ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP HCM
75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA -
LUҰ19ĂN THҤ&6Ƭ
TP HӖ CHÍ MINH, WKiQJQăP
Trang 2&Ð1*75Î1+ĈѬӦC HOÀN THÀNH TҤI 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA ±Ĉ+4*±HCM
Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS TS HuǤnh Quang Linh Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: TS NguyӉn ThӃ 7Kѭӡng
Cán bӝ chҩm nhұn xét 2: TS NguyӉn Trung Hұu
LuұQ YăQ WKҥF Vƭ ÿѭӧc bҧo vӋ tҥL 7UѭӡQJ Ĉҥi hӑc BáFK KRD Ĉ+4* 7S +&0 QJj\ tháng 01 QăP
Thành phҫn HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQWKҥFVƭJӗm: 1 Chӫ tӏch: TS Lý Anh Tú
2 7KѭNê 76/ѭX*LD7KLӋn
3 Ӫy viên: TS NguyӉn ThӃ 7Kѭӡng 4 Ӫy viên: TS NguyӉn Trung Hұu 5 Ӫy viên: PGS TS HuǤnh Quang Linh
Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLi/9Yj7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұQYăQÿmÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)
CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG 75ѬӢNG KHOA KHOA HӐC ӬNG DӨNG
Trang 3ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM
x Sӱ GөQJ %&, [k\ GӵQJ quy trunh tht nghiӋm liên quan tӟi ktch thtch thӏ giic ph hӧp vӟLÿLӅu kiӋn thӵc nghiӋm
x 7LӃQ hjQKÿRWKӵc tӃ trên ÿӕLWѭӧng ÿR ÿӇWKXQKұQvj OѭXWUӳ dӳ liӋu
x 3KkQ WtFK Yj [ӱ Oê Gӳ OLӋX WKX ÿѭӧF QKұQ GҥQJ Yj SKkQ ORҥL WtQ KLӋX 3 EҵQJEEGLAB
x ;k\GӵQJPDWUұQNtFKWKtFK KjQKÿӝQJOrQ± [XӕQJ± trái ± SKҧL P300 speller 4) x 7KӕQJNrSKkQORҥLFiFWtQKLӋX(53WѭѫQJӭQJÿӇ QKұQGҥQJWtQKLӋXÿӕLYӟLWӯQJKjQK
ÿӝQJFөWKӇWURQJP300 speller 4
x ĈiQKJLiNӃWTXҧÿҥWÿѭӧF YjÿѭDUDKѭӟQJSKiWWULӇQFӫDÿӅWjL
III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ : 21/09/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 03/01/2021 V CÁN BӜ +ѬӞNG DҮN : PGS TS HUǣNH QUANG LINH
Trang 4LӠI CҦ0Ѫ1
Tҩt cҧ các kӃt quҧ ÿҥWÿѭӧc, dù ít hay nhiӅXÿӅu nhӡ có sӵ hӛ trӧJL~Sÿӥ cӫa quý thҫ\F{JLDÿuQKEҥn bè và mӑLQJѭӡL[XQJTXDQKĈӇ hoàn thành luұQYăQQj\W{LÿmQKұn ÿѭӧc không ít nhӳng sӵ hӛ trӧ JL~S ÿӥ dù ít hay nhiӅu, trӵc tiӃp hay gián tiӃp cӫa mӑi QJѭӡi, QKkQÿk\W{L[LQÿѭӧc gӱi lӡi cҧPѫQÿӃn các cá nhân, tә chӭFÿmJL~SW{LKRjQWKjQKluұQYăQQj\
