Fraunhofer-Gesellschaft

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Embedded system for mobile acquisition of emotion-related physiological data

 
: Beikirch, Helmut; Peter, Christian; Fink, Andreas; Spies, Stephan

Embedded World 2008. Proceedings. CD-ROM : 26. bis 28. Februar 2008
Poing: Franzis' Verlag, 2008
ISBN: 978-3-7723-3961-5
S.1-5
Embedded World Exhibition & Conference <6, 2008, Nürnberg>
Englisch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IGD ()
embedded system; biosensor; sensor fusion; sensor network; integrated sensor; wireless network; affect detection; biosignal

Abstract
Technical systems are ubiquitous today and interaction with them a usual, but often cumbersome or harassing activity. To improve the quality of interactions and hence the user experience with a system, the user's affective state needs to be observed. Adaptive applications that pay attention to the user's affective reactions will be in advantage over systems that offer one the same interaction and use the same way to e.g. display information in any situation. Detecting user satisfaction or the lack thereof allows applications modify e.g. information visualisation or navigation paths according to the user's needs or preferences.
One reliable information source on affective response to interactions are resulting changes of physiological parameters controlled by the autonomous nervous system. To access this information, measurement systems are needed which allow to sense these parameters without harassing the user and without the need of any user intervention or assistance. While there are a number of parameters that can be used to infer changes of the emotional state, at least three physiological parameters should be considered: electro-dermal activity (i.e. electrical skin conductivity), skin temperature, and heart rate.
In a joint project of Fraunhofer IGD Rostock and the Institute of Electronic Devices and Circuits of Rostock University, a light-weight wearable sensor system has been developed which measures these parameters, pre-processes them, and makes them wirelessly available to processing applications. To avoid hindering the user in any way, the circuitry has been embedded in a glove. The chosen design gives the user the most possible freedom and doesn't require any special training or setup procedures. In the following we give a short overview of the system, starting with the overall architecture, followed by a description of the mobile components, the communication, and the data enhancement and pre-processing steps. A summary and outlook concludes the paper.

 

Das Rostocker Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung erforscht emotionale Reaktionen des Menschen bei Interaktionen mit seiner Umwelt. Hierfür werden Messeinrichtungen benötigt, mit denen der physiologische Zustand des Menschen ohne diesen zu belästigen und ohne sei aktives Zutun erfassbar und darstellbar ist.
Grundsätzlich ist es erstrebenswert, mindestens drei physiologische Parameter (Hauttemperatur, Hautwiderstand und Herzfrequenz) zu erfassen. Das Ziel ist hierbei, emotionale Reaktionen auf Einflüsse der Umgebung wie beispielsweise Ruhe, Anspannung oder Stress in physikalisch messbare Größen zu übertragen und diese dann zur weiteren Verarbeitung aufzubereiten. Der Benutzer sollte in seiner Bewegungsfreiheit und in seinem Verhalten möglichst wenig eingeschränkt werden. Um Störeinflüsse weitgehend zu minimieren, sollte das erforderliche Messsystems dabei möglichst robust beschaffen sein.
Zu diesem Zweck wurde im Rahmen einer gemeinsamen Projektarbeit zwischen dem Fraunhofer-Institut und der Universität Rostock, (Institut GS) für einen handelsüblichen Sporthandschuh eine Elektronik entwickelt, die sowohl die Sensorik als auch die Messelektronik und Datenaufbereitung für eine drahtlose Übertragung der physiologischen Messdaten enthält.

Eine zentrale Funktionseinheit dient dabei als Empfangs- und Verarbeitungseinheit. Hier werden die Daten des Handschuhs bewertet, mit einem Zeitstempel versehen, auf einer Compactflash-Karte gespeichert oder über USB an einen PC übertragen. Die Bewertung der Sensordaten geschieht nach dem SEVA-Konzept, welches dafür sorgt, dass immer überprüfte und gegebenenfalls korrigierte Messergebnisse bereitgestellt werden, auch wenn Fehler bei der Messwerterfassung auftreten.
Erste Prototypen des Systems wurden hergestellt und bereits in verschiedenen Anwendungen erfolgreich getestet.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-74596.html