Electroencephalogram (EEG)-based brain-computer interfaces (BCI) rely on effective design of signal processing pipelines to achieve high classification performance. The fundamental EEG signal processing steps include preprocessing, feature extraction, selection, and classification. In the feature extraction step, EEG signals are typically segmented using a fixed window length. This study proposes an adaptive segmentation scheme using change point detection (CPD) to achieve optimal segmentation for enhanced feature representation. Pruned exact linear time (PELT) algorithm was used to detect change points by minimizing a cost function with a sensitivity parameter for avoiding over segmentation. The proposed and fixed-point segmentation approaches were evaluated using BCI Competition IV dataset 2a, which contains EEG recordings from 9 subjects performing motor imagery tasks involving left-hand, righthand, foot and tongue movements. Results demonstrated that the CPD-based method improved classification performance on test data for both binary and four-class classification tasks. In binary classification, performance improvement ranged from 5.81% to 8.72%, depending on class pair. The highest classification performance was observed in left hand and tongue movements, with participantspecific improvements ranging from 4.16% to 12.73%. In four-class task, an average improvement of 7.5% was observed, with participant-specific improvements ranging from 3.93% to 11.11%.
EEG Motor Imagery Change Point Detection Fixed Point Segmentation Classification
TÜBİTAK
124E057
This study was supported by the Scientific and Technological Research Council of Türkiye (TÜBİTAK) under Project No. 124E057.
Elektroansefalogram (EEG) tabanlı beyin-bilgisayar arayüzlerinin (BBA) performansı, sistem tasarımında kullanılan sinyal işleme yöntemlerine doğrudan bağlıdır. EEG sinyal işleme süreci; önişleme, öznitelik çıkarma, seçme ve sınıflandırma adımlarını içerir. EEG verilerinden öznitelik çıkarımı genellikle sabit uzunlukta pencerelere ayrıldıktan sonra yapılmaktadır. Bu çalışmada özniteliklerin veri temsiliyetini artırmak için değişim noktası tespitine (change point detection, CPD) dayalı adaptif bir segmentasyon yaklaşımı önerilmiştir. Bu amaçla budanmış kesin doğrusal zaman (pruned exact linear time, PELT) algoritması kullanılmıştır. Bu yöntem, değişim noktalarını uygun bir maliyet fonksiyonu ile duyarlılık parametresinin belirlenmesi yoluyla tespit etmektedir. Önerilen yöntemin, sabit segmentasyona kıyasla etkinliği, BCI Competition IV 2a veri seti kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu veri seti, 9 katılımcının sol el, sağ el, ayak ve dil imgeleme görevlerini gerçekleştirirken kaydedilmiş EEG verilerini içermektedir. Sonuçlar, CPD tabanlı yöntemin hem ikili hem de dört sınıflı sınıflandırmada test verisi üzerindeki sınıflandırma başarımını artırdığını göstermiştir. İkili sınıflandırma senaryosunda, önerilen yöntemin performans artışı %5,81 ile %8,72 arasında değişmiştir. En yüksek sınıflandırma performansı, sol el ve dil görevleri arasında gözlemlenmiş; katılımcı bazında performans artışları %4,16 ve %12,73 aralığında değişmiştir. Dört sınıflı sınıflandırma görevinde ise ortalama %7,5 oranında bir başarı artışı sağlanmış olup, katılımcı bazlı performans artışları %3,93 ile %11,11 aralığında değişmiştir.
EEG Motor İmgeleme Değişim Noktası Tespiti Sabit Süreli Segmentasyon Sınıflandırma
TÜBİTAK
124E057
Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 124E057 numaralı proje kapsamında desteklenmiştir.
| Birincil Dil | Türkçe |
|---|---|
| Konular | Bilgisayar Yazılımı, Yazılım Mühendisliği (Diğer) |
| Bölüm | Araştırma Makalesi |
| Yazarlar | |
| Proje Numarası | 124E057 |
| Gönderilme Tarihi | 13 Mayıs 2025 |
| Kabul Tarihi | 24 Eylül 2025 |
| Erken Görünüm Tarihi | 11 Aralık 2025 |
| Yayımlanma Tarihi | 19 Aralık 2025 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 Cilt: 30 Sayı: 3 |
DUYURU:
30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir). Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.
Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr