第二組 戒菸 + 腦波遊戲儀

組員:

404570190 醫資學程三 陳昀靖

404570281 醫資學程三 梁瑋玲

404570293 醫資學程三 倪御峰

404570308 醫資學程三 林祐舜

 

衛教

網站連結

創新創業計畫書

一、計畫緣起

 

動機

 

我們可以看到很多電競選手,因為年齡或者受傷導致無法繼續比賽,以一個普通的遊戲玩家來說我們非常崇拜職業玩家的水準及技術,那因為這些不可抗力而必須導致這些職業玩家無法繼續在這些遊戲上發光發熱,是非常讓人痛心且惋惜的,因此我們想要創造出一個可以撇除身體上限制的遊戲,讓玩家可以用別種方式,來體現出玩家的反應和操作,也可以延長職業玩家在職場上的壽命,希望讓我們廣大的民眾不在視玩遊戲只是一種消遣,而是當作一個職業看待尊重。

問題和需求分析

 

以產品方面來說,若是以我們的產品來套用在各個遊戲上面,客群的分佈算是非常的廣泛,可以看到各個年齡層都會有人非常熱衷於玩遊戲,那以一般pc的遊戲來說玩家有時也會遇到想得到,看得到,但操作跟不上的窘境,那這樣的產品我們認為會引起廣大遊戲客群的興趣。

調查分析

國內外現況 (技術瓶頸, 服務缺口)

 

1. 腦機介面

       

1-1. 介紹

         - 腦機介面是一種不依賴大腦週邊神經與肌肉正常之輸出通道的通訊控制系統,只單純用意念即可控制電腦或其他數位裝置,不須再經過任何的動器來操縱機械,而是直接讀取由腦部所發出的訊號。腦機介面的基本架構可以分成三個部份:

                (1)訊號擷取:經由人體的電極點取得使用者的腦波訊號。

                (2)訊號處理:進行訊號特徵的萃取並轉譯成能控制輸出裝置的指令。

                (3)輸出控制裝置:即控制相關之裝置,如電腦螢幕上的游標移動、輪椅或機器手臂等。

   

1-2. 目前實作問題

         - 實際取得的訊號產生混雜如眨眼等肌肉電訊號(Electromyography, EMG)和周圍電磁波(如手機、電腦)干擾,且訊號往往比真正腦波大得多。

         - 複雜的大腦活動不是靠單一特徵就能預測,許多腦功能(尤其是高階認知功能如推理、情感等)仍找不到指標性的特徵。

       

1-3. 預計解決方式

         - 精進訊號處理:處理雜訊,萃取出高品質的腦波訊號

         - 開發新的分析方法:機器學習

類似產品&競爭者

- Neurable

       

Neurable是來自美國波士頓的神經科技公司,致力於創建虛擬實境中的大腦控制軟體,曾展示其改裝版 HTC Vive,搭配梳狀結構的腦電圖(EEG)傳感器,進行大腦活動檢測、分析,獲取腦中的各種訊號並將意念反映在視頻上,並以與遊戲商 eStudiofuture 合作推出的遊戲《Awakening》,讓體驗者在腦機接口模式下,將眼睛當作游標,結合腦波意念點擊欲選擇的標的,感受全新的遊戲操作情境。

- MindWave腦波儀 - 勝宏精密科技股份有限公司

    

  1. Arduino SDK 腦波驅動模組

 

國內目前有廠商提供 Arduino 模組可以進行腦波開發,可以將此藍芽模組搭配 Arduino ,不用透過電腦即可接收腦波儀所傳輸的信號,進而驅動其它電路,擴展腦波儀之應用,例如腦波控制遙控車或腦波直昇機。可客製化許多腦波驅動的產品,是未來腦波控制硬體的主要驅動晶片。

 

目前售價為 27,000 台幣

 

2. MindWave Mobile 腦波儀-60Hz

 

本公司所引進的腦波儀,是美國神念科技最新腦波偵測技術,能夠偵測受測者當下的認知與情緒狀態。儀器完全是非侵入式的輔導⼯具,不會產⽣任何副作⽤,並皆經過 NCC 國家通訊傳播委員會 FCC、CE、FC、SRRC 等安規認證,讓科技能夠安全地幫助到我們的⽣活。

 

    產品規格

◆ 運動型TGAM1腦電波模組

◆ ⾃動配對電池可運⾏8⼩時

◆ 藍芽v3.0 (10⽶範圍內)

◆ 腦波儀固定ID(配對時腦波儀內有⼀個唯⼀的Mac位址)

 

目前售價為 6,150 台幣

 

 

  • Kinect-SDK 腦波體感互動開發套件

    產品規格

  • 提供一組XBOX原廠視訊鏡頭與 MindWaveMobile*2+USB接收器*2。

  • 提供開發範例程式與相關說明文件。

  • 能應用於復健研究、體感遊戲互動開發。

  • 支援雙人遊戲設定,但需配合腦波儀合併使用。

  • 產品保固期一年。

二、計畫內容

解決方案

 

如果不想用手或其他硬體操控虛擬的物件,我們所知的方法是利用所製造出的儀器搜集使用者的腦波以及眨眼產生的肌電反應,並將之分析後,來操控遊戲裡的物件或者是人物。

 

