I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   1 Feb r u ar y   201 8 ,   p p .   4 8 3 ~4 9 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v8 i 1 . p p 4 8 3 - 4 9 6          483       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   O pti m i zed  K er ne l Ex tre m e Lea r ni ng  Ma chine f o M y o elect ric  Patter n  Recog niti o n       K ha irul Ana m 1 ,   Adel  A l - J um a ily 2   1 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   J e m b e r ,   In d o n e sia   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   T e c h n o lo g y ,   S y d n e y A u stra li a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct   22 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   5 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J an   20 ,   2 0 1 8       M y o e lec tri c   p a tt e rn   re c o g n it io n   ( M P R)  is  u se d   to   d e tec u se r’s  in ten ti o n   to   a c h iev e   a   s m o o th   in tera c ti o n   b e t w e e n   h u m a n   a n d   m a c h in e .   T h e   p e rf o r m a n c e   o f   M P is  in f lu e n c e d   b y   th e   f e a tu re s ex tra c ted   a n d   t h e   c las sif ier e m p lo y e d .   k e rn e e x tre m e   lea rn in g   m a c h in e   e sp e c iall y   ra d ial  b a sis  f u n c ti o n   e x tre m e   lea rn in g   m a c h in e   (RBF - EL M h a e m e r g e d   a o n e   o f   th e   p o ten ti a c las si f iers   f o M P R.   Ho w e v e r,   R BF - EL M   s h o u ld   b e   o p ti m ize d   to   w o rk   e ff ici e n tl y .   T h is  p a p e p ro p o se d   a n   o p ti m iza ti o n   o f   RBF - E L M   p a ra m e ters   u sin g   h y b rid iza ti o n   o f   p a rti c le  sw a r m   o p ti m iz a ti o n   ( P S O)  a n d   a   w a v e let  f u n c ti o n .   T h e se   p ro p o se d   sy ste m a r e   e m p lo y e d   to   c las sify   f in g e m o v e m e n ts  o n   t h e   a m p u tee a n d   a b le - b o d ied   su b j e c ts  u sin g   e lec tro m y o g ra p h y   si g n a ls.   T h e   e x p e ri m e n tal  re su lt sh o w   th a t h e   a c c u ra c y   o f   th e   o p ti m ize d   RBF - EL M   is   9 5 . 7 1 %   a n d   9 4 . 2 7 %   in   th e   h e a lt h y   su b jec ts  a n d   th e   a m p u tee s,  re sp e c ti v e l y .   M e a n w h il e ,   th e   o p t im iza ti o n   u si n g   P S O   o n ly   a tt a in e d   th e   a v e ra g e   a c c u ra c y   o f   9 5 . 5 3   % ,   a n d   9 2 . 5 5   % ,   o n   th e   h e a lt h y   su b jec ts  a n d   th e   a m p u tee s,  re sp e c ti v e l y .   T h e   e x p e ri m e n tal  re su lt a lso   sh o w   th a S W - RBF - EL M   a c h iev e d   th e   a c c u ra c y   th a is  b e tt e th a n   o th e w e ll - k n o w n   c las si f i e rs  su c h   a s   su p p o rt  v e c to m a c h in e   (S V M ) ,   li n e a d isc rim in a n a n a l y sis  ( L D A a n d   k - n e a re st n e ig h b o (k NN ).   K ey w o r d :   C las s i f icatio n   E lectr o m y o g r ap h y   E x tr e m lear n i n g   m ac h in e   P atter n   r ec o g n itio n   W av elet   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   All r ig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kh air u A n a m   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Un i v er s it y   o f   J e m b er ,   J l.  Kali m an ta n   3 7   J em b er   6 8 1 2 1   I n d o n esia .   