Vӟi lòng biӃWѫQVkXVҳc nhҩt, chúng tôi xin gӱLÿӃn quý Thҫy Cô Khoa Khoa Hӑc Ӭng Dөng - 7UѭӡQJĈҥi HӑF%iFK.KRDÿmFQJYӟi tri thӭc và tâm huyӃt cӫa mình mà truyӅQÿҥt vӕn kiӃn thӭc quý báu cho chúng tôi trong suӕt thӡi gian hӑc tұp tҥLWUѭӡQJFNJQJQKѭWURQJWKӡi gian thӵc hiӋn luұn YăQ
Ĉһc biӋt cҧP ѫQ WKҫy PGS.TS HuǤnh Quang Linh, Oj JLiR YLrQ Kѭӟng dүQ ÿӏnh Kѭӟng và tҥRÿLӅu kiӋQFKRW{Lÿѭӧc thӵc hiӋQÿӅ tài này
Tôi xin chân thành cҧPѫQcô ThS NguyӉn Thӏ 0LQK+ѭѫQJÿmWUӵc tiӃp JL~S ÿӥ, Kѭӟng dүn tôi thӵc hiӋn luұQYăQQj\ &{+ѭѫQJOjQJѭӡi trӵc tiӃp giám sát tiӃQÿӝ FNJQJ QKѭÿӏQKKѭӟng phát triӇn nghiên cӭu cho Tôi
7{L[LQÿѭӧc cҧPѫQ7Kҫy TS NguyӉn Trung HұXÿmJL~Sÿӥ Tôi trong quá trình tìm hiӇu và xây dӵQJSKѭѫQJSKiS[ӱ lý, phân loҥi tín hiӋXWURQJÿӅ tài này
Tôi cNJng xin cҧPѫQWKҫ\7K6/r&DRĈăQJ7Uѭӣng Phòng Thí NghiӋm Vұt Lý Kӻ ThuұW < 6LQK ÿm FKR SKpS và tҥR ÿLӅu kiӋn thuұn lӧi cho T{L ÿѭӧc sӱ dөng phòng thí nghiӋm và thiӃt bӏ ÿRÿLӋn não cӫa phòng trong quá trình tiӃn hành lҩy dӳ liӋu
Tôi xin chân thành cҧPѫQFiFEҥn tình nguyӋQYLrQÿmWұQWkPJL~Sÿӥ, không ngҥi NKyNKăQYjdùng thӡi gian, công sӭFÿӇ cùng Tôi thӵc hiӋn trong suӕWTXiWUuQKÿRYjWKXthұp dӳ liӋu
Bên cҥQKÿyTôi xin chân thành cҧPѫQQKyPFiFEҥn cӵu sinh viên khóa 2013 cùng các bҥn sinh viên trong phòng thí nghiӋPÿLӋn nmRÿm hӛ trӧJL~Sÿӥ tôi trong quá trình làm quen, tìm hiӇu sӱ dөng và vұn hành thiӃt bӏ ÿRÿLӋn não tҥi phòng thí nghiӋm
Tôi xin ÿѭӧc gӣi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKQKҩt
Trang 6LӠ,&$0Ĉ2$1
7{L [LQ FDP ÿRDQ OXұQ YăQ YӅ ÿӅ WjL ³XÂY DӴNG PHҪN MӄM PHÁT HIӊN & NHҰN DҤNG TÍN HIӊU KÍCH THÍCH CӪA NÃO BӜ KHI GIAO TIӂ3ĈÈ1+9ҪN´là công trình nghiên cӭu cá nhân cӫa tôiÿѭӧc thӵc hiӋQF{QJNKDLÿӝc lұSGѭӟi sӵ Kѭӟng dүn cӫa giáo viên Kѭӟng dүn thҫy PGS ± TS HuǤnh Quang Linh và cô ThS NguyӉn Thӏ 0LQK+ѭѫQJtrong thӡi gian qua
