A BCI platform for Rapid Serial Visual Presentation Text Reading
Creators: name: Κούσλης, Ηλίας Παναγιώτη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Εγκεφαλογράφημα
Διεπαφή ανθρώπου-υπολογιστή
Σειριακή εμφάνιση λέξεων
EEG (Encephalogram)
Brain-computer interface
RSVP reading (Rapid seril visual presentation)

description: Το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG) είναι ένα από τα πιο αξιοποιημένα σήματα που καταγράφονται από τους ανθρώπους. Η μέτρησή του, παίζει σημαντικό ρόλο σε έρευνες σχετικές με τον εγκέφαλο. Η διεπαφή ανθρώπου-υπολογιστή είναι ένας αναδυόμενος τομέας επιστημονικής έρευνας, ο οποίος βασίζεται σε σήματα από τον εγκέφαλο. Σε αυτή τη διατριβή, χρησιμοποιούνται αυτά τα σήματα, με στόχο τη δημιουργία μιας διεπαφής ανθρώπου υπολογιστή, η οποία θα διευκολύνει την διαδικασία της ανάγνωσης. Πιο συγκεκριμένα, αξιοποιείται η μέθοδος ανάγνωσης, ταχείας σειριακής εμφάνισης λέξεων. Πρόκειται για μία μέθοδο, η οποία προσφέρει τη δυνατότητα ευκολότερης ανάγνωσης σε διάφορες συσκευές και σε μερικές περιπτώσεις ταχύτερη και ευκολότερη αφομοίωση του κειμένου. Η πλατφόρμα που έχει υλοποιηθεί, έχει ως στόχο, μέσω των εγκεφαλικών σημάτων να δημιουργήσει ένα περιβάλλον όπου θα επικρατούν ιδανικές συνθήκες ανάγνωσης κειμένου, ως προς την ταχύτητα εμφάνισης των λέξεων. Επομένως, ανάλογα με το πόσο δυσκολεύεται ο χρήστης να διαβάσει το κείμενο, προσαρμόζεται και η ταχύτητά του. Η δυσκολία αυτή, ερμηνεύεται με τη χρήση των εγκεφαλικών σημάτων. Η συσκευή καταγραφής των εγκεφαλικών σημάτων είναι το Muse 2016 headset της Interaxon, αλλά η πλατφόρμα έχει δημιουργηθεί με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να είναι δυνατή η εφαρμογή της και από άλλες παρόμοιες συσκευές καταγραφής εγκεφαλικών σημάτων. Για την αποτελεσματική υλοποίηση ενός μοντέλου, το οποίο θα μπορεί να προσαρμόζει σε θεμιτά επίπεδα την ταχύτητα ανάγνωσης, μελετώνται οι διαδράσεις του χρήστη με το σύστημα και ο βαθμός νοητικού φόρτου, σε συνεδρίες ανάγνωσης κειμένου διαφορετικής δυσκολίας. Η δυσκολία ενός κειμένου καθορίζεται από λεξικολογική ανάλυση η οποία υλοποιείται, ενώ προτείνεται ένα μοντέλο κατανόησης του νοητικού φόρτου, σε δραστηριότητες ανάγνωσης, το οποίο συνδυάζει ακρίβεια και χαμηλό υπολογιστικό κόστος.
description: The electroencephalogram (EEG) is one of the most utilized signals recorded from humans. Its measurement, is a crucial part of research related to the brain. Brain-Computer Interaction is an emerging field of research study, that relies on brain signals. On this thesis, these signals are utilized, aiming to create a Brain-Computer Interface, that will personalize the overall reading experience. More specifically, the Rapid Serial Visual Presentation (RSVP) of words method, is used. It is about a method, that offers the ability to read more easily a text on different devices and in some cases, comprehend a text even faster. The created platform, has as a goal, with the utilization of brain signals, to create a reading environment with the optimal reading conditions in terms of speed. Therefore, in relation to the difficulty of a user to read a text, the RSVP speed is adjusted. The aforementioned difficulty is interpreted with the usage of brain signals. The device, that records the brain signals, is the Muse 2016 headset from Interaxon. The platform, however, has been created in a way that will render it applicable in combination with other similar recording headsets, with minor adjustments. For the effective development of a model that will be able to readjust on the desirable levels the reading speed, the interactions of the user with the platform and the mental workload are studied, on reading sessions of a text with varied difficulty. The difficulty of a text is measured from a lexicological analysis that is utilized. A comprehensiveness model of the mental workload at reading tasks is proposed, that combines high accuracy and low computational load.