E m ail:  k h a ir u l @ u n ej . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   E x tr e m lear n i n g   m ac h in ( E L M)   is   k i n d   o f   s i n g le  la y er   f eed - f o r w ar d   n et w o r k s   ( S L FN s )   th at  h as   f ast  tr ai n i n g   ti m e   [ 1 ] .   E L is   g r ea i m p r o v e m en o f   f ee d - f o r w ar d   n eu r al  n e t w o r k s   ( F FNNs ) ,   w h ic h   v er y   co n s id er ab l y   r ed u ce s   th tr ai n in g   ti m o f   FF NNs  b y   o m it tin g   th iter ati v lear n i n g   p r o ce s s .   I n   E L M,   t h e   w ei g h ts   an d   b iases   o f   t h h i d d en   n o d ar e   d eter m i n ed   r an d o m l y ,   w h il t h o u tp u w e ig h ts   ar ca lcu lated   an al y ticall y .   T h er ef o r e,   th tr ain i n g   ti m i s   v er y   s h o r t c o m p a r ed   to   th tr ad itio n al  n eu r al  n e t w o r k s .     T h d ev elo p m e n o f   E L i s   v er y   f a s a n d   en co m p as s i n g   m a n y   ap p licatio n s .   T o   im p r o v th e   s tab ilit y   o f   E L M,   W an g ,   et  al.   [ 2 ]   p r o p o s ed   m eth o d   to   f in d   h i g h   q u alit y   o f   f ea t u r m a p p in g   in   t h f ea t u r e   s tag e.   T h er ef o r e,   th o u tp u w ei g h ca lcu lat io n   u s in g   r id g r eg r ess io n   ca n   b o p tim ized .   On   th o th er   h an d ,   th id ea   to   co n s tr u ct   co m p ac E L M   w as   p r o p o s ed   b y   ad d in g   n e w   ap p r o p r iate  h id d en   n e u r o n   [ 3 ] L i k e w is e,   th m et h o d   to   r ed u c o f   th e   s ize  E L w a s   al s o   p r o p o s ed   in   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   Ma n y   o t h er   d ev elo p m e n ts   o f   E L h a v b ee n   p r o p o s ed ,   s u ch   as  E L o n   o n li n s eq u en tial  d ata   [ 6 ] ,   [ 7 ] ,   en s e m b l E L M   [ 8 ] ,   s em i - s u p er v i s ed   an d   u n s u p er v i s e d   E L M   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] ,   E L f o r   i m b al an ce d   d ata   [ 1 1 ] ,   an d   in cr e m e n tal  E L M   [ 1 2 ] .   E L m et h o d   h a s   b ee n   u s ed   f o r   w id r a n g e   o f   ap p licati o n   [ 13] .   T h E L h as  b ee n   ap p lied   to   elec tr o m y o g r ap h y   ( E MG ) - b as ed   p atter n   r ec o g n itio n   [ 1 4 ] ,   f ac r ec o g n it io n   [ 1 5 ] ,   ch ar ac te r   r ec o g n itio n   [ 1 6 ] ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 1 8   :   4 8 3     4 9 6   484   [ 1 7 ] .   Mo r eo v er ,   it  h as  b ee n   i m p le m e n ted   i n   p r o tein   s tr u ctu r p r ed ictio n   [ 1 8 ] ,   ca n ce r   d ete ctio n   [ 1 9 ] ,   elec tr ical   p o w er   s y s te m   p r o b le m   [ 2 0 ]   an d   p h y s ical  p ar a m eter   es ti m atio n   [ 2 1 ] .   Nev er th e less ,   t h h id d en   n o d p ar am eter s ,   t h i n p u w e ig h ts ,   a n d   b iases ,   w h ich   ar d eter m i n ed   ar b itra r ily ,   r es u lt  in   n o n - o p t i m al   s y s te m .   T h er ef o r e,   s o m e   ef f o r ts   d ea lin g   w it h   th o p ti m izatio n   p r o b lem   i n   E L h av e   b ee n   m ad e.   Sel f - a d ap tiv ev o l u tio n ar y   E L ( S A E - E L M)   [ 2 2 ] an d   p ar ticle  s w ar m   o p ti m izatio n   E L M(   P SO - E L M)   [ 2 3 ]   ar s o m m e th o d s   d ev elo p ed   to   o p tim ize  t h h id d en   n o d p ar am et er s .     