Classification de l'état mental humain par programmation génétique sur des signaux EEG
Idioma
en
Thèses de doctorat
Resumen
The advances in the development of Brain-Computer Interfaces(BCI) have been increasing in recent years, mostly because the level ofconvergence from multi-disciplinary techniques has evolved. The electroencephalography(EEG), ...Leer más >
The advances in the development of Brain-Computer Interfaces(BCI) have been increasing in recent years, mostly because the level ofconvergence from multi-disciplinary techniques has evolved. The electroencephalography(EEG), a brain recording method studied in thisthesis, allows the construction of BCIs, however the signals are rathercomplex to process, which requires methodologies that efficiently extractpatterns from them. This thesis explores two directions: first, a systemis proposed for the epilepsy seizures recognition using a combinationof signal processing methods for an efficient feature extraction; second,it explores the usage of a meta-heuristic algorithm, namely GeneticProgramming (GP), as an alternative in the design of BCIs. Nonetheless,there is currently open-issues in GP that this thesis also explores: is therea more efficient search methodology in the exploration by GP?; what isa proper representation depending on the studied problem?; which arethe most adequate search operators?. For the first topic, a thoroughlystudy is presented by introducing a memetic GP applied to regressionproblems. Then, it is extended by adapting it to classification problems.The results are positive; GP is greatly benefited from the combinationof a general and a Local Search (LS) methodology. The last two topicsare studied simultaneously in the development of a recognition systemfor mental states using EEG. A GP version (+FEGP) is proposed thatevolves feature extraction models by using specialized search operators,individuals representation and fitness function. The results show thatthe combination of these reaches a state-of-the-art accuracy for the particulartask of mental states recognition.< Leer menos
Resumen en español
Los avances en el desarrollo de Interfaces Cerebro-Computadora (BCI, porsus siglas en inglés Brain-Computer Interface) se han incrementado en años recientes,principalmente porque ha evolucionado el nivel de convergencia ...Leer más >
Los avances en el desarrollo de Interfaces Cerebro-Computadora (BCI, porsus siglas en inglés Brain-Computer Interface) se han incrementado en años recientes,principalmente porque ha evolucionado el nivel de convergencia detécnicas multidisciplinarias. La electroencefalografía (EEG), una teécnica degrabación de señales cerebrales estudiado en esta tesis, permite la construcciónde BCIs, sin embargo las señales son complejas para procesar, lo cual requieremetodologías que extraigan patrones de forma eficiente. Esta tesis explora dostópicos principales: primero, se propone un sistema para el reconocimientode convulsiones de epilepsia usando una combinacion de metodos de procesamientode señales para la extracción eficiente de rasgos; segundo, explora eluso de un algoritmo meta-heurístico, Programación Genética (GP, por sus siglasen inglés Genetic Programming), como una alternativa en el diseño de BCIs.Sin embargo, existen temas sin resolver in GP que esta tesis explora: ¿existe unametodologia de búsqueda en GP más eficiente?; ¿cual es una representaciónapropiada dependiendo del problema a estudiar?; ¿cual son los operadores debúsqueda más adecuados?. De esta forma, se presenta un estudio a fondo conla introducción de un GP memetico aplicado a problemas de regresión. Despues,se extiende adaptandolo a problemas de clasificación. Los resultados sonpositivos; GP se beneficia fuertemente de la combinación de una metodologiageneral de busqueda y una local (LS, por sus siglas en inglés Local Search). Losultimos dos cuestionamientos se estudian simultáneamente en el desarrollo deun sistema de reconocimiento para estados mentales usando EEG. Se proponeuna versión de GP (+FEGP) que evoluciona modelos de extracción de rasgosusando operadores especializados de busqueda, representación de individuosy función de aptitud. Los resultados muestran que esta combinación permiteuna exactitud de clasificación que aporta en el estado-del-arte para la tarea particulardel reconocimiento de estados mentales.< Leer menos
Palabras clave
EEG
classification
Regularité Hölderienne
programmation genetique
regression
Palabras clave en inglés
Feature Extraction
Hölderian Regularity
Matching Pursuit
Genetic Programming
Regression
Classification.
Orígen
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