Нечеткий классификатор электроэнцефалограмм для интерфейса «мозг-компьютер»

Аннотация

В статье предложена нечеткая система для классификации электроэнцефалограмм (ЭЭГ), разработанная для асинхронного интерфейса «мозг-компьютер». Основной целью работы является исследование применимости методов нечеткой логики для классификации ЭЭГ, направленной на распознавание реальных и мысленных движений верхних конечностей. Предложенный подход к классификации ЭЭГ-сигналов основывается на методе извлечения признаков, который включает расчёт взаимной информации между каналами ЭЭГ после предобработки сигналов. Этот метод направлен на выявление значимых корреляций между сигналами, поступающими от различных зон мозга, что позволяет формировать векторы признаков, отражающие связь между каналами ЭЭГ. Нечеткий классификатор удалось построить для 72 % испытуемых для реальных движений и 48 % испытуемых для воображаемых движений. В ходе экспериментов было установлено, что средняя точность классификации составляет около 74 % для реальных движений и 60 % для движений, выполняемых мысленно. Наилучший результат для отдельного человека достигает 96 % и 71 % точности для реальных и мысленных движений соответственно. С использованием деревьев классификации был выполнен прогноз влияния параметров предобработки на эффективность системы. Было установлено, что наиболее значимыми предикторами являются частота децимации при предобработке сигналов ЭЭГ и количество бинов при расчете взаимной информации между каналами ЭЭГ как для реальных движений, так и для движений, выполняемых мысленно. Точность прогноза достигла 73 % и 86 % для реальных и воображаемых движений соответственно. Таким образом, предложенный метод представляется интересным с точки зрения анализа сигналов ЭЭГ и формирования признаков. Работа демонстрирует возможности нечеткой логики для создания интерфейсов «мозг-компьютер», однако указывает на необходимость дальнейших исследований в области оптимизации параметров предобработки и преобразования лингвистических шкал нечеткого классификатора для повышения точности и интерпретируемости системы.