Tenzorová dekompozícia ako prístup ku korekcii artefaktov spôsobených pohybom očí v EEG

Riešitelia:        Roman Rosipal, Zuzana Rošťáková

Elektroencefalogram (EEG) meraný s otvorenými očami je často skreslený artefaktmi spôsobenými žmurkaním a pohybmi očí, ktoré je potrebné pred ďalšou analýzou odstrániť. Na tento účel sme navrhli algoritmus SPECTER, ktorý kombinuje tenzorovú dekompozíciu EEG spektra, odstránenie artefaktových komponentov a spätnú rekonštrukciu signálu. Na rozdiel od tradičných metód však nevyžaduje elektrookulogram (EOG), čo zjednodušuje jeho použitie. Analyzovali sme tiež vplyv rôznych typov odstránenia artefaktov z teoretického hľadiska a ukázali sme, že niektoré z nich môžu do signálu vnášať nové, umelé artefakty – častý problém pri metóde nezávislých komponentov (ICA). SPECTER využíva jednoduché odčítanie komponentov, minimalizujúce riziko kontaminácie, a obsahuje kritérium na detekciu rizikových situácií. Experimentálne výsledky potvrdzujú, že SPECTER dosahuje porovnateľnú alebo vyššiu úspešnosť pri odstraňovaní artefaktov než existujúce metódy a predstavuje efektívny nástroj na predspracovanie EEG signálu v praxi.

Projekty: 09I03-03-V04-00205, 09I03-03-V04-00443, APVV-21-0105

Obr. 1: Grafická schéma algoritmu SPECTER navrhnutého na detekciu a odstránenie artefaktov spôsobených pohybmi očí z EEG signálu. Šedou farbou je znázornený EEG signál kontaminovaný pohybmi očí, čierna farba reprezentuje jeho očistenú verziu.

Publikácie:

• Rošťáková, Z. – Rosipal, R. – Trejo, L.J. SPECTER – The Signal sPECtrum Tensor decomposition and Eye blink Removal algorithm. In Biomedical Signal Processing and Control, 2025, vol. 99, art. no. 106889. (2024: 4.9 – IF, Q2 – JCR, 1.229 – SJR, Q1 – SJR). ISSN 1746-8094. Dostupné na: https://doi.org/10.1016/j.bspc.2024.106889
• Rošťáková, Z. – Rosipal, R. Deflation properties in tensor-based eye blink removal algorithm. In Statistical Papers, 2025, vol. 66, art. no. 91. (2024: 1.1 – IF, Q3 – JCR, 0.775 – SJR, Q2 – SJR). ISSN 0932-5026. Dostupné na: https://doi.org/10.1007/s00362-025-01714-w
• Rošťáková, Z. – Rosipal, R. Introducing SPECTER 2.0 – an enhanced version of the tensor based eye blink removal algorithm. In Proceedings of the 15th International Conference on Measurement. – Bratislava, Slovakia : Institute of Measurement Science, SAS, 2025, p. 53-56. ISBN 978-80-69159-01-3. Dostupné na: https://doi.org/10.23919/MEASUREMENT66999.2025.11078683