The electrooculography control system

eng Article in English DOI:

Damian Pakulski , send Artur Gmerek Institute of Automatic Control, Lodz University of Technology

Download Article

Abstract

The aim of the project described in this paper was to develop the methods of recording and analysis of EOG signals meant for manipulator control. Electrooculography (EOG) is a technique for measuring of the resting potential of an eyeball, indicative of the electrical activity of the retina. This paper presents the complete electrooculographic system which cooperates with the special 2-DOF manipulator. The end-effector of manipulator is a laser pointer. In order to adjust signal to manipulator control, data must be collected and then digitally processed. There has been used the nonparametric model (classifier) based on Artificial Neural Networks (ANN). The task of the classifier was the assignment of an unknown fragment of the signal to one of eight classes of the eyeball movements. Application can be used by handicapped patients, who are able to communicate with others by their eyes only.

Keywords

BMI, electrooculography, EOG, hmi, manipulator control

System sterowania wykorzystujący sygnał elektrookulograficzny

Streszczenie

Celem projektu było opracowanie metod przetwarzania i analizy sygnałów elektrookulograficznych (EOG) na potrzeby sterowania manipulatorów. Elektrookulografia jest techniką polegającą na pomiarze potencjału szczątkowego gałki ocznej, który wynika z elektrycznej aktywności siatkówki. W pracy przedstawiony jest kompletny system elektrookulograficzny, który steruje laserowym wskaźnikiem o dwóch stopniach swobody. W celu dostosowania sygnału EOG do sterowania manipulatora musi zostać on zarejestrowany przez czuły galwanometr zwany elektrookulografem, a następnie przetworzony w wieloetapowym procesie przetwarzania cyfrowego. Końcowym etapem przetwarzania jest klasyfikacja z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych. Aplikacja może zostać wykorzystana przez osoby niepełnosprawne mające kontrolę jedynie nad ruchem swoich oczu.

Słowa kluczowe

BMI, elektrookulografia, EOG, hmi, manipulator, sterowanie

Bibliography

  1. Usakli A.B., Gurkan S., Design of a Novel Efficient Human - Computer Interface: An Electrooculagram Based Virtual Keyboard, “IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement”, 2010, vol. 59, 2099-2108.
  2. Ubeda A., Ianez E., Azorin J.M., Wireless and Portable EOG-Based Interface for Assisting Disabled People, “IEEE/ASME Transactions on Mechatronics”, 2011, vol. 16, 870-873.
  3. Kuo C.-H., Chan Y.-C., Chou H.-C., Siao J.-W., Eyeglasses based electrooculography human-wheelchair interface, Proc. IEEE Int. Conf. Systems, Man and Cybernetics SMC, 2009, 4746-4751.
  4. Kherlopian A.R., Gerrein J.P., Yue M., Kim K.E., Kim J.W., Sukumaran M., Sajda P., Electrooculogram based system for computer control using a multiple feature classification model, Proc. 28th Annual Int. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society EMBS, 2006, 1295-1298.
  5. Bulling A., Ward J.A., Gellersen H., Troster G., Eye Movement Analysis for Activity Recognition Using Electrooculography, “IEEE Transactions on Pattern Analysis and Mechine Intelligence”, 2011, vol. 33, 741-753.
  6. Barea R., Boquete L., Mazo M., Lopez E., System for assisted mobility using eye movements based on electrooculography, “IEEE Transactions on Neuronal Systems and Rehabilitation Engineering”, 2002, 10, 209-218.