E L is   n o m er el y   w o r k in g   o n   t h n o d s t y le.   A   k er n el   f o r m   ca n   b i n co r p o r ated   in   E L b y   r ep lacin g   t h n o d p r o ce s s in g   s tr u ct u r w it h   k er n el  f u n ctio n .   T h is   k er n el   E L ca n   b co n s id e r ed   as  a   v ar ian ce   o f   lea s s q u ar s u p p o r v ec to r   m ac h i n ( L S - SVM)   w it h o u t h o u tp u b ia s   [ 2 4 ] .   Si m i lar   to   t h n o d e - b ased   E L M,   th k er n el   E L M   f ac es  th o p ti m iza tio n   p r o b le m   to o .   T h ef f icac y   o f   th k er n el   E L g r ea tl y   d ep en d s   o n   th o p ti m u m   co m b in atio n   o f   t h k er n el  p ar a m et er s   [ 2 5 ] .   T h p o p u lar   g r id   s ea r ch   alg o r ith m   t h at  i s   s i m p le  w a s   u s ed   to   s ea r ch   t h o p tim a k er n el   [ 1 4 ] .   Ho w e v er ,   th ex h a u s ti v g r id   s ea r ch   o n   lar g n u m b er   o f   th p ar a m eter   s p ac es  m a y   r es u lt in   v er y   ti m e - co n s u m i n g   p r o ce s s .   A   p o p u lar   p ar ticle  s w ar m   o p ti m izatio n   ( P SO)   alg o r ith m   ca n   b p r o m is i n g   s o l u tio n   f o r   o p ti m izi n g   th k er n el  p ar a m eter s   in   t h k er n el   E L M.   T h P SO  h as  b ee n   i m p le m e n ted   in   m a n y   ar ea s   s u c h   as  m ed ical   [ 2 6 ] ,   p o w er   s y s te m   [ 2 7 ] ,   an d   cir cu it  d esi g n   [ 2 8 ] T o   th b est  o f   th a u t h o r s   k n o w led g e,   n o   o n e m p lo y s   P SO   to   o p ti m ize  t h k er n el   E L M.   I n   t h p r ac tical  ap p licatio n ,   L i n g ,   e al.   [ 2 9 ]   f o u n d   t h at  s o m e ti m e s ,   P SO  is   b ein g   tr ap p ed   in   th lo ca o p ti m a.   T h er ef o r e,   th e y   p r o p o s ed   P SO  m u tated   b y   w a v elet.   T h ex is t en ce   o f   th w a v elet   m u tatio n   in   P SO  d ep en d s   o n   t h m u tatio n   p r o b ab ilit y .   T h h ig h er   t h m u tatio n   p r o b ab ilit y   i s ,   t h g r ea ter   th e   ch an ce   o f   th w a v elet  i s   u p d at in g   t h p ar ticles o f   P SO.   T h is   p ap er   in tr o d u ce s   s w ar m   r ad i al  b asis   f u n ctio n   ex tr e m lear n i n g   m ac h in ( S R B F - E L M) ,   th e   r ad ial  b asis   f u n ct io n   k er n el  E L M   o p ti m ized   b y   P SO .   I n   ad d itio n ,   th p ap er   p r o p o s es  s w ar m   w a v elet  r ad ial  b asis   f u n c tio n   e x tr e m lear n i n g   m ac h in ( SW - R B F - E L M) ,   th o p ti m izatio n   o f   r ad ial  b a s is   f u n c tio n   k er n e l   E L M   u s in g   co m b in at io n   P SO   an d   w a v elet T h w a v elet   d if f er s   S R B F - L E a n d   SW - R B F - E L M.   T h w a v elet  is   i m p le m en ted   u s in g   a   m u ta tio n   p r o b ab ilit y .   S R B F - E L M   ca n   b co n s id er ed   as  SW - RBF - E L w it h   ze r o   m u tatio n   p r o b ab ilit y .   I n   th i s   p ap er ,   SR B F - E L an d   S W - R B F - E L ar ap p lied   to   m y o elec tr ic  p atter n   r ec o g n itio n   ( M - P R )   to   class i f y   th in d i v id u al  a n d   co m b in ed   f in g er   m o v e m e n ts   u s i n g   t w o   E MG   ch an n el s .   