• شماره ركورد
    33654
  • پديد آورنده

    محمدمهدي حبيبي بينا

  • عنوان
    تشخيص مولفه P300با هدف بهبود كارايي و كاهش زمان محاسبه با استفاده از روش يادگيري عميق
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي برق - بيوالكتريك
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/05/28
  • استاد راهنما
    محمدرضا دليري
  • استاد مشاور
    ندارد
  • دانشكده
    برق
  • چكيده
    يك سيستم واسط مغز و كامپيوتر ) (BCIمبتني بر سيگنال مغزي، باعث ايجاد مسيرهاي ارتباطي ميان مغز انسان و وسايل خارجي مي شود. P300يك تغيير در شكل EEGبا شكل ثابت است كه در پاسخ به محرك غافلگير كننده – با احتمال رخداد پايين- ديده مي شود، اين پارادايم براي ساخت انواع زيادي از سيستم هاي BCIمانند هجي كننده حروف استفاده مي شود. در اين مطالعه ، با الهام گرفتن از روش هاي كلاسيك براي تشخيص مولفه P300از سيگنال مغزي، يك شبكه يادگيري عميق متشكل از يك بخش فيلتر فضايي) (xDAWNو يك بخش كانولوشني براي تشخيص مولفه P300از سيگنال EEGطراحي شده است. در ساختار پيشنهادي، بخش xDAWNوظيفه بهبود پتانسيل وابسته به رويداد) (ERPدارد ، به اين صورت كه كانال ها را به فضايي كه تركيب بهينه اي دارند ،با هدف بهبود ،ERPنگاشت مي دهد و در نتيجه باعث كاهش تعداد كانال نيز مي شود و بخش كانولوشني كار استخراج ويژگي و سپس تشخيص مولفه P300را به عهده دارد، در اين بخش با استفاده از كانولوشن جداپذير ، نه تنها تعداد پارامترها كاهش يافت بلكه هر لايه را مستقل از هم ميتوان تجزيه كرد، همچنين با الهام از روش هاي كلاسيك كه نرخ نمونه برداري سيگنال را بصورت دستي كاهش مي دادند، از Avg poolingبراي كاهش نمونه ها استفاد شد، در نتيجه مدل پيشنهادي يك روش سرتاسري استخراج ويژگي و كلاس بندي مي باشد .به منظور ارزيابي مدل از دو مجموعه داده در دسترس عموم استفاده شده است. دادهي اول مربوط به مسابقات BCI Competition IIاست كه شامل سيگنالهاي ثبتشده از يك آزمودني بوده و هدف اصلي آن تشخيص صحيح 31كاراكتر و دادهي دوم مربوط به BCI Competition IIIاست كه شامل دادههاي دو آزمودني بوده و هدف آن شناسايي و بازسازي 100 كاراكتر آزمايشي در محيط P300 Spellerاست. روش پيشنهادي با چندين رويكرد از جمله ,ESVM DCPM, MCCN, DeepConvNet, ShallowConvNet, BN3, EEGNet, CNN-RG-MINMA,ERP- CapsNet, ST-CapsNetمقايسه كرده ايم. شبكه ارائه شده توانسته است در تشخيص تعداد كاراكتر صحيح و ITRدر تكرار كمتر نسبت به بقيه روش هاي بيان شده، دقت بيشتري بدست آورده است. مدل پيشنهادي بر روي ديتاست BCI Competition IIIبا دستيابي به نرخ انتقال اطلاعات 17.8بيت بر دقيقه در تنها دو تكرار، ركوردي جديد در سرعت و دقت ثبت ميكند. علاوه بر اين، با كسب ITRعالي 40.5 بيت بر دقيقه و حفظ عملكرد برتر و پايدار بر روي ديتاست ، BCI Competition IIاستحكام و قابليت اطمينان بالاي خود را نشان ميدهد. معماري پيشنهادي با داشتن تنها 5,100پارامتر، از نظر محاسباتي نيز بسيار بهينه طراحي شده است.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/06/29
  • عنوان به انگليسي
    Detection of P300 component with the aim of improving efficiency using deep learning method
  • تاريخ بهره برداري
    8/19/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    محمدمهدي حبيبي بينا

  • چكيده به لاتين
    Brain-Computer Interfaces (BCIs) are systems that create a direct communication pathway between the human brain an‎d external devices. Among various neuroimaging techniques, Electroencephalography (EEG) is widely utilized in BCI research due to its non-invasive nature an‎d ease of use. A key paradigm in EEG-based BCIs is the P300, an event-related potential (ERP) that emerges in the brainʹs response to an infrequent o‎r surprising stimulus. This paradigm is foundational fo‎r many BCI applications, particularly spellers. In this study, inspired by classical signal processing methods fo‎r P300 detection, we propose a novel deep learning architecture. The model is composed of two main components: an xDAWN spatial filtering stage an‎d a convolutional section. The spatial filterʹs primary role is to enhance the signal-to-noise ratio of the ERP, while the convolutional section is responsible fo‎r automated feature extraction an‎d the final classification of the P300 component. To eva‎luate our model, we used two publicly available benchmark datasets: BCI Competition II (Dataset IIb) an‎d BCI Competition III (Dataset II). The proposed method was benchmarked against several state-ofthe-art approaches, including traditional ensemble learning methods an‎d other prominent deep learning architectures designed fo‎r P300 detection. The results confirm our modelʹs dual strengths: achieving maximum perfo‎rmance while also demonstrating high generalizability across different datasets. On the BCI Competition III dataset, our model sets a new stan‎dard fo‎r speed an‎d accuracy, achieving a remarkable Info‎rmation Transfer Rate (ITR) of 17.8 bits/min with only two repetitions. Furthermo‎re, it demonstrated its robustness an‎d reliability on the BCI Competition IIb dataset by reaching an excellent ITR of 40.5 bits/min with sustained superio‎r perfo‎rmance. In addition to its high accuracy, the proposed architecture is computationally efficient, comprising only 5,100 parameters. These findings indicate that our model can extract P300 features quickly, accurately, an‎d stably, establishing it as an effective an‎d generalizable approach fo‎r the development of practical, real-wo‎rld BCI systems
  • كليدواژه هاي فارسي
    هجي كننده حروف , شبكه كانولوشني , يادگيري عميق
  • كليدواژه هاي لاتين
    P300 speller , CNN , Deep Learning(DL) , BCI
  • Author
    Mohammad Mahdi Habibi Bina
  • SuperVisor
    Daliri