P300-Based Chinese Speller: A Systematic Summary

Evoked by the oddball events, P300 potential is closely related to the advanced psychological activities of human beings, and plays a significant role in the electroencephalogram (EEG)-based brain-computer interface (BCI) systems. Utilizing the principle of eliciting P300, we can implement BCIs to input characters, which enable people to express their intentions directly by brain. In recent years, P300-based English speller (P300ES) has been widely studied while P300-based Chinese speller (P300CS) has been far less fully investigated, owing to the complexity of sinograms. This paper aims at making a systematic summary of the current P300CS systems, and showing that P300CS would be a promising research field deserving of further researches in the furture

Development of a SSVEP-BCI system for decision-making assistance

Orientadores: Gilmar Barreto, Linnyer Beatrys Ruiz AylonTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Nos últimos anos, Interfaces Cérebro-Computador (BCI) passaram a ter um maior foco em problemas fora do escopo clínico. Sistema BCI podem ser utilizados para controlar equipamentos elétricos e eletrônicos, controle de jogos digitais, etc. A capacidade de poder "controlar" em um sistema BCI, pode ser adaptada a uma ação que auxilia um indivíduo em tomada de decisões, por exemplo, decidir se paramos ou continuamos a conduzir um automóvel ao visualizar os estados de um semáforo de trânsito. O BCI baseado no paradigma de Potenciais Evocados Visualmente em Regime Estacionário (SSVEP), pode ser utilizado para diferenciar alvos com diferentes frequências de cintilação por meio de estímulos visuais. Esta tese de doutorado teve como objetivo avaliar o estímulo SSVEP de altas e baixas frequências admitas pelo paradigma, para a construção de um sistema SSVEP-BCI para auxiliar na tomada de decisões. Para cumprir com este objetivo, foram realizados (1) experimentos com uma base de dados pública com estímulos SSVEP armazenados, para avaliar os códigos desenvolvidos, (2) construção de uma base de dados gerada por meio de experimentos realizados com um protótipo de semáforo de trânsito, para avaliar o funcionamento do protótipo e do equipamento de eletroencefalografia (EEG) e, por fim, (3) experimentos realizados com quatro participantes para avaliar os estímulos SSVEP em baixas frequências de cintilação, tradicionalmente utilizadas do paradigma e altas frequências de cintilação configuradas em um limiar não visível aos nossos olhos, permitindo que o protótipo se comporte de forma mais próxima a situações reais e ainda forneça uma menor fadiga visual. Os resultados obtidos forneceram a exatidão dos programas desenvolvidos para avaliar os estímulos SSVEP e também o funcionamento do protótipo e do equipamento de EEG. Além disso, os experimentos realizados com os quatro participantes apresentaram em média uma acurácia de 89,37%±8,26% para baixas frequências e 80,62%±7,18% para altas frequências, no qual concluímos que o sistema SSVEP-BCI pode ser utilizado para auxiliar em situações de tomada de decisão em ambas as faixas de frequênciaAbstract: In recent years, Brain-Computer Interfaces (BCI) have an increased focus on problems outside the clinical scope. BCI system can be used to control electrical and electronic equipment, control of digital games, etc. The ability to "control" in a BCI system can be adapted to an action that assists an individual in decision-making, for example, deciding whether to stop or continue driving a car when viewing the states of a traffic light. The BCI paradigm based on Stead-State Visually Evoked Potentials (SSVEP) can be used to differentiate targets with different frequencies of scintillation through visual stimuli. This PhD thesis aimed to evaluate the SSVEP stimulus of high and low frequencies admitted by the paradigm, for the construction of a SSVEP-BCI system to assist in decision-making. In order to comply with this objective, we performed (1) experiments with a public database with stored SSVEP stimuli to evaluate developed codes, (2) we constructed a database generated through experiments carried out with a traffic light prototype, to evaluate the functioning of the prototype and electroencephalography (EEG) equipment, and finally (3) experiments was performed with four participants to evaluate the SSVEP stimuli at low scintillation frequencies, traditionally used in the paradigm and high scintillation frequencies configured in a threshold not visible to our eyes, allowing the prototype to behave more closely to real-world situations and still provide less visual fatigue. The results obtained provided the correct execution of written programs to evaluate the SSVEP stimuli and also the functioning of the prototype and the EEG equipment. In addition, the results from the experiments carried out with the four participants presented on average an accuracy of 89.37%±8.26% for low frequencies and 80.62%±7.18% for high frequencies, in which we concluded that the SSVEP-BCI system can be used to assist in decision-making situations in both frequency bandsDoutoradoEngenharia de ComputaçãoDoutor em Engenharia Elétric