T h m ai n   co n tr ib u tio n   o f   t h is   p ap er   is   o n   th e   o p ti m izat io n   o f   k er n el   e x tr e m e   lear n in g   m ac h in e   P SO   an d   w av e let.   T h s ec o n d   co n t r ib u tio n   i s   t h i m p le m e n tatio n   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m   o n   m y o elec tr ic   p atter n   r ec o g n itio n   to   i m p r o v th p er f o r m a n ce   o f   MP R .   T h s tr u ctu r o f   t h is   p ap er   is   as  f o llo w s .   T h s ec o n d   s ec ti o n   w ill  d is c u s s   t h b asic  t h eo r y   o f   P SO   an d   th h y b r id izati o n   o f   w a v elet  an d   P SO.  T h en ,   th e x p er i m en tal  s et u p   is   p r ese n ted   i n   t h th ir d   s ec t io n .   Nex t,  i n   t h f o u r t h   s ec tio n ,   t h e x p er i m e n tal  r es u lt s   o n   t h ab le - b o d ied   s u b j ec ts   ar d i s cu s s ed .   A d d itio n al  ex p er i m e n o n   th a m p u tee  s u b j ec ts   is   also   p r o v id ed .   Fin all y ,   t h f i f t h   s ec tio n   e n d s   th p ap er   w it h   th e   co n clu s io n .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .   K er nel  E x t re m L ea rning   M a chine   E L is   lear n i n g   alg o r it h m   f o r   s in g le  la y er   f ee d f o r w ar d   n et w o r k s   ( SLFNs).   I n   clas s ic al  SL F Ns,   n et w o r k   p ar a m e ter s   ar tu n ed   iter ativ el y   w h ile  i n   E L M;  m o s t o f   t h ese  p ar a m eter s   ar d eter m i n ed   an al y ticall y .   Hid d en   p ar am eter s   ca n   b in d ep en d en tl y   ca lc u lated   f r o m   th tr ain i n g   d ata,   an d   o u tp u p ar am eter s   ca n   b d eter m in ed   b y   t h p s e u d o - in v er s m et h o d .   A s   r es u lt,  t h l ea r n in g   o f   E L ca n   b ca r r ied   o u f ast  co m p ar ed   to   th o th er   lear n i n g   al g o r ith m s   [ 2 5 ]   As d escr ib ed   in   [ 2 5 ] ,   th o u tp u t o f   E L is   d e f in ed   b y :       (   )     (   )     (            )                     ( 1 )     w h er g ( x )   is   th f ea t u r m ap p in g   i n   t h h id d en   la y er ,   T   i s   th tar g et  an d   C   i s   th r eg u lat io n   p ar am eter   o f   E L M.   T h f ea t u r m ap p in g   in   th h id d en   la y er   o f   E L ca n   b r ep lace d   b y   k er n el  f u n ctio n .   T h er ef o r e,   th f o r m u latio n   o f   th k er n el  b ase d   E L is   d ef i n ed   b y :       (   )   [   (         )     (         ) ]   (              )                   ( 2 )     w h er     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Op timiz ed   K ern el  E xt r eme   Le a r n in g   Ma ch in f o r   Myo elec tr ic  P a tter n   R ec o g n itio n   ( K h a ir u l A n a m )   485                                       (     )     (     )     (           )           ( 3 )     an d   is   k er n el  f u n ctio n   as  s h o w n   i n   Eq u at io n   ( 4 )   to   E q u at io n   ( 6 ) .     R a dia l   b a s is fun c tio n   (           )         (               )         ( 4 )       L in e a r :     (           )                             ( 5 )     Pol ynom ia l   (           )   (               )               ( 6 )     2 . 2 .   