SPESIFIKASI CIRI SINYAL EEG UNTUK PERINTAH PERGERAKAN MOTORIK BERBASIS GELOMBANG SINGKAT KHUSUS BERDASARKAN HASIL EKSTRAKSI CIRI

ENDRO YULIANTO, Prof. Adhi Susanto, M.Sc.,Ph.D

2013 | Disertasi | S3 Teknik Elektro

Elektroensefalogram (EEG) merupakan sinyal otak yang banyak digunakan pada sistem Brain Computer Interface (BCI), karena pengambilan data sinyal EEG dilakukan dengan metode non-invasive yaitu dengan menempatkan elektrode pada permukaan kulit kepala. Untuk dapat digunakan pada sistem BCI, diperlukan suatu pola aktivitas otak yang bersifat menonjol dan konstan. Pola aktivitas otak tersebut muncul sebagai akibat dari adanya rangsangan tertentu terhadap relawan. Pada penelitian ini bentuk rangsangan yang digunakan berupa pergerakan dan imajinasi pergerakan motorik belok kanan dan belok kiri. Pola sinyal EEG sebagai akibat dari rangsangan tersebut belum diketahui bentuk maupun posisi keberadaannya, karena pola sinyal dan kecepatan respon otak tiap individu terhadap rangsangan yang berbeda-beda. Selain itu sinyal EEG yang muncul dari pemikiran belok kiri dan belok kanan tenggelam di dalam berbagai sinyal lain yang muncul dari adanya kegiatan di seluruh bagian otak. Gangguan juga datang dari luar otak, yaitu dari lingkungan dan dari berbagai aktivitas kelistrikan jaringan organ tubuh yang lain. Oleh karena itu diperlukan metode pengolahan sinyal EEG yang tepat untuk mendapatkan pola aktivitas otak spesifik pemikiran belok kiri dan belok kanan dalam kondisi SNR (signal to noise ratio) yang sangat rendah. Pada penelitian ini sinyal EEG yang dibangkitkan dari rangsangan pergerakan dan imajinasi pergerakan motorik belok kanan dan belok kiri diukur pada daerah motor cortex, yaitu dengan menempatkan elektrode pada titik-titik C3, C4 , P3, P4 (Central dan Parietal). Tahapan pengolahan sinyal EEG yang dilakukan meliputi pengolahan awal untuk meningkatkan SNR, ekstraksi ciri spesifik yang dicari melalui proses korelasi sinyal. Berdasarkan bentuk teratur yang muncul pada hasil korelasi sinyal, mulai direkayasa gelombang-singkat kandidat representasi sinyal belok kiri dan belok kanan. Hasil penelitian berupa gelombang-singkat yang dibuat melalui metode curve fitting terdiri dari 3 gelombang-singkat untuk belok kanan dan 3 gelombang-singkat untuk belok kiri berguna untuk mengakomodasi adanya variasi irama yang berbeda pada gelombang otak dari relawan yang berbeda. Hasil pengujian melalui metode korelasi gelombang-singkat terhadap data uji menunjukkan bahwa untuk dapat digunakan secara tepat, tiap relawan memiliki skala gelombang-singkat yang berbeda-beda. Hasil rerata ketelitian pada tahap pengujian dari 22 orang relawan untuk 4 jenis pergerakan yaitu: 76% untuk pergerakan belok kanan, 76% untuk pergerakan belok kiri, 74% untuk imajinasi belok kanan dan 72% untuk imajinasi belok kiri.

EEG (Electroencephalogram) is a brain signal widely applied in the system of Brain Computer Interface (BCI). It is because in taking the data of EEG signal the non-invasive method is used by positioning the electrodes onto the surface of head skin. To make it applicable in the system of BCI, a prominent and constant pattern of brain activities comes to be necessary. Such pattern should be the one appearing because of certain stimulus given to the volunteers. In this research, the pattern of the stimulus is in the form of movement and imagination of motor movement of turning right and turning left. In this case, the form and the position of the EEG signal pattern because of the stimulus are not known. This is due to the signal pattern and the speed of brain responses in each individual unequal. Additionally, the EEG signal appearing from the imagination of turning left and turning right will be in loss in a variety of other signals emerging for the activities occurred in all parts of the brain. Other disturbances might also come from the outside of the brain either from the environment or from the electrical activities of other body tissues. Hence, a proper method of processing the EEG signal comes to be critical in order to obtain the specific pattern of brain activities in imagination of turning left and turning right in a very low condition of SNR (signal to noise ratio). In this research, EEG signal, generated from both the movement stimulus and imaginary motor movement of turning right and turning left, is measured in the area of motor cortex that is by positioning the electrodes in the points of C3, C4 , P3, and P4 (Central and Parietal). The phase in processing the EEG signal includes the initial processing in enhancing SNR, extraction of the specific characteristic required through the process of signal correlation. Based on the regular form from the result of signal correlation the candidate wavelet as the representative of the signal of turning left and turning right is started to modify. The research result in the form of the wavelet made through the method of curve fitting consists of three wavelets for turning right and other three for turning left that are helpful to accommodate a variety of rhythms in the brain wave of different volunteers. Meanwhile, the result of the test through the method of the correlation of the wavelets towards the testing data shows that, in order to be more accurate in use, each of volunteer has various scales of wavelet. The result in the averaged accuracy in the testing phase of 22 volunteers for four types of movement includes 76% for the movement of turning right, 76% for the movement of turning left, 74% for the imagination of turning right and 72% for the imagination of turning left.

Kata Kunci :