷ։ൃʹ޲͚ͯ
    ··
    x + A ·
    x + Bx + Cx3 = P cos(ωt + ϕ)




    ϦϥοΫε ूத ϦϥοΫε
    <Modeling>
    Modeling of EEG, 1DOF, no random term
    ूத
    ϦϥοΫε
    ɾਓؒঢ়ଶΛՄࢹԽͰ͖Δ

    ɾݸਓͷಘҙෆಘҙ͕Θ͔Δ

    ɾ࣬ױͷ਍அࢧԉ͕Ͱ͖Δ

    ɾΞϓϦέʔγϣϯͷ૑ग़

    ɾࣾձ͕ଟ༷ʹͳͬͯ໘ന͘ͳΔ
    ଞͷੜཧ ਫ਼ਆ
    ׆ಈʹ

    ؔ࿈͕͋Δ͔΋
    ڥքΛ෼͚ΔͨΊͷ࢓૊Έ


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    τ


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    Α
    ಈըϑΝΠϧ
    Necomimi, Neurowear, Japan, Official video
    Τϯλϝͷಓ۩ͱͯ͠
    ೴೾͕࢖ΘΕ͍ͯΔ
    ಈըϑΝΠϧ

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  48. ֎෦ϦϯΫɿ4MJEF4IBSFʹஔ͍ͯ·͢
    αϙʔτϕΫλʔϚγϯʹؔ͢Δৄ͍͠આ໌͸ҎԼ
    IUUQTXXXTMJEFTIBSFOFUTTVTFSGTWN
    αϙʔτϕΫλʔϚγϯ 47.
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    લճͷதؒใࠂͷࢿྉ
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    ώτͷঢ়ଶਪఆΛ͢ΔͨΊʹ೴೾ͷ࣌ܥྻσʔλΛ೗ԿʹϞσϦϯά͢Δ͔ʁ

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