P a rt icle  Sw a rm   O pt i m i za t io ( P SO )   P ar ticle  s w ar m   o p ti m izatio n   ( P SO)   is   p o p u latio n - b ased   s t o ch asti o p ti m izatio n   al g o r ith m   t h at   h a s   b ee n   ap p lied   w id el y   in   m an y   o p tim izatio n   ar ea s   [ 2 9 - 31] .   PS is   in s p ir ed   b y   th s o cial  b eh av io r s   o f   a n i m als   lik f i s h   s c h o o lin g   a n d   b ir d   f lo ck i n g   [ 2 9 ] .   T h p ar ticle  s w ar m   d o es  n o u s s elec tio n .   I m ea n s   t h at  all   p o p u latio n   m e m b er s   s u r v iv f r o m   t h b eg i n n i n g   u n til  t h e   en d   [ 3 2 ] .   I n   th P SO,  s war m   o f   i n ter ac ti n g   p ar ticles  m o v es  i n   a n   n - d i m e n s io n al  s ea r ch   s p ac o f   t h p r o b le m s   p o s s ib le  s o lu t io n .   Fo u r   ele m e n ts   th a ar a   p o s itio n         ,   v elo cit y         ,   th b est  p r ev io u s   ( lo ca l)   p o s itio n           an d   th e   b est  g lo b al  p o s itio n           r ep r esen a   p ar ticle  in   th s w ar m .   So m g en er atio n s   ar g en er ated   to   u p d ate  th p ar ticle’ s   p o s iti ons   an d   v elo cities.  T h e   pa r ticles  ex p lo r th p r o m i s i n g   d o m ai n   to   f in d   t h b est  s o l u tio n s ,   w h ich   s p r ea d   th r o u g h o u th e   s w ar m .   T h p ar am eter   ad ap tatio n s   ar g iv e n   b y :             (       )           (   )           (       )               ( 7 )             (       )             (   )               (         (   )           (   ) )               (         (   )           (   ) )     ( 8 )     W h er e             [                   ]             [                   ]                                     I n   t h ab o v eq u atio n s ,   q i p   d en o tes  th e   b est  p r ev io u s   ( lo ca l)   p o s itio n   a n d   q i g   d en o tes  t h b est  g lo b al  p o s itio n .   Mo r eo v er ,   t   r ep r esen ts   t h g en er at io n ,   k   d e n o tes  th n u m b er   o f   t h p ar ticle s   i n   t h s w ar m ,   d   d en o te s   th n u m b er   o f   d i m en s io n s   i s   in er tia  w ei g h t,  an d   c 1   an d   c 2   ar ac ce ler atio n   co n s tan t s   w h i ch   ar w ei g h ted   b y   r 1   an d   r 2     2 . 3 .   P SO   w it Wa v elet   M u t a t io n   P SO  t y p icall y   co n v er g es  i n   t h ea r ly   s ta g o f   t h s ea r ch in g   p r o ce s s .   T h is   in d icate s   t h at  P S ten d s   to   b tr ap p e d   in   th lo ca o p ti m a.   T h is   s h o r tco m i n g   m a y   in f l u en ce   t h p er f o r m a n ce   o f   t h e   m y o elec tr ic  f i n g er   class i f icatio n .   O n o f   t h s o lu tio n s   o f   t h lo ca o p ti m a   is   b y   in j ec tin g   w a v elet  f u n ctio n   i n s id t h P SO.  T h e   w a v elet  m u tates  t h s w ar m   p ar ticle  in   s m all  p r o b ab ilit y   to   cr ea te  p o s s ib ilit y   f o r   th s war m   p ar ticle  to   g et   o u t f r o m   t h lo ca l o p ti m a.   T h w a v elet  m u tatio n   i n   P SO   w a s   p r o p o s ed   b y   L i n g   e al .   [ 2 9 ] .   A   m u tatio n   c h a n ce   is   d r iv en   b y   a   m u tatio n   p r o b ab ilit y   p m     [ 0   1 ] .   