Research Article

EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması

Volume: 24 Number: 2 June 1, 2021
EN TR

EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması

Abstract

Zihinsel iş yükü, bir görevi gerçekleştirmek için gerekli olan bilişsel kapasite miktarıdır. Elektroensefalogram (EEG), zihinsel iş yükünün objektif olarak değerlendirilebilmesi için kullanılan bir görüntüleme tekniğidir. Bu çalışmada, eşzamanlı görevlerin yerine getirilmesi sırasında kaydedilmiş EEG sinyallerinden zihinsel iş yükü seviyelerinin sınıflandırılması için, Katz fraktal boyut (KFB) ve Higuchi fraktal boyut (HFB) algoritmalarına dayalı öznitelik çıkarma yöntemleri ile hata düzelten çıkış kodlaması (HDÇK) yönteminin kullanılması önerilmiştir. Çok sınıflı sınıflandırma problemleri için önerilen bir sınıflandırıcı birleşim tekniği olan HDÇK, zihinsel iş yükünün düşük, orta ve yüksek seviye olarak sınıflandırılması için kullanılmıştır. HDÇK, destek vektör makineleri (DVM), k en yakın komşuluk ve kuadratik ayırtaç analizi yöntemleri kullanılarak bire-karşı-diğerleri yaklaşımı ile oluşturulmuştur. Önerilen yöntemin performansı, 48 katılımcıdan kaydedilen EEG sinyallerini içeren Eşzamanlı Görev EEG İş Yükü veri kümesi üzerinde değerlendirilmiştir. KFB ve HFB algoritmaları kullanılarak sınıflandırma doğrulukları sırasıyla %78.44 ve %95.39 ve Cohen’s Kappa değeri 0.52 ve 0.89 olarak belirlenmiştir. Sonuçlar, HFB ve DVM-HDÇK yöntemlerinin bir arada kullanımının zihinsel iş yükünün çok sınıflı sınıflandırılmasında başarılı bir yöntem olabileceğini göstermektedir.

Keywords

References

  1. [1] Stasi L.L.D., Antolí A., Cañas J.J., “Evaluating mental workload while interacting with computer-generated artificial environments”, Entertainment Computing, 4: 63–69, (2013).
  2. [2] Charles R.L., Nixon J., “Measuring mental workload using physiological measures: A systematic review”, Applied Ergonomics, 74: 221–232, (2019).
  3. [3] Acı Ç.İ., et.al., “Distinguishing mental attention states of humans via an EEG-based passive BCI using machine learning methods”, Expert Systems with Applications, 134: 153–166, (2019).
  4. [4] Marinescu A., et.al. “Exploring the Relationship between Mental Workload, Variation in Performance and Physiological Parameters”, IFAC-PapersOnLine, 49(19): 591–596, (2016).
  5. [5] Heine T., Lenis G., Reichensperger P., Beran T., Doessel O., Deml B., “Electrocardiographic features for the measurement of drivers' mental workload”, Applied Ergonomics, 61:31-43, (2017).
  6. [6] Jaiswal D., Chowdhury A., Banerjee T., Chatterjee D., “Effect of Mental Workload on Breathing Pattern and Heart Rate for a Working Memory Task: A Pilot Study”, 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Germany, 2202-2206, 2019.
  7. [7] Ruscio D., Bos A.J., Ciceri M.R., “Distraction or cognitive overload? Using modulations of the autonomic nervous system to discriminate the possible negative effects of advanced assistance system”, Accident Analysis and Prevention, 103: 105–111, (2017).
  8. [8] Stuiver A., Brookhuis K.A., Waard D., Mulder B., “Short-term cardiovascular measures for driver support: Increasing sensitivity for detecting changes in mental workload”, International Journal of Psychophysiology, 92: 35–41, (2014).

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Publication Date

June 1, 2021

Submission Date

April 29, 2020

Acceptance Date

September 29, 2020

Published in Issue

Year 2021 Volume: 24 Number: 2

APA
Akman Aydın, E. (2021). EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması. Politeknik Dergisi, 24(2), 681-689. https://doi.org/10.2339/politeknik.794655
AMA
1.Akman Aydın E. EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması. Politeknik Dergisi. 2021;24(2):681-689. doi:10.2339/politeknik.794655
Chicago
Akman Aydın, Eda. 2021. “EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması”. Politeknik Dergisi 24 (2): 681-89. https://doi.org/10.2339/politeknik.794655.
EndNote
Akman Aydın E (June 1, 2021) EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması. Politeknik Dergisi 24 2 681–689.
IEEE
[1]E. Akman Aydın, “EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması”, Politeknik Dergisi, vol. 24, no. 2, pp. 681–689, June 2021, doi: 10.2339/politeknik.794655.
ISNAD
Akman Aydın, Eda. “EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması”. Politeknik Dergisi 24/2 (June 1, 2021): 681-689. https://doi.org/10.2339/politeknik.794655.
JAMA
1.Akman Aydın E. EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması. Politeknik Dergisi. 2021;24:681–689.
MLA
Akman Aydın, Eda. “EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması”. Politeknik Dergisi, vol. 24, no. 2, June 2021, pp. 681-9, doi:10.2339/politeknik.794655.
Vancouver
1.Eda Akman Aydın. EEG Sinyalleri Kullanılarak Zihinsel İş Yükü Seviyelerinin Sınıflandırılması. Politeknik Dergisi. 2021 Jun. 1;24(2):681-9. doi:10.2339/politeknik.794655

Cited By