I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o be r   20 20 ,   pp .   167 ~ 175   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 1 . pp167 - 175             167       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   Fa c t o r s   i n f l u e n c i n g   l o w   i n t e n s i o n   d e t e c t i o n   r a t e   i n   a   n o n - i n v a si v e   E E G - b a s e d   b r a i n   c o m p u t e r   i n t e r f a c e   s y st e m       C l i ffo r d   M as w an gan yi 1 ,   C h u n gl i n Tu 2 ,   P i u s   O w o l aw i 3 ,   S h e n gz h i   D u 4     1,   2 ,   3 D e p a r t m e n t   o f   C o m put e r   S y s t e m s   E ng i ne e r i ng ,   T s hw a ne   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy ,   S o ut A f r i c a   4 D e p a rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E n g i n e e r i n g ,   T s hw a ne   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy S o ut A f r i c a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e F e b   23 ,   2 020   R e v i s e M a r   25 ,   20 20   A c c e pt e A p r   1 4 ,   2020       M o t o r   i m a g e r y   ( M I )   r e s po ns e s   e x t r a c t e f r o m   t he   b r a i i t he   f o r m   of   E E G   s i g na l s   ha v e   be e w i de l y   ut i l i z e f o r   i nt e n t i o de t e c t i o i br a i n   c o m put e r   i nt e r f a c e   ( B C I )   s y s t e m s .   H o w e v e r ,   d ue   t o   t he   no n - l i ne a r i t y   a nd  t he   no n - s t a t i o na r i t y   of   E E G   s i g na l s ,   B C I   s y s t e m s   s uf f e r   f r o m   l o w   M I   pr e di c t i o r a t e   w i t h   bo t k no w a nd  u nkno w i nf l unc i ng   f a c t o r s .   T h i s   p a pe r   i nv e s t i g a t e s   t he   i m pa c t   o f   v i s ua l   s t i m u l us ,   f e a t ur e   d i m e n s i o ns   a nd  a r t i f a c t s   o M I   t a s de t e c t i o r a t e ,   t o w a r ds   i m pr o v i ng   M I   p r e di c t i o r a t e .   T h r e e   E E G   da t a s e t s   w e r e   ut i l i z e t o   f a c i l i t a t e   t h e   i nv e s t i g a t i o n.   T hr e e   f i l t e r s   ( ba nd - p a s s ,   no t c a nd  c o m m o a v e r a g e   r e f e r e nc e )   a nd   t he   i nd e pe nde n t   c o m po ne nt   a na l y s i s   ( I C A )   w e r e   a pp l i e o e a c da t a s e t s ,   t o   e l i m i na t e   t he   i m p a c t   o f   a r t i f a c t .   T hr e e   s e t s   o f   f e a t ur e s   w h e r e   e x t r a c t e f r o m   a r t i f a c t   f r e e   I C A   c om po ne nt s ,   f r o m   w hi c m o r e   r e l e v a nt   f e a t ur e s   w e r e   s e l e c t e d .   M o r e o v e r ,   t h e   s e l e c t e d   f e a t u r e   s u bs e t s   w e r e   i nc o r po r a t e i n t o   t hr e e   c l a s s i f i e r s ,   N B ,   R e g r e s s i o T r e e   a nd  K - N N   t o   p r e d i c t   f o ur   M I   a nd   hy br i t a s ks .   K - N N   c l a s s i f i e r   o ut pe r f o r m e d   t he   o t he r   t w o   c l a s s i f i e s   i e a c da t a s e t .   T h e   hi g he s t   c l a s s i f i c a t i o a c c ur a c y   i s   o bt a i n e i hy br i t a s E E G   da t a s e t .   M o r e o v e r ,   a c c ur a t e l y   pr e di c t e E E G   c l a s s e s   w e r e   a pp l i e d   t o   a   r o bo t i c   a r m   c o nt r o l .   Ke y w or ds :   B r a i c o m put e r   i n t e r f a c e   E l e c t r o e n c e ph a l o gra m     H y b r i t a s ks     M o t o r   i m a ge r y   S t e a dy   S t a t e   v i s ua l   e vo ke po t e n t i a l     C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Chu n l i n T u ,   D e pa rt e m e nt   o f   Co m put e r   S y s t e m s   E n gi n e e r i n g ,     T s h w a n e   U ni v e r s i t y   of   T e c hn o l o g y ,     S t a a t s a rt i l l e ri e   R d,   P r e t o r i a   W e s t ,   P r e t o r i a ,   01 83,   S o ut h   A f ri c a .   E m a i l :   duc @ t ut . a c . z a       1.   I N TR O D U C TI O N     B r a i c o m put e r   i n t e r f a c e   (B CI)  s y s t e m s   i n   r e c e n t   y e a r s   h a v e   e m e r ge a s   a   b r e a k t hr o ug h   t e c hn o l o g y ,   c a pa b l e   of   a i di n i n d i v i dua l s   s uf f e r i n f r o m   s e v e r e   m o t o r   di s a b i l i t i e s   i n t e ra c t   w i t h   t h e   s u rr o u n di ng  e n v i r o n m e n t   us i ng  o n l y   i m a gi n e m o v e m e n t s .   B ra i n   c o m put e r   i nt e r f a c e   i s   a   pr o c e s s   of  e xt r a c t i ng  n e ura l   a c t i v i t i e s   o f   t h e   b r a i n   i n   t h e   f o r m   of   E E G   s i g n a l s ,   a nd  t ra n s fo r m i ng  t h e m   i n t o   c o n t r o l   c o m m a n ds   ut i l i z e t c o n t r o l   e l e c t r o ni c   e qui pm e n t .   H ow e v e r ,   duri n a c qu i s i t i o n   of   E E G   s i gna l s   f r o m   t h e   b r a i n   s e v e r a l   i n t e r f e r e n c e s   e xi s t   (s uc h   a s   ph y s i o l o gi c a l   a nd  n o n - p h y s i o l o g i c a l   a rt i f a c t s w h i c h   m a y   h a v e   s i gni f i c a nt   i m pa c t   o n   t h e   qua l i t y   of   r e c o r de E E G   s i g na l s .   M o r e o ve r ,   du ri n t ra n s l a t i o n   o f   E E G   s i gna l s   i nt o   c o n t r o l   c o m m a n ds   t h e   di m e n s i o n   o f   e xt r a c t e f e a t u r e   s e t   m a y   a l s o   h a v e   s i gn i f i c a n t   i m pa c t   o n   t h e   pe r f o r m a n c e   s i gna l   c l a s s i f i e r s ,   m a i n l y   a s   a   r e s ul t   o f   r e dun d a nt   f e a t ur e s   c o n t a i n e w i t h i t h e   e xt ra c t e f e a t ur e   s e t .   A s   s uc h   l o w   M de t e c t i o n   a n p r e di c t i o n   i s   s t i l l   o n e   of   t h e   m o s t   s i g n i f i c a n t   c h a l l e n ge s   i n   E E G   b a s e B CI  s y s t e m s .   R e c e n t l y   c o un t l e s s   t e c hn i q ue s   h a v e   be e n   de ve l o p e t o   a ddr e s s   t h e   c ha l l e n ge   o f   l o w   M de t e c t i o n   a n p r e di c t i o n .   [1 p r o po s e a   B CI  s y s t e m   t ha t   ut i l i z e E E G   d a t a s e t   a c qui r e d   f r o m   B CI  c o m pe t i t i o III - a   d a t a b a s e ,   w h e r e by   fo ur   b a n d - p a s s   f i l t e r s   w e r e   f i r s t l y   a ppl i e o n   E E G   da t a s e t   t o   e l i m i na t e   a rt i f a c t s .   M o r e ov e r ,   c o m m o n   s pa t i a l   p a t t e rn  t e c hni que   w a s   ut i l i z e t o   e xt ra c t   f e a t u r e s   f r o m   p r e - p r o c e s s e E E G   d a t a s e t .   A s   s uc h   S V M   w a s   ut i l i z e t o   p r e di c t   t w o   M c l a s s e s   f r o m   e xt r a c t e f e a t ur e s ,   a n a   hi g h e s t   c l a s s i f i c a t i o n   a c c ur a c y   of  85. 5%  w a s   a c h i e v e d.   [2]  pr o po s e a   B CI  s y s t e m   t ha t   ut i l i z e s   E E G   da t a s e t   a c qui r e f r o m   B CI  c o m pe t i t i o II   da t a b a s e   f r o m   w hi c a   0. 5H z   -   3 0H z   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     167   -   175   168   e l l i pt i c   b a n d - p a s s   f i l t e r   w a s   a ppl i e t o   e l i m i na t e   a rt i f a c t s .   F urt h e rm o r e ,   s t a t i s t i c a l   f e a t ur e s   w e r e   e xt r a c t e f r o m   pr e - p r o c e s s e E E G   da t a s e t ,   w h e r e by   S V M   a n m u l t i - pe r c e pt r o n   c l a s s i f i e r s   w e r e   bo t h   a ppl i e o n   e xt ra c t e f e a t ur e s   t o   pr e d i c t   t w o   M c l a s s e s .   T h e   hi g h e s t   c l a s s i f i c a t i o n   a c c ura c y   o f   85%  a n 85 . 71 w e r e   ob t a i n e f r o m   b o t h   s i g na l   c l a s s i f i e r s   r e s pe c t i v e l y .   M ul t i p l e   f i l t e r s   w e r e   r e po rt e by   c o m b i n i n w i t h   o n e - to - o n e   c l a s s i f i c a t i o n   [ 3].   T h i s   pa pe r   i n v e s t i g a t e s   t h e   i m pa c t   o f   v i s ua l   s t i m ul us ,   a r t i f a c t s   a n f e a t u r e   di m e n s i o n   o n   pr e di c t i o n   r a t e .   T o   e v a l ua t e   t h e   a b ov e   m e n t i o n e f a c t o r s   a   h y b r i E E G   b a s e B CI  s y s t e m   c o n s i s t i n of  f i ve   s t a ge s   i s   pr o po s e d.   In   t hi s   c a s e   a   s i gn a l   a c qu i s i t i o s t a ge   ut i l i z e t o   r e c o r E E G   da t a s e t s ,   a   p r e - pr o c e s s i n s t a ge   ut i l i z e t o   f i l t e r   a n de c o m po s e   E E G   s i g na l s   t o   r e m o v e   n o i s e   a n a rt i f a c t ua l   c o m po n e n t s ,   w h e r e by   a r t i f a c t   f r e e   ICA   c o m po n e n t s   a r e   ut i l i z e t o   e xt ra c t   t hr e e   s e t s   o f   fe a t ur e s   f r o m   e a c h   o f   t h e   t hr e e   da t a s e t s   duri n f e a t ur e   e xt r a c t i o n   s t a ge .   M o r e o v e r ,   r e l e v a nt   s i g n a l   f e a t u r e   s ub s e t s   w i t h   h i g h   p r e d i c t i v e   pow e r   a r e   s e l e c t e d,   a nd  us e a s   i n pu t s   t o   s i gna l   c l a s s i f i e r s   t o   pre di c t   fo ur   M t a s du r i n f e a t u r e   s e l e c t i o n   a n d   c l a s s i f i c a t i o s t a ge   r e s pe c t i v e l y .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D     2. 1 .     EE G   s i gn al   ac q u i s i ti o n   A   pub l i c l y   a v a i l a b l e   da t a b a s e   (B CI  c o m pe t i t i o n   IV - a a n t w o   o n l i n e   r e c o r de E E G   da t a s e t s   us i n a   gt e c   E E G   r e c o r di n s y s t e m   w e r e   ut i l i z e [4] .   B CI  c o m pe t i t i o n   IV - a   d a t a s e t   w a s   a c qui r e f r o m   n i n e   h e a l t h y   s ub j e c t s   us i n t w e n t y - t w o   A g/ A gCl   c h a nn e l s   po s i t i o n   o n   t h e   s c a l a c c o r di n t o   a   10 - 20   e l e c t r o de   po s i t i o n i n g   s y s t e m   a s   i l l us t ra t e i n   F i g u r e   1(b ),   w h e r e by   E E G   s i gna l s   w e r e   r e c o r de a t   a   s a m p l i ng  r a t e   o f   250 H z   [ 5 ]   A t   t h e   b e gi nn i n o f   t h e   e xpe r i m e nt   a   f i xe c r o s s   a n a   t w o   s e c o n b e e pi n s o und  w e r e   ut i l i z e t o   n o t i fy   t h e   s ub j e c t s   t o   b e gi n   i m a gi ni n g ,   a nd  e a c h   s ub j e c t   w a s   r e qui r e t o   pe r fo r m e f o ur   m o t o r   i m a ge r y   t a s (l e f t   h a nd,   ri g h t   ha n d ,   t o n g ue   a n b o t h   f e e t [ 6 ] .   F u r t h e r m o r e ,   t w o   E E G   da t a s e t s   w e r e   n o n - i n v a s i v e l y   r e c o r de f r o m   o n e   s ub j e c t   a t   a   s a m pl i n ra t e   o f   250 H z   us i n 16  e l e c t r o de s .   In   t hi s   c a s e   i m a gi n e   o n l y   E E G   da t a s e t   r e c o r de w h i l e   t h e   s ubj e c t   pe r fo r m e f o ur   m o t o r   i m a ge r y   t a s ks   a s   i l l us t r a t e i n   F i gu r e   1 (a ).   S e c o ndl y   a   h y b ri t a s ks   E E G   d a t a s e t   re c o r de w h i l e   t h e   s ub j e c t   pe rf o rm e a   c o m b i na t i o n   o f   S S V E P   a nd  M t a s ks .   A s   s uc v i s u a l   s t i m u l us   i t h e   f o rm   o f   f o u r   f l a s hi ng  b a l l s   w e r e   d i s p l a y e o n   a L C D   m o ni t o r,   w hi l e   t h e   s ub j e c t   pe r f o rm e f o u M t a s k s   [ 7 ] .   F o r   b o t o nl i n e   re c o r de E E G   d a t a s e t s   a t   t he   b e gi nni ng  o f   a   t ri a l   t h e   s ub j e c t   w a s   r e que s t e t o   i m a g i ne   t h e   r e qu i re d   M t a s k   f o 3 0 s e c o nds   [8 ] .   M o r e o v e r,   a   b e e p i ng   s o u nd   w a s   u t i l i z e t o   n o t i f y   t h e   s ub j e c t   t o   b e gi i m a g i ni ng   a n y   o f   t h e   f o u M t a s ks   ( l e f t   ha nd ,   ri g ht   ha nd ,   t o n g ue   a nd  b o t f e e t [9 ] .   A s   s uc t h e   s a m e   p r o c e s s   w a s   re pe a t e f o r   t he   o t he r   t hre e   M c l a s s e s   a nd  a s   a   re s u l t   a   t ri a l   l a s t e f o r   t w e nt y   m i nu t e s .   F o r   h y b r i d   E E G   d a t a s e t   t h e   s a m e   e xpe ri m e nt a t i o n   p a ra d i g m   a s   M t a s ks   w a s   r e pe a t e d ,   i n   t hi s   c a s e   t h e   v i s u a l   s t i m u l u s   w e r e   t a g ge d   w i t f o u d i f f e r e nt   f re q ue n c i e s   (2 9   H z ,   13 . 3   H z ,   17   H z ,   21   H z )   c o rre s po nd i ng   t o   e a c M I   t a s k   [1 0 ] .             F i gu r e   1 .   10 - 20   e l e c t r o de   po s i t i o ni n g   s y s t e m   f o r   o n l i n e   r e c o r de E E G   d a t a s e t s   (b 10 - 2 e l e c t r o de   po s i t i o n i ng  s y s t e m   fo r   B CI  c o m pe t i t i o IV - a   d a t a s e t   [6]       2. 2 .     EE G   s i gn al   p r e p r o c e s s i n g   In   t h i s   s e c t i o a   0 . 5 - 6 H z   b a n d - pa s s ,   48 - 52  H z   n o t c h   a n a   CA R   f i l t e r   w e r e   f i r s t l y   a ppl i e o b o t h   s e t s   of   r e c o r de E E G   da t a   t o   e l i m i na t e   t h e   i m p a c t   of   n o n - p h y s i o l o gi c a l   a r t i f a c t s   [ 11 ] .   S ub s e que n t l y ,   a   0. 5 - 100  H z   b a n d - p a s s   a n d   a   50H z   n o t c f i l t e r   w a s   a l s o   a ppl i e o n   B CI  c o m pe t i t i o n   IV - a   d a t a s e t .   