Bandfilteringstechnieken om oogartefacten te verwijderen uit EEG-signalen met ERP’s

BandfilteringstechniekeBandfilteringstechnieken om oogartefacten te n om oogartefacten te verwijderen uit EEG-verwijderen uit EEG-signalen met ERP’ssignalen met ERP’s

Manon BotterManon Botter

Daan ReidDaan Reid

Maria NiessenMaria Niessen

Bea van Bea van MeerveldMeerveld

Douwe TerluinDouwe Terluin

Bob van der Bob van der VechtVecht

GroepstakenGroepstaken

2 groepen2 groepen

-MDM (Maria, Daan, Manon) -MDM (Maria, Daan, Manon)

-BDB (Bob, Douwe, Bea)-BDB (Bob, Douwe, Bea)

Groep 1Groep 1

Vinden van de beste filters voor groep 2.Vinden van de beste filters voor groep 2.

Groep 2 Groep 2

Verwijderen van EOG-artefacten uit het signaal.Verwijderen van EOG-artefacten uit het signaal.

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa Filter (MDM)Alfa Filter (MDM)

2.2. Kwadrateren & Smoothing (MDM)Kwadrateren & Smoothing (MDM)

3.3. Segmenteren (DBD)Segmenteren (DBD)

4.4. Per stimulus middelen (BDB)Per stimulus middelen (BDB)

5.5. Trend correctie (BDB)Trend correctie (BDB)

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekken Gemiddelde stimuli van signaal aftrekken (BDB)(BDB)

7.7. EOG-artefacten eruit filteren (MDM) EOG-artefacten eruit filteren (MDM)

8.8. Stimuli erbij optellen (BDB)Stimuli erbij optellen (BDB)

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa FilterAlfa Filter

2.2. Kwadrateren & SmoothingKwadrateren & Smoothing

3.3. SegmenterenSegmenteren

4.4. Per stimulus middelenPer stimulus middelen

5.5. Trend correctieTrend correctie

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekkenGemiddelde stimuli van signaal aftrekken

7.7. EOG-artefacten eruit filterenEOG-artefacten eruit filteren

8.8. Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

Alfa FilterAlfa Filter

-- Het alfa ritme bevindt zich in de Het alfa ritme bevindt zich in de frequentieband van 8 tot 12 Hz. frequentieband van 8 tot 12 Hz.

-- Om de eigenschappen van de responsen intact Om de eigenschappen van de responsen intact te houden, is het belangrijk om een vlak te houden, is het belangrijk om een vlak doorlaatgebied te hebben. doorlaatgebied te hebben.

-- De tijdsverschuiving moet minimaal zijn; De tijdsverschuiving moet minimaal zijn; eventueel moet er voor worden eventueel moet er voor worden gecompenseerd. gecompenseerd.

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa FilterAlfa Filter

2.2. Kwadrateren & SmoothingKwadrateren & Smoothing

3.3. SegmenterenSegmenteren

4.4. Per stimulus middelenPer stimulus middelen

5.5. Trend correctieTrend correctie

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekkenGemiddelde stimuli van signaal aftrekken

7.7. EOG-artefacten eruit filterenEOG-artefacten eruit filteren

8.8. Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

Eerste SmoothfilterEerste Smoothfilter

- - Plaats van responsen op stimuli moeten Plaats van responsen op stimuli moeten duidelijk herkenbaar zijn. Een hoge duidelijk herkenbaar zijn. Een hoge tijdsresolutie is hier belangrijk. tijdsresolutie is hier belangrijk.

- - Hogere frequenties moeten uit het signaal Hogere frequenties moeten uit het signaal gefilterd worden. Het eerste filter moet een gefilterd worden. Het eerste filter moet een laagdoorlaatfilter zijn om zo de omhullende te laagdoorlaatfilter zijn om zo de omhullende te bepalen. bepalen.

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa FilterAlfa Filter

2.2. Kwadrateren & SmoothingKwadrateren & Smoothing

3.3. SegmenterenSegmenteren

4.4. Per stimulus middelenPer stimulus middelen

5.5. Trend correctieTrend correctie

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekkenGemiddelde stimuli van signaal aftrekken

7.7. EOG-artefacten eruit filterenEOG-artefacten eruit filteren

8.8. Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

SegmenterenSegmenteren

- - Uit het signaal moeten de responsen rondom Uit het signaal moeten de responsen rondom aangeboden stimuli worden ingelezen. De aangeboden stimuli worden ingelezen. De tijdsmarge is gezet op 1 seconde. tijdsmarge is gezet op 1 seconde.

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa FilterAlfa Filter

2.2. Kwadrateren & SmoothingKwadrateren & Smoothing

3.3. SegmenterenSegmenteren

4.4. Per stimulus middelenPer stimulus middelen

5.5. Trend correctieTrend correctie

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekkenGemiddelde stimuli van signaal aftrekken

7.7. EOG-artefacten eruit filterenEOG-artefacten eruit filteren

8.8. Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

Per stimulus middelenPer stimulus middelen

- - Door de ingelezen waarden per soort stimulus Door de ingelezen waarden per soort stimulus te middelen, krijgen we een algemene respons te middelen, krijgen we een algemene respons op een soort stimulus. op een soort stimulus.

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa FilterAlfa Filter

2.2. Kwadrateren & SmoothingKwadrateren & Smoothing

3.3. SegmenterenSegmenteren

4.4. Per stimulus middelenPer stimulus middelen

5.5. Trend correctieTrend correctie

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekkenGemiddelde stimuli van signaal aftrekken

7.7. EOG-artefacten eruit filterenEOG-artefacten eruit filteren

8.8. Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

Trend correctieTrend correctie

- Onderzoeken of er een trend aanwezig is in het - Onderzoeken of er een trend aanwezig is in het signaal.signaal.

