Envelope filter sequence to delete blinks and overshoots

Background: Eye movements have been used in control interfaces and as indicators of somnolence, workload and concentration. Different techniques can be used to detect them: we focus on the electrooculogram (EOG) in which two kinds of interference occur: blinks and overshoots. While they both draw bell-shaped waveforms, blinks are caused by the eyelid, whereas overshoots occur due to target localization error and are placed on saccade. They need to be extracted from the EOG to increase processing effectiveness. Methods: This paper describes off- and online processing implementations based on lower envelope for removing bell-shaped noise; they are compared with a 300-msmedian filter. Techniques were analyzed using two kinds of EOG data: those modeled from our own design, and real signals. Using a model signal allowed to compare filtered outputs with ideal data, so that it was possible to quantify processing precision to remove noise caused by blinks, overshoots, and general interferences. We analyzed the ability to delete blinks and overshoots, and waveform preservation. Results: Our technique had a high capacity for reducing interference amplitudes (>97%), even exceeding median filter (MF) results. However, the MF obtained better waveform preservation, with a smaller dependence on fixation width. Conclusions: The proposed technique is better at deleting blinks and overshoots than the MF in model and real EOG signals

A fully-wearable non-invasive SSVEP-based BCI system enabled by AR techniques for daily use in real environment.

This thesis aims to explore the design and implementation of Brain Computer Interfaces (BCIs) specifically for non medical scenarios, and therefore to propose a solution that overcomes typical drawbacks of existing systems such as long and uncomfortable setup time, scarce or nonexistent mobility, and poor real-time performance. The research starts from the design and implementation of a plug-and-play wearable low-power BCI that is capable of decoding up to eight commands displayed on a LCD screen, with about 2 seconds of latency. The thesis also addresses the issues emerging from the usage of the BCI during a walk in a real environment while tracking the subject via indoor positioning system. Furthermore, the BCI is then enhanced with a smart glasses device that projects the BCI visual interface with augmented reality (AR) techniques, unbinding the system usage from the need of infrastructures in the surrounding environment

Procesamiento y caracterización de bioseñales para su uso en interfaces de control y afectividad

Las interfaces HCI y PC basadas en bioseñales constan de 3 fases: la captación de los datos, procesamiento y actuación sobre el sistema. El trabajo de esta tesis está centrado en el bloque de procesamiento de la información registrada por los electrodos. La naturaleza heterogénea de las bioseñales implica diferentes técnicas de captación y procesamiento para destacar y detectar aquellos elementos que son útiles para el objetivo que se busca. Para interfaces HCI, las señales deben se susceptibles de ser modificadas según la voluntad del individuo, destacando los transitorios asociados a estas acciones y minimizando aquellos elementos que puedan interferir negativamente, mientras que para PC los datos deben de contener información relativa al estado emocional del sujeto. El procesamiento de los datos es un elemento esencial para obtener unos resultados satisfactorios. A lo largo de la presente tesis se han expuesto dos técnicas de procesamiento basadas en la aplicación de envolventes inferiores, para eliminar o destacar transitorios en forma de campanas cóncavas/convexas de las señales EOG y ECG, y se han analizado las variaciones de las mismas junto a los datos de EEG ante situaciones de estrés y control de un teclado virtual

Aerospace medicine and biology: A cumulative index to a continuing bibliography (supplement 371)

This publication is a cumulative index to the abstracts contained in Supplements 359 through 370 of Aerospace Medicine and Biology: A Continuing Bibliography. It includes seven indexes: subject, personal author, corporate source, foreign technology, contract number, report number, and accession number

From wearable towards epidermal computing : soft wearable devices for rich interaction on the skin

