بهبود عملکرد سامانه واسط مغز-رایانه مبتنی بر حرکت با استفاده از فیلترهای با ضریب کیفیت ثابت

در این رساله در راستای طراحی و بهبود عملکرد یک سیستم واسط مغز-رایانه کاربرفرمای دو وضعیتی مبتنی بر دادگان حرکت پا در گام اول با استفاده از روش تجزیه فرکانسی به کمک یک بانک فیلتری متشکل از فیلترهای با ضریب کیفیت ثابت، پدیده ers که پس از انجام حرکت پا در سیگنال eeg ظاهر می شود را آشکارسازی می-کنیم. استفاده از این روش تجزیه فرکانسی با کاهش اثرات غیر ایستانی سیگنال ویژگیهایی با تفکیک پذیری قابل توجهی از بازه های رخداد ارائه می دهد که منجر به بهبود چشمگیری در عملکرد سیستمهای کاربرفرما می شود. در ادامه، با ارائه سیستم پیشنهادی مبتنی بر تعیین خودکار پارامترهای پس پردازش و فعالسازی خودکار بلوک حذف بایاس متناسب با دادگان هر کاربر در مرحله آموزش، سیستم کاربرفرمای برخط را با حداقل نرخ تشخیصهای نادرست مثبت شبیه سازی می کنیم. در بلوک طبقه بندی، با بررسی عملکرد انواع روشهای طبقه بندی نوین احتمالاتی مانند pcvm، dpgmm و طبقه بندی مبتنی بر نمایش تنک سیگنال src و مقایسه عملکرد این روشها با طبقه بندهای پرکاربرد و شناخته شده svm و lda از جنبه های مختلف، برای اولین بار در حوزه سیستمهای کاربرفرما به مقایسه طبقه بند های مختلف می پردازیم و از جنبه های مختلف نقاط ضعف و قوت هر یک را در این کاربرد بررسی می کنیم. در نهایت با در نظر گرفتن سادگی پیاده سازی و سرعت و دقت هر یک از روشها، طبقه بند lda در شرایط برون خط و pcvm با ارائه کمترین نرخ تشخیص مثبت نادرست در هر دو حالت برخط و برون خط بعنوان طبقه بندهای مناسب برای آشکارسازی بازه های رخداد حرکت پا انتخاب می شوند. در گام بعدی این تحقیق سیستم طراحی شده منطبق بر دادگان حرکت پا را بدون هیچگونه تغییری به دادگان تصور حرکت پا اعمال می کنیم. علی رغم آنکه نتایج آشکارسازی بازه های تصورحرکت پا فاصله زیادی با نتایج ارائه شده در آشکارسازی حرکت واقعی دارند اما در مقایسه با مطالعات دیگری که قبلا با استفاده از همین دادگان انجام شده بود بهبود قابل توجهی در شناسایی بازه های تصور حرکت با استفاده از سیستم پیشنهادی این رساله مشاهده می-شود. آخرین گام این رساله در راستای بهبود عملکرد سیستم کاربرفرما مبتنی بر حرکت و تصور حرکت پا، طراحی یک سیستم bci وفقی است که با استفاده از یک روش استخراج ویژگی وفقی بدون سرپرستی، اثرات تغییرات سیگنال eeg در طول یک جلسه و در نهایت افت عملکرد را در برخی کاربران به میزان بسیار قابل توجهی در هر دو حالت دادگان اجرای حرکت واقعی و تصوری بهبود می دهد. هدف دوم در این رساله طراحی سیستم bci مبتنی بر تصور حرکت سنکرون مستقل از کاربر است که برای یک کاربر جدید بدون نیاز به کالیبراسیون سیستم بتواند عملکردی نزدیک به سیستمهای وابسته به کاربر داشته باشد. در این راستا با استفاده از ترکیب دو روش موفق تجزیه فرکانسی با فیلترهای با ضریب کیفیت ثابت و فیلترهای مکانی csp، و ارائه روش پیشنهادی constant-q fbcsp سیستم قابل انتقال بین جلسات مختلف یک کاربر و همچنین قابل انتقال بین کاربران مختلف را با موفقیت قابل توجهی طراحی می کنیم. نتایج اعمال روش فوق روی مجموعه دادگان رقابت bci 2008، نشان می دهدکه روش پیشنهادی ما توانسته با دقتی بیشتر از نتایج موجود روی همین مجموعه دادگان در طراحی سیستم مستقل از کاربر موثر باشد.