Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.25
no.3
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pp.254-259
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2015
In this paper, The wireless robot control system was proposed using Brain-computer interface(BCI) systems based on the steady-state visual evoked potential(SSVEP). Cross Power Spectral Density(CPSD) was used for analysis of electroencephalogram(EEG) and extraction of feature data. And Linear Discriminant Analysis(LDA) and Support Vector Machine(SVM) was used for patterns classification. We obtained the average classification rates of about 70% of each subject. Robot control was implemented using the results of classification of EEG and commanded using bluetooth communication for robot moving.
Objective: Research on the transformation of interaction between mobile machines and users through analysis on current gesture interface technology development trend. Background: For smooth interaction between machines and users, interface technology has evolved from "command line" to "mouse", and now "touch" and "gesture recognition" have been researched and being used. In the future, the technology is destined to evolve into "multi-modal", the fusion of the visual and auditory senses and "3D multi-modal", where three dimensional virtual world and brain waves are being used. Method: Within the development of computer interface, which follows the evolution of mobile machines, actively researching gesture interface and related technologies' trend and development will be studied comprehensively. Through investigation based on gesture based information gathering techniques, they will be separated in four categories: sensor, touch, visual, and multi-modal gesture interfaces. Each category will be researched through technology trend and existing actual examples. Through this methods, the transformation of mobile machine and human interaction will be studied. Conclusion: Gesture based interface technology realizes intelligent communication skill on interaction relation ship between existing static machines and users. Thus, this technology is important element technology that will transform the interaction between a man and a machine more dynamic. Application: The result of this study may help to develop gesture interface design currently in use.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.15
no.2
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pp.124-132
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2023
In this paper, we present a simple classification model based on statistical features and demonstrate the successful implementation of a brain-computer interface (BCI) based light on/off control system. This research shows study and development of light on/off control system based on BCI technology, which allows the users to control switching a lamp using electroencephalogram (EEG) signals. The logistic regression algorithm is used for classification of the EEG signal to convert it into light on, light off control commands. Training data were collected using 14-channel BCI system which records the brain signals of participants watching a screen with flickering lights and saves the data into .csv file for future analysis. After extracting a number of features from the data and performing classification using logistic regression, we created commands to switch on a physical lamp and tested it in a real environment. Logistic regression allowed us to quite accurately classify the EEG signals based on the user's mental state and we were able to classify the EEG signals with 82.5% accuracy, producing reliable commands for turning on and off the light.
In this paper, we studied the brain-computer interface (BCI). BCIs help severely disabled people to control external devices by analyzing their brain signals evoked from motor imageries. The findings in the field of neurophysiology revealed that the power of $\beta$(14-26 Hz) and $\mu$(8-12 Hz) rhythms decreases or increases in synchrony of the underlying neuronal populations in the sensorymotor cortex when people imagine the movement of their body parts. These are called Event-Related Desynchronization / Synchronization (ERD/ERS), respectively. We implemented a BCI-based mouse interface system which enabled subjects to control a computer mouse cursor into four different directions (e.g., up, down, left, and right) by analyzing brain signal patterns online. Tongue, foot, left-hand, and right-hand motor imageries were utilized to stimulate a human brain. We used a non-invasive EEG which records brain's spontaneous electrical activity over a short period of time by placing electrodes on the scalp. Because of the nature of the EEG signals, i.e., low amplitude and vulnerability to artifacts and noise, it is hard to analyze and classify brain signals measured by EEG directly. In order to overcome these obstacles, we applied statistical machine-learning techniques. We could achieve high performance in the classification of four motor imageries by employing Common Spatial Pattern (CSP) and Linear Discriminant Analysis (LDA) which transformed input EEG signals into a new coordinate system making the variances among different motor imagery signals maximized for easy classification. From the inspection of the topographies of the results, we could also confirm ERD/ERS appeared at different brain areas for different motor imageries showing the correspondence with the anatomical and neurophysiological knowledge.
Kim, Dong-Wan;Beack, Seung-Hwa;Moon, D.Y.;Joo, Koan-Sik
Proceedings of the KIEE Conference
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2008.07a
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pp.1993-1994
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2008
뇌-기계 인터페이스(BMI : Brain Machine Interface)는 사람의 뇌에서 추출된 데이터를 이용하여 신체동작 없이 기계나 컴퓨터를 동작시키는 새로운 인터페이스 기술이다. 이러한 뇌-기계 인터페이스 기술은 자발전위 뇌파와 유발전위 뇌파를 이용한다. 자발전위 뇌파는 원하는 파형의 파워 값을 조절하여 새로운 인터페이스를 만드는 것이고, 유발전위 뇌파는 자극을 받았을 때 발생하는 값을 이용하여 새로운 인터페이스를 구현하는 것을 말한다. 이 중 자발전위는 사람이 스스로 뇌파의 방출량을 조절할 수 있어 집중력 향상과 같은 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 자발전위를 이용하여 뇌-기계 인터페이스 기술을 구현하였다.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.24
no.1
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pp.90-95
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2014
The researchs using brain-computer interface, the new interface system which connect human to macine, have been maded to implement the user-assistance devices for control of wheelchairs or input the characters. In recent researches, there are several trials to implement the speech recognitions system based on the brain wave and attempt to silent communication. In this paper, we studied how to extract features of vowel based on international phonetic alphabet (IPA), as a foundation step for implementing of speech recognition system based on electroencephalogram (EEG). We conducted the 2 step experiments with three healthy male subjects, and first step was speaking imagery with single vowel and second step was imagery with successive two vowels. We selected 32 channels, which include frontal lobe related to thinking and temporal lobe related to speech function, among acquired 64 channels. Eigen value of the signal was used for feature vector and support vector machine (SVM) was used for classification. As a result of first step, we should use over than 10th order of feature vector to analyze the EEG signal of speech and if we used 11th order feature vector, the highest average classification rate was 95.63 % in classification between /a/ and /o/, the lowest average classification rate was 86.85 % with /a/ and /u/. In the second step of the experiments, we studied the difference of speech imaginary signals between single and successive two vowels.
