Projekt i implementacja systemu elektronicznego do komunikacji człowiek-komputer opartego na analizie sygnału EOG

Celem pracy było zaprojektowanie oraz implementacja systemu elektronicznego umożliwiającego komunikację człowiek-komputer na podstawie analizy sygnału EOG. W ramach pracy opracowano prototyp urządzenia w postaci okularów wykonanych za pomocą technologii druku 3D, wyposażonych w elektrody umożliwiające rejestrację ruchów gałek ocznych. System elektroniczny oparty został na mikrokontrolerze ESP32 oraz oprogramowaniu w języku C++ i Python, umożliwiającym przetwarzanie sygnałów w czasie rzeczywistym.
W pracy przeprowadzono analizę skuteczności detekcji ruchów gałek ocznych przy użyciu różnych konfiguracji elektrod – standardowej z czterema elektrodami aktywnymi oraz autorskiej z dwiema elektrodami aktywnymi. Testy wykazały, że redukcja liczby elektrod wpływa na jakość rejestrowanego sygnału, jednak odpowiednie przetwarzanie danych pozwala na skuteczną detekcję zdarzeń. Opracowany system umożliwia symulowanie kliknięcia klawisza spacji za pomocą mrugnięć, co pozwala na korzystanie z klawiatury ekranowej w trybie skanującym. Z kolei spojrzenia w górę i w dół umożliwiają przewijanie strony w odpowiednich kierunkach, co zwiększa komfort obsługi komputera przez osoby z ograniczoną mobilnością.
Przeprowadzone eksperymenty obejmowały analizę parametrów takich jak czułość, precyzja oraz dokładność systemu, równych odpowiednio dla wykrywania mrugnięć 95%, 97% i 92%. Wyniki wykazały, że detekcja mrugnięć osiągnęła bardzo wysoką skuteczność, natomiast identyfikacja spojrzeń w górę i w dół wymaga dalszych usprawnień w zakresie filtrowania sygnału oraz konfiguracji elektrod.

Słowa kluczowe: elektrookulografia (EOG), interfejs człowiek-komputer, mikrokontroler ESP32, druk 3D, analiza sygnałów biomedycznych.