1. تلفیق اطلاعات حس عمقی و بینایی در تخمین موقعیت دست
دانشکده مهندسی پزشکی
دانشگاه صنعتی امیرکبیر
تلفیق اطلاعات حس عمقی و بینایی در تخمین موقعیت دست
استاد درس: دکتر توحیدخواه
دانشجو: زهرا نیک خواه
سمینارکنترل سیستم های عصبی عضلانی
بهار 1393

2. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر2
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
فهرست مطالب
مقدمه
تلفیق اطلاعات سنسوری در مغز
برخی مدل های پیشنهاد شده برای تلفیق اطلاعات
آزمایشات انجام شده
تحلیل نتایج آزمایش
ساختار مدل تلفیق اطلاعات سنسوری لگزی
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر3
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
مقدمه
انسان برای رفع نیاز هایش نیاز به کسب اطلاعات از محیط پیرامون دارد.
مثلا برای انتقال یک شیء باید موقعیت فعلی و موقعیت مطلوب را بداند.
کسب این اطلاعات از طریق سنسورها امکان پذیر است.
حس بینایی، اطلاعات موقعیت هر شیء را در خارج از فضای درونی بدن در مختصات چشم
حس عمقی، اطلاعات موقعیت اندام­ها را نسبت به یکدیگر و در چهارچوب مختصات بدن
اطلاعات جمع آوری شده توسط سنسورها به سیستم اعصاب مرکزی انتقال میابد.
این اطلاعات مورد پردازش و تلفیق قرار میگیرند تا اطلاعات کامل تری بدست آید.
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

4. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر4
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
جایگاه تلفیق اطلاعات حسی در کنترل حرکات
کنترل کننده ی حرکات : مغز
سیستم اندازه گیری :سنسورها
سیستم تلفیق اطلاعات ، پس از پردازش اطلاعات سنسوری و تلفیق و ادراک آن­، اطلاعات را به کنترل کننده و بخش­های مربوط به اصلاح حرکت می­فرستد.
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

5. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر5
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
تلفیق اطلاعات در سیستم های مهندسی و مغز
نیاز به تلفیق اطلاعات هم در سیستم های بیولوژیکی و هم در سیستم های مهندسی وجود دارد.
بدلیل وجود عوامل عدم قطعیت مانند نویز
بدلیل محدودیت های دینامیکی و استاتیکی سنسورها
مسائلی مهم در تلفیق اطلاعات سنسوری در مغز :
Assignment problem
Recoding problem
Optimal fusion problem
تفاوت تلفیق در این دو سیستم
انعطاف پذیری
مواجه شدن با عدم قطعیت
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

6. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر6
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
مکانیسم پردازش اطلاعات
کد کردن اطلاعات سنسوری :
تبدیل انرژی محرک به انرژی الکتروشیمیایی نورون ها
کد کردن شدت تحریک
کد فرکانس
کد جمعیت
مراکز پردازش اطلاعات
تک سنسوری نظریه کلاسیک
مطالعات الکتروفیزیولوژیکی
مالتی سنسوری تحریک حدود 41 درصد نورون­های بینایی توسط محرک شنیداری
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

7. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر7
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
تلفیق اطلاعات سنسوری در مغز
نواحی چند سنسوری در مغز شامل نورونهای مالتی سنسوری
RF این نورون ها ، مجموع RF های نورون های ورودی سنسورها
اگر اطلاعات بخش های مختلف محرک در RF مشترک نورون قرار نگیرد، پاسخ نورون مالتی سنسوری به محرک های ورودی کم خواهد شد. چون آن ها را دو محرک جدا از هم در نظر می گیرد.
نورون های چندسنسوری در Superior colliculus
اطلاعات بینایی
اطلاعات شنوایی
اطلاعات تعادلی
Graziano 1999
ثبت فعالیت سلول های premotor cortex مغز میمون
RF سوماتوسنسوری روی دست
RF بینایی در مجاورت دست (در مختصات دست-مرکز)
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

8. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر8
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
اتصالات فیدبک
مطالعات تصویربرداری زیادی نشان داده­اند که محرک یک حس، علاوه بر این­که فعالیت را در قشر مخصوص آن حس افزایش می­دهد، می­تواند بر روی قشرهای سایر حس­ها نیز اثر بگذارد و در آن­ها فعالیتی به صورت همزمان دیده می­شود.
Schaefer (2006)
وجود اتصالات فیدبک از نواحی چند سنسوری به نواحی تک سنسوری
علاوه بر اتصالات فیدبک ، وجود تعاملات جانبی بین نواحی تک سنسوری
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

9. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر9
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
بیزین
در تلفیق بیزین، برای بدست آوردن تابع احتمال در شرایط مالتی­سنسوری، توابع احتمال تخمین در شرایطی که فقط یک سنسور وجود دارد، در هم ضرب می­شوند.
موقعیت تخمین زده شده بر اساس اطلاعات هر دو سنسور x
تخمین موقعیت توسط حس عمقی به تنهایی xprop
تخمین موقعیت توسط حس بینایی به تنهایی با xvis
اگر احتمال شرطی تخمین توسط هر حس را بتوان
با رابطه­ی گوسین نوشت:
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر10
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
بیزین
با جایگذاری احتمال تخمین تو سط هر حس در معادله
لگاریتم گیری و مشتق گرفتن بر حسب x برای بدست آوردن ماکزیمم مقدار
نتایج:
تلفیق اطلاعات بیزین به صورت ترکیب خطی از اطلاعات هر حس
متناسب بودن وزن هر تخمین سنسوری با معکوس واریانس حس
کم بودن واریانس نهایی تخمین از واریانس تخمین هر حس به تنهایی
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

11. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر11
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
روش کد جمعیت
هماهنگی با يافته­هاي بيولوژيکي و مطالعات رفتاري در انسان
کد شدن اطلاعات مربوط به هر محرک حسي در گروهي از نورون­ها ( جمعیت )
يک منحني تنظيم گوسي شکل برای هر نورون بیشترین پاسخ به محرک در يک موقعيت خاص
هر چه محرک دورتر ،پاسخ نورون به آن کمتر
نقطه­ ی ماکزيمم فعاليت ، تخمين بهينه از موقعيت محرک
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

12. آزمایشات لگزی برای اثرات عدم قطعیت در تخمین موقعیت دست12
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
آزمایشات لگزی برای اثرات عدم قطعیت در تخمین موقعیت دست
تغییر عدم قطعیت حس بینایی در تخمین موقعیت
ایجاد شیفت بین موقعیت واقعی دست و موقعیت فیدبک بینایی
تست های طراحی شده :
1. آشنايي با سامانه ­ آزمایشگاهی و جهت­دهي فرد براي تکيه بر يکي از حس‌هاي بينایی یا عمقي
2. تست حس عمقي به تنهايي
3. تست حس عمقي و بينايي
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

13. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر13
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
آشنایی با سامانه و جهت دهی فرد برای تکیه بر حس عمقی یا حس بینایی
مرحله اول
رسم حدودا 100 خط مستقیم روی صفحه
اجازه ی دیدن فیدبک بینایی واقعی از موقعیت دست روی صفحه­ی مانیتور
نشان دادن همراستایی صفحه­ی مربوط به ثبت اطلاعات حس عمقی و مانیتور
شخص در این مرحله می­تواند رابطه­ی بین موقعیت دست خود را در فضای کار حس عمقی و فیدبک بینایی واقعی که روی مانیتور می­بیند را درک کند و بیاموزد.
ویژگی صفحه و قلم:
در زمان تماس قلم با صفحه : شخص خط کشیده شده را ببیند
قطع شدن تماس و برقراری تماس مجدد: پاک شدن خط قبلی و نمایش موقعیت جدید قلم
مرحله اول گروهی که حس عمقی آن ها تعلیم می بیند.(داشتن هدف های بینایی تصادفی) گروهی که حس عمقی آن ها تعلیم نمی بیند.
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

14. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر14
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
تست حس عمقی به تنهایی
با هر بار گذشتن قلم بر روی صفحه:
ظهورهدف­هایی بصورت همزمان روی صفحه­ی بینایی
حرکت از موقعیت شروع(چسب کوچک) به صورت ساعتگرد و بدون توقف بدون هیچ گونه فیدبک بینایی
هدف­های بینایی گوشه­های اشکال هندسی (مربع، مستطیل، لوزی، ذوزنقه و شش ضلعی )
اولین هدف در هر تست به رنگ سیاه ،سایر هدف­ها سبز رنگ
دلایل طراحی :
وجود چندین هدف در هر تست: بررسی عملکرد افراد در حین حرکت و بدون توقف روی اهداف
همراستا نبودن اهداف : بوجود آمدن یک تغییر مسیر و یا نقطه­ی شکست
استفاده از اشکال هندسی متفاوت : وابستگی وزن­های تلفیق اطلاعات بینایی و حس عمقی به جهت حرکات
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

15. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر15
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
تست حس عمقی و بینایی
دریافت فیدبک بینایی از موقعیت دست خود
فیدبک نسبت به موقعیت واقعی دست دارای شیفت در جهت x وy به اندازه­ی یکسان
انتخاب مقدار شیفت با احتمال یکسان از مجموعه­ی {0، 1، 2، 3 }
ثابت ماندن مقدار شیفت تا زمان حفظ تماس قلم با صفحه
آگاهی اشخاص از وجود چنین شیفت­هایی در دو راستا، بدون آگاهی از مقدارش
حرکت به سمت اهداف بینایی مانند قسمت قبل
کمک گرفتن از اطلاعات فیدبک بینایی با نسبت دادن قابلیت اعتماد به آن
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

16. برخی از مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر16
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی از مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
تخمین افراد با استفاده از حس عمقی به تنهایی
احساس رسیدن به هدف بینایی : به وجود آوردن نقطه ی شکست در مسیر
به دست آوردن مختصات این نقاط شکست در شکل رسم شده توسط افراد
یکسان برخورد کردن با همه ی اهداف بینایی در تحلیل تخمین افراد از موقعیت دست خود
خانه ی هدف بینایی : خانه ی صفر ام
بدست آوردن موقعیت موقعیت قلم در تمام آزمایش­ها در راستای افقی و عمودی (در راستایx وy )
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

17. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر17
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
تخمین افراد با استفاده از حس عمقی به تنهایی
محور افقی شماره خانه­های اطراف هدف بینایی
نقطه­ای که بیشترین احتمال را دارد،
به عنوان تخمین فرد توسط حس عمقی
تقریبا همه­ی افراد شرکت کننده در آزمایش در هر دو راستا بایاس دارند.
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

18. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر18
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
موارد در نظر گرفته شده در مدل لگزی (2009)
اتصالات فیدبک از نواحی مالتی سنسوری به نواحی تک سنسوری
قرار دادن نتیجه ی اطلاعات تلفیق شده در اختیار واحد های نواحی تک سنسوری
بسته به ضریب فیدبک، بخشی از اطلاعات تلفیقی ورودی سیستم تک سنسوری
اجازه ی گردش اطلاعات بین نواحی مختلف مغز و درک واحد از اطلاعات سنسوری
اتصالات بین نواحی تک سنسوری
تغییر فعالیت در یک ناحیه در اثر افزایش فعالیت ناحیه ی دیگر
اثر توجه
نقش بهره در ضرایب هر حس
میدانهای گیرنده ی مشترک در نورون های مالتی سنسوری
تلفیق اطلاعات به صورت غیر خطی
هر دو محرک در یک مکان عدم قطعیت کمتر نسبت به بودن یک محرک در آن مکان
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

19. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر19
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
فرضیات مدل لگزی
صرف نظر کردن نویز نورونی
همپوشانی کمتر میدانهای گیرنده ی نورونهای حس بینایی نسبت به نورونهای حس عمقی
متناظر بودن هر نورون با یک خانه شطرنجی از فضای کاری
میدان های گیرنده فرضی
نورون های RBF مکانی
تابع فعالیت نورون ها
(Tuning- curve)
x* مکان ماکزیمم فعالیت نورون
x موقعیت محرک
، هر نورون در لایه­ی کد کننده­ی اطلاعات بینایی، مخصوص یکی از خانه­های شطرنجی فضای کار بینایی است؛ یعنی پاسخ آن نورون هنگامیکه محرک بینایی در خانه­ی متناظر آن نورون باشد، افزایش می­یابد و آن خانه، مرکز میدان گیرنده­ی آن نورون است. هم­چنین در مورد نورون­های کد کننده­ی حس عمقی، پاسخ میدان گیرنده­ی هر نورون به موقعیت دست در خانه­ی شطرنجی متناظر آن نورون در فضای کاری حس عمقی، ماکزیمم است.
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

20. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر20
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
ساختار مدل
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

21. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر21
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
نتایج مدل: گروهی که بر حس بینایی توجه دارند
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

22. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر22
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
نتایج مدل: گروهی که بر حس عمقی توجه دارند
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

23. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر23
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
جمع بندی
نیاز به تلفیق اطلاعات و مزایای آن
تلفیق اطلاعات در مغز و نواحی تک سنسوری و مالتی سنسوری
اثر توجه در تلفیق
مدولاسیون نواحی تک سنسوری با یکدیگر
روش بیزین و کد جمعیت برای تلفیق
بررسی آزمایش های طراحی شده لگزی و تحلیل نتایج
بررسی ساختار مدل لگزی
عملکرد مدل
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

24. Thanks for Your Attention

25. عملکرد افراد با استفاده از حس عمقی و بینایی در حضور شیفت متغییر18
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
عملکرد افراد با استفاده از حس عمقی و بینایی در حضور شیفت متغییر
بدون تعلیم حس عمقی
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

26. دانشگاه صنعتی امیرکبیر19
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
عملکرد افراد با استفاده از حس عمقی و بینایی در حضور شیفت متغییر
با تعلیم حس عمقی
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر

27. برخی مدلهای پیشنهاد شده دانشگاه صنعتی امیرکبیر1
ساختار مدل تلفیق
اطلاعات سنسوری لگزی
تحلیل نتایج
آزمایش
آزمایشات
انجام شده
برخی مدلهای پیشنهاد شده
برای تلفیق اطلاعات
تلفیق اطلاعات
سنسوری در مغز
مقدمه
روابط مدل
اثر مدولاسيون:
بهار 1393
دانشگاه صنعتی امیرکبیر