Mӑi dӳ liӋu sӱ dөng phân tích trong luұQYăQYjNӃt quҧ nghiên cӭu là do tôi tӵ tìm hiӇu, thӵc hiӋn thí nghiӋm thu nhұn, phân tích mӝt cách khách quan, trung thӵc, có nguӗn gӕFU}UjQJYjFKѭDÿѭӧc công bӕ Gѭӟi bҩt kǤ hình thӭc nào Tôi xin chӏu hoàn toàn trách nhiӋm nӃu có sӵ không trung thӵc trong kӃt quҧ sӱ dөng trong công trình nghiên cӭu này
7S+&0QJj\WKiQJQăP
Hӑc viên thӵc hiӋn
TRӎNH THӎ HӖNG CHUYÊN
Trang 71.4 VҩQÿӅ nghiên cӭu và tәng quát nӝLGXQJÿӅ tài 6
&+ѬѪ1*7ӘNG QUAN VÀ CÔNG VIӊC THӴC HIӊN 7
2.1 Cҩu trúc và chӭFQăQJFӫa não 7
2.2 Tín hiӋu ÿLӋn não (EEG) 9
2.2.1 Nguӗn gӕc tín hiӋXÿLӋn não 9
2.2.2 Phân loҥi tín hiӋXÿLӋn não 10
Trang 8&+ѬѪ1*.ӂT QUҦ VÀ BÀN LUҰN 49
4.1 Khҧ QăQJ tҥo sóng P300 cӫa ma trұQÿѭӧc thiӃt kӃ trong thí nghiӋm và khҧ QăQJ cӫa EEG Nicolet One trong viӋc phát hiӋn sóng P300 49
4.2 ҦQKKѭӣng cӫDNtFKWKѭӟc ma trұQÿӃn hiӋu suҩt cӫa sóng P300 57
4.3 ҦQKKѭӣng cӫa thӡLJLDQNtFKWKtFKÿӃQELrQÿӝ cӫa sóng P300 61
4.4 Ҧnh Kѭӣng cӫa tӕFÿӝ lҩy mүXÿӃQELrQÿӝ cӫa sóng P300 66
4.5 HiӋu quҧ cӫa viӋc WKD\ÿәi màu sҳc cӫDPNJLWrQWUrQ36SHOOÿӕi vӟi ELrQÿӝ P300 thu ÿѭӧc« 68
4.6 KӃt quҧ tҥo P300 cӫa hӋ thӕng kích thích P300 Speller 4 và phân loҥi tín hiӋXWѭѫQJӭng vӟLKjQKÿӝng lên ± xuӕng ± trái ± phҧi 70
&+ѬѪ1*.ӂT LUҰ19¬+ѬӞNG PHÁT TRIӆN 74
TÀI LIӊU THAM KHҦO 77
PHӨ LӨC 1 81
Trang 9DANH SÁCH HÌNH ҦNH
Hình 1.1.1: Hình minh h͕D ÿ͓QK QJKƭD %&, ÿm ÿ˱ͫc các nhà nghiên cͱu ͧ trung tâm :DGVZRUWKÿ˱DUD> @ 4 +uQK Ĉ̩i não và b͙n thùy cͯDÿ̩LQmR WK\WUiQWK\ÿ͑nh, thùy cẖm và thùy thái G˱˯QJ _ 7 Hình 2.1.2: C̭u trúc chính cͯa m͡t t͇ bào th̯n kinh g͛m thân t͇ EjRÿX{LJDLYjVͫi trͭc 8 Hình 2.2.1: Ngu͛n g͙c tín hi͏XÿL͏n não 9 Hình 2.2.2: Cic lo̩i syQJÿL͏n nmo _ 10 Hình 2.3.1: C̭XWU~FTX\ÿ͓nh ttnh xm h͡i trong nmo b͡ [15] _ 13 Hình 2.3.2: V͓ trt cic vng nmo trong h͏ th͙ng quy͇Wÿ͓nh ttnh xm h͡i [16] 14 +uQK 6˯ÿ͛ c̭u t̩o cͯa m͡t mô hunh BCI _ 15 Hình 2.4.2: C̭u trúc chung cͯa h͏ th͙ng giao ti͇p não-máy tính (BCI) _ 16 Hình 2.5.1: Mô hunh thu nh̵n tín hi͏u ERP 19 Hình 2.5.2: Th͙QJNrELrQÿ͡ VyQJ3WKHRÿ͡ tu͝i [23] _ 20 Hình 2.5.3: Th͙ng kê thͥi gian xṷt hi͏QVyQJ3WKHRÿ͡ tu͝i [23] _ 20 +uQK 0{KuQK3VSHOOHUÿ˱ͫc Farwell và Donchin thi͇t l̵p l̯Qÿ̯XWLrQYjRQăP1988 [24] _ 22 Hình 2.5.5: Mô t̫ 3 mô hình kích thích t̩R3 D P{KuQKNtFKWKtFKÿ˯Q E 0{KuQKOddball, (c) Mô hình ba khích thích [27] 24 Hình 2.5.1: Giao di͏n ph̯m m͉m NicVue nh̵p dͷ li͏XWK{QJWLQÿ͙LW˱ͫQJÿRE͏nh nhân 26 Hình 2.5.2: Giao di͏n ghi tín hi͏XÿL͏n não cͯa ph̯n m͉m NicoletOne. _ 26 Hình 2.5.3: B͡ khu͇FKÿ̩i Nicolet EEG V32 cͯa hãng Natus 27 Hình 2.6.1: BCI2000 ± Ph̯n m͉m chuyên dͭng cho nghiên cͱu BCI _ 28 +uQK ĈL͉u ch͑QKNtFKWK˱ͣc ma tr̵n và n͡i dung ký t trong ph̯n m͉m BCI2000 _ 28 +uQK %&, FKR SKpS QJ˱ͥL GQJ ÿL͉u ch͑nh các thông s͙ kích thích trong thí nghi͏m 29 Hình 2.7.1: Công cͭ EEGLAB trong MATLAB 30 +uQK /˱Xÿ͛ th͋ hi͏n quy trình thc hi͏Qÿ͉ tài 33
Trang 10Hình 3.2.1: Ký t mͭFWLrXÿ˱ͫc BCI2000 ch͑ ÿ͓nKÿ͋ m̳XÿRW̵p trung 38 Hình 3.2.2: Phòng thí nghi͏m v̵WOtNƭWKX̵t 202B4 Khoa Khoa H͕c ͱng Dͭng và v͓ trí ng͛i cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR _ 39 Hình 3.2.3: H͏ th͙QJÿRÿL͏n não Nicolet One trong phòng thí nghi͏m 202B4: (a) Máy tính ÿm ÿ˱ͫF FjL ÿ̿t ph̯n m͉m NicoletOne tích hͫp ph̯n m͉m NicVue, (b)B͡ khu͇FK ÿ̩i 1LFROHW((*9YjFiFÿL͏n cc 39 Hình 3.5.1: Minh h͕Dÿ͕c file EDF+ trong EEGLAB _ 42 Hình 3.5.2: T̩o file s ki͏n _ 43 Hình 3.5.3: Nh̵p file s ki͏n vào EEGLAB _ 43 Hình 3.5.4: L͏QKWKD\ÿ͝i thông tin v͓ trí kênh trong EEGLAB _ 44 Hình 3.5.5: Giͷ l̩i thông tin v͓ trí cͯa các kênh c̯n thi͇t _ 44 Hình 3.5.6: L͕c thông d̫i tͳ ÿ͇n 20 Hz trong EEGLAB 45 +uQK 3KkQÿR̩n Epoch trong EEGLAB _ 46 Hình 3.5.8: L͏nh lo̩i b͗ giá tr͓ WUXQJEuQKÿ˱ͥQJF˯Vͧ cͯa EEGLAB 46 Hình 3.5.9: Vͅ ÿ͛ th͓ ERP m͡t kênh trong EEGLAB 47 Hình 3.5.10: H͡p tho̩LÿL͉u ch͑nh các thông s͙ khi vͅ ERP m͡t kênh 47 Hình 3.5.11: Vͅ ÿ͛ th͓ nhi͉u kênh trong EEGLAB 48 Hình 3.5.12: H͡p tho̩i vͅ ERP nhi͉u kênh _ 48 Hình 4.1.1: Tín hi͏X (53 WKX ÿ˱ͫc cͯD FiF ÿ͙L W˱ͫQJ ÿR Wͳ các kênh vͣi th͵ nghi͏m ma tr̵n 6x6, tính trung bình tͳ 40 kích thích mͭc tiêu (40 s ki͏n) trong 240 kích thích, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms Trong bi͋Xÿ͛, trͭc x th͋ hi͏n thͥi gian (ms), trͭc y bi͋u hi͏QELrQÿ͡ (µV) 52 Hình 4.1.2: Tín hi͏X (53 WKX ÿ˱ͫc cͯD FiF ÿ͙L W˱ͫQJ ÿR Wͳ các kênh vͣi th͵ nghi͏m ma tr̵n 3x3, tính trung bình tͳ 40 kích thích mͭc tiêu (40 s ki͏n) trong 120 kích thích, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms Trong bi͋Xÿ͛, trͭc x th͋ hi͏n thͥi gian (ms), trͭc y bi͋u hi͏QELrQÿ͡ (µV) 52 Hình 4.1.3: K͇t qu̫ VyQJ3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫng S4 vͣi th͵ nghi͏m ma tr̵n 6x6, tính trung bình tͳ 40 kích thích mͭc tiêu (40 s ki͏n) trong 240 kích thích, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms 54 Hình 4.1.4: K͇t qu̫ VyQJ3WKXÿ˱ͫc tͳ ÿ͙LW˱ͫng S2 vͣi th͵ nghi͏m ma tr̵n 6x6, tính trung bình tͳ 40 kích thích mͭc tiêu (40 s ki͏n) trong 240 kích thích, thͥi gian nháy sáng 125ms, thͥi gian tr͍ 187.5ms 55
Trang 11Hình 4.1.5: (a) K͇t qu̫ VyQJ3WKXÿ˱ͫc ͧ ÿ͙LW˱ͫnJÿR6 D .rQK)]Yͣi kích thích ma tr̵Q[Ĉ͑QKVyQJ3FyELrQÿ͡ 9ÿ͡ tr͍ 364ms (b) Kênh Pz cͯDÿ͙LW˱ͫng ÿR6Yͣi kích thích ma tr̵Q[Ĉ͑QKVyQJ3FyELrQÿ͡ 9ÿ͡ tr͍ 372ms _ 55 Hình 4.1.6: K͇t qu̫ VyQJ3WKXÿ˱ͫc ͧ kênh Fz cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yͣi kích thích ma tr̵Q[Ĉ͑QKVyQJ3FyELrQÿ͡ 9ÿ͡ tr͍ 330 ms 56 Hình 4.1.7: K͇t qu̫ sóng P300 WKXÿ˱ͫc ͧ kênh Fz cͯDÿ͙LW˱ͫQJÿR6Yͣi kích thích ma tr̵Q[Ĉ͑QKVyQJ3FyELrQÿ͡ 9ÿ͡ tr͍ 284 ms 56 Hình 4.2.1: Bi͋Xÿ͛ th͋ hi͏Q D %LrQÿ͡ Yj E Ĉ͡ tr͍ cͯa tín hi͏u P300 WKXÿ˱ͫc cͯDÿ͙i W˱ͫng S1 ͧ FiFNrQKNKLÿ˱ͫc kích thích b̹ng ma tr̵QFyNtFKWK˱ͣc 6x6 và 3x3 _ 59 Hình 4.2.2: Bi͋Xÿ͛ th͋ hi͏Q D %LrQÿ͡ Yj E Ĉ͡ tr͍ cͯa tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc cͯDÿ͙i W˱ͫng S2 ͧ FiFNrQKNKLÿ˱ͫc kích thích b̹ng ma tr̵QFyNtFKWK˱ͣc 6x6 và 3x3 _ 59 Hình 4.2.3: Bi͋Xÿ͛ th͋ hi͏Q D %LrQÿ͡ Yj E Ĉ͡ tr͍ cͯa tín hi͏X3WKXÿ˱ͫc cͯDÿ͙i W˱ͫng S3 ͧ FiFNrQKNKLÿ˱ͫc kích thích b̹ng ma tr̵QFyNtFKWK˱ͣc 6x6 và 3x3 _ 59 Hình 4.2.4: Bi͋Xÿ͛ th͋ hi͏Q D