E E G L A B   w a s   ut i l i z e t o   i m pl e m e n t   ru n ICA   a l go r i t hm ,   c o n s e que n t l y   s i xt e e n   a nd  t w e n t y - t w o   ICA   c o m po n e n t s   w e r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       F ac t or s   i nf l ue n c i n l ow   i nt e ns i on  de t e c t i on  r a t e   i n   a   non - i nv as i v e   E E G - bas e d     ( Cl i f f or d   Mas w angany i )   169   ge n e ra t e f r o m   b o t h   f i l t e r e o nl i n e   r e c o r de a nd  B CI  c om pe t i t i o n   E E G   d a t a s e t   r e s pe c t i v e l y ,   f r o m   w h i c a r t i f a c t u a l   c o m po n e nt s   c a n   b e   r e j e c t e [ 12 ] .   F u r t h e rm o r e ,   s i xt e e n   I CA   c o m po n e nt s   a c qui r e f r o m   i m a g i n e o n l y   da t a s e t   w e r e   m a n u a l l y   e v a l ua t e t o   e l i m i na t e   a r t i f a c t ua l   w i ndo w s   us i n a   s l i d i n w i n do w   t e c h ni que .   M o r e ov e r ,   e a c h   c o m po n e n t   w a s   di v i de i n t o   t w e n t y   b l oc ks   c o n t a i ni n t w e n t y   w i n do w s   e a c h ,   t h e n   a   s l i di ng  w i n do w   r e pr e s e n t e d   by   t w o   r e v e r t i c a l   l i n e s   w a s   a ppl i e o n   e a c b l o c t o   r e m o v e   a r t i f a c t u a l   w i n do w s   a s   i l l us t r a t e i F i gu r e .   2.               F i gu r e   2 .   S l i di ng  w i n do w   a pp r o a c a pp l i e d   o i m a g i n e   o nl y   ICA   c o m po n e nt s       2. 3 .     F e atu r e   e x tr ac ti o n   T hr e e   s e t s   o fe a t ur e s   w e r e   e xt r a c t e f r o m   e a c h   I CA   c om po n e n t   a n c o m po n e nt   e i g h t   o n l i n e   r e c o r de a n d   B CI  c o m pe t i t i o n   IV - a   d a t a s e t s   r e s pe c t i v e l y .   F a s t   f o ur i e r   t ra n s f o r m   (F F T de n o t e by   (1)  w a s   ut i l i z e t o   e xt r a c t   b a n d - po w e r   fe a t u r e s   i n   t h e   f o r m   of   f i v e   f r e que n c y   b a n ds   ( na m e l y   de l t a   ):   0 .   H z ,   t h e t a   (θ):     H z ,   a l p h a   (α) :     12  H z ,   b e t a   ): 12    30  H z   a n ge m m a   ):   30    60  H z f r o m   ICA   c o m po n e n t s   [ 13 - 15 ]     ( ) = * ( ) + = ( ) 2   (1)     F F T   i s   de n o t e by   ( )   a n d   E E G   s i g n a l s   i n   t i m e   do m a i de n o t e d   by   ( ) [ 16 ] .   M A T L A B   s t a t i s t i c a l   t o o l b o x   w a s   ut i l i z e d   t o   e xt r a c t   t e n   s i g n a l   f e a t ur e s   f r o m   e a c h   o f   t h e   t hr e e   E E G   da t a s e t s   ( n a m e l y   m e a n ,   m e di a n,   s t a nda rd  de v i a t i o n,   m e a n   a b s o l ut e   de v i a t i o n,   s ke w n e s s ,   kur t o s i s ,   s pe c t ra l   e n t r o py   a n do m i n a nt   f r e que n c y   f e a t ur e s   ( m a x i m u m   f r e que n c y ,   m a x i m um   v a l ue ,   m a xi m um   ra t i o ))  [ 17 ] .     =   1 (   ) 2 = 1   (2)     In  t h i s   c a s e   s t a n d a r d   de v i a t i o ( )   i s   de n o t e by   (2),   a n d   s i g na l s   w i t h i a   s pe c i f i c   w i n do w   de n o t e d   by   .   M o r e ov e r ,   t h e   a r i t h m e t i c   m e a n   o f   s i g n a l s   w i t hi a   s pe c i f i c   w i n do w   i s   de n o t e by   ,   w i t     r e p r e s e n t i n g   t h e   da t a   po i n t s   i n   t o t a l   w i t h i a   s pe c i f i c   w i n d o w   [ 18 ] .     =   1 = 1   (3)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     167   -   175   170   M e a o f   a   s i g n a l   ( M de n o t e by   (3),   w h e r e by   s i gna l s   w i t hi a   s pe c i f i c   w i n d o w   a r e   de n o t e by     a n w i t     s i g ni fy i n t h e   o v e r a l l   s a m pl e s   w i t hi n   a   w i n do w   [ 18 ] .     =   2 + ( 2 + 1 ) 2   (4)      =   ( + 1 ) 2   ( 5)     M e di a n   o f   a   s i g n a l   i s   c o m put e us i ng  e i t h e r   (4)   o r   (5)  de pe n di ng  o n   w h e t h e r       i s   e v e n   o r   o dd,   w h e r e by   t h e   o v e r a l l   s a m pl e   po i nt s   w i t h i a   c e rt a i w i n do w   i s   de n o t e by       [ 18 ] .     ( ) =   1 | ( ) | 2   ( 6 )     =   ( ) ( )   ( 7 )     =   ln = 1   ( 8 )     P ow e r   s pe c t ra l   e n t r o py   (P S E i n   (8)  i s   de pe n de nt   o pow e r   s pe c t r a l   de n s i t y   ( ) ,   a n d     t h e   n o r m a l i z e d   po w e r   s pe c t r a l   de n s i t y     de f i n e b o t ( 6)   a n d   (7)  r e s pe c t i v e l y .   W h e r e by   ( )   a nd       i (6 )   s i g n i f i e s   t h e   v a l ue   o f   s i gna l s   w i t hi n   a   c e rt a i n   w i n do w ,   a n d   t h e   o v e r a l l   s a m pl e s   w i t h   a   c e rt a i n   w i n do w   r e s pe c t i v e l y .   M o r e ove r ,   t h e   c o m b i n a t i o o f   a l l   s i g n a l   v a l ue s   a c qui r e t hr o ug t h e   P S D   i s   de n o t e by   ( )   i n   (7 [ 18 ] .     =   1 |   | = 1   ( 9 )     A s   s h o w n   i n   ( 9)  de f i n e s   t h e   m e a a b s o l ut e   de v i a t i o n   (M A D o f   a   s i g na l ,   w h e r e by     r e p r e s e n t s   s i g n a l s   w i t hi n   a   s pe c i f i c   w i n do w .     r e p r e s e n t s   t h e   a ri t hm e t i c   m e a n   o f   s i gna l s   w i t hi n   a   s pe c i f i c   w i n do w   a n d       r e p r e s e n t i n t h e   da t a   po i n t s   i n   t o t a l   w i t h i n   a   s pe c i f i c   w i n do w   [ 19 ] .   S ke w n e s s   a n ku r t o s i s   i s   de f i n e us i n bo t h   (10)   a n d   (11 ),   w h e r e by     r e pr e s e nt s   t h e   o v e r a l l   s a m pl e s   w i t hi a   s i g na l   a n d       r e pr e s e nt i ng  s ub - b a n ds [ 20 ] .   W a v e l e t   pa c ke t   t r a n s f o r m   (W P T w a s   ut i l i z e t o   e xt ra c t   255  w a v a l e t   f e a t ur e s   f r o m   p r e - p r o c e s s e d   E E G   s i g na l s   [ 21 22 ] .     = 1 ( ) 3 3 = 1   ( 10 )     = 1 ( ) 4 4 = 1   (11)     ( ) =   1 ( ) ( ) =   ( 12 )     ( ) =   1 ( ) = ( )   ( 13 )       T w o   f i l t e r s   de n o t e by   ( )   w e r e   ut i l i z e d   t o   de c o m po s e   s i gn a l s   i n t o   m u l t i pl e   s e pa ra t e   c o e ff i e n t s   t hr o ugh   a   w a v e l e t   t ra n s f o r m ,   w h e r e by   n   r e pr e s e nt s   t h e   n u m b e r   of   s a m pl e s .   A   l o w pa s s   a n d   h i g hpa s   f i l t e r   i n   t h e   f o r m   o f   a   w a v e l e t   a n d   a   s c a l i n g   f un c t i o n   de c o m po s e s i gna l s   i n t o   de t a i l   (13)  a n a pp r o xi m a t i o c oe ff i e n t s   (12)  r e s pe c t i v e l y   [ 23 24 ] .   A s   s uc h   de c o m po s e a ppr o xi m a t i o n   c oe f f i c i e n t s   i n   e a c h   l e v e l   r e s ul t e i n   W P T   t r e e   c o m p r i s i ng  o f   bo t de t a i l   a n d   a pp r o xi m a t i o c oe ff i c i e n t s   a s   i l l us t ra t e i F i gu r e   [ 25 26 ] .     ( ) =   1 ( ) ( ) +   1 ( ) = ( ) = 1 =   ( 14 )     A s   s h o w n   i n   (14)  w a s   ut i l i z e t o   r e c o n s t r uc t   de c o m po s e w a v e l e t   c o e ff i c i e n t s   f r o m   w h i c h   w a v e l e t   f e a t ur e s   a r e   e xt ra c t e us i n o v e r l a p pi n g   w i n do w   a pp r o a c a n s e pa ra t e i n t o   s e v e r a l   w i ndo w s   w i t h   e a c h   w i n do w   s i z e   s e t   t o   750 ,   a n d   e a c w i n do w   i n c r e m e nt e by   750  o 750   s pa c e s   a p a r t   [ 27 28 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       F ac t or s   i nf l ue n c i n l ow   i nt e ns i on  de t e c t i on  r a t e   i n   a   non - i nv as i v e   E E G - bas e d     ( Cl i f f or d   Mas w angany i )   171       F i gu r e   3 .   S e v e n   de c o m po s i t i o n   l e v e l s   us i n g   4 t h   o r de d a e b uc hi e s   w a v e l e t       2. 4 .     F e atu r e   s e l e c t i o n   an d   c l as s i fi c at i o n   In   t h i s   s e c t i o n   d i f f e r e n t i a l   e v o l ut i o n   b a s e c h a nn e l   a nd   f e a t ur e   s e l e c t i o n   (D E F S a l go ri t hm     w a s   a ppl i e o n   e xt r a c t e f e a t u r e s ,   t o   e l i m i na t e   r e du n d a n t   f e a t ur e s   a n t h e   c ha l l e nge   di m e n s i o na l i t y   [ 26 ]   In   t h i s   c a s e   D E F S   a l go ri t hm   w a s   ut i l i z e t o   t r a i n   t hr e e   s i gna l   c l a s s i f i e r s   a n t h e n   s e l e c t   t h e   b e s t   fe a t u r e   s ub s e t s   us i n s i x   i nput   pa ra m e t e r s .   F e a t u r e s   w e r e   di v i de i nt o   t ra i ni n a n d   t e s t i n g   s e t ,   w i t t h e   l a s t   c o l um n   o t h e   f e a t ur e s   m a t ri c e s   be i n t h e   c l a s s   l a b e l s .   A s   s uc h   t h e   s p e e w i t h   w hi c h   f e a t u r e s   c o n v e r ge   b e t w e e n   t h e   1 st   a n 500 th   ge n e r a t i o n   w a s   e v a l ua t e a n ut i l i z e a s   a   c r i t e r i o n   t o   de t e r m i n e   t h e   D N F   (i n   t h i s   c a s e   30,   50,   80)  a n P S IZ E   (150)  pa ra m e t e r   i n   w h i c h   t h e   D E F S   a l go ri t hm   pe r f o r m s   a t   i t s   o pt i m a l   b e s t   us i n t h e   e rr o r   r a t e .   T h e   de s i r e n um b e r   o f   f e a t ur e s   (D N F w a s   s e t   t o   80  a n d   13 f o r   o n l i n e   r e c o r de a nd  B CI  c o m pe t i t i o n   IV - da t a s e t   r e s pe c t i v e l y ,   w h i l e   t h e   po pul a t i o n   s i z e   (P S IZ E w a s   s e t   t o   150.   Co n s e que nt l y ,   t h e   n u m b e r   of  i t e ra t i o n s   w a s   s e t   t o   s t a rt   a t   z e r o   w hi l e   t h e   n um b e o f   ge n e ra t i o n s   (G E N w a s   s e t   t o   100 a s   o ur  t e r m i n a t i ng  c o n di t i o n .   T hr e e   s i g na l   c l a s s i f i e r s   (K - n e a r e s t   n e i g h b o r ,   N a ï v e   b a y e s   a n d   R e gr e s s i o n   t r e e w e r e   a ppl i e o e xt ra c t e f e a t ur e s   t o   p r e di c t   b o t h   M a n h y b r i t a s ks   [29 3 0].   A s   s uc h   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   e a c h   of   t h e   t hr e e   s i g n a l   c l a s s i f i e r s   w a s   f i r s t l y   e v a l ua t e t o   de t e r m i n e   t h e   b e s t   pe r f o r m i n c l a s s i f i e r ,   w h e r e by   t h e   be s t   pe r f o r m i ng  c l a s s i f i e r   w a s   t h e n   ut i l i z e du r i ng  r o b o t i c   a r m   c o n t r o l .   E xt ra c t e f e a t ur e   s e t s   w e r e   di v i de i n t o   t e s t   a n d   t ra i ni n s e t   i n c o r po ra t e i n t o   e a c o f   t h e   t hr e e   c l a s s i f i e r s .   M o r e o ve r ,   t h e   b e s t   80  a nd  130   f e a t u r e   s ub s e t s   w e r e   a l s o   i n c o r po r a t e i nt o   e a c h   o f   t h e   t hr e e   s i g na l   c l a s s i f i e r s   ut i l i z e t o   p r e di c t   b o t h   M a nd    h y b r i t a s ks .       3.   R ES U LTS   A ND  A N A L Y S I S   3. 1 .     EE G   d at s o u r c e   an d   p r e - p r o c e s s i n g   T hr e e   s e t s   of   E E G   d a t a   a r e   ut i l i z e i t h e   p r o po s e B CI  s y s t e m .   F i r s t l y   a   pub l i c l y   a v a i l a b l e   da t a b a s e   (B CI  c o m pl e t i o n   IV - a c o n s i s t i n o f   E E G   s i g n a l s   a c qu i r e f r o m   22  E E G   c ha nn e l s ,   s ub j e c t   t w o   da t a s e t   w a s   ut i l i z e f o r   t hi s   e xpe ri m e n t   a n d   t h e   d a t a s e t   c o n s i s t e o f   a   s i g n a l   l e n g t h   o f   677169  f r a m e s   pe r   e po c h   [8] .   S e c o n dl y   t w o   o n l i n e   r e c o r de da t a s e t s   a c qui r e f r o m   16  E E G   c ha nn e l s   a t t a c h e t o   gG E M M A   s e n s o r   c a p.   Bo t h   da t a s e t s   w e r e   r e c o r de fo r   20  m i n u t e s   a n r e s ul t e i n   a   s i g n a l   l e n gt h   o f   30000 f r a m e s   pe r   e po c h   [9].   T w e n t y - t w o   ICA   c o m po n e nt s   a c qui r e f r o m   B CI  c o m pe t i t i o n   IV - a   w e r e   v i s ua l l y   i n s pe c t e d,   w h e r e by   E E G   s pe c t r um   o r   po w e r   s pe c t r um   o f   e a c h   c o m po n e n t   w a s   e va l u a t e [ 9 ] .   A s   s uc h   s pe c t ra l   pe a ks   a t   c e rt a i f r e que n c i e s   a n di po l e - l i ke   s c a l m a ps   w e r e   e v a l ua t e m a i nl y   t o   r e j e c t   a rt i f a c t ua l   c o m po n e nt s   a s   s h o w n   i F i gu r e   a nd  F i gu r e   5   r e s pe c t i v e l y .   In   t hi s   c a s e   IC A   c o m po n e n t   e i g ht   w a s   s e l e c t e fo r   f ur t h e r     s i g n a l   p r o c e s s i n g.           F i gu r e   4 .   T w e n t y - t w o   ICA   c o m po n e n t s   ge n e r a t e f r o m   B CI  c o m pe t i t i o IV - a   d a t a s e t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     167   -   175   172         F i gu r e   5 .   Co m po n e nt   s pe c t r a   a nd  m a ps       s l i di n g   w i n do w   a ppr o a c h   ut i l i z e t o   r e m o v e   a r t i f a c t ua l   w i n do w s   f r o m   a l l   s i xt e e n   I CA   c o m po n e n t s   a c qui r e f r o m   i m a gi n e   o n l y   E E G   da t a s e t ,   w h e r e by   2295  a r t i f a c t ua l   w i ndo w s   w e r e   r e m o v e d   f r o m   a l l   c o m po n e nt s .   A s   s uc h   a   m i ni m um   o f   53  a nd  a   m a xi m um   o f   243  w i n do w s   w e r e   r e m o v e pe r   c o m po n e nt .     3. 2 .     Ex tr ac te d   an d   D EF S   s e l e c te d   fe atu r e   s e ts   T hr e e   s e t s   of   fe a t ur e s   w e r e   e xt r a c t e f r o m   e a c h   of   t h e   t hr e e   da t a s e t s   na m e l y   w a v e l e t ,   b a n d - po w e r   a n s t a t i s t i c a l   f e a t u r e s   a s   i l l us t ra t e i n   T a b l e   1.   