I f   x i ( t)   is   s elec ted   to   b m u ta ted   th e n   n e w   p o s i tio n   is   g i v e n   b y :           (   )   {       (   )     (                     (   ) )                              (   )     (       (   )               )                                  ( 9 )     w h er par max   an d   par min   ar th m ax i m u m   an d   m in i m u m   p o s itio n ,   r e s p ec tiv el y .   A s   f o r   ,   it is   th Mo r let  w a v elet  f u n ctio n   d ef i n ed   b y :                 (     )       (   (     ) )               ( 1 0 )     T h v ar iab le  a”   in   t h Mo r l et   w a v elet  is   d eter m in ed   b y   eq u atio n :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 1 8   :   4 8 3     4 9 6   486              (   ) (         )          (   )                   ( 1 1 )     T h o b j ec tiv o f   th o p ti m izat io n   u s in g   t h w av ele t - P SO i s   t o   f in d   th o p ti m u m   p ar a m eter s   o f   th k er n el   E L t h at  m in i m ize  t h e   class i f icatio n   er r o r   o f   th f i n g er   m o tio n   r ec o g n i tio n .   A   3 - f o l d   cr o s s   v alid atio n   w a s   e m p lo y ed   to   m ea s u r t h er r o r .   M o r eo v er ,   th f itn e s s   f u n ctio n   o f   p ar ticle  x   is   d ef i n ed   b y       (     )             (     )                           ( 1 2 )     w h er N v   is   t h n u m b er   o f   cr o s s   v a lid atio n s ,   E n   is   t h er r o r   in   ea ch   v alid atio n   p r o ce s s .     T h p s eu d o   co d o f   th w a v el et  m u tatio n   f o r   o p ti m izin g   t h e   p ar am eter s   o f   t h k er n el   b ase d   E L is   p r esen t ed   in   Fi g u r 1 .       Begin   Load emg_features, classes           // iteration number   Initialize x(t)     // x(t) : position, a particle swarm   Evaluate f(x)     // f(x): fitness function Eq.(12)    Initialize v     // v : velocity     ̃             //    ̃   : personal best position     ̂       ̃         //    ̂   : global best position   While (condition satisfied) do       i+1     update position of particle x(i)     //  Eq .(7)     update velocity v(i)       //  Eq.(8)     if v(i)> vmax, v(i)=vmax end     if v( i)<  - vmax, v(i)= - vmax end       update    ̃   if new    ̃   better th an previuos    ̃     update    ̂   if new    ̂   better than previuos    ̂       perform wavelet mutation operation with  p m       Updating x(i )              //  Eq . (9)       Evaluate f(x(i)) // f(x): fitness functi on  Eq.(12)     end   end     Fig u r e   1 .   T h p s eu d o   co d f o r   P SO  w it h   w av e let  m u tatio n   f o r   o p tim izi n g   t h p ar a m eter s   o f   E L M       2 . 4 .   T he  E x per i m ent a l Set up   Fig u r 2   s h o w s   th e   d iag r a m   b lo ck   o f   th e   ex p er i m en t   co n d u cted   in   t h i s   s ec t io n .   T h E M d ata  w as   co llected   f r o m   eig h t   ab le - b o d ied   s u b j ec ts ,   t w o   f e m ales   a n d   s i x   m ale s   a g ed   2 4 - 6 0   y e ar s   o ld .   T w o   E M G   M y o Scan   T 9 5 0 3 s en s o r s   o r   elec tr o d es  w er p lace d   o n   th f o r ea r m   o f   t h s u b j ec to   co llect  m y o elec tr ic   s ig n a f r o m   f lex o r   p o licis   lo n g u s   ( FP L )   an d   f le x o r   d ig ito r iu m   s u p er f iciali s   ( FDS)  m u s cles,  as  s h o w n   in     Fig u r 3 .   