Human skin provides a large, always available, and easy to access real-estate for interaction. Recent advances in new materials, electronics, and human-computer interaction have led to the emergence of electronic devices that reside directly on the user's skin. These conformal devices, referred to as Epidermal Devices, have mechanical properties compatible with human skin: they are very thin, often thinner than human hair; they elastically deform when the body is moving, and stretch with the user's skin. Firstly, this thesis provides a conceptual understanding of Epidermal Devices in the HCI literature. We compare and contrast them with other technical approaches that enable novel on-skin interactions. Then, through a multi-disciplinary analysis of Epidermal Devices, we identify the design goals and challenges that need to be addressed for advancing this emerging research area in HCI. Following this, our fundamental empirical research investigated how epidermal devices of different rigidity levels affect passive and active tactile perception. Generally, a correlation was found between the device rigidity and tactile sensitivity thresholds as well as roughness discrimination ability. Based on these findings, we derive design recommendations for realizing epidermal devices. Secondly, this thesis contributes novel Epidermal Devices that enable rich on-body interaction. SkinMarks contributes to the fabrication and design of novel Epidermal Devices that are highly skin-conformal and enable touch, squeeze, and bend sensing with co-located visual output. These devices can be deployed on highly challenging body locations, enabling novel interaction techniques and expanding the design space of on-body interaction. Multi-Touch Skin enables high-resolution multi-touch input on the body. We present the first non-rectangular and high-resolution multi-touch sensor overlays for use on skin and introduce a design tool that generates such sensors in custom shapes and sizes. Empirical results from two technical evaluations confirm that the sensor achieves a high signal-to-noise ratio on the body under various grounding conditions and has a high spatial accuracy even when subjected to strong deformations. Thirdly, Epidermal Devices are in contact with the skin, they offer opportunities for sensing rich physiological signals from the body. To leverage this unique property, this thesis presents rapid fabrication and computational design techniques for realizing Multi-Modal Epidermal Devices that can measure multiple physiological signals from the human body. Devices fabricated through these techniques can measure ECG (Electrocardiogram), EMG (Electromyogram), and EDA (Electro-Dermal Activity). We also contribute a computational design and optimization method based on underlying human anatomical models to create optimized device designs that provide an optimal trade-off between physiological signal acquisition capability and device size. The graphical tool allows for easily specifying design preferences and to visually analyze the generated designs in real-time, enabling designer-in-the-loop optimization. Experimental results show high quantitative agreement between the prediction of the optimizer and experimentally collected physiological data. Finally, taking a multi-disciplinary perspective, we outline the roadmap for future research in this area by highlighting the next important steps, opportunities, and challenges. Taken together, this thesis contributes towards a holistic understanding of Epidermal Devices}: it provides an empirical and conceptual understanding as well as technical insights through contributions in DIY (Do-It-Yourself), rapid fabrication, and computational design techniques.Die menschliche Haut bietet eine große, stets verfügbare und leicht zugängliche Fläche für Interaktion. Jüngste Fortschritte in den Bereichen Materialwissenschaft, Elektronik und Mensch-Computer-Interaktion (Human-Computer-Interaction, HCI) [so that you can later use the Englisch abbreviation] haben zur Entwicklung elektronischer Geräte geführt, die sich direkt auf der Haut des Benutzers befinden. Diese sogenannten Epidermisgeräte