Optisches EEG für Mensch-Maschine-Schnittstellen

Niels-Ole Rohweder, M.Sc.

Stand der Technik / Motivation

• Die Messung der Gehirnaktivität durch die Elektroenzephalografie (EEG) ist der "Goldstandard" zur Bestimmung diverser physischer und psychologischer Zustände wie Müdigkeit, Aufmerksamkeit, Ablenkung
• Aktuelle EEG-Verfahren setzten bisher auf teure und konktaktbehaftete Methoden, welche die Verwendungsmöglichkeiten, z.B. in der Robotik oder teilautonomen Fahrzeugen, einschränken
• Eine alternative, kontaktlose Methode besteht in der Vermessung des Pupillendurchmessers im Auge durch eine Kamera, welche auf mittleren und langen Zeitskalen (> 30s) mit der Gehirnaktivität in gewissen Bereichen und Frequenzbändern korreliert

Ziele

• Untersuchung der Korrelation auf kurzen Zeitskalen
• Messung diverser, bekannter EEG-Signale mit der kontaktlosen Methode, und Erzeugung von Indikatoren, welche im Rahmen des HerMes-Projektes der TU Clausthal zur Bestimmung der menschlichen (Prozess-)Kontrollfähigkeit in kooperativen Mensch-Maschine-Teams herangezogen werden können
• Implementierung der Kontrollfähigkeitsindikation als Sensor am Demonstrator für Mensch-Maschine-Kollaboration, als Teil der Darstellung eines Demontagevorgangs in der Industrie 4.0

Methoden

• Entwicklung eines präzisen Algorithmus zur Bestimmung des Pupillendurchmessers aus Kamerabildern, basierend auf Ellipsendetektion
• Realisierung eines Versuchsaufbaus, bestehend aus Beleuchtung, Kamera und EEG und Reizgeber
• Untersuchung des Einflusses der Beleuchtung
• Bestimmung der Empfindlichkeit bzw. des Noise-Floor
• Durchführung verschiedener Korrelationsmessungen mit Probanden

Ergebnisse

• Entwurf eines Brain-Computer-Interface mittels SSVEP (steady-state visual evoked potential)