Functional near-infrared spectroscopy-based brain-computer interface (fNIRS-based BCI) has been receiving much attention. However, we are practically constrained to obtain a lot of fNIRS data by inherent hemodynamic delay. For this reason, when employing machine learning techniques, a problem due to the high-dimensional feature vector may be encountered, such as deteriorated classification accuracy. In this study, we employ an elastic net-based feature selection which is one of the embedded methods and demonstrate the utility of which by analyzing the results. Using the fNIRS dataset obtained from 18 participants for classifying brain activation induced by mental arithmetic and idle state, we calculated classification accuracies after performing feature selection while changing the parameter α (weight of lasso vs. ridge regularization). Grand averages of classification accuracy are 80.0 ± 9.4%, 79.3 ± 9.6%, 79.0 ± 9.2%, 79.7 ± 10.1%, 77.6 ± 10.3%, 79.2 ± 8.9%, and 80.0 ± 7.8% for the various values of α = 0.001, 0.005, 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, and 0.5, respectively, and are not statistically different from the grand average of classification accuracy estimated with all features (80.1 ± 9.5%). As a result, no difference in classification accuracy is revealed for all considered parameter α values. Especially for α = 0.5, we are able to achieve the statistically same level of classification accuracy with even 16.4% features of the total features. Since elastic net-based feature selection can be easily applied to other cases without complicated initialization and parameter fine-tuning, we can be looking forward to seeing that the elastic-based feature selection can be actively applied to fNIRS data.
The purpose of the brain-computer (machine) interface (BCI or BMI) is to provide a method for people with damaged sensory and motor functions to use their brain to control artificial devices and restore lost ability via the devices. Functional electrical stimulation (FES) is a method of applying low level electrical currents to the body to restore or to improve motor function. The purpose of this study was to develop a SSVEP-based BCI rehabilitation training system with FES for spinal cord injured individuals. Six electrodes were attached on the subjects' scalp ($PO_Z$, $PO_3$, $PO_4$, $O_z$, $O_1$ and $O_2$) according to the extended international 10-20 system, and reference electrodes placed at A1 and A2. EEG signals were recorded at the sampling rate of 256Hz with 10-bit resolution using a BIOPAC system. Fast Fourier transform(FFT) based spectrum estimation method was applied to control the rehabilitation system. FES control signals were digitized and transferred from PC to the microcontroller using Bluetooth communication. This study showed that a rehabilitation training system based on BCI technique could make successfully muscle movements, inducing electrical stimulation of forearm muscles in healthy volunteers.
Electroencephalogram (EEG) recording provides a new way to support human-machine communication. It gives us an opportunity to analyze the neuro-dynamics of human cognition. Machine learning is a powerful for the EEG classification. In addition, machine learning can compensate for high variability of EEG when analyzing data in real time. However, the optimal EEG electrode location must be prioritized in order to extract the most relevant features from brain wave data. In this paper, we propose an intelligent system model for the extraction of EEG data by training the optimal electrode location of EEG in a specific problem. The proposed system is basically a fuzzy system and uses a neural network structurally. The fuzzy clustering method is used to determine the optimal number of fuzzy rules using the features extracted from the EEG data. The parameters and weight values found in the process of determining the number of rules determined here must be tuned for optimization in the learning process. Genetic algorithms are used to obtain optimized parameters. We present useful results by using optimal rule numbers and non - symmetric membership function using EEG data for four movements with the right arm through various experiments.
Among several technologies related to human brain, Brain Computer Interface (BCI) system is one of the most notable technologies recently. Conventional BCI for direct communication between human brain and machine are discomfort because normally electroencephalograghy(EEG) signal is measured by using multichannel EEG sensor. In this study, we propose 2-channel EEG sensor-based application control system which is more convenience and low complexity to wear to get EEG signal. EEG sensor module and system algorithm used in this study are developed and designed and one of the BCI methods, Motor Imagery (MI) is implemented in the system. Experiments are consisted of accuracy measurement of MI classification and driving control test. The results show that our simple wearable system has comparable performance with studies using multi-channel EEG sensor-based system, even better performance than other studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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