功能設計

    此儀器可以套用在遊戲上,用腦波儀收取使用者眼睛的肌電反應當作游標,在收集使用者的腦波進行分析後控制虛擬的物件達到遊戲的效果。

核心技術

  1. 腦波擷取技術

1.1 腦波圖 (EEG) 信號處理

腦波圖的紀錄可分為兩種:腦電波與腦磁波。前者測量大腦皮質的電流,後者則測量腦磁波。大腦皮質電流是由細胞群之間電位差所造成,為細胞外的電流。而在神經活化、產生電訊號的時候,會因法拉第第一定律產生磁場變化,磁場訊號變化大小即為腦磁波。通常會將EEG訊號標註刺激(stimulus)、自發動作(event)或反應(response)等基點,取固定的時間間距中的訊號,再配合PCA(Principle Component Analysis)及ICA(Independent Component Analysis)確認正確發出訊號的時間點、波頻和傳遞方向。 人腦中有許多不同頻率大小的功能區域性腦波律動(Brain Rhythm),如:感覺運動區的Mu Rhythm頻率約在10~20Hz之間、枕葉視覺區的Alpha Rhythm約為10Hz。藉由判定特定區域腦波圖的訊號組成,可推測出該區域功能。

1-2. 腦波儀技術(擷取腦波訊號)

          

將大腦所發出的微弱電訊號 (通常小於萬分之一伏特) 加 以適當的放大與濾波。常見的放大倍率為1000到10000倍,而濾波的範圍在 0.5 Hz到50 Hz之間。

  1. 腦波分析技術說明        

2-1. 腦波分析技術

           

在腦波第一次被發現的時候,腦波唯一的分析工具就是腦波圖。將原始腦波一五一十的畫在示波器上,再用人的肉眼去判斷 其中的各式樣的波型。後來科學家逐漸將腦波分成α波、β波、δ波與θ波等。在1970年代之後隨著電腦技術的發展,一項新的技術開始進 入到腦波分析中,那就是頻譜分析或是所謂傅立葉轉換技術。從此以後除了 看腦波原始圖外,又可以多看腦波的頻譜圖。利用腦波的頻譜圖,方能進行物件的控制。

2-2. 傅立葉級數的相位譜

通過時域到頻域的變換,我們得到了⼀個從側⾯看的頻譜,但是這個頻譜並沒有包

含時域中全部的信息。因為頻譜只代表每⼀個對應的正弦波的振幅是多少,⽽沒有

提到相位。基礎的正弦波A.sin(wt+θ)中,振幅,頻率,相位缺⼀不可,不同相位決

定了波的位置,所以對於頻域分析,僅僅有頻譜(振幅譜)是不夠的,我們還需要

⼀個相位譜。那麼這個相位譜在哪呢?我們看下圖,這次為了避免圖⽚太混論,我

們⽤7個波疊加的圖。

 

 

鑑於正弦波是周期的,我們需要設定⼀個⽤來標記正弦波位置的東西。在圖中就是

那些⼩紅點。⼩紅點是距離頻率軸最近的波峰,⽽這個波峰所處的位置離頻率軸有

多遠呢?為了看的更清楚,我們將紅⾊的點投影到下平⾯,投影點我們⽤粉⾊點來

表⽰。當然,這些粉⾊的點只標註了波峰距離頻率軸的距離,並不是相位。

 

 

這裡需要糾正⼀個概念:時間差並不是相位差。如果將全部周期看作2Pi或者360度

的話,相位差則是時間差在⼀個週期中所佔的⽐例。我們將時間差除週期再乘

2Pi,就得到了相位差。

在完整的⽴體圖中,我們將投影得到的時間差依次除以所在頻率的周期,就得到了

最下⾯的相位譜。所以,頻譜是從側⾯看,相位譜是從下⾯看。

注意到,相位譜中的相位除了0,就是Pi。因為cos(t+Pi)=-cos(t),所以實際上

相位為Pi的波只是上下翻轉了⽽已。對於週期⽅波的傅⾥葉級數,這樣的相位譜已

經是很簡單的了。另外值得注意的是,由於cos(t+2Pi)=cos(t),所以相位差是

周期的,pi和3pi,5pi,7pi都是相同的相位。⼈為定義相位譜的值域為(-pi,pi],所

以圖中的相位差均為Pi。

 

 

    2-3. HHT

 

HHT 是一種根據經驗而來的訊號處理方式,利用這個方式可由非穩態( Unsteady )及非線性( Non-linear )的訊號中提取有物理意義的資訊。

架構 & 流程

 

利用無限腦波儀去搜集 α 波後,利用 HHT(Hilbert Huang Transform) 的分析模式,傳回儀器並進行物件上的控制。

 

 

商業模式

 

我們想以手上的技術與其他遊戲公司做合作,遊戲本身可以是 pc 版本,也可以是以我們的裝置來體驗遊戲。

以廣告的方式,找一些有名的實況主,用我們的裝置試玩遊戲,以達到廣告宣傳的效果,接著尋找門市代售。

獲利模式

 

- 我們硬體本身的獲利

- 還有遊戲公司與我們合作的費用

 

服務流程

 

購買

 

維修

 

參考來源