- Bepalen of hiervoor gecorrigeerd moet worden. - Bepalen of hiervoor gecorrigeerd moet worden.

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa FilterAlfa Filter

2.2. Kwadrateren & SmoothingKwadrateren & Smoothing

3.3. SegmenterenSegmenteren

4.4. Per stimulus MiddelenPer stimulus Middelen

5.5. Trend CorrectieTrend Correctie

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekkenGemiddelde stimuli van signaal aftrekken

7.7. EOG-artefacten eruit filterenEOG-artefacten eruit filteren

8.8. Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

Gemiddelde stimuli van het Gemiddelde stimuli van het signaal aftrekkensignaal aftrekken

- - Inlezen van de ‘mark’ files. Inlezen van de ‘mark’ files.

-- Gemiddelde stimuli van het signaal afhalen op Gemiddelde stimuli van het signaal afhalen op het tijdstip van aanbieden.het tijdstip van aanbieden.

-- Overgebleven pieken zijn oogartefacten.Overgebleven pieken zijn oogartefacten.

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa FilterAlfa Filter

2.2. Kwadrateren & SmoothingKwadrateren & Smoothing

3.3. SegmenterenSegmenteren

4.4. Per stimulus MiddelenPer stimulus Middelen

5.5. Trend CorrectieTrend Correctie

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekkenGemiddelde stimuli van signaal aftrekken

7.7. EOG-artefacten eruit filterenEOG-artefacten eruit filteren

(smoothing of vervangen door baseline)(smoothing of vervangen door baseline)

8.8. Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

Tweede SmoothfilterTweede Smoothfilter

-- Hoge frequenties of grote amplitudes eruit Hoge frequenties of grote amplitudes eruit filteren om aanwezige oogartefacten te filteren om aanwezige oogartefacten te verwijderen. verwijderen.

StappenplanStappenplan

1. 1. Alfa FilterAlfa Filter

2.2. Kwadrateren & SmoothingKwadrateren & Smoothing

3.3. SegmenterenSegmenteren

4.4. Per stimulus MiddelenPer stimulus Middelen

5.5. Trend CorrectieTrend Correctie

6.6. Gemiddelde stimuli van signaal aftrekkenGemiddelde stimuli van signaal aftrekken

7.7. EOG-artefacten eruit filterenEOG-artefacten eruit filteren

8.8. Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

Stimuli erbij optellenStimuli erbij optellen

-- Het originele signaal herstellen door de Het originele signaal herstellen door de gemiddelde stimuli er weer bij op te tellen. gemiddelde stimuli er weer bij op te tellen.

AannamesAannames

- - Stimulus-respons veranderen niet in verloop Stimulus-respons veranderen niet in verloop van tijdvan tijd

Te controleren door middel van Te controleren door middel van kruiscorrelaties.kruiscorrelaties.

- - Stimulus-responsen zijn niet te veel 'vervuild'Stimulus-responsen zijn niet te veel 'vervuild'

- - EOG-artefacten op rust-EEG goed zichtbaarEOG-artefacten op rust-EEG goed zichtbaar

Eisen Alfa FilterEisen Alfa Filter

-- Doorlaatgebied: frequentieband alfa-ritme (8-Doorlaatgebied: frequentieband alfa-ritme (8-12 Hz)12 Hz)

-- Versterking in doorlaatgebied zo constant Versterking in doorlaatgebied zo constant mogelijkmogelijk

-- Tijdsvertraging moet gecompenseerd wordenTijdsvertraging moet gecompenseerd worden

Alfa FilterAlfa Filter

Mogelijkheden:Mogelijkheden:

-- Butterworth FilterButterworth Filter

-- ChebychevI FilterChebychevI Filter

-- ChebychevII FilterChebychevII Filter

-- Elliptisch FilterElliptisch Filter

-- Remez-filterRemez-filter

Butterworth FilterButterworth Filter

ChebychevI FilterChebychevI Filter

ChebychevII FilterChebychevII Filter

Elliptisch FilterElliptisch Filter

Remez-filterRemez-filter

Eigenschappen Remez-filterEigenschappen Remez-filter

Variabelen van Remez-filter:Variabelen van Remez-filter:

-- Onder- en bovenfrequentie van doorlaatgebiedOnder- en bovenfrequentie van doorlaatgebied

-- Mate van versterkingMate van versterking

-- Onder- en bovenfrequentie van uitloop van Onder- en bovenfrequentie van uitloop van doorlaatgebieddoorlaatgebied

-- Maximale rimpel in het doorlaatgebied Maximale rimpel in het doorlaatgebied

-- Minimale demping in het stopgebiedMinimale demping in het stopgebied

Tijdsverschuiving is af te lezen uit impulsrespons Tijdsverschuiving is af te lezen uit impulsrespons en kan gecompenseerd wordenen kan gecompenseerd worden

Eisen Eerste SmoothfilterEisen Eerste Smoothfilter

-- Hoge tijdsresolutie behoudenHoge tijdsresolutie behouden

-- Geen tijdsverschuivingGeen tijdsverschuiving

Eisen Tweede SmoothfilterEisen Tweede Smoothfilter

-- LaagdoorlaatfilterLaagdoorlaatfilter

-- Hoge amplitudes eruit filterenHoge amplitudes eruit filteren

ProblemenProblemen

-- Bedenken vraagstellingBedenken vraagstelling

-- Inlezen dataInlezen data

-- Kennis over eigenschappen van dataKennis over eigenschappen van data

-- Inlezen ‘mark’-filesInlezen ‘mark’-files

ConclusieConclusie