32 research outputs found

    A Sparse Matrix Approach for Simultaneous Quantification of Nystagmus and Saccade

    Get PDF
    The vestibulo-ocular reflex (VOR) consists of two intermingled non-linear subsystems; namely, nystagmus and saccade. Typically, nystagmus is analysed using a single sufficiently long signal or a concatenation of them. Saccade information is not analysed and discarded due to insufficient data length to provide consistent and minimum variance estimates. This paper presents a novel sparse matrix approach to system identification of the VOR. It allows for the simultaneous estimation of both nystagmus and saccade signals. We show via simulation of the VOR that our technique provides consistent and unbiased estimates in the presence of output additive noise

    An Indirect System Identification Technique for Stable Estimation of Continuous-Time Parameters of the Vestibulo-Ocular Reflex (VOR)

    Get PDF
    The vestibulo-ocular reflex (VOR) is a well-known dual mode bifurcating system that consists of slow and fast modes associated with nystagmus and saccade, respectively. Estimation of continuous-time parameters of nystagmus and saccade models are known to be sensitive to estimation methodology, noise and sampling rate. The stable and accurate estimation of these parameters are critical for accurate disease modelling, clinical diagnosis, robotic control strategies, mission planning for space exploration and pilot safety, etc. This paper presents a novel indirect system identification method for the estimation of continuous-time parameters of VOR employing standardised least-squares with dual sampling rates in a sparse structure. This approach permits the stable and simultaneous estimation of both nystagmus and saccade data. The efficacy of this approach is demonstrated via simulation of a continuous-time model of VOR with typical parameters found in clinical studies and in the presence of output additive noise

    Quantized passive filtering for switched delayed neural networks

    Get PDF
    The issue of quantized passive filtering for switched delayed neural networks with noise interference is studied in this paper. Both arbitrary and semi-Markov switching rules are taken into account. By choosing Lyapunov functionals and applying several inequality techniques, sufficient conditions are proposed to ensure the filter error system to be not only exponentially stable, but also exponentially passive from the noise interference to the output error. The gain matrix for the proposed quantized passive filter is able to be determined through the feasible solution of linear matrix inequalities, which are computationally tractable with the help of some popular convex optimization tools. Finally, two numerical examples are given to illustrate the usefulness of the quantized passive filter design methods

    Intelligent signal processing for digital healthcare monitoring

    Get PDF
    Ein gesunder Gang ist ein komplexer Prozess und erfordert ein Gleichgewicht zwischen verschiedenen neurophysiologischen Systemen im Körper und gilt als wesentlicher Indikator für den physischen und kognitiven Gesundheitszustand einer Person. Folglich würden Anwendungen im Bereich der Bioinformatik und des Gesundheitswesens erheblich von den Informationen profitieren, die sich aus einer längeren oder ständigen Überwachung des Gangs, der Gewohnheiten und des Verhaltens von Personen unter ihren natürlichen Lebensbedingungen und bei ihren täglichen Aktivitäten mit Hilfe intelligenter Geräte ergeben. Vergleicht man Trägheitsmess- und stationäre Sensorsysteme, so bieten erstere hervorragende Möglichkeiten für Ganganalyseanwendungen und bieten mehrere Vorteile wie geringe Größe, niedriger Preis, Mobilität und sind leicht in tragbare Systeme zu integrieren. Die zweiten gelten als der Goldstandard, sind aber teuer und für Messungen im Freien ungeeignet. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Verbesserung der Zeit und Qualität der Gangrehabilitation nach einer Operation unter Verwendung von Inertialmessgeräten, indem sie eine neuartige Metrik zur objektiven Bewertung des Fortschritts der Gangrehabilitation in realen Umgebungen liefert und die Anzahl der verwendeten Sensoren für praktische, reale Szenarien reduziert. Daher wurden die experimentellen Messungen für eine solche Analyse in einer stark kontrollierten Umgebung durchgeführt, um die Datenqualität zu gewährleisten. In dieser Arbeit wird eine neue Gangmetrik vorgestellt, die den Rehabilitationsfortschritt anhand kinematischer Gangdaten von Aktivitäten in Innen- und Außenbereichen quantifiziert und verfolgt. In dieser Arbeit wird untersucht, wie Signalverarbeitung und maschinelles Lernen formuliert und genutzt werden können, um robuste Methoden zur Bewältigung von Herausforderungen im realen Leben zu entwickeln. Es wird gezeigt, dass der vorgeschlagene Ansatz personalisiert werden kann, um den Fortschritt der Gangrehabilitation zu verfolgen. Ein weiteres Thema dieser Arbeit ist die erfolgreiche Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens auf die Ganganalyse aufgrund der großen Datenmenge, die von den tragbaren Sensorsystemen erzeugt wird. In dieser Arbeit wird das neuartige Konzept des ``digitalen Zwillings'' vorgestellt, das die Anzahl der verwendeten Wearable-Sensoren in einem System oder im Falle eines Sensorausfalls reduziert. Die Evaluierung der vorgeschlagenen Metrik mit gesunden Teilnehmern und Patienten unter Verwendung statistischer Signalverarbeitungs- und maschineller Lernmethoden hat gezeigt, dass die Einbeziehung der extrahierten Signalmerkmale in realen Szenarien robust ist, insbesondere für das Szenario mit Rehabilitations-Gehübungen in Innenräumen. Die Methodik wurde auch in einer klinischen Studie evaluiert und lieferte eine gute Leistung bei der Überwachung des Rehabilitationsfortschritts verschiedener Patienten. In dieser Arbeit wird ein Prototyp einer mobilen Anwendung zur objektiven Bewertung des Rehabilitationsfortschritts in realen Umgebungen vorgestellt
    corecore