Rezumatul tezei de doctorat
Teza
de doctorat propune un nou complex bioinstrumental de clasificare a stãrii
de obosealã a unui subiect rezultantã în urma interacþiunii
cu un anumit sistem (de exemplu un calculator personal).
Compexul
bioinstrumental utilizeazã în clasificare trei semnale fiziologice
achiziþionate non-invaziv. Aceste semnale sunt: semnalul de tremur
al mâinii, semnalul respirator ºi semnalul de miºcare
a corpului subiectului. Teza prezintã sistemele de senzori utilizaþi,
tehnicile de achiziþie, metode de preprocesare folosite în
vederea eliminãrii artefactelor, trãsãturile extrase
din semnalele fiziologice, metodologia punerii în evidenþã
a stãrii de obosealã, analiza stãrii de obosealã,
clasificatorii, rezultatele obþinute, analiza rezultatelor ºi
concluziile desprinse pentru îmbunãtãþirea viitoare
a performanþelor sistemului.
Dupã
o trecere în revistã a domeniului HCI, în cel de al
doilea capitol se prezintã caracteristicile statice ºi cele
dinamice a traductorului rezonant folosit în achiziþionarea
semnalului de tremur ºi a celui respirator. Aceste caracteristici
dovedesc performanþele senzorului dar ºi capabilitatea acestuia
de a înregistra cele douã semnale fiziologice anterior prezentate
fãrã a pierde sau distorsiona nimic din componentele iniþiale
ale acestor semnale. Aceste componente pot fi posibile purtãtoare
de informaþii despre starea subiectului uman. Pentru extragerea
caracteristicilor dinamice a fost construit un sistem dedicat, în
jurul DSP-ului TMS320F240. Acest sistem este capabil sã genereze
o caracteristicã a miºcãrii de referinþã
presetatã de utilizator. În componenþa sistemului este
înglobat un nou convertor de tipul RNSIC (Rectifiers With Near-Sinusoidal
Curent) capabil sã alimenteze diferite tipuri de sarcini fãrã
a introduce armonici nedorite în reþea.
În
Capitolul 3 este prezentat conceptual, dezvoltat ºi analizat un nou
sistem non-contact, Joystick Virtual, bazat pe traductori de tipul celor
descriºi în capitolul anterior. Acest sistem este capabil sã
urmãreascã poziþia mâinii ºi, simultan,
sã înregistreze semnalul de tremur al acesteia. Este prezentat
sistemul de comandã ºi de interfaþare cu traductoarele,
unitatea externã de interfaþare (realizatã în
jurul DSP-ului TMS320F240), aplicaþia software dezvoltatã,
cu un accent special pe sistemul fuzzy dedicat compensãrii caracteristicii
senzorului ºi eliminãrii zgomotului, precum ºi pe sistemul
fuzzy utilizat în modelarea ºi extragerea poziþiei mâinii.
Secþiunile finale ale acestui capitol sunt dedicate evaluãrii
abilitãþii sistemului de a obþine un semnal real de
tremur, precum ºi concluziilor.
Capitolul
4 este dedicat prezentãrii proceselor biologice cunoscute sub denumirea
de "tremur". Dupã expunerea unor elemente generale, sunt
discutate tipurile de componente existente în semnalul de tremur
(tremurul fiziologic, componenta mecanicã a tremurului, componentele
generate de rezonanþa negativã de tip neuro-muscularã,
componenta de origine centralã). În continuarea acestui capitol
este dezvoltatã metodologia punerii în evidenþã
a stãrii de obosealã. Astfel, se discutã problema
alegerii subiecþilor ºi regulile standard în domeniu,
protocolul ºi metodologia înregistrãrii datelor, metodele
de preprocesare a datelor, extragerea trãsãturilor din semnal,
metoda de analizã a stãrii de obosealã, analiza claselor
ºi alegerea clasificatorului. În acest capitol se evidenþiazã
ºi diversitatea informaþionalã existentã în
semnalul de tremur precum ºi posibilitatea identificãrii stãrii
de obosealã folosindu-se numai acest semnal.
În
Capitolul 5 sunt prezentate, justificate corect ºi minuþios,
aplicate ºi discutate corespunzãtor metodele de prelucrare
de semnal destinate analizei rezultatele obþinute în capitolul
anterior. Se acordã o cuvenitã importanþã analizei
mãrimii setului de date ºi se discutã cu pertinenþã
presupunerile fãcute asupra stãrii de obosealã. În
continuare, se prezintã analiza influenþei centrale asupra
semnalului de tremur ºi reflectarea acesteia în rezultatele
obþinute prin diverse metode de analizã. Analiza în
frecvenþã ºi de staþionaritate a semnalului de
tremur, analiza semnalului de tremur utilizând funcþia de
coerenþã ºi reþelele neuronale dovedesc originea
centralã a semnalului de tremur.
Capitolul
6 este dedicat prezentãrii contribuþiilor originale privind
proiectarea, realizarea ºi testarea unui sistem de achiziþie
ºi monitorizare a activitãþii sistemului respirator,
bazat pe un nou tip de senzor. Se începe prin tratarea problemelor
generate de artefactele cu variaþie lentã în timp.
În continuare, se propune un sistem adaptiv hardware ºi software
de eliminare a artefactelor ºi se prezintã rezultatele obþinute.
Secþiunea urmãtoare se referã la eliminarea artefactelor
cu variaþie rapidã în timp. Aceste artefacte sunt mult
mai dificil de eliminat. Se testeazã o metodã adaptivã
de tip nulor ºi metoda de separare oarbã a componentelor ("Blind
Source Separation") pentru anularea artefactelor. Decorelarea temporarã
se obþine utilizând algoritmul de decorelare temporarã,
bazat pe reþele tip anti-Hebbian. În final, rezultatele sunt
discutate ºi se trag concluziile necesare privind ansamblul problemei
eliminãrii artefactelor. În acest mod noul sistem de monitorizare
a activitãþii respiratorii este capabil sã obþinã
un semnal neafectat de cãtre cele douã mari clase de artefacte
existente (cu variaþie lentã ºi rapidã în
timp).
Cel
de al ºaptelea capitol cu titlul "Sistem laser noncontact de
achiziþie ºi determinare a limbajului nonverbal ºi a miºcãrii
unui subiect" se constituie într-o descriere a unui nou sistem
de interfaþare om-calculator. Dupã o introducere, este prezentat
principiul de funcþionare a senzorului, precum ºi modalitatea
de implementare a sistemului cu ajutorul unui calculator personal ºi
a unui DSP (TMS320C6416). Noutatea acestui sistem constã în
utilizarea pentru prima datã în domeniul HCI a informaþiei
emoþionale inclusã în limbajul nonverbal al unui subiect.
Aceastã informaþie emoþionalã este datã
de poziþia corpului subiectului ºi de semnalul de miºcare
a trunchiului acestuia.
În
capitolul final sunt prezentate concluziile ºi contribuþiile
aduse de cãtre aceastã tezã. În final este
prezentatã o analizã ºi o serie de opinii întemeiate
privind direcþiile de cercetare în care rezultatele obþinute
în cadrul acestei teze ar putea fi continuate.
|