Iranian Journal of Biomedical Engineering (IJBME)

هجی کننده فارسی براساس الگوی ترکیبی SSVEP و RSVPسه‌گانه

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بیوالکتریک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران

2 گروه مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی همدان

3 استادیار، گروه بیوالکتریک، دانشکده مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران

چکیده
رابط مغز و کامپیوتر (BCI) یک مسیر ارتباطی جدید برای افراد دارای معلولیت شدید فراهم می‌کند تا تنها با استفاده از فعالیت مغز خود کلمات را هجی کنند. در دهه‌ها‌ی گذشته، انواع مختلفی از سیستم‌های هجی‌کننده باهدف طراحی هجی‌کننده‌های سریع و دقیق توسعه‌یافته‌اند.در این مطالعه برای بهبود سرعت هجی، یک سیستم ترکیبی BCI با دو الگوی تحریک ارائه بصری سریال سریع (RSVP) و پتانسیل برانگیخته بینایی حالت پایدار (SSVEP) پیشنهادشده است. در طراحی پروتکل پیشنهادی 36 کاراکتر موجود در 3 گروه 12 کاراکتری و هر گروه خود به 4 زیرگروه سه کاراکتری دیگر تقسیم می‌شود. کاراکترهای هر زیرگروه به دور یک مربع چشمک‌زن نوشته می‌شوند. شناسایی گروه کاراکتر هدف با اختصاص فرکانس منحصربه‌فرد به هر گروه به کمک تحریکات الگوی SSVEP ارائه می‌شود.همچنین به کمک دنباله تحریکات RSVP سه‌گانه زیرگروه هدف و با الگوی SSVEP تک فرکانس جهت کاراکتر هدف در مربع شناسایی می‌شود. در این پروتکل الگوریتم تحلیل چگالی طیف توان (PSDA) برای تشخیص فرکانس SSVEP گروه هدف به کار گرفته‌شده است. در الگوی RSVP سه‌گانه به کمک تبدیل ویولت و الگوریتم ماشین بردار پشتیبان (SVM) با تابع هسته خطی مؤلفه P300 شناسایی می‌شود.در الگوی SSVEP تک فرکانس با استفاده از ویژگی استخراج‌شده از الگوریتم تحلیل همبستگی کانونی (CCA) و اعمال آن‌ها به الگوریتم SVM غیر خطی سه کلاسه با هسته تابع پایه شعاعی (RBF) طبقه‌بندی سه جهت انجام می‌شود. برای ارزیابی از معیارهای دقت و نرخ انتقال اطلاعات (ITR) استفاده‌شده است. درمجموع 7 فرد سالم با میانگین دقت 4/3 ± 2/91 درصد و میانگین ITR 64/±1 5/21 بیت‌بردقیقه در آزمایش شرکت کردند.با 1 ثانیه کاهش زمان تحریک SSVEP سه فرکانسه میانگین دقت به 5/90 درصد وITR به 37/25 بیت بر دقیقه تغییر خواهد کرد. با استفاده از حروف فارسی و افزایش کاراکترها، علاوه بر حفظ دقت و کاهش زمان هجی،ITR بالاتری نسبت به مطالعات پیشین حاصل شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Persian speller based on hybrid SSVEP and Triple RSVP paradigm

نویسندگان English

Fatemeh Javaheri 1
Mohammad Bagher Khodabakhshi 2
Rasool Baghbani 3
1 Department of Medical Engineering, Hamedan University of Technology, Hamedan, Iran
2 Department of Biomedical Engineering, Hamedan University of Technology
3 Department of Medical Engineering, Hamedan University of Technology, Hamedan, Iran
چکیده English

Brain-Computer Interface (BCI) offers a communication pathway for individuals with severe disabilities, enabling them to spell words using brain activity. This study proposes a combined BCI system using Rapid Serial Visual Presentation (RSVP) and Steady-State Visual Evoked Potential (SSVEP) to enhance spelling accuracy and speed. The system organizes 36 characters into 3 groups of 12, each further divided into 4 subgroups of 3 characters. Each subgroup is arranged around a flashing square. SSVEP assigns unique frequencies to identify target groups, while triadic RSVP identifies subgroups. The target character is determined using single-frequency SSVEP.



Power Spectral Density Analysis (PSDA) detects SSVEP frequencies, and wavelet transform with Support Vector Machine (SVM) identifies P300 components in RSVP. Canonical Correlation Analysis (CCA) extracts features for a nonlinear SVM classifier in single-frequency SSVEP. The system was tested on 7 healthy participants, achieving 91.2% accuracy and an Information Transfer Rate (ITR) of 21.5 bits/min. Reducing SSVEP stimulation to 4 seconds maintained accuracy at 90.5% and increased ITR to 25.37 bits/min. Using Persian letters and more characters improved ITR while maintaining accuracy and reducing spelling time compared to similar studies.

کلیدواژه‌ها English

Speller
Brain and computer interface
Event-dependent potential
Steady state visual evoked potential
Visual presentation of fast serial
دوره 18، شماره 3
پاییز 1403
صفحه 273-287

  • تاریخ دریافت 14 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 21 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 24 اردیبهشت 1404