Co n s e que n t l y ,   B CI  c o m pe t i t i o n   IV - a   a n b o t h   o n l i n e   r e c o r de da t a s e t s   r e s ul t e i n   a   4 590x2 71  a n 480x27 f e a t ur e   m a t ri r e s pe c t i v e l y   [6].   Bo t h   4590  a n 480   r e p r e s e n t e t h e   n u m b e r   o f   s a m pl e s   w h i l e   271  r e p r e s e nt e t h e   t o t a l   num b e r   o f   f e a t ur e   w i t h   t h e   l a s t   c o l um s i g n i fy i n g   t h e   c l a s s   l a b e l s .   F e a t u r e s   c o n v e r ge n c e   a n D E F S   a l go r i t h m   pe r f o r m a n c e   i s   a t   i t s   o pt i m a l   b e s t   w h e n   t h e   D N F   i s   s e t   t o   80  a n P S IZ E   t o   150  a s   i l l us t ra t e i n   F i gu r e   [26] .   A s   s uc h   80  a n 1 30  f e a t u r e   s ub s e t s   w e r e   s e l e c t e f r o m   bo t h o nl i n e   r e c o r de da t a s e t s   a n B CI  c o m pe t i t i o n   IV - a   da t a s e t   r e s pe c t i v e l y   a s   i l l us t ra t e i n   T a b l e   a n d   T a b l e   3   [3] .       T a b l e   1 .   E xt ra c t e f e a t u r e   s e t s   F e a t u r e s   T y p e s   o f e a t u r e s   F e a t u r e   e x t ra c t i o n   a l g o r i t h m   N u m b e r   o fe a t u re s   Ba n d   p o w e r   d e l t a :   0 . 5     3   H z ,   t h e t a :   4     8   H z ,   a l p h a :   8     1 2   H z ,   b e t a : 1 2     3 0   H z ,   g e m m a : 3 0     6 0   H z   FFT   5   S t a t i s t i c a l   F e a t u r e s   M e a n ,   M e d i a n ,   s t a n d a r d   d e v i a t i o n ,   m e a n   a b s o l u t e   d e v i a t i o n ,   s k e w n e s s ,   k u rt o s i s ,   s p e c t ra l   e n t r o p y ,   d o m i n a n t   f r e q u e n c y   fe a t u re s   ( m a x i m u m   f r e q u e n c y ,   m a x i m u m   v a l u e   a n d   m a x i m u m   ra t i o ))   S t a t i s t i c a l   C o m p u t a t i o n   (M A T L A s t a t i s t i c a l   t o o l b o x )   10   W a v e l e t   fe a t u re s   W a v e l e t   c o e f fi c i e n t s   W P T   255             F i gu r e   6 .   F e a t u r e   c o n v e r ge n c e   du ri n g   f e a t u r e   s e l e c t i o n       T a b l e   2 .   13 s e l e c t e f e a t ur e   s ub s e t s   D e s i r e d   n u m b e o f   fe a t u r e s   L e n g t h   o fe a t u re s   Ca t e g o ry   o f e a t u re s ( n u m b e r)    130   4590   W a v e l e t   fe a t u r e s   (1 2 3 ),   Ba n d - p o w e (G a m m a (1 ),   S t a t i s t i c a l   (6 ) ,   ( M e a n ,   M e d i a n ,   s k e w n e s s ,   k u rt o s i s ,   d o m i n a n t   fre q u e n c y   s t a n d a r d   d e v i a t i o n ,   M a x ra t i o   30 1 7 . 5 1 6 . 2 5 1 5 . 4 1 1 3 . 7 5 1 3 . 7 5 0 10 20 30 40 1 50 100 150 200 250 E r r o r   Ra t e G e n e r a t i o n DN =   2 0       P SI Z E   =   1 5 0 2 4 . 1 6 1 3 . 7 5 10 10 8 . 7 5 8 . 7 5 0 5 10 15 20 25 30 1 50 100 150 200 250 E r r o r   R a t e G e n e r a t i o n DN =   8 0       P SI Z E   =   1 5 0 2 4 . 5 8 1 6 . 2 5 1 4 . 5 8 1 3 . 3 3 1 1 . 6 6 1 1 . 6 6 0 5 10 15 20 25 30 1 50 100 150 200 250 E r r o r   R a t e G e n e r a t i o n D N =   3 0    P SI Z E  =   1 5 0 2 6 . 6 6 1 6 . 2 5 1 4 . 5 8 1 1 . 2 1 1 . 2 1 1 . 2 0 5 10 15 20 25 30 1 50 100 150 200 250 E r r or   R a t e G e n e r a t i o n DN =   5 0       P SI Z E   =   1 5 0 30 1 7 . 5 1 6 . 2 5 1 5 . 4 1 1 3 . 7 5 1 3 . 7 5 0 10 20 30 40 1 50 100 150 200 250 E r r o r   Ra t e G e n e r a t i o n DN =   2 0       P SI Z E   =   1 5 0 2 4 . 1 6 1 3 . 7 5 10 10 8 . 7 5 8 . 7 5 0 5 10 15 20 25 30 1 50 100 150 200 250 E r r o r   R a t e G e n e r a t i o n DN =   8 0       P SI Z E   =   1 5 0 2 4 . 5 8 1 6 . 2 5 1 4 . 5 8 1 3 . 3 3 1 1 . 6 6 1 1 . 6 6 0 5 10 15 20 25 30 1 50 100 150 200 250 E r r o r   R a t e G e n e r a t i o n D N =   3 0    P SI Z E  =   1 5 0 2 6 . 6 6 1 6 . 2 5 1 4 . 5 8 1 1 . 2 1 1 . 2 1 1 . 2 0 5 10 15 20 25 30 1 50 100 150 200 250 E r r or   R a t e G e n e r a t i o n DN =   5 0       P SI Z E   =   1 5 0 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       F ac t or s   i nf l ue n c i n l ow   i nt e ns i on  de t e c t i on  r a t e   i n   a   non - i nv as i v e   E E G - bas e d     ( Cl i f f or d   Mas w angany i )   173   T a b l e   3 .   80   s e l e c t e f e a t ur e   s ub s e t s   D e s i r e d   n u m b e o f   fe a t u r e s   L e n g t h   o fe a t u re s   Ca t e g o ry   o f e a t u re s ( n u m b e r)    80   4590   W a v e l e t   fe a t u r e s   (7 6 ),   Ba n d - p o w e (G a m m a (2 ),   S t a t i s t i c a l   (2 ),   ( M e a n ,   M e d i a n ,   s k e w n e s s ,   k u rt o s i s ,   d o m i n a n t   fre q u e n c y   s t a n d a r d   d e v i a t i o n ,   M a x ra t i o       3. 3 .     F e atu r e   c l as s i fi c ati o n   In   t h i s   s e c t i o t h e   t ra i ni n s e t ,   t e s t   s e t   a nd  t h e   b e s t   s e l e c t e d   f e a t ur e   s ub s e t s   w e r e   i n c o r po ra t e i n t o   e a c h   o t h e   t hr e e   s i gn a l   c l a s s i f i e r s   f o r   pe r f o r m a n c e   e v a l ua t i o n   (K - N N ,   N B   a n R e gr e s s i o n   t r e e [25].   Co n s e que n t l y ,   K - N N   c l a s s i f i e r   o ut pe r f o r m e a l l   c l a s s i f i e r s   o b t a i n i n g   a   hi g h e s t   a c c ur a c y   of   88. 2%,   69 . 7%   a n d   100%  B CI  c o m pe t i t i o n   IV - a ,   i m a g i n e   o n l y   a n h y b r i t a s k s   da t a s e t s   r e s pe c t i v e l y   a s   i l l us t ra t e i n   F i gu r e   7 ,   F i gu r e   8 ,   a n d   F i gu r e   9.               F i gu r e   7 .   C l a s s i f i c a t i o r e s ul t s   f o r   B CI   c o m pe t i t i o IV - a     F i gu r e   8 .   C l a s s i f i c a t i o r e s ul t s   f o r   i m a g i n e   o nl y   E E G   d a t a s e t             F i gu r e   9 .   C l a s s i f i c a t i o r e s ul t s   f o r   h y b r i t a s ks   E E G   d a t a s e t       3. 4 .     R o b o ti c   A R M   c o n tr o l   In  t hi s   s e c t i o n ,   t h e   s uc c e s s   r a t e   o f   e a c h   o f   bo t h   M t a s ks   a n h y b r i t a s ks   w a s   e v a l ua t e d .   Co n s e que n t l y ,   h y b r i t a s o b t a i n e t h e   hi g h e s t   s uc c e s s   r a t e   fo r   e a c h   c l a s s   a s   i l l us t ra t e i n   T a b l e   4.   A s   s uc h   h y b r i t a s ks   w e r e   ut i l i z e t o   v a l i d a t e   p r e di c t e c l a s s e s   t hr o ugh  do bo t   m a g i c i a n   r o b o t i c   a rm   c o n t r o l .   M A T L A B   w a s   i n t e r f a c e w i t h   a rdui n o   b o a r v i a   a   s e r i a l   c o m m u ni c a t i o n   po rt ,   w h e r e by   pi n s   (T x,   R x,   G N D   a n 5V o t h e   a rdui n o   b o a r w e r e   c o nn e c t e t o   pi n s   (R x,   T x,   G N D   a n 5V o n   t h e   c o m m u n i c a t i o n   i n t e r f a c e   of   t h e   r o b o t i c   a rm   r e s pe c t i v e l y .   