عنوان
طبقه‌بندي سيگنال‌هاي EEG براي تشخيص گفتار تصور شده در سيستم‌هاي واسط مغز-رايانه با استفاده از آناليزهاي منحني بازگشتي
نويسنده اصلي
نخعي زينلي، فرشيد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
سيستم واسط مغز-رايانه قابليت ارائه نسل جديدي از كاربردها كه مستقل از فعاليت عضلاني و كنترل‌شده توسط مغز انسان هستند، را دارا است. براي بيماران مبتلا به سندروم قفل‌شدگي كه در بدترين حالت فقط با پلك‌زدن مي‌توانند خواسته‌هاي خود را بيان كنند، يك سيستم ارتباطي ايده‌آل، واسط مغز-رايانه مبتني بر گفتار تصورشده است. يعني فرد با تصور گفتاري كه قادر به بيان آن نيست، دستوري به اين سيستم بدهد. فناوري الكتروانسفالوگرافي (EEG) به‌عنوان رايج‌ترين راه‌حل غيرتهاجمي موجود براي استخراج سيگنال‌هاي مغزي براي واسط مغز-رايانه عمل مي‌كند. بر اين اساس اين پژوهش هدف دارد تصور گفتاري مبتني بر EEG را در سيستم‌هاي واسط مغز-رايانه توسعه دهد. بسياري از پژوهش‌هاي اين حوزه، طبقه‌بندي انواع مختلفي از گفتار تصورشده اعم از آواها، سيلاب‌ها و كلمات را از طريق سيگنال‌هاي EEG مورد تحقيق قرار داده‌اند. با علم بر اينكه سيگنال EEG يك سري زماني ناايستا است و در طول زمان مشخصات آن پايدار نيستند، مي‌توان رويكردي نو در استخراج ويژگي را در اين پژوهش مشاهده كرد. از اين‌رو سيگنال‌هاي EEG 8 فرد نمونه غيرفارسي زبان به هنگام تصور گفتاري 7 واج/سيلاب و 4 واژه به‌كار گرفته شده‌اند. با توجه به ديناميكي‌بودن و غيرخطي‌بودن سيستم اعصاب مركزي، آشوب به‌عنوان بستري براي تحليل سيگنال EEG معرفي شد. بدين ترتيب، سيگنال يك‌بُعدي EEG به‌عنوان نماينده‌اي از اين سيستم آشوب‌گونه مي‌تواند فضاي حالت چندبُعدي را كه توصيفي از سيستم اعصاب مركزي است، بسازد. اين پژوهش هركدام از نقاط اين فضاي حالت را بررسي مي‌كند و از بازگشت هر نقطه به مكان قبلي خودش تحت عنوان نقشه بازگشت بهره مي‌برد. نقشه‌هاي بازگشت دوبُعدي كه هنگام تصور هر كدام از 11 نويسه مورد نظر استخراج شدند، به‌عنوان ورودي به شبكه از پيش‌آموزش‌ديده VGG-16، MLP و SVM براي دسته‌بندي وارد مي‌شوند. درنهايت، بالاترين نتايج طبقه‌بندي با كمك شبكه عميق VGG-16 در سه بخش حاصل شد: 1. طبقه‌بندي دو كلاسي كه به‌طور متوسط در ميان 8 فرد شركت‌كننده به بالاترين نرخ طبقه‌بندي 48/98 درصد منجر شد، 2. طبقه‌بندي چند كلاسي كه به‌طور ميانگين در بين 8 فرد نمونه، دقت 18/86 درصد در طبقه‌بندي 11 نوع گفتار حاصل شد، 3. طبقه‌بندي چند كلاسي با رويكرد هر فرد به‌عنوان داده آزمون كه به دقت متوسط 59/83 درصد در ميان 8 فرد نمونه رسيد. اين نتايج همگي با مطالعات مرتبط و به‌روز مقايسه شدند و برتري روش پيشنهادي را تأييد كردند.
شماره ركورد
210956
گرايش رشته تحصيلي
بيوالكتريك
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان
استاد داور
امير اخوان، جلال ذهبي
استاد راهنما
رسول امير فتاحي، احسان روحاني