شماره ركورد
34010
پديد آورنده
محمد مهدي برزگر
عنوان
استفاده از بازسازي منابع و ارتباطات مغزي در طبقه بندي تصور حركت دست با سيگنال هاي الكتروانسفالوگرام
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
رشته مهندسي پزشكي گرايش مهندسي عصبي-شناختي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/17
استاد راهنما
دكتر وجيد شالچيان
استاد مشاور
نداشتم
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
فعاليتهاي مغزي مرتبط با تصور حركتي از مهمترين الگوهاي مورد استفاده در پژوهشهاي واسط مغز ـ كامپيوتر (BCI) هستند. تحليل اين سيگنالها بر پايهي EEG ميتواند زمينهساز توسعهي سامانههاي هوشمندي شود كه در توانبخشي عصبي و كاربردهاي كمكي بيماران حركتي نقش مؤثري ايفا ميكنند. با اين حال، كيفيت پايين و نويز بالاي سيگنالهاي EEG در كنار محدوديت تعداد نمونهها، از مهمترين چالشهاي اين حوزه به شمار ميروند. در اين پژوهش، چارچوبي تركيبي براي تحليل و طبقهبندي سيگنالهاي EEG ارائه شد. ابتدا دادههاي ديتاست PhysioNet EEG Motor Movement/Imagery شامل 109 شركت كننده انتخاب گرديد و پس از حذف شركت كنندههايي كه تعداد آزمايش هاي كمتري داشتند، سيگنالها تحت پيشپردازش شامل فيلتر ميانگذر، مرجع ميانگين مشترك (CAR) و جداسازي آرتيفكتها با روش ICA قرار گرفتند. سپس بازسازي منبع با الگوريتم eLORETA انجام شد و فعاليتهاي مغزي به 84 ناحيه قشري مبتني بر اطلس AAL نگاشت گرديد. براي استخراج شاخصهاي ارتباط عملكردي، سه معيار PLV، PLI و COH محاسبه شدند و ماتريسهاي ارتباطات متناظر در دو سطح كانال و منبع توليد شد. اين ماتريسها در دو رويكرد مورد استفاده قرار گرفتند: نخست بهصورت مستقيم در شبكههاي كانولوشني دوبعدي (2D-CNN) و سپس در قالب گراف در شبكههاي گرافمحور (Graph-FC) ارزيابي عملكرد با استفاده از5 بار اعتبارسنجي متقاطع در سطح شركت كنندهها انجام شد تا قابليت تعميم به افراد جديد بهطور واقعي سنجيده شود. نتايج نشان داد كه در سطح كانال، بهترين عملكرد مربوط به PLV-Graph-FC با ميانگين صحت 68.7% بود و ساير شاخصها صحتي بين 61 تا 69 درصد بهدست آوردند. در سطح منبع، عملكرد مدلها به شكل محسوسي بهبود يافت؛ بهگونهاي كه PLV-Graph-FC به ميانگين صحت 74.48% رسيد. علاوه بر افزايش صحت، انحراف معيار نتايج در سطح منبع كاهش چشمگيري داشت (حدود 1 تا 1.5 درصد)، كه بيانگر پايداري و قابليت اتكاي بالاتر مدلهاست. اين نتايج بيانگر آن است كه بازسازي منبع ميتواند بهطور قابلتوجهي هم صحت و هم ثبات طبقهبندي را بهبود بخشد. همچنين مشخص شد كه شاخصهاي مبتني بر فاز نظير PLV و PLI كارايي بيشتري نسبت به COH دارند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/25
عنوان به انگليسي
Use of Source Localization and Brain Connectivity in Imagery hand movement Classification with Electroencephalogram Signal
تاريخ بهره برداري
10/9/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدمهدي برزگر
چكيده به لاتين
Brain activities related to motor imagery are one of the most important patterns used in brain-computer interface (BCI) research. EEG-based analysis of these signals can pave the way for the development of intelligent systems that play an effective role in neurorehabilitation and assistive applications for motor patients. However, the low quality and high noise of EEG signals, along with the limited number of samples, are considered to be the most important challenges in this field. In this study, a hybrid framework for analyzing and classifying EEG signals was presented. First, the PhysioNet EEG Motor Movement/Imagery dataset, consisting of 109 participants, was selected, and after removing participants with fewer trials, the signals were preprocessed including a band-pass filter, common average reference (CAR), and artifact removal using the ICA method. Then, source reconstruction was performed with the eLORETA algorithm, and brain activities were mapped to 84 cortical areas based on the AAL atlas. To extract the functional connectivity indices, three metrics PLV, PLI, and COH were calculated and the corresponding connectivity matrices were generated at the channel and source levels. These matrices were used in two approaches: first directly in 2D-CNN and then in graph form in Graph-FC. Performance evaluation was performed using 5-fold cross-validation at the participant level to truly measure the generalizability to new individuals. The results showed that at the channel level, the best performance was related to PLV-Graph-FC with an average accuracy of 68.7%, and the other indices achieved an accuracy between 61 and 69%. At the source level, the performance of the models improved significantly, such that PLV-Graph-FC reached an average accuracy of 74.48%. In addition to the increased accuracy, the standard deviation of the results at the source level was significantly reduced (about 1–1.5%), indicating higher stability and reliability of the models. These results indicate that source reconstruction can significantly improve both the accuracy and stability of classification. It was also found that phase-based indices such as PLV and PLI are more efficient than COH.
كليدواژه هاي فارسي
طبقه بندي تصور حركتي , مقدار قفل فاز (PLV) , تحليل نظريه گراف , واسط مغز و كامپيوتر (BCI) , بازسازي منبع EEG
كليدواژه هاي لاتين
Imagery Movement classification, , Phase-locked value (PLV) , Graph theory analysis , Brain-computer interface (BCI) , EEG source reconstruction
Author
Mohammad Mehdi Barzegar
SuperVisor
Vahid Shalchyan