M A T L A B   s c r i pt   w a s   ut i l i z e t o   s e n d   a n y   of   t h e   p r e di c t e c l a s s e s   t o   A r du i n o   bo a r d .   T h e   P T P   m o de   w a s   s e t   t o   M O V L   o n   a r du i n o   s c r i p t .   W h e n e v e r   a r d ui n o   s c r i p t   r e c e i v e a   c h a r a c t e r   v a l ue   (c l a s s   l a b e l f r o m   M A T L A B   s c r i pt ,   f o ur   r o b o t i c   m ove m e nt   (l e f t ,   r i g h t ,   up  a n do w n c o rr e s po n di n t o   e a c h   p r e d i c t e c l a s s   w e r e   e xe c ut e d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   1 O c t o b e r   20 20  :     167   -   175   174   Tab l e   4 .   S uc c e s s   r a t e   f o r   e a c h   M I   a nd  h y b r i t a s k   Cl a s s   L e f t   Ri g h t   U p   D o w n   A v e ra g e   M T a s k s   (C o m p e t i t i o n 8 0 . 9 2 %   8 7 . 0 3 %   9 4 . 6 6 %   9 0 . 3 %   8 8 . 2 %     M T a s k s   (O n l i n e   r e c o rd e d 5 7 . 4 5 %   5 5 . 8 5 %   7 2 . 5 %   6 3 . 5 8 %   6 2 . 3 %   H y b r i d   T a s k s   (O n l i n e   r e c o r d e d 9 7 . 2 2 %   8 8 . 9 5 %   9 4 . 7 4 %   9 5 . 7 9 %   9 4 . 1 7 %         4.   C O N C LU S I O N   A   h y b r i t a s E E G - b a s e B CI  s y s t e m   w a s   pr e s e n t e i n   t h i s   s t udy   w i t h   a n   o b j e c t i v e   of   i m pr o v i n M I   t a s de t e c t i o n   ra t e   by   i n v e s t i ga t i n t h e   i m pa c t   o f   a rt i f a c t s ,   e x t r a c t e f e a t u r e   di m e n s i o n   a nd  v i s ua l   s t i m ul us   o n   M t a s de t e c t i o n   ra t e .   T hr e e   E E G   da t a s e t s   c o n s i s t i n o f   M a n h y b r i t a s ks   r e s pe c t i v e l y ,   w e r e   ut i l i z e t o   f a c i l i t a t e   t h e   i n v e s t i ga t i o n.   A   r u n I CA   a l go r i t hm   w a s   t h e n   u t i l i z e t o   e l i m i na t e   t h e   i m p a c t   o f   a r t i f a c t s   o n   a l l   f i l t e r e E E G   da t a s e t s .   F F T   a n W P T   a l go r i t hm s   w e r e   t h e a ppl i e o n   a r t i f a c t   f r e e   c o m po n e n t s   t o   e xt r a c t   t hr e e   s e t s   of   f e a t ur e s ,   f r o m   w h i c h   t h e   D E F S   a l go ri t hm   e l i m i n a t e t h e   i m p a c t   o di m e n s i o n a l i t y   by   s e l e c t i ng  r e l e v a nt   f e a t ur e   s ub s e t s .   M o r e ov e r ,   t h e   s e l e c t e d   f e a t ur e   s ub s e t s   w e r e   ut i l i z e a s   i n pu t   pa ra m e t e r s   t o   t hr e e   c l a s s i f i e r s   (K - N N ,   N B   a n R e gT r e e ).   Co n s e que nt l y ,   K - N N   c l a s s i f i e r   ob t a i n e a   hi g h e s t   i n t e nt i o n   de t e c t i o ra t e   o f   100%  fo r   h y b r i t a s ks .   M o r e o ve r ,   a c c ur a t e l y   pr e di c t e h y b r i t a s ks   w e r e   v a l i d a t e t hr o ug h   a   r o b o t i c   a r m   c o n t r o l .   A s   s uc h   t hi s   s t udy   h a s   c o n c l us i v e l y   pr ov e n   t ha t   v i s ua l   s t i m ul us ,   a rt i f a c t s   f r e e   ICA   c o m po n e n t s   a n D E F S   s e l e c t e hi g p r e di c t i v e   f e a t ur e   s ub s e t s   c a n   s i gni f i c a n t l y   e nh e n c e   M t a s k   p r e di c t i o n   ra t e   i   B CI  s y s t e m .       R EF ER EN C ES   [ 1]   A .   M a hm o o d,   R .   Z a i na b ,   R .   B .   A hm a d,   M .   S a e e d,   a n A .   M .   K a m bo h,   " C l a s s i f i c a t i o of   m ul t i - c l a s s   m o t o r   i m a g e r y   E E G   us i ng   f o ur   ba nd  c o m m o s pa t i a l   pa t t e r n , "   i 2017  3 9t A nnua l   I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   of   t he   I E E E   E ngi ne e r i n i n   M e di c i ne   an B i o l og y   Soc i e t y   ( E M B C ) ,   pp .   103 4 - 10 37 ,   20 17 .   [ 2]   R .   R oy e t   al . ,   " E E G   ba s e m o t o r   i m a g e r y   s t ud y   o f   t i m e   do m a i f e a t ur e s   f o r   c l a s s i f i c a t i o o f   po w e r   a nd  pr e c i s i o ha nd   g r a s ps , "   i 2017   8 t h   I n t e r na t i ona l   I E E E / E M B S   C on f e r e nc e   on   N e ur al   E n gi ne e r i ng  ( N E R ) ,   pp .   440 - 44 3 ,   20 17 .   [ 3]   M .   E .   S h a r b a f ,   A .   F a l l a h ,   a n S .   R a s h i d i ,   " E E G - ba s e m u l t i - c l a s s   m o t o r   i m a g e r y   c l a s s i f i c a t i o us i ng   v a r i a b l e   s i z e d   f i l t e r   b a nk  a nd  e n ha nc e O n e   V e r s us   O n e   c l a s s i f i e r , "   i 2 017   2nd  C on f e r e nc e   on  Sw ar m   I nt e l l i ge nc e   and   E v ol ut i ona r y   C om p ut a t i on   ( C SI E C ) ,   p p .   135 - 14 0 ,   20 17 .   [ 4]   R .   C ha t t e r j e e   a nd  T .   B a ndy o pa dhy a y ,   " E E G   ba s e M o t o r   I m a g e r y   C l a s s i f i c a t i o us i ng   S V M   a nd  M L P , "   i 20 16  2nd  I n t e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   on   C om p ut at i on al   I n t e l l i ge nc e   and   N e t w or k s   ( C I N E ) ,   pp .   84 - 89 ,   2016 .   [ 5]   L .   F .   N i c o l a s - A l o ns o ,   R .   C o r r a l e j o ,   J .   G o m e z - P i l a r ,   D .   Á l v a r e z ,   a n R .   H o r ne r o ,   " A da pt i v e   s t a c ke g e ne r a l i z a t i o f o r   m ul t i c l a s s   m o t o r   i m a g e r y - ba s e b r a i c o m put e r   i n t e r f a c e s , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   o N e ur al   Sy s t e m s   and   R e habi l i t at i on   E n gi ne e r i ng,   v o l .   23 ,   no .   4 ,   pp .   7 02 - 712 ,   2015 .   [ 6]   C.   M a s w a ng a ny i ,   e t   al . ,   " D i s c r i m i na t i o o f   M o t o r   I m a g e r y   T a s us i ng   W a v e l e t   B a s e E E G   S i g na l   F e a t ur e s , "   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   I n t e l l i ge n t   a nd   I n nov a t i v e   C om p ut i ng   A ppl i c a t i ons   ( I C O N I C ) ,   pp.   1 - 4 ,   2018 .   [ 7]   A .   M y r de a nd  T .   C ha u ,   " A   pa s s i v e   E E G - B C I   f o r   s i ng l e - t r i a l   de t e c t i o o f   c ha ng e s   i m e nt a l   s t a t e , "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   ne ur a l   s y s t e m s   and   r e habi l i t a t i on   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   25,   no .   4 ,   pp.   3 45 - 356 ,   2017 .   [ 8]   X .   W a ng ,   T .   C a o ,   B .   W a ng ,   F .   W a n,   P .   U .   M a k ,   P .   I .   M a k ,   e t   a l . ,   " A o nl i ne   S S V E P - ba s e c ha t t i ng   s y s t e m , "   i n   P r oc e e di ngs   2 011   I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on   Sy s t e m   S c i e nc e   a nd   E ngi ne e r i n g ,   pp .   