Tín hiệu EEG có rất nhiều tín hiệu nhiễu. Có nhiều nguyên nhân gây ra nhiễu trong quá trình thu EEG: da ẩm ướt, điện trở tiếp xúc, hoạt động của cơ, môi trường tiến hành thí nghiệm. Chính vì vậy mà việc loại bỏ nhiễu là cần thiết.
Hình 3.18: Tín hiệu thô EEG chưa qua xử lý.
Hình 3.18 mô tả tín hiệu EEG thu được bằng thiết bị Emotiv EPOC+. Có thể thấy tín hiệu EEG thu được có biên độ dao động trong khoảng từ 3500uV đến 6000uV. Để có thể xử lý dễ dàng, tín hiệu cần được loại bỏ nhiễu với nhiễu baseline drift, baseline wander. Có thể dùng phương pháp phân tích phổ tần số để xác định tần số của nhiễu. Hình 3.19 trình bày phổ tần số của tín hiệu thô, biên độ cao tập trung ở dải tần số thấp nhỏ hơn 1Hz. Tín hiệu EEG nằm trong khoảng lớn hơn 1Hz. Nên biên độ sóng ở dải tần số dưới 1Hz, có độ lớn hơn rất nhiều so với biên độ sóng ở dải tần lớn hơn 1Hz. Có thể gây nên sự sai lệch cho tín hiệu. Cần thiết phải loại bỏ tín hiệu dưới 1Hz, để thu được tín hiệu ít nhiễu hơn, thuận lợi cho việc xử lý phát hiện tín hiệu chớp mắt.
Để loại bỏ các thành phần tín hiệu có tần số thấp sử dụng bộ lọc thông cao có tần số cắt 1Hz. Sử dụng bộ lọc IIR với những ưu điểm đã nêu ra ở mục 2.2 bộ lọc thông cao.
Hàm truyền bộ lọc IIR:
H (z)
Đáp ứng xung của bộ lọc được thể hiện ở hình 3.20:
(3.25)
Hình 3.20: Đáp ứng xung bộ lọc thông cao.
Tín hiệu trước khi lọc được thể hiện bằng đường màu xanh có biên độ dao động xung quanh giá trị 4000uV. Tín hiệu sau khi được loại bỏ nhiễu baseline wander trở nên ổn định hơn trước được thể hiện bằng đường màu cam nhưng vẫn giữ nguyên được tín hiệu chớp mắt được thể hiện như hình 3.21.
Hình 3.21: Tín hiệu EEG trước và sau khi lọc nhiễu.
Tín hiệu sau khi lọc nhiễu loại bỏ baseline wander, tuy nhiên tín hiệu vẫn còn nhiều gai nhọn nhỏ, có thể ảnh hưởng đến việc xử lý xác định các đỉnh của tín hiệu. Để loại bỏ các gai nhọn này, sử dụng bộ lọc trung bình để lọc và làm mịn tín hiệu. Tiến hành lọc tín hiệu với nhiều bộ lọc có chiều dài khác nhau.
Hình 3.22: Tín hiệu được làm mịn với chiều dài bộ lọc trung bình khác nhau.
Tín hiệu được làm mịn với bộ lọc có chiều dài bằng 5, 7, 9 kết quả được thể hiện
ở hình 3.22 với bộ chiều dài bằng 5 tín hiệu giảm bớt nhiễu đáng kể. Với yêu cầu là xử lý trong thời gian thực, ưu tiên chọn chiều dài bộ lọc thấp nhất để giảm bớt khối lượng xử lý cũng như thời gian xử lý. Với lý do trên nên bộ lọc có có chiều dài bằng 5 được chọn.
Chương 4
4.1 GIỚI THIỆU
Với mạch nguyên lý đơn giản không quá nhiều linh kiện thì việc thiết kế mạch in là không cần thiết. Các module được kết nối với nhau bằng dây tín hiệu nhằm giảm bớt diện tích hộp điều khiển cũng như giảm bớt chi phí thi công mạch. Sau khi đã thiết kế, lắp ráp xong, để hệ thống có thể vận hành cần có chương trình điều khiển và khi hệ thống đã hoạt động cần có hướng dẫn sử dụng, các thao tác để mọi người đều có thể sử dụng được khung cánh tay.