Lista przedmiotów z materiałami udostępnionymi dla studentów

Dla_studentów
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Damian Warszawski

Ocena zmęczenia psychicznego osoby na podstawie analizy sygnału elektroencefalograficznego


Human fatigue estimation on the basis of EEG recordings


Opiekun pracy dyplomowej: prof. dr hab. inż. Paweł Strumiłło
Dodatkowy opiekun pracy dyplomowej: dr inż. Krzysztof Kudryński

Praca dyplomowa IFE - BSc obroniona 2011-03-28
Streszczenie pracy dyplomowej:
Celem pracy było wyznaczenie parametrów sygnału elektroencefalograficznego, które pozwoliłyby na ocenę poziomu zmęczenia psychicznego osoby, podczas wydłużonej pracy umysłowej. Obszar badań obejmował monitorowanie elektrycznej aktywności płata skroniowego, w czasie gdy uczestnicy badania czytali tekst naukowy lub dobierali kształty według ustalonego klucza. Zadania te wymagały kognitywnego zaangażowania oraz wysiłku umysłowego, powodującego narastające zmęczenie umysłowe. Na podstawie zapisów EEG badanych osób wyznaczono energie sygnału EEG dla pasm alfa, beta, delta i teta. Wyniki pomiarów wykazują zmiany energii sygnału w zakresie częstotliwości podstawowych rytmów EEG wraz ze zbliżającym się stanem zmęczenia. Średnia moc sygnału w paśmie alfa, beta, delta i teta wzrosła u pięciu spośród badanych osób. Model wpływu czasu pracy umysłowej na parametry encefalografu został oceniony na podstawie obliczeń gęstości mocy widmowej metodą Welcha oraz ocenie spektrogramów. Analiza częstotliwościowa sygnału wykazała największy wzrost energii rytmu delta. Średnia moc sygnału w tym paśmie wzrosła o wartość 49.45 dB/Hz. Zaobserwowano również wzrost energii w zakresie fal teta, alfa oraz beta, który wynosił odpowiednio 8.77 dB/Hz, 5.59dB/Hz i 1.44dB/Hz. Uzyskane wyniki pomiarów potwierdziły hipotezę, że elektryczna aktywność płata skroniowego odzwierciedla stan zmęczenia u osób wykonujących wydłużoną pracę umysłową. Parametry sygnału EEG, takie jak średnia moc pasm delta i alfa, mogą posłużyć jako potencjalne wskaźniki stanu zmęczenia umysłowego. Zaprojektowany algorytm obliczeniowy może być podstawą do budowy systemu wczesnej i szybkiej detekcji stanu zmęczenia umysłowego u człowieka.
Abstract:
The purpose of the present thesis was to determine the parameters of electroencephalographic signal which would reflect the level of mental fatigue within the subject during long-term mental performance. The activity of the temporal lobe was measured while the subjects were reading scientific texts or during matching the shapes with some identified key rule. These mental tasks required a long-term cognitive attention and intellectual effort to induce the mental tiredness in a subject over time. The power of the temporal alpha, beta, delta and theta rhythms was examined. The results of the current study indicate the changes in the power spectrum among fundamental EEG rhythms. The average power in alpha, beta, delta and theta bands increase in the 5 investigated subjects. The effect of mental task duration on the electroencephalographic parameters was modelled on the basis of power spectral density calculation via Welch method and spectrograms evaluation. The time-frequency analysis of the EEG power spectra indicated the significant increase in the delta activity. The average power in this band rose by the value of 49.45 dB/Hz. Furthermore, we observed increases in the range of theta, alpha and beta frequencies. The differences in the average power were 8.77 dB/Hz, 5.59dB/Hz and 1.44 dB/Hz respectively. The current results confirm the hypothesis that the electrical activity of temporal lobe reflects the actual fatigue state in humans during long-term mental performance. The EEG measures such as the power of delta and alpha bands are the potential indicators of mental fatigue state. The designed calculation algorithm can be the foundation for creating a system for fast and early detection of incoming fatigue in humans.