شماره ركورد
34068
پديد آورنده
حسين مهرعلي پورفرد
عنوان
تشخيص بيماري روانگسيختگي با تحليل سيگنال الكتروانسفالوگرافي و استفاده از الگوريتمهاي هوش مصنوعي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/14
استاد راهنما
علي صدر
استاد مشاور
بدون استاد مشاور
دانشكده
برق
چكيده
اين پاياننامه به بررسي و تحليل سيگنال EEG براي تشخيص بيماري روانگسيختگي يا اسكيزوفرني پرداخته است. هدف اصلي اين تحقيق طراحي يك سامانه تشخيصي مبتني بر سيگنال EEG براي شناسايي افراد مبتلا به اسكيزوفرني در دو گروه سني مختلف، يعني بزرگسالان و نوجوانان، بوده است. در اين تحقيق مجموعهاي از فنون پيشپردازش سيگنال، استخراج ويژگيهاي زماني، فركانسي و زمان-فركانسي و كاهش ابعاد ويژگيها با استفاده از الگوريتمهاي مختلف براي بهبود دقت مدلهاي يادگيري ماشين استفاده شده است. همچنين، مدلهاي مختلف يادگيري ماشين شامل MLP، SVM، k-NN، DT، Bagging، Gradient Boosting و Voting براي تحليل دادهها آموزش داده شدند و عملكرد آنها با استفاده از معيارهاي مختلف ارزيابي شد.
نتايج نشان داد كه تركيب ويژگيهاي استخراجشده از حوزههاي مختلف زمان و زمان-فركانس، بهويژه در مدلهاي تركيبي مانند Voting و Gradient Boosting، عملكرد مدلها را در تشخيص اسكيزوفرني بهبود بخشيده است. بهعلاوه، استفاده از روشهاي كاهش ابعاد مانند PCA دقت مدلها را بهطور چشمگيري افزايش ميدهد. در پايگاه داده بزرگسالان، مدل Gradient Boosting دقت 0.98 و مدل Voting دقت 0.99 را نشان دادند. در پايگاه داده نوجوانان نيز، مدل Voting و Gradient Boosting با به كارگيري از روش كاهش بعد PCA، دقت 0.94 را كسب كردند. با توجه به اين كه طول زماني دادههاي پايگاه داده بزرگسالان براي هر فرد بيش از 15 دقيقه بود سيگنال هر فرد را به تكههاي 5 10 30 و 60 ثانيه تقسيم شد و با مقايسه نتايج ROC_AUC، تكههاي 30 ثانيهاي بهعنوان طول بهينه زماني در حوزه زمان براي پايگاه داده بزرگسالان شناخته شد كه بهترين تعادل را بين دقت طبقهبندي و پايداري مدلها ايجاد كرد.
اين پاياننامه ميتواند بهعنوان يك گام اوليه در طراحي سامانههاي تشخيص باليني مبتني بر EEG در بيمارستانها و مراكز پزشكي مورد استفاده قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/15
عنوان به انگليسي
Diagnosis of Schizophrenia Using Electroencephalography Signal Analysis and Artificial Intelligence Algorithms
تاريخ بهره برداري
10/23/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حسين مهرعلي پورفرد
چكيده به لاتين
This thesis investigates and analyzes EEG signals for the diagnosis of schizophrenia. The main objective of this research was to design an EEG-based diagnostic system to identify individuals with schizophrenia in two different age groups: adults and adolescents.
In this study, a series of signal preprocessing techniques, as well as time-domain, frequency-domain, and time–frequency feature extraction methods, were applied. Dimensionality reduction algorithms were also employed to improve the accuracy of machine learning models. Furthermore, various machine learning models, including MLP, SVM, k-NN, DT, Bagging, Gradient Boosting, and Voting, were trained to analyze the data, and their performances were evaluated using multiple metrics.
The results demonstrated that combining features extracted from different domains—particularly time and time–frequency—enhanced the performance of the models in schizophrenia detection, especially in ensemble models such as Voting and Gradient Boosting. Moreover, the application of dimensionality reduction techniques like PCA significantly improved model accuracy.
In the adult dataset, the Gradient Boosting model achieved an accuracy of 0.98, while the Voting model reached 0.99. In the adolescent dataset, both the Voting and Gradient Boosting models achieved an accuracy of 0.94 when PCA-based dimensionality reduction was applied. Considering that the duration of EEG recordings for each adult subject exceeded 15 minutes, the signals were segmented into 5-, 10-, 30-, and 60-second windows. Based on ROC_AUC comparisons, the 30-second window was identified as the optimal time segment length for the adult dataset, providing the best balance between classification accuracy and model stability.
This thesis can serve as an initial step toward the development of EEG-based clinical diagnostic systems for use in hospitals and medical centers.
كليدواژه هاي فارسي
سيگنال EEG , اسكيزوفرني , يادگيري ماشين
كليدواژه هاي لاتين
EEG signal , schizophrenia , machine learning
Author
Hossein Mehralipoorfard
SuperVisor
Dr Ali Sadr