Classification in biomedical applications is an important task that predicts or classifies an outcome based on a given set of input variables such as diagnostic tests or the symptoms of a patient. Traditionally the classification algorithms would have to digest a stationary set of historical data in order to train up a decision-tree model and the learned model could then be used for testing new samples. However, a new breed of classification called stream-based classification can handle continuous data streams, which are ever evolving, unbound, and unstructured, for instance--biosignal live feeds. These emerging algorithms can potentially be used for real-time classification over biosignal data streams like EEG and ECG, etc. This paper presents a pioneer effort that studies the feasibility of classification algorithms for analyzing biosignals in the forms of infinite data streams. First, a performance comparison is made between traditional and stream-based classification. The results show that accuracy declines intermittently for traditional classification due to the requirement of model re-learning as new data arrives. Second, we show by a simulation that biosignal data streams can be processed with a satisfactory level of performance in terms of accuracy, memory requirement, and speed, by using a collection of stream-mining algorithms called Optimized Very Fast Decision Trees. The algorithms can effectively serve as a corner-stone technology for real-time classification in future biomedical applications.
In this study, experiments on the improvement of the emotion classification, analysis and accuracy of EEG data were proceeded, which applied DEAP (a Database for Emotion Analysis using Physiological signals) dataset. In the experiment, total 32 of EEG channel data measured from 32 of subjects were applied. In pre-processing step, 256Hz sampling tasks of the EEG data were conducted, each wave range of the frequency (Hz); Theta, Slow-alpha, Alpha, Beta and Gamma were then extracted by using Finite Impulse Response Filter. After the extracted data were classified through Time-frequency transform, the data were purified through Independent Component Analysis to delete artifacts. The purified data were converted into CSV file format in order to conduct experiments of Machine learning algorithm and Arousal-Valence plane was used in the criteria of the emotion classification. The emotions were categorized into three-sections; 'Positive', 'Negative' and 'Neutral' meaning the tranquil (neutral) emotional condition. Data of 'Neutral' condition were classified by using Cz(Central zero) channel configured as Reference channel. To enhance the accuracy ratio, the experiment was performed by applying the attributes selected by ASC(Attribute Selected Classifier). In "Arousal" sector, the accuracy of this study's experiments was higher at "32.48%" than Koelstra's results. And the result of ASC showed higher accuracy at "8.13%" compare to the Liu's results in "Valence". In the experiment of Random Forest Classifier adapting ASC to improve accuracy, the higher accuracy rate at "2.68%" was confirmed than Total mean as the criterion compare to the existing researches.
Recently, causality analysis of source time series extracted from EEG or MEG signals is becoming of great importance in human brain mapping studies and noninvasive diagnosis of various brain diseases. Two approaches have been widely used for the analyses: one is independent component analysis (ICA), and the other is multiple signal classification (MUSIC). To the best of our knowledge, however, any comparison studies to reveal the difference of the two approaches have not been reported. In the present study, we compared the performance of the two different techniques, ICA and MUSIC, especially focusing on how accurately they can estimate and separate various brain electrical signals such as linear, nonlinear, and chaotic signals without a priori knowledge. Results of the realistic simulation studies, adopting directed transfer function (DTF) and Granger causality (GC) as measures of the accurate extraction of source time series, demonstrated that the MUSIC-based approach is more reliable than the ICA-based approach.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.17
no.5
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pp.809-814
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2022
ADHD is a disorder showing inattentiveness and hyperactivity. Since symptoms diagnosed in childhood continue to the adulthood, it is important to diagnose ADHD and start treatments in early stages. However, it has the problems to acquire enough and accurate data for the diagnosis because the mental state of children is immature using the self-diagnosis method or the computerized test. In this paper, we present the classification method based on the CNN model and execute experiment using the EEG data to improve the objectiveness and the accuracy of ADHD diagnosis. For the experiment, we build the 3D convolutional networks model and exploit the 5-folds cross validation method. The result shows the 97% accuracy on average.
Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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1998.11a
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pp.225-229
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1998
The purpose of the current study was comparative analysis of autonomic and electrocortical responses to passive and active touch of the tektites with different subjective emotional preference. Perspective goal of the project is development of a template for classification of tactile stimuli according to subjective comfort and associated physiological manifestations. The study was carried out on 36 female college students. Physiological signals were acquired by Grass and B10PAC 100 systems with AcqKnowledge III software. Frontal, parietal and occipital EEG (relative power spectrum /percents/ of EEG bands - delta, theta, slow and fast alpha, low and fast beta), and autonomic variables, namely heart rate (HR), respiratory sinus arrhythmia (RSA), pulse transit time (PTT), respiration rate (RSP) and skin conductance parameters (SCL, amplitude, rise time and number of SCRs) were analyzed for rest baseline and stimulation conditions. Analysis of the overall pattern of reaction indicated that autonomic response to tactile stimulation was manifested in a form of moderate HR acceleration, RSP increase, RSA decrease (lowered vagal tone), decreased n and increased electrodermal activity (increased SCL, several SCRs) that reflects general sympathetic activation. Parietal EEG effects (on contra-lateral side to stimulated hand) were featured by short-term alpha-blocking, slightly reduced theta and significantly increased delta and enhanced fast beta activity with few variations across stimuli. The main finding of the study was that most and least preferred textures exhibited significant differences in autonomic (HR, RSP, PTT, SCR, and at less extent in RSA and SCL) and electrocortical responses (delta, slow and fast alpha, fast beta relative power). These differences were recorded both in passive and active stimulation modes, thus demonstrating reproducibility of distinction between most and least emotionally preferred tactile stimuli, suggesting influence of psychological factors, such as emotional property of stimulus, on physiological outcome. Nevertheless, development of sufficiently sensitive .and reliable template for classification of emotional responses to tactile stimulation based on physiological response pattern may require more extensive empirical database.
Early detection of mild cognitive impairment can help prevent the progression of dementia. The purpose of this study was to design and validate a machine learning model that automatically differential diagnosed patients with mild cognitive impairment and identified cognitive decline characteristics compared to a control group with normal cognition using resting-state quantitative electroencephalogram (qEEG) with eyes closed. In the first step, a rectified signal was obtained through a preprocessing process that receives a quantitative EEG signal as an input and removes noise through a filter and independent component analysis (ICA). Frequency analysis and non-linear features were extracted from the rectified signal, and the 3067 extracted features were used as input of a linear support vector machine (SVM), a representative algorithm among machine learning algorithms, and classified into mild cognitive impairment patients and normal cognitive adults. As a result of classification analysis of 58 normal cognitive group and 80 patients in mild cognitive impairment, the accuracy of SVM was 86.2%. In patients with mild cognitive impairment, alpha band power was decreased in the frontal lobe, and high beta band power was increased in the frontal lobe compared to the normal cognitive group. Also, the gamma band power of the occipital-parietal lobe was decreased in mild cognitive impairment. These results represented that quantitative EEG can be used as a meaningful biomarker to discriminate cognitive decline.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2022.05a
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pp.249-251
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2022
In this paper, we present machine learning to control drone flight using EEG signals. We defined takeoff, forward, backward, left movement and right movement as control targets and measured EEG signals from the frontal lobe for controlling using Fp1. Fp2 Fp2 two-channel dry electrode (NeuroNicle FX2) measuring at 250Hz sampling rate. And the collected data were filtered at 6~20Hz cutoff frequency. We measured the motion image of the action associated with each control target open for 5.19 seconds. Using Matlab's classification learner for the measured EEG signal, the triple layer neural network, logistic regression kernel, nonlinear polynomial Support Vector Machine(SVM) learning was performed, logistic regression kernel was confirmed as the highest accuracy for takeoff and forward, backward, left movement and right movement of the drone in learning by class True Positive Rate(TPR).
In this paper, a new automatic classification method for the normal EEC and schizophrenia EEC using hidden Markov model(HMM) is proposed. We used the feature parameters which are the variance for statistical stationary interval of the EEC and power spectrum ratio of the alpha, beta, and theta wave. The results were shown that high classification accuracy of 90.9% in the case of normal person, and 90.5% in the case of schizophrenia patient. It seems that proposed classification system is more efficient than the system using complicate signal processing process. Hence, the proposed method can be used at analysis and classification for complicated biosignal such as EEC and is expected to give considerable assistance to clinical diagnosis.
Proceedings of the Korean Society for Emotion and Sensibility Conference
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2001.11a
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pp.87-90
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2001
본 연구에서는 감성 평가 시스템에 가장 적합한 파라미터를 찾기 위하여 3가지 뇌파 파라미터를 이용하여 감정 분류 실험을 하였다. 뇌파 파라미터는 선형예측기계수(linear predictor coefficients)와 FFT 스펙트럼 및 AR 스펙트럼의 밴드별 상호상관계수(cross-correlation coefficients)를 이용하였으며, 감정은 relaxation, joy, sadness, irritation으로 설정하였다. 뇌파 데이터는 대학의 연극동아리 학생 4명을 대상으로 수집하였으며, 전극 위치는 Fp1, Fp2, F3, F4, T3, T4, P3, P4, O1, O2를 사용하였다. 수집된 뇌파 데이터는 전처리를 거친 후 특징 파라미터를 추출하고 패턴 분류기로 사용된 신경회로망(neural network)에 입력하여 감정 분류를 하였다. 감정 분류실험 결과 선형예측기계수를 이용하는 것이 다른 2가지 보다 좋은 성능을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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