Geri Dön

Ortam kontrol uygulamasına yönelik p300 tabanlı asenkron beyin bilgisayar arayüzü tasarımı ve uygulaması

Design and implementation of p300 based asyncronous brain computer interface for environment control applications

PDF İndir

  1. Tez No: 420468
  2. Yazar: EDA AKMAN AYDIN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İNAN GÜLER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Bilim ve Teknoloji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Science and Technology, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Bilişim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 175

Özet

Beyin Bilgisayar Arayüzleri (BBA) beynin normal çıkış yolları olan kas ve sinir hücrelerini kullanmaksızın, kullanıcının niyeti ya da harici uyaranlarla birlikte beyin aktivitesinde meydana gelen değişimlerin çözümlenmesi yoluyla, beyin ve çıkış birimleri arasında doğrudan iletişim kanalı sağlayan sistemlerdir. BBA tabanlı ortam kontrol uygulamaları özellikle nöromusküler hastalıklara sahip kişilerin öz yeterliliklerinin ve yaşam kalitelerinin arttırılması açısından önemli uygulamalardır. BBA tabanlı ortam kontrolü üzerine sürdürülen çalışmalara rağmen, bu sistemler henüz yaygın klinik kullanımını desteklememektedir. Yüksek doğruluk ve iletişim hızı, kullanım kolaylığı, mobil ve asenkron sistem tasarımı gereksinimleri BBA sistemlerinin laboratuvar ortamlarından çıkarılarak gerçek yaşam uygulamalarına dönüşmesinin önündeki engellerdir. Bu çalışmada, BBA sistemlerin gerçek yaşama uyarlanabilir klinik uygulamalara dönüştürülmesine katkıda bulunmak amacıyla ortam kontrolüne yönelik olarak tasarlanmış P300 tabanlı asenkron bir BBA uygulaması geliştirilmiştir. BBA sisteminde giriş sinyali olarak olaya ilişkin potansiyellerin P300 bileşenleri kullanılmıştır. P300 yanıtlarının oluşabilmesi için Bölgesel Tabanlı Paradigmaya (BTP) dayalı bir uyaran arayüzü hazırlanmıştır. Öznitelik çıkarma amacıyla önişleme ve Ayrık Dalgacık Dönüşümü (ADD) olmak üzere iki ayrı yöntem, verilerin sınıflandırılması amacıyla ise Lineer Diskriminant Analizi (LDA) kullanılmıştır. Önerilen öznitelik çıkarma yöntemlerinin performansı BBA Yarışması III Veri Kümesi II üzerinde Lineer Diskriminant Analizi (LDA), Stepwise Lineer Diskriminant Analizi (SWLDA) ve Destek Vektör Makineleri (DVM) kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmada ayrıca, dinamik durdurma ve kontrol durumu belirleme fonksiyonlarını içeren asenkron bir BBA tasarımı önerilmiştir. Önerilen asenkron BBA algoritması kontrol durumunu belirlemek için sistemin kontrol durumundaki çıkış örüntüsünü ve dinamik durdurma işlevi için ise ROC eğrisinin optimum çalışma noktası ile belirlenen eşik değerlerini kullanmaktadır. Kullanıcının hareket özgürlüğünün arttırılması amacıyla BBA sistemi ile kontrol edilecek çıkış birimleri arasındaki iletişim internet üzerinden sağlanmış, bu amaçla gömülü bir web sunucu geliştirilmiştir. Senkron BBA sonuçları, bu çalışmada önerilen sinyal işleme tekniklerinin düşük tekrar sayısında yüksek doğruluklara erişebildiğini göstermektedir. BTP'nin iki seviyeli seçim yaklaşımı çevrimiçi BBA sistemleri için kontrol doğruluğunu arttırırken asenkron BBA'lar için boşta çalışma doğruluğunun %100'e erişmesini sağlamıştır. Asenkron BBA sisteminin dinamik durdurma fonksiyonu kullanıcılara sistemi kendi hızlarında kontrol edebilme özgürlüğü sağlamaktadır. Elde edilen sonuçlar, önerilen P300 tabanlı asenkron BBA sisteminin gerçek yaşam uygulamaları için uygun olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Brain-computer interface (BCI) is a system that provides a direct communication channel between brain and external devices, without the involvement of brain's normal output pathways of peripheral nerves and muscles, by analyzing of changes occurring in brain activity with user's intentions or external stimuli. BCI based environment control applications are important application especially in terms of increasing of the self-sufficiency and quality of life of people with neuromuscular diseases. Despite the studies carried out on the BCI based environment control, BCIs do not yet support widespread clinical usage. Requirements of high accuracy and communication speed, ease of use, mobile and asynchronous system design are the challenges to moving a BCI system from the laboratory into real-life applications. In this study, in order to contribute to transformation of BCI system into the clinical applications that can be adapted to real life, a P300 based asynchronous BCI is designed to be used for environment control. P300 component of event related potentials is used as input signal of BCI system. To elicit P300 responses, a stimulus interface based on Region-Based Paradigm (RBP) is designed. Two different methods as preprocessing and Discrete Wavelet Transform (DWT) are used for feature extraction of EEG signal. Linear Discriminant Analysis (LDA) is used for classification of data. Performance of the proposed feature extraction methods are evaluated on BCI Competition III Dataset II by using LDA, Stepwise Linear Discriminant Analysis (SWLDA) and Support Vector Machines (SVM). In this study, an asynchronous BCI system design that includes control state detection and dynamic stopping functions is also proposed. The proposed asynchronous BCI algorithm considers the output pattern of BCI system at control state to determine users' control state and considers thresholds that are determined by the optimum operating point of the ROC curve for dynamic stop function. To enhance the user's freedom of movement, communication between BCI system and output devices to be controlled is provided through Internet, and an embedded web server is developed for Internet based communication. Synchronous BCI results indicate that the proposed signal processing techniques achieve high classification accuracy at a smaller number of intensification. Two level approach of RBP provides to improve control accuracy of online BCI system while it provides to access 100% accuracy at the idle state for asynchronous BCI. Dynamic stopping function of asynchronous BCI system provides the user freedom by enabling them to control the system at their own pace. According to the results, the proposed P300 based asynchronous BCI system is feasible for real life applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    170713

    Katı ortam kültürü ile yapılan incir fidanı yetiştiriciliğinde farklı besin eriyiği formülasyonlarının fidan kalitesi üzerine etkisi

    Başlık çevirisi yok

    SAADET SEVİL KILINÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    ZiraatAdnan Menderes Üniversitesi

    Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. ENGİN ERTAN

    Y.DOÇ.DR. SAİME SEFEROĞLU

  2. Tez No

    167852

    Kablosuz yerel alan ağları ve Muğla Üniversitesi'nde bir uygulaması

    Wireless local area networks and an application in the University of Muğla

    VOLKAN KAPUCU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMuğla Üniversitesi

    İstatistik ve Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. MÜBARİZ EMİNOV

  3. Tez No

    521851

    Çimento öğütme uygulamalarında bilya ve malzeme özelliklerinin bilya aşınma sonuçları üzerindeki etkilerinin incelenmesi

    Investigating the effects of ball and material properties on media wear results for cement grinding applications

    SERDAR SAİT ÇOLAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ OKAY ALTUN

  4. Tez No

    265514

    Fen ve teknoloji dersinde ?çoklu ortam tasarım modeli?ne göre hazırlanmış web tabanlı öğretim içeriğinin öğrenci başarı ve tutumlarına etkisi ile içeriğe yönelik öğretmen ve öğrenci görüşlerinin değerlendirilmesi

    The assessment of the effects of web-based teaching which is designed according to ?hypermedia design model? in science and technology classes to the academic performance and attitudes of students and the assessment of the views of teachers and students about the content of web-based teaching

    OĞUZ ÇETİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Eğitim ve ÖğretimDokuz Eylül Üniversitesi

    İlköğretim Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. F. YASEMİN GÜNAY

  5. Tez No

    388184

    DYNED yazılımının öğrencilerin başarısına, bilişsel yüklenme düzeylerine etkisinin ve tasarım açısından uygunluğunun incelenmesi

    The analysis of the effects of DYNED software on students' achievement, cognitive load level and in terms of design

    FATMA ÖNAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Eğitim ve ÖğretimGazi Üniversitesi

    Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EBRU KILIÇ ÇAKMAK

Geri Dön