haben mechanische Eigenschaften, die mit der menschlichen Haut kompatibel sind: Sie sind sehr dünn, oft dünner als ein menschliches Haar; sie verformen sich elastisch, wenn sich der Körper bewegt, und dehnen sich mit der Haut des Benutzers. Diese Thesis bietet, erstens, ein konzeptionelles Verständnis von Epidermisgeräten in der HCI-Literatur. Wir vergleichen sie mit anderen technischen Ansätzen, die neuartige Interaktionen auf der Haut ermöglichen. Dann identifizieren wir durch eine multidisziplinäre Analyse von Epidermisgeräten die Designziele und Herausforderungen, die angegangen werden müssen, um diesen aufstrebenden Forschungsbereich voranzubringen. Im Anschluss daran untersuchten wir in unserer empirischen Grundlagenforschung, wie epidermale Geräte unterschiedlicher Steifigkeit die passive und aktive taktile Wahrnehmung beeinflussen. Im Allgemeinen wurde eine Korrelation zwischen der Steifigkeit des Geräts und den taktilen Empfindlichkeitsschwellen sowie der Fähigkeit zur Rauheitsunterscheidung festgestellt. Basierend auf diesen Ergebnissen leiten wir Designempfehlungen für die Realisierung epidermaler Geräte ab. Zweitens trägt diese Thesis zu neuartigen Epidermisgeräten bei, die eine reichhaltige Interaktion am Körper ermöglichen. SkinMarks trägt zur Herstellung und zum Design neuartiger Epidermisgeräte bei, die hochgradig an die Haut angepasst sind und Berührungs-, Quetsch- und Biegesensoren mit gleichzeitiger visueller Ausgabe ermöglichen. Diese Geräte können an sehr schwierigen Körperstellen eingesetzt werden, ermöglichen neuartige Interaktionstechniken und erweitern den Designraum für die Interaktion am Körper. Multi-Touch Skin ermöglicht hochauflösende Multi-Touch-Eingaben am Körper. Wir präsentieren die ersten nicht-rechteckigen und hochauflösenden Multi-Touch-Sensor-Overlays zur Verwendung auf der Haut und stellen ein Design-Tool vor, das solche Sensoren in benutzerdefinierten Formen und Größen erzeugt. Empirische Ergebnisse aus zwei technischen Evaluierungen bestätigen, dass der Sensor auf dem Körper unter verschiedenen Bedingungen ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht und eine hohe räumliche Auflösung aufweist, selbst wenn er starken Verformungen ausgesetzt ist. Drittens, da Epidermisgeräte in Kontakt mit der Haut stehen, bieten sie die Möglichkeit, reichhaltige physiologische Signale des Körpers zu erfassen. Um diese einzigartige Eigenschaft zu nutzen, werden in dieser Arbeit Techniken zur schnellen Herstellung und zum computergestützten Design von multimodalen Epidermisgeräten vorgestellt, die mehrere physiologische Signale des menschlichen Körpers messen können. Die mit diesen Techniken hergestellten Geräte können EKG (Elektrokardiogramm), EMG (Elektromyogramm) und EDA (elektrodermale Aktivität) messen. Darüber hinaus stellen wir eine computergestützte Design- und Optimierungsmethode vor, die auf den zugrunde liegenden anatomischen Modellen des Menschen basiert, um optimierte Gerätedesigns zu erstellen. Diese Designs bieten einen optimalen Kompromiss zwischen der Fähigkeit zur Erfassung physiologischer Signale und der Größe des Geräts. Das grafische Tool ermöglicht die einfache Festlegung von Designpräferenzen und die visuelle Analyse der generierten Designs in Echtzeit, was eine Optimierung durch den Designer im laufenden Betrieb ermöglicht. Experimentelle Ergebnisse zeigen eine hohe quantitative Übereinstimmung zwischen den Vorhersagen des Optimierers und den experimentell erfassten physiologischen Daten. Schließlich skizzieren wir aus einer multidisziplinären Perspektive einen Fahrplan für zukünftige Forschung in diesem Bereich, indem wir die nächsten wichtigen Schritte, Möglichkeiten und Herausforderungen hervorheben. Insgesamt trägt diese Arbeit zu einem ganzheitlichen Verständnis von Epidermisgeräten bei: Sie liefert ein empirisches und konzeptionelles Verständnis sowie technische Einblicke durch Beiträge zu DIY (Do-It-Yourself), schneller Fertigung und computergestützten Entwurfstechniken

Aerospace medicine and biology, an annotated bibliography. volume xi- 1962-1963 literature

Aerospace medicine and biology - annotated bibliography for 1962 and 196