536 - 53 9 ,   20 11 .   [ 9]   B .   A .   O s ua g w u ,   e t   a l . " I s   i m pl i c i t   m o t o r   i m a g e r y   a   r e l i a b l e   s t r a t e g y   f o r   a   br a i n c o m put e r   i nt e r f a c e ? , "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   N e ur a l   Sy s t e m s   and   R e habi l i t a t i on   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   2 5,   no .   12 ,   pp.   2 239 - 224 8,   20 17 .   [ 10]   H .   G ha nd e ha r i o n ,   e t   a l . ,   " A   f ul l y   a ut o m a t i c   oc ul a r   a r t i f a c t   s u pp r e s s i o f r o m   E E G   da t a   us i ng   hi g he r   o r de r   s t a t i s t i c s :   i m pr o v e p e r f o r m a nc e   by   w a v e l e t   a na l y s i s , "   M e di c a l   e ng i ne e r i ng   &   phy s i c s ,   v o l .   32 ,   no .   7 ,   pp .   720 - 72 9 ,   20 10.   [ 11]   L .   B i ,   X . - A .   F a n ,   a nd   Y .   L i u ,   " E E G - ba s e d   b r a i n - c o nt r o l l e d   m o bi l e   r o bo t s :   s ur v e y , "   I E E E   t r an s ac t i ons   on   hum a n - m ac hi ne   s y s t e m s ,   v o l .   43 ,   no .   2 ,   pp .   161 - 176 ,   201 3.   [ 12]   X.   X i e ,   Z .   L .   Y u,   H .   L u,   Z .   G a nd  Y .   L i ,   " M o t o r   i m a g e r y   c l a s s i f i c a t i o ba s e o bi l i n e a r   s ub - m a n i f o l l e a r ni ng   o f   s y m m e t r i c   po s i t i v e - de f i ni t e   m a t r i c e s , "   i n   I E E E   T r a ns a c t i on s   on  N e ur al   S y s t e m s   and  R e hab i l i t a t i o E ng i ne e r i ng v o l .   25,   no .   6 ,   pp.   5 04 - 516 ,   2017 .   [ 13]   T .   M l a de no v ,   K .   K i m ,   a nd  S .   N o o s ha ba di ,   " A c c ur a t e   m o t o r   i m a g e r y   ba s e d r y   e l e c t r o de   br a i n - c o m put e r   i n t e r f a c e   s y s t e m   f o r   c o ns um e r   a pp l i c a t i o ns , "   I E E E   16 t I n t e r na t i o na l   S y m po s i um   on   C on s um e r   E l e c t r on i c s ,   pp .   1 - 4 ,   20 12 .   [ 14]   E .   F .   G o nz á l e z - C a s t a ñe da ,   e t   a l . ,   " S o ni f i c a t i o a nd  t e xt i f i c a t i o n:   P r o po s i ng   m e t ho ds   f o r   c l a s s i f y i ng   uns po ke w o r ds   f r o m   E E G   s i g na l s , "   B i om e di c a l   S i gn al   P r oc e s s i ng   an C ont r ol ,   v o l .   37 ,   p p.   82 - 91 ,   201 7.   [ 15]   N .   A .   A bdua l l a t i f ,   e t   a l . ,   " B r a i n - C o m put e r   I nt e r f a c e   c o nt r o l l e f unc t i o na l   e l e c t r i c a l   s t i m u l a t i o s y s t e m   f o r   pa r a l y z e a r m , "   i n   2 016   8 t C ai r o   I n t e r na t i ona l   B i om e di c a l   E n gi ne e r i ng  C on f e r e nc e   ( C I B E C ) ,   pp.   4 8 - 51 ,   20 16 .   [ 16]   S .   M a nt r i ,   D .   P a t i l ,   P .   A g r a w a l ,   a nd  V .   W a dha i ,   " N o i nv a s i v e   E E G   s i g na l   pr o c e s s i ng   f r a m e w o r f o r   r e a l   t i m e   de pr e s s i o a na l y s i s , "   i n   20 15   SA I   I nt e l l i ge nt   Sy s t e m s   C on f e r e nc e   ( I nt e l l i S y s ) ,   pp .   518 - 52 1 ,   20 15 .   [ 17]   S .   O ' R e g a n,   S .   F a u l ,   a nd  W .   M a r n a ne ,   " A ut o m a t i c   de t e c t i o o f   E E G   a r t e f a c t s   a r i s i ng   f r o m   he a m ov e m e nt s   us i ng   E E G   a n g y r o s c o pe   s i g na l s , "   M e d i c a l   e ng i ne e r i ng   &   phy s i c s v o l .   3 5,   no .   7,   pp .   867 - 74;   di s c us s i o 86 7,   20 13 .   [ 18]   A .   D e y ,   S .   B ha t t a c ha r j e e ,   a nd  D .   S a m a nt a ,   " R e c o g ni t i o o f   m o t or   i m a g e r y   l e f t   a nd  r i g ht   ha n m o v e m e nt   us i ng   E E G , "   i 201 I E E E   I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  R e c e nt   T r e nds   i E l e c t r on i c s ,   I n f o r m a t i o &   C om m uni c at i on   T e c hnol o gy   ( R T E I C T ) ,   pp .   426 - 4 30 ,   2 016 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       F ac t or s   i nf l ue n c i n l ow   i nt e ns i on  de t e c t i on  r a t e   i n   a   non - i nv as i v e   E E G - bas e d     ( Cl i f f or d   Mas w angany i )   175   [ 19]   M .   S .   A .   A r a ni   a nd   S .   M o ha r r e r i ,   " D e t e c t i o o f   i m a g i na t i o o f   f i s t   m o v e m e nt   us i ng   A na l y s i s   o f   o c c ur r e nc e   s e qu e nc e   o f   E E G   po i n t s   i n   P o i nc a r e   p l o t , "   i 2016   I n t e r na t i o nal   C on f e r e nc e   on  B i o - e ng i ne e r i ng   f o r   Sm ar t   T e c hnol o gi e s   ( B i oS M A R T ) ,   pp.   1 - 4 ,   2016 .   [ 20]   J .   K e v r i c   a nd  A .   S uba s i ,   " C o m pa r i s o o f   s i g na l   de c o m po s i t i o m e t ho ds   i c l a s s i f i c a t i o o f   E E G   s i g na l s   f o r   m o t o r - i m a g e r y   B C I   s y s t e m , "   B i om e di c a l   Si gna l   P r oc e s s i ng  and   C on t r ol ,   v o l .   3 1,   pp .   398 - 40 6,   20 17 .   [ 21]   Y .   U .   K ha n   a nd   F .   S e p ul v e d a ,   " B r a i n c o m put e r   i nt e r f a c e   f o r   s i n g l e - t r i a l   E E G   c l a s s i f i c a t i o f o r   w r i s t   m o v e m e nt   i m a g e r y   us i ng   s pa t i a l   f i l t e r i ng   i t he   g a m m a   ba nd , "   I E T   S i gna l   P r oc e s s i n g,   v o l .   4 ,   no .   5 ,   p p .   51 0 - 517 ,   2 010 .   [ 22]   H .   Z ha ng ,   H .   Y a ng ,   a nd  C .   G ua n,   " B a y e s i a l e a r n i ng   f o r   s pa t i a l   f i l t e r i ng   i a E E G - ba s e br a i n c o m put e r   i nt e r f a c e , "   I E E E   t r ans a c t i on s   on   ne ur a l   ne t w or k s   and   l e ar ni ng   s y s t e m s ,   v o l .   24 ,   no .   7 ,   pp.   1 049 - 106 0,   20 13.   [ 23]   S .   Z .   B o ng ,   K .   W a n,   M .   M u r ug a pp a n ,   N .   M .   I br a hi m ,   Y .   R a j a m a ni c ka m ,   a nd  K .   M o ha m a d,   " I m pl e m e nt a t i o of   w a v e l e t   pa c ke t   t r a ns f o r m   a nd  no l i ne a r   a na l y s i s   f o r   e m o t i o c l a s s i f i c a t i o i s t r o ke   pa t i e n t   u s i ng   br a i n   s i g na l s , "   B i om e di c al   S i gna l   P r oc e s s i ng   and   C o nt r ol ,   v o l .   36 ,   pp .   102 - 11 2,   20 17.   [ 24]   E.   A l i c ko v i c ,   J .   K e v r i c ,   a nd  A .   S uba s i ,   " P e r f o r m a nc e   e v a l ua t i o o f   e m pi r i c a l   m o de   d e c o m po s i t i o n,   di s c r e t e   w a v e l e t   t r a ns f o r m ,   a nd  w a v e l e t   pa c ke de c o m po s i t i o f o r   a ut o m a t e e pi l e p t i c   s e i z ur e   de t e c t i o a nd  pr e di c t i o n, "   B i om e di c al   Si gn al   P r oc e s s i ng   an C o nt r o l ,   v o l .   