We hereby invite you to the CoSA seminar on Monday, 27.05.2024 at 11:45 am. The CoSA seminar will take place in presence in MFC1 in room 02.3/4.
We have planned the following lectures:
Sebastian Hauschild: Optical Muscle Contraction Detection via Frequency Multiplexed LEDs
In many biomedical applications, such as prosthesis control, but also in the field of human-computer interaction, muscle contraction detection plays a decisive role. Common principles are based on electrophysiological methods, like electromyography or impedance myography. Unfortunately, these principles require electrodes, which can cause skin irritations and lead to significant motion artifacts. This work presents an alternative method based on the optical characteristics of tissue, known as Optomyography (OMG). The fundamental idea is that the tissue between the skin surface and the muscle consists of multiple layers, each exhibiting distinct optical reflective properties. During a muscle contraction, the geometric structure of these layers changes and therefore also the reflective properties of an area under investigation are affected. To distinguish muscle contractions and motion artifacts, we apply two separate light sources with wavelengths of 850nm and 630nm to illuminate the tissue through the skin and an adjacent photodiode to detect the reflected amount of light. To enable the simultaneous measurement with both wavelengths, a self developed problem-specific approach is presented as an alternative to the time multiplexed method. This approach is based on frequency multiplexed LEDs as light sources, which are driven by voltage-controlled current sources. For evaluation, it is implemented as an electronic measurement system. After a characterization of this system, first subject measurements from the forearm are presented. These measurements demonstrate the ability of the system to detect muscle contractions optically.<o:p></o:p>
Marco Cimdins: Analyse, Optimierung und systematischer Aufbau von funkbasierten gerätefreien Ortungssystemen
Gerätefreie Ortungssysteme detektieren und orten Objekte innerhalb eines Zielbereichs, ohne dass die Objekte spezielle Geräte mit sich führen müssen. In dieser Arbeit werden dafür Funksignale genutzt, die für die drahtlose Kommunikation zwischen Funkknoten verwendet werden. Funksignale werden von vielen Faktoren beeinflusst, wie z. B. Rauschen und Mehrwegeausbreitung, daher ist es eine Herausforderung die Änderungen aufgrund des Objekts von anderen Effekten auseinander zu halten. In dieser Arbeit identifizieren und behandeln wir einige der Herausforderungen für den Einsatz von gerätefreien Ortungssystemen: den Mangel an Funkausbreitungsmodellen, die fehlende Handhabung von Mehrwegeausbreitung, welche die Funksignale beeinflusst, die hohe Anzahl von benötigten Funkknoten, aufwendige Trainingsphasen, den fehlenden systematischen Aufbau und die fehlende Systemintegration.<o:p></o:p>
Ein wesentlicher Beitrag dieser Arbeit ist die Herleitung, Evaluation und Anwendung eines Funkausbreitungsmodells, welches den Einfluss des Objekts auf das Empfangssignal modelliert. Da das Funksignal den Empfänger auf mehreren (Echo)signalpfaden erreicht, wird das Funkausbreitungsmodell erweitert, um die Amplituden und Phasen von Mehrwegekomponenten zu modellieren, die durch ein Objekt im Zielbereich beeinflusst werden. Des Weiteren zeigen wir mit verschiedenen Methoden wie Mehrwegeausbreitung, die durch Reflexion an den Wänden entsteht, für die gerätefreie Ortung genutzt werden kann, um einerseits die Anzahl der benötigten Funkknoten zu reduzieren und andererseits die Ortungsgenauigkeit zu erhöhen. Um aufwendige Trainingsphasen zu vermeiden, werden in verschiedenen Beiträgen Ortungsalgorithmen untersucht, die das hergeleitete Funkausbreitungsmodell verwenden und sich mit Leerlaufmessungen kalibrieren lassen. Zum Schluss wird ein Architekturmodell hergeleitet, das die Verarbeitungsblöcke des gerätefreien Ortungssystems beinhaltet und eine leichtgewichtige Kommunikation über eine nachrichtenorientierte Middleware vorsieht.<o:p></o:p>
Die Evaluation der Methoden wird in dieser Arbeit anhand von Simulationen und durch Messungen mit verschiedenen schmal- und ultra-breitbandigen Funktechnologien durchgeführt. Das Gesamtsystem wird in einem typischen Büroraum evaluiert. Zur Kalibrierung werden lediglich ein Raummodell, bestehend aus den Wänden, der Decke und dem Boden, sowie Leerlaufmessungen benötigt.<o:p></o:p>
Die Beiträge dieser Arbeit optimieren Ansätze, um praxistaugliche gerätefreie Ortungssysteme zu entwickeln. Sie bilden eine Basis für Weiterentwicklungen, um gerätefreie Ortungssysteme systematisch in der Breite und unter realen Bedingungen außerhalb von Laboren aufzubauen.<o:p></o:p>
The talks will last approximately 20 minutes, followed by 10 minutes of discussion. We look forward to a lively and active participation.
