El ile kavrama hareketinin düşünülmesi sırasında kaydedilen EEGişaretlerinin pso tabanlı sınıflandırılması
Pso based classification of EEG signals recorded during imagery of hand grasp movement
Yazar: OSMAN KEREM ATEŞ
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER AYDEMİR
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektroensefalografi = Electroencephalography ; Parçacık sürü optimizasyonu = Particle swarm optimization ; Sınıflandırma = Classification ; Öznitelik = Feature extraction

Özet:
Beyin bilgisayar arayüzü (BBA) uygulamalarının önemli amaçlarından biri de engelli ve hasta bireyler için iyileştirme veya hayatlarını kolaylaştıracak yenilikçi çözümlerin araştırılmasıdır. Bundaki motivasyonlardan biri de felç veya kaza gibi durumlarla motor sinirlerinin zarar görmesi, insanların kas ve hareket kabiliyetlerini kısıtlasa da beyin düşünsel görevlerini yerine getirebilmesidir. Farklı tarzda temel düşünsel görevlerin otomatik çözümlenmesi bu tarz rahatsızlıkları olan kişiler için rehabilitasyon ve robot destekli teknolojilerine dayalı BBA sistemlerinin geliştirilmesine büyük fayda sağlayacaktır. Bu yüzden sağlıklı bireyler yerine hasta ve engelli bireylerden alınan veriler başarılı BBA uygulamaları için daha yol gösterici olacaktır. Bu tez çalışmasında da el hareket ve fonksiyon yetersizliği olan 10 gönüllü katılımcının sağ ve sol elinin kavramayı deneme hareketlerinin düşünülmesiyle kaydedilmiş ve ayrıca Clinical BCI Challenge WCCI 2020 yarışmasında da kullanılmış olan Elektroensefalografi (EEG) verileri üzerinde çalışılmıştır.
Yüksek sınıflandırma başarımı amacıyla etkin elektrotlar ve öznitelikler önerilen yöntemle seçilmiştir. Öznitelik seçim aşamasında Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritması kullanılmıştır. Seçilen etkin parametreler sayesinde sağ ve sol elin hareketinin hayalinin ayrımı k-en yakın komşuluk, doğrusal ayırma analizi, destek vektör makineleri ve torbalama karar ağaçları algoritmaları ile sırasıyla %84.32, %80.25, %77.25 ve %83.08 oranında başarımlar elde edilerek sağlanmıştır.

Abstract:
One of the important objective of the Brain Computer Interface (BCI) systems is to search innovative solutions like rehabilitation scenario for disabled or patient subjects. People who have stroke or have an accident still can provide accurately some imagery movements. Automated decoding of these imagery movements from brain signals will be very helpful for rehabilitation and the development of robot-assisted technologies based on BCI systems. Then, work on the patient‟s data instead of using healthy subject‟s data can be more meaningful for these interfaces. In this thesis work, a dataset that of EEG brain imaging data for 10 stroke patients having hand functional disability was used. This current data was also used in Clinical BCI Challenge WCCI 2020 competition.
With proposed method, the effective electrodes and features were selected for high classification accuracy purpose. In feature selection stage, the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm was used. Through selected effective parameters, discrimination of imagery of right and left hand movement was done with 84.32%, 80.25%, 77.25% and 83.08% accuracy rate by using respectively k-nearest neighbors, linear discriminant analysis, support vector machines and bagging decision tree algorithms.