Phân loại tín hiệu điện não dựa trên học sâu để xây dựng hệ thống đánh vần bằng mắt

• Tác giả: Trần Xuân Đạt
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thanh Hà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học máy tính
• Đề tài: Phân loại tín hiệu điện não dựa trên học sâu để phát triển hệ thống giao tiếp bằng mắt
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM KẾT
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: Tổng quan
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Định nghĩa bài toán và hướng tiếp cận
• 1.3. Đóng góp của luận văn
• 1.4. Cấu trúc của luận văn
• 2. CHƯƠNG 2: Tín hiệu điện não
• 2.1. Giao diện não - máy tính
• 2.2. Điện não đồ không xâm lấn
• 2.3. Tưởng tượng ảnh vận động
• 2.4. Các nghiên cứu liên quan về phân loại tín hiệu điện não trong tác vụ tưởng tượng ảnh vận động
• 3. CHƯƠNG 3: Phân loại tín hiệu điện não trong tác vụ tưởng tượng ảnh vận động sử dụng mô hình học sâu
• 3.1. Quy trình phân loại tín hiệu điện não trong tác vụ tưởng tượng ảnh vận động sử dụng mô hình học sâu
• 3.2. Căn chỉnh dữ liệu tín hiệu điện não
• 3.2.1. Căn chỉnh tín hiệu theo phiên thu, đối tượng
• 3.2.2. Căn chỉnh tín hiệu theo nhãn
• 3.3. Mô hình học sâu trong phân loại tín hiệu điện não
• 3.4. Thực nghiệm
• 3.4.1. Thông số đánh giá mô hình phân loại
• 3.4.2. Bộ dữ liệu Physionet Motor Movement/Imagery
• 3.4.2.1. Phương pháp đánh giá
• 3.4.2.2. Kết quả thực nghiệm
• 3.4.3. Bộ dữ liệu HMI EEG-ET
• 3.4.3.1. Phương pháp đánh giá
• 3.4.3.2. Kết quả thực nghiệm
• 5. CHƯƠNG 5: Kết luận
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Hướng phát triển trong tương lai
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về phân loại tín hiệu điện não bằng học sâu

Phân loại tín hiệu điện não là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong khoa học thần kinh. Hệ thống giao tiếp bằng mắt kết hợp với tín hiệu điện não mở ra nhiều cơ hội cho những người gặp khó khăn trong việc giao tiếp. Việc áp dụng học sâu trong phân loại tín hiệu điện não giúp cải thiện độ chính xác và tốc độ của hệ thống giao tiếp này.

1.1. Định nghĩa tín hiệu điện não và học sâu

Tín hiệu điện não (EEG) là các tín hiệu được ghi lại từ hoạt động điện của não. Học sâu là một nhánh của học máy, sử dụng mạng nơ-ron để phân tích và phân loại dữ liệu phức tạp.

1.2. Lợi ích của việc phân loại tín hiệu điện não

Phân loại tín hiệu điện não giúp nhận diện các trạng thái tâm lý và hành vi của con người, từ đó hỗ trợ trong việc phát triển các hệ thống giao tiếp cho người khuyết tật.

II. Vấn đề trong phân loại tín hiệu điện não hiện nay

Mặc dù có nhiều tiến bộ trong công nghệ, việc phân loại tín hiệu điện não vẫn gặp phải nhiều thách thức. Đặc biệt, độ chính xác của các mô hình học sâu phụ thuộc vào chất lượng và số lượng dữ liệu huấn luyện.

2.1. Thách thức về dữ liệu trong phân loại tín hiệu

Dữ liệu tín hiệu điện não thường không đồng nhất và có thể bị nhiễu, điều này làm giảm độ chính xác của các mô hình phân loại.

2.2. Khó khăn trong việc áp dụng mô hình học sâu

Mô hình học sâu yêu cầu một lượng lớn dữ liệu để huấn luyện, điều này có thể khó khăn đối với các bệnh nhân có dữ liệu hạn chế.

III. Phương pháp phân loại tín hiệu điện não bằng học sâu

Để giải quyết các vấn đề trong phân loại tín hiệu điện não, nhiều phương pháp học sâu đã được phát triển. Các mô hình này giúp cải thiện khả năng phân loại và nhận diện các trạng thái khác nhau của tín hiệu điện não.

3.1. Mô hình mạng nơ ron tích chập CNN

Mạng nơ-ron tích chập (CNN) là một trong những mô hình học sâu phổ biến nhất trong phân loại tín hiệu điện não, giúp trích xuất đặc trưng hiệu quả từ dữ liệu.

3.2. Căn chỉnh dữ liệu tín hiệu điện não

Căn chỉnh dữ liệu là một bước quan trọng trong quá trình phân loại, giúp cải thiện độ chính xác của mô hình bằng cách đồng bộ hóa các tín hiệu từ các phiên thu khác nhau.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phân loại tín hiệu điện não

Phân loại tín hiệu điện não có nhiều ứng dụng thực tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực y tế. Hệ thống giao tiếp bằng mắt kết hợp với tín hiệu điện não có thể giúp cải thiện chất lượng cuộc sống cho những người khuyết tật.

4.1. Hệ thống giao tiếp cho người khuyết tật

Hệ thống giao tiếp bằng mắt sử dụng tín hiệu điện não giúp người khuyết tật có thể giao tiếp hiệu quả hơn, mở ra cơ hội mới trong việc tương tác xã hội.

4.2. Nghiên cứu và phát triển trong y tế

Nghiên cứu về phân loại tín hiệu điện não đang được áp dụng để phát triển các phương pháp điều trị mới cho bệnh nhân mắc chứng xơ cứng teo cơ một bên.

V. Kết luận và tương lai của phân loại tín hiệu điện não

Phân loại tín hiệu điện não bằng học sâu đang mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng. Tương lai của lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều tiến bộ trong việc hỗ trợ giao tiếp cho người khuyết tật.

5.1. Hướng phát triển trong nghiên cứu

Nghiên cứu trong lĩnh vực này cần tiếp tục phát triển các mô hình học sâu mới và cải thiện chất lượng dữ liệu để nâng cao độ chính xác.

5.2. Tương lai của hệ thống giao tiếp bằng mắt

Hệ thống giao tiếp bằng mắt kết hợp với tín hiệu điện não có tiềm năng lớn trong việc cải thiện chất lượng cuộc sống cho những người khuyết tật, mở ra nhiều cơ hội mới trong tương lai.