[en] MULTIPLE CLASSIFIER SYSTEM FOR MOTOR IMAGERY TASK CLASSIFICATION

• Main Author: ALIMED CELECIA RAMOS
• Other Authors: MARLEY MARIA BERNARDES REBUZZI VELLASCO
• Language: en
• Published: MAXWELL 2017
• Subjects: [pt] PROCESSAMENTO DE SINAIS; [en] SIGNAL PROCESSING; [pt] ALGORITMOS GENETICOS; [en] GENETIC ALGORITHMS; [pt] SISTEMA DE MULTIPLOS CLASSIFICADORES; [en] MULTIPLE CLASSIFIER SYSTEM; [pt] INTERFACE CEREBRO COMPUTADOR; [en] BRAIN COMPUTER INTERFACE; [pt] IMAGINACAO MOTORA; [en] MOTOR IMAGERY; [pt] EEG; [en] EEG; [pt] TECNICAS DE FUSAO; [en] FUSION TECHNIQUES; [pt] MLP; [en] MLP
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=30903@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=30903@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.30903

[pt] Interfaces Cérebro Computador (BCIs) são sistemas artificiais que permitem a interação entre a pessoa e seu ambiente empregando a tradução de sinais elétricos cerebrais como controle para qualquer dispositivo externo. Um Sistema de neuroreabilitação baseado em EEG pode combinar portabilidade e baixo custo com boa resolução temporal e nenhum risco para a vida do usuário. Este sistema pode estimular a plasticidade cerebral, desde que ofereça confiabilidade no reconhecimento das tarefas de imaginação motora realizadas pelo usuário. Portanto, o objetivo deste trabalho é o projeto de um sistema de aprendizado de máquinas que, baseado no sinal de EEG de somente dois eletrodos, C3 e C4, consiga classificar tarefas de imaginação motora com alta acurácia, robustez às variações do sinal entre experimentos e entre sujeitos, e tempo de processamento razoável. O sistema de aprendizado de máquina proposto é composto de quatro etapas principais: pré-processamento, extração de atributos, seleção de atributos, e classificação. O pré-processamento e extração de atributos são implementados mediante a extração de atributos estatísticos, de potência e de fase das sub-bandas de frequência obtidas utilizando a Wavelet Packet Decomposition. Já a seleção de atributos é efetuada por um Algoritmo Genético e o modelo de classificação é constituído por um Sistema de Múltiplos Classificadores, composto por diferentes classificadores, e combinados por uma rede neural Multi-Layer Perceptron. O sistema foi testado em seis sujeitos de bases de dados obtidas das Competições de BCIs e comparados com trabalhos benchmark da literatura, superando os resultados dos outros métodos. Adicionalmente, um sistema real de BCI para neurorehabilitação foi projetado, desenvolvido e testado, produzindo também bons resultados. === [en] Brain Computer Interfaces (BCIs) are artificial systems that allow the interaction between a person and their environment using the translated brain electrical signals to control any external device. An EEG neurorehabilitation system can combine portability and affordability with good temporal resolution and no health risks to the user. This system can stimulate the brain plasticity, provided that the system offers reliability on the recognition of the motor imagery (MI) tasks performed by the user. Therefore, the aim of this work is the design of a machine learning system that, based on the EEG signal from only C3 and C4 electrodes, can classify MI tasks with high accuracy, robustness to trial and inter-subject signal variations, and reasonable processing time. The proposed machine learning system has four main stages: preprocessing, feature extraction, feature selection, and classification. The preprocessing and feature extraction are implemented by the extraction of statistical, power and phase features of the frequency sub-bands obtained by the Wavelet Packet Decomposition. The feature selection process is effectuated by a Genetic Algorithm and the classifier model is constituted by a Multiple Classifier System composed by different classifiers and combined by a Multilayer Perceptron Neural Network as meta-classifier. The system is tested on six subjects from datasets offered by the BCIs Competitions and compared with benchmark works founded in the literature, outperforming the other methods. In addition, a real BCI system for neurorehabilitation is designed and tested, producing good results as well.