You are here

Yukarı-Aşağı imleç hareketlerine ilişkin EEG kayıtlarında en etkin kanalın belirlenmesi

Determination of the most effective EEG channel in Up&Down cursor movements’ EEG records

Journal Name:

Publication Year:

Abstract (2. Language): 
The main purpose of this study is determination of the most effective channel in EEG recording related to up and down cursor movements. Data set Ia presented in BCI Competition 2003 was used in this paper. The datasets were taken from a healthy subject. The subject was asked to move a cursor up and down on a computer screen, while his cortical potentials were taken. During the recording, the subject received visual feedback of his slow cortical potentials (Cz-Mastoids). In the determination process, the following steps were applied; (1) Discrete Wavelet Transform (DWT) was employed for each channel with different levels such as 3, 4, 5 and 6th. After this process, cA3, cA4, cA5, cA6, cD3, cD4, cD5 ve cD6 coefficients were obtained. (2) Some statistical parameters of the approximation (cA) and detail (cD) coefficients with different levels are used for feature vectors. Different type of statistical parameters can be used as well but most effective parameters observed from literature were chosen in this study. These selected parameters are sum, variance, energy, entropy, maximum value, minimum value, mean and standard deviation and all parameters were applied discretely. It is well known that each of the parameters has a statistical meaning and which parameters has the highest effect on classification were determined with this study. (3) The feature vectors were classified with k-Nearest Neighbor (k- NN) method for determining of the most effective channel. DWT method was employed for obtaining the coefficients contains the characteristics of signal used as feature vectors. DWT is an implementation of the wavelet transform using a discrete set of the wavelet scales and translations obeying some defined rules. In other words, this transform decomposes the signal into mutually orthogonal set of wavelets, which is the main difference from the continuous wavelet transform (CWT), The selected statistical parameters (sum, variance, energy, entropy, maximum value, minimum value, mean and standard deviation) were most popular in EEG analysis observed in literature, hence these parameters were used in this study. For determining the most effective channel, the k- NN classification method was employed. k-NN is a simple algorithm that stores all available cases and classifies new cases based on a similarity measure (e.g., distance functions such as Euclidean, Manhattan, Minkowski). k-NN has been used in statistical estimation and pattern recognition already in the beginning of 1970’s as a nonparametric technique As a result of this study, the following issues were observed: i) The most effective channel is A1 was observed. It means that left hemisfer region of brain is more active than right side. ii) The DWT approximation coefficient of level 3 has exhibited the highest performance as 77.13%. The detail coefficients have lower performance was observed. iii) The Third level of DWT having highest performance means that the brain is more active in the frequency range 0-16Hz in up/down cursor movements. iv) The parameters having the most important role in determining the effective channel are sum and mean values.
Abstract (Original Language): 
Bu çalışmada, görsel geri besleme alınarak kayıt edilen yukarı-aşağı imleç hareketlerine ilişkin EEG kayıtlarında, en etkin kanalın belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, 2003 yılındaki BCI Competition II yarışmasında sunulan Data set Ia veri kümesi kullanılmıştır. Veri kümesi için izlenilen paradigmada, sağlıklı bir kişiden bir bilgisayar ekranında imleci yukarı ve aşağı hareket ettirmesi istenilerek, yavaş kortikal potansiyeller kaydedilmiştir. İşlem akışında ilk olarak tümleşik olarak verilen veri seti, kanallara bölünerek her bir kanal ayrı ayrı incelenmiştir. Kanallara ayrılan işaretlere ADD uygulanarak farklı (3., 4., 5. ve 6.) seviyelerde detay (cD) ve yaklaşım (cA) katsayıları elde edilmiştir. Elde edilen bu verilerin; toplam, varyans, enerji, entropi, maksimum, minimum, ortalama ve standart sapma değerleri hesaplanmıştır. Bu işlem sonrası elde edilen veriler, öznitelik veri kümesi olarak değerlendirilmiştir. Bu öznitelikler k-NN ile sınıflandırılmıştır. Elde edilen sonuçlara bakıldığında, imleç hareketinde en etkin kanalın A1, dolayısıyla beynin sol hemisfer bölgesinin aktif olduğu görülmüştür. En yüksek performansın, cA3 yaklaşım katsayısına ilişkin toplam ve ortalama değer ile elde edildiği ve sınıflandırma başarı oranının %77.13 olduğu görülmüştür. Detay katsayılarının temel alındığı analizlerde ise performansın düşük seviyelerde yer aldığı görülmüştür.
587
597

REFERENCES

References: 

Altınbaş, A. (2007). EMG Sinyallerinin Kısa
Zamanlı Fourier Dönüşümü Ve Dalgacık
Dönüşümü Kullanarak Analiz Edilmesi. Yüksek
Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü, Ankara, 39.
Aydemir, Ö. (2008). Beyin Bilgisayar Arayüzü
Uygulamalarına Yönelik EEG İşaretleri İçin
Öznitelik Çıkarma. Yüksek Lisans Tezi, KTÜ
Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon, 7-8, 40.
Benjamin B., (2004). The BCI Competition 2003:
Progress and Perspectives in Detection and
Discrimination of EEG Single Trials. IEEE
Transactions on Biomedical Engineering, Vol.
XX.
Erişti, H. (2010). Güç Kalitesi İçin Dalgacık
Dönüşümü Ve Destek Vektör Makine Tabanlı
Bir Olay Tanıma Tekniğinin Geliştirilmesi.
Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü, Elazığ, 13.
Luis A. Berrueta, Rosa M. Alonso-Salces, K´aroly
H´eberger B. (2007) Supervised pattern
recognition in food analysis. Journal of
Chromatography A, 1158, 196–214.
Misiti, M., Misiti, Y., Oppenheim, G., Poggi, J.M.
(1997). Wavelet Toolbox For Use with Matlab.
The MathWorks Inc., United States.
Polat, H. (2016). Görsel-İşitsel Kaynaklı Uyaranlar
Kaynaklı Oluşan Duyguların EEG İşaretleri ile
Sınıflandırılması. Yüksek Lisans Tezi, Dicle
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Diyarbakır,
42-43.
Ochoa J. B., Molina G. G., Ebrahimi T., 2002. EEG
Signal Classification for Brain Computer
Interface Applications, Ecole Polytechnique
Federale De Lausanne,
Şengil, E. (2004). Beyin Bilgisayar Arayüzü (BCI).
Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü,
İstanbul, 7.
Tepe, C (2009). EKG Sinyalinde Gürültü Gidermede
Dalgacık Dönüşümü Kullanılması. Yüksek
Lisans Tezi, 19 Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri
Enstitüsü, Samsun, 26.
Teplan, M (2002). Fundamentals Of EEG
Measurement, Measurement Science Review,
Volume 2, Section 2: 1-11.
Qin L, Jia-Bo H, Jian Z, Si-Da L, Yun X (2015).
Feature Selection and Recognition of
Electroencephalogram signals: An Extreme
Learning Machine and Genetic Algortihm Based
Approach. Proceedings of the 2015 International
Conference on Machine Learning and
Cybernetics, Guangzhou, 12-15 July, 2015
Wu Ting, Yan Guo-zheng, Yang Bang-hua, Sun
Hong (2008). EEG feature extraction based on
wavelet packet decomposition for brain computer
interface. School of Electronic, Information and
Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong
University, Shanghai 200030, China. (618-625)

Thank you for copying data from http://www.arastirmax.com