3 9,   pp .   94 - 102 ,   201 8.   [ 25]   R .   N .   K hu s ha ba ,   A .   A l - J um a i l y ,   a nd  A .   A l - A ni ,   " N ov e l   f e a t u r e   e xt r a c t i o m e t ho ba s e o f uz z y   e nt r o p y   a nd  w a v e l e t   p a c ke t   t r a ns f o r m   f o r   m y oe l e c t r i c   c o nt r o l , "   i 200 I n t e r nat i o nal   S y m po s i um   on  C om m u ni c at i o ns   and   I nf or m a t i on  T e c hno l og i e s ,   pp .   352 - 35 7 ,   20 07 .   [ 26]   R .   N .   K hus ha b a ,   A .   A l - A ni ,   a nd  A .   A l - J um a i l y ,   " F e a t u r e   s ub s e t   s e l e c t i o us i ng   di f f e r e nt i a l   e v o l ut i o a n a   s t a t i s t i c a l   r e p a i r   m e c ha ni s m , "   E x pe r t   S y s t e m s   w i t h   A p pl i c a t i on s ,   v o l .   38 ,   no .   9 ,   pp.   1 1515 - 11 526 ,   2011 .   [ 27]   L.   Q i n,   B .   K a m o us i ,   Z .   L i u,   L .   D i ng ,   a nd  B .   H e ,   " C l a s s i f i c a t i o o f   m o t o r   i m a g e r y   t a s ks   by   m e a ns   o f   t i m e - f r e que nc y - s pa t i a l   a na l y s i s   f o r   br a i n - c o m put e r   i n t e r f a c e   a pp l i c a t i o ns , "   i C onf e r e nc e   P r oc e e di ngs .   2nd  I nt e r n at i ona l   I E E E   E M B C onf e r e nc e   o N e ur a l   E ng i ne e r i ng ,   pp .   374 - 376 ,   200 5 .   [ 28]   R .   M a s o o m i   a nd  A .   K ha de m ,   " E nh a nc i ng   L D A - ba s e di s c r i m i na t i o o f   l e f t   a nd  r i g ht   h a nd  m o t o r   i m a g e r y :   O ut pe r f o r m i ng   t he   w i n ne r   o f   B C I   C o m pe t i t i o I I , "   i 2015  2 nd  I nt e r n at i on al   C o nf e r e nc e   on  K n ow l e dge - B as e E ngi ne e r i n and   I n nov at i on   ( K B E I ) ,   pp .   392 - 39 8 ,   20 15 .   [ 29]   J .   K r o ne g g ,   G .   C ha ne l ,   S .   V o l o s hy n ov s ki y ,   a nd  T .   P u n,   " E E G - ba s e s y nc hr o ni z e br a i n - c o m put e r   i nt e r f a c e s :   A   m o de l   f o r   o pt i m i z i ng   t he   num be r   o f   m e nt a l   t a s k s , "   I E E E   T r ans ac t i on s   on  N e ur a l   Sy s t e m s   an R e habi l i t a t i on   E ngi ne e r i n g,   v o l .   15,   no .   1 ,   pp.   5 0 - 58,   20 07.   [ 30]   X .   G uo ,   e t   al . ,   " E nv e l o pe   de t e c t i o ba s e o o nl i n e   I C A   a l go r i t hm   a nd  i t s   a pp l i c a t i o t o   m o t o r   i m a g e r y   c l a s s i f i c a t i o n, "   i n   201 6 t h   I nt e r n at i ona l   I E E E / E M B S   C on f e r e nc e   o N e ur a l   E ng i ne e r i ng pp.   1 058 - 106 1 ,   20 13 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       C l i f f o r d   R i t o   M a s w an ga n y i   o bt a i ne D i p l o m a   o f   C o m put e r   S y s t e m s   E ng i ne e r i ng   i 2014  a nd   B a c c a l a ur e us   T e c hno l o g i a e   o f   C o m put e r   S y s t e m s   E ng i n e e r i ng   i 2 016  f r o m   T s hw a ne   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy .   H e   f i ni s h e h i s   s t udy   i M C O M .   I C o m put e r   S y s t e m s   E ng i ne e r i ng   f r o m   T s hw a n e   U n i v e r s i t y   of   T e c hno l ogy   i 2020.   N o w ,   h e   i s   c ur r e n t l y   pur s u i ng   hi s   P h i C o m put e r   S y s t e m s   E ng i ne e r i ng   i t he   F a c u l t y   o f   I nf o r m a t i o a nd  C o m m uni c a t i o T e c hno l o gy ,   T s hw a ne   U ni v e r s i t y   of   T e c hn o l ogy ,   S o ut A f r i c a .   H i s   r e s e a r c i nt e r e s t   i s   i s i g na l   pr o c e s s i ng ,   pa t t e r n   r e c o g ni t i o a n br a i n   c o m put e r   i nt e r f a c e .         D r   C h u n l i n T u   r e c e i v e t h e   B a c he l o r   d e g r e e   o f   c o m put e r   s c i e n c e   f r o m   T i a nj i U n i v e r s i t y   of   T e c hno l o gy   a nd  E duc a t i o n,   C h i na   i 20 02;   M T e c a nd  M S c   de g r e e s   i E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   T s hw a ne   U n i v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy   ( S o ut A f r i c a )   a nd  E S I E E   P a r i s   U ni v e r s i t y   ( F r a nc e )   i n   2010;   D T e c a nd  P hD   de g r e e s   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   T s hw a ne   uni v e r s i t y   of   T e c hno l o gy   a nd  U ni v e r s i t y   P a r i s   E a s t ,   F r a nc e   i 2015 .   S he   i s   c ur r e n t l y   a   s e n i o r   l e c t ur e r   a t   T s hw a n e   U ni v e r s i t y   of   T e c hno l o gy .   H e r   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude   i m a g e   p r o c e s s i ng ,   A I ,   i ndu s t r i a l   c o nt r o l ,   m a c hi ne   l e a r ni ng ,   d e e p   l e a r n i ng   a n p a t t e r n   r e c og ni t i o n.           P i u s   A .   O w o l aw i   ( P hD )   r e c e i v e hi s   un de r g r a dua t e   de g r e e   i 2 00 f r o m   t he   F e d e r a l   U n i v e r s i t y   o f   T e c hn o l ogy ,   A kur e ,   N i g e r i a   a nd  a l s o   ba g g e hi s   M a s t e r s   a nd   P hD   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   o f   K w a z ul N a t a l ,   S o ut A f r i c a   i 2006  a nd  2010   r e s pe c t i v e l y .   H e   i s   c ur r e n t l y   t he   H e a o f   D e pa r t m e n t   o f   C om put e r   S y s t e m s   E ng i ne e r i ng ,   T s hw a ne   U ni v e r s i t y   of   T e c hn o l ogy ,   S o ut A f r i c a .   H i s   r e s e a r c i nt e r e s t s   i nc l ude ,   R F ,   G r e e c o m m uni c a t i o n,   r a di o w a v e   pr o pa g a t i o ( M i c r o w a v e /   M i l l i m e t e r   w a v e   s y s t e m s ) ,   S a t e l l i t e   a nd  f r e e   s pa c e   o pt i c a l   c o m m uni c a t i o ns ,   I O T ,   E m be dde s y s t e m s ,   M a c hi n e   l e a r n i ng   a nd   da t a   a n a l y t i c s .           S h e n gz h i   D u   r e c e i v e t he   M . S .   de g r e e   i n   c o nt r o l   t he o r y   a nd   c o nt r o l   e ng i ne e r i ng   f r o m   T i a nj i n   P o l y   T e c hno l ogy   U ni v e r s i t y ,   T i a nj i n ,   C h i na ,   i 2 001  a nd  t he   P h. D .   de g r e e   i c o nt r o l   t he o r y   a nd  c o nt r o l   e ng i ne e r i ng   f r o m   N a nka i   U n i v e r s i t y ,   T i a n j i n,   C h i na ,   i 200 5.   H e   is   c ur r e nt l y   a   pr o f e s s o r   i F r e nc S o ut A f r i c a   I ns t i t ut e   o f   T e c hno l ogy   ( F S A T I ) ,   T s hw a ne   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l ogy ,   S o ut h   A f r i c a .   H i s   r e s e a r c i nt e r e s t s   i nc l ude   c o m put e r   v i s i o n,   A I ,   pa t t e r n   r e c og ni t i o n ,   a nd  H um a n   i t h e   l o o s y s t e m s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.