T h Fle x C o m p   I n f in iti™   S y s te m   f r o m   T h o u g h t   T ec h n o lo g y   ac q u ir ed   t h E MG   s i g n als  w it h   a   s a m p li n g   f r eq u e n c y   o f   2 0 0 0   H an d   th en   a m p li f ied   th s ig n a ls   w it h   to tal  g ai n   o f   1 0 0 0 .           Fig u r e   2 .   T h ex p er im e n tal  s e t u p   o f   th P SO - w a v elet  m u tat i o n   f o r   E L p ar a m eter s   o p ti m i za tio n     W i n d o w i n g F e a t u r e   E x t r a c t i o n D i m e n s i o n a l i t y   r e d u c t i o n : S R D A T w o   E M G   C h a n n e l s P o s t - P r o c e s s i n g M A V ,   M A V S ,   Z C ,   S S C ,   S S ,   W L ,   R M S ,   A R 6 ,   H T D C l a s s i f i c a t i o n : S W - R B F - E L M K e r n e l   E L M   p a r a m e t e r s : C , g   P S O - W a v e l e t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Op timiz ed   K ern el  E xt r eme   Le a r n in g   Ma ch in f o r   Myo elec tr ic  P a tter n   R ec o g n itio n   ( K h a ir u l A n a m )   487       Fig u r e   3 .   T h p lace m en t o f   t h elec tr o d es       T h d ata  co llectio n   an d   th m y o elec tr ic  p atter n   r ec o g n it io n   p r o ce s s   w er co n d u c ted   u s i n g   t h e   Ma tlab   2 0 1 2 b   in s talled   i n   th I n tel  C o r i5   3 . 1   GHz   d esk to p   co m p u ter   w it h   4   GB   R A r u n n i n g   o n   W i n d o w s   7   o p er atin g   s y s te m .   Di g ital l y ,   th E MG   d ata  i s   f ilter ed   u s i n g   b an d - p ass   f i lter   w h ic h   f ilter s   t h s ig n al s   i n   t h e   f r eq u en c y   r an g b et w ee n   2 0   an d   5 0 0   Hz  an d   n o tch   f i lt er   w as  u s ed   as  w e ll  to   r e m o v th 5 0   Hz  li n in ter f er e n ce .   T h co llected   d at w as d o w n - s a m p led   to   1 0 0 0   Hz.   I n   th i s   p ap er ,   th e x p er i m e n co n s id er ed   ten   clas s es  o f   t h i n d iv id u al  an d   co m b i n ed   f i n g er   m o v e m e n ts .   T h in d iv id u al  f i n g er s   co n s is o f   th f le x io n   o f   th u m b   ( T ) ,   in d ex   ( I ) ,   m id d le  ( M) ,   r in g   ( R ) ,   an d   litt le  ( L )   f in g er s ,   w h ile  t h co m b in ed   f i n g er   co n s is t s   o f   t h p in ch i n g   o f   t h u m b   a n d   i n d ex   f in g er s   ( T I ) ,   th u m b   an d   m id d le  f in g er s   ( T M ) ,   th u m b   a n d   r in g   f in g er s   ( T R ) ,   th u m b   a n d   litt le  f i n g er s   ( T L ) ,   an d   clo s in g   th e   h an d   ( HC ) .   Du r i n g   th d ata  c o llectio n ,   th s u b j ec ts   w er as k ed   to   p er f o r m   o n f i n g er   m o v e m e n f o r   5   s   an d   th en   ta k r est  f o r   5   s .   T h s u b j ec r ep ea ted   ea ch   m o v e m e n s i x   ti m e s .   T h d ata  co llecte d   w er d iv id ed   in to   tr ain i n g   d ata  an d   tes tin g   d ata  u s i n g   3 - f o ld   cr o s s   v alid atio n .   I n   th ex p er i m e n t s ,   th m y o el ec tr ic  p atter n   r ec o g n itio n   ( M - P R )   ex tr ac ts   f ea t u r es  o f   w a v e f o r m   le n g t h   ( W L ) ,   s lo p s i g n   c h an g es   ( S SC ) ,   n u m b er   o f   ze r o   cr o s s i n g s   ( Z C C ) ,   s a m p le   s k e w n es s   ( SS ) ,   m ea n   ab s o lu te   v alu ( M A V) ,   m ea n   ab s o lu te  v alu s lo p ( MA VS) ,   r o o m e an   s q u ar ( R MS) ,   s o m p ar a m eter s   f r o m   Hj o r th   ti m d o m ain   p ar a m eter s   ( HT D)   an d   6 - o r d er   au to r eg r es s i v e   ( AR 6 )   m o d el  p ar a m eter s   ar in cl u d ed .   