Ocular Artifacts Filter implementation for a BCI based on motor imagery

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Part 1: Project profile

Project name

Implementazione di un filtro per la rimozione degli artefatti oculari per BCI basate su motor imagery.

Project short description

La presenza di artefatti nel segnale è una delle problematiche alle quali bisogna prestare particolare attenzione quando si progetta/realizza un sistema BCI. Lo scopo del progetto è quello di realizzare un modulo di filtraggio basato su rejection degli artefatti oculari (EOG) per l'applicazione BCI2000.


Dates

Start date: 01/05/2008

End date:

Website(s)

http://airlab.elet.polimi.it/index.php/airlab/theses_lab_projects/brain_computer_interfaces_based_on_motor_imagery

People involved

Project head(s)
Other Politecnico di Milano people
Students currently working on the project

Laboratory work and risk analysis

Laboratory work for this project will be mainly performed at AIRLab-IIT/Lambrate. The main activity consists in the acquisition of brain signals through an EEG amplifier for on-line or off-line processing. This is a potentially risky activity since there is an electrical instrumentation that is in direct contact with the human body. It is thus important to keep the system isolated from the power line. The EEG amplifier (as all biomedical instrumentations) is certified by the vendor to be isolated and the acquired data are transferred to the PC using an optic fiber connection . Anyhow for increased safety the PC and any other electronic device connected to the system must be disconnected from the power line. Standard safety measures described in Safety norms will be followed.


Part 2: Project description

Artefatti

Gli artefatti sono segnali indesiderati che possono influenzare anche pesantemente il segnale cerebrale registrato con un elettroencefalografo. Si distinguono in due categorie principali in base alla loro origine: fisiologica o no. Sono esempi di artefatti non fisiologici i disturbi introdotti dalla rete elettrica (50/60 Hz), dai cambiamenti di impedenza agli elettrodi, e più in generale tutti i disturbi esterni. Si classificano, invece, come fisiologici gli artefatti causati dal movimento degli occhi (electrooculography EOG) o da altri muscoli del soggetto (electromyography EMG). In genere, tuttavia, gli artefatti di tipo non fisiologico possono essere rimossi dal segnale attenendosi a semplici precauzioni in fase di registrazione. Non è così per quelli di tipo fisiologico che necessitano, invece, di essere presi in considerazione nella progettazione di un sistema BCI, sviluppando tecniche e algoritmi per la loro riduzione o completa rimozione.

Algoritmo implementato

Per questo progetto si è scelto di implementare l'algoritmo proposto da Sanjay Gupta e Harvinder Singh (vedi Rif.) il cui principio di funzionamento è descritto dal seguente schema a blocchi:

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Il segnale, dopo essere stato filtrato da un opportuno filtro FIR, viene confrontato in real-time con una soglia (diversa da soggetto a soggetto e da sessione a sessione). Al verificarsi del superamento della soglia il segnale viene "pulito" eliminando gli N/2 campioni prima dell'istante in cui avviene il superamento della soglia e N/2 campioni dopo. Il gap introdotto viene riempito shiftando a destra N/2 campioni nuovi.

Part 3: References

  • S. Gupta, H. Singh "Preprocessing EEG Signals for Direct Human-System Interface" IEEE, 1996 pp. 32-37
  • R.J. Croft, R.J. Barry "Removal of ocular artifact from the EEG: a review" Neurophysiol Clin, 2000; 30: 5-19

Part 4: Links