Mo r eo v er ,   SR D A   w i l p r o j ec an d   r e d u ce   th d i m e n s io n   o f   t h f ea t u r ex tr ac ted .   T h ex p er im e n i n v o l v ed   th s tead y   s tate  s ig n al   o n l y   a n d   r e m o v e d   th tr a n s ie n t   s tate   o f   th e   m y o elec tr ic   s i g n al.   T h m aj o r it y   v o te  w it h   f o u r   p r ev io u s   s ta tes  m a y   b u s ed   to   r ef in t h clas s i f icatio n   p er f o r m an ce .     As  d ep icted   in   Fi g u r 2 ,   P SO  m u tated   b y   w a v elet  i s   u s ed   to   o p tim ize  th p ar a m eter s   o f   r a d ial  b asis   f u n ctio n   ex tr e m lear n i n g   m ac h in ( R B F - E L M) .   T h is   h y b r id izatio n   is   ca lled   s w ar m - w a v elet  b ased   R B F - E L o r   SW - R B F - E L M.   So m p ar a m eter s   s h o u ld   b d et er m in ed   at  th b e g i n n i n g   o f   t h ex p er i m en t.  T w o   p ar am eter s   o f   R B F - E L ar C   an d   g   ( s ee   Eq u atio n   (4 )) .   T h e y   ar i n   t h r an g o f   [ 2 - 7 , 2 10 ] ,   an d   [ 2 - 7 , 2 10 ]   f o r   C   an d   g ,   r esp ec ti v el y .   T h en ,   t h p ar a m eter s   o f   P SO   ( s ee   E q u atio n   (7 )   an d   E q u a tio n   (8 ) )   ar s et  a s   f o llo w s .   P ar am eter   c 1   an d   c 2   ar s et   a 2 . 0 5 ,   an d     is   0 . 9 .   P ar am et er s   r 1   an d   r ar r an d o m   f u n c tio n s   i n   t h r an g e     o f   [ 0 - 1 ] .   I n   ad d itio n ,   th o p tim izatio n   w as  d o n u n ti 1 5 0   g en er atio n s   w er co m p leted   w it h   3 0   p ar ticles  in   ea ch   g en er atio n .   As  f o r   t h p ar am eter   o f   th e   w av e let,   t h e   w o r k   i n   th i s   s ec tio n   w ill   v a r y   t h v al u o f   t h e   w a v elet  p ar a m eter s ,   a s   s ee n   in   E q u a tio n   (9 )   a n d   E q u atio n   ( 1 0 ) )   ex ce p f o r   α ;   it   is   d et er m in ed   r a n d o m l y ,   ac co r d in g   to   [ 3 3 ] . T o   test   th ef f icac y   o f   th p r o p o s ed   s y s te m ,   s o m ex p er i m e n t s   w ill b co n d u cted .   T h e y   ar e:   a.   T h ex p er im e n t o n   t h i n f lu e n ce   o f   th m u ta tio n   p r o b ab ilit y   p m   b.   T h ex p er im e n t o n   t h s h ap p ar am eter       (   E q ua tio n   ( 11) )   c.   T h ex p er im e n t o n   t h p ar a m e ter   g   (Eq u atio n   ( 1 1 ))   d.   T h ex p er im e n t o n   t h p atter n   r ec o g n itio n   p er f o r m an ce       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .   E x peri m e nt  o n t he  Able - bo d ied S ub j ec t s   3 . 1 . 1 .   M ut a t io n P ro ba bil it y   p m   T h is   s ec tio n   test ed   t h in f l u e n ce   o f   th m u tatio n   p r o b ab ilit y   p m   to   th SW - R B F - E L p er f o r m a n ce .   T h e   p m   v alu e   is   v ar ied   f r o m   0   to   0 . 6 .   T h p ar am eter   p m   0   m ea n s   n o   w a v elet  m u tatio n   i n   th P SO.  B esid e s ,         i s   eq u al  to   0 . 2   an d   g   is   eq u al   to   1 0 0 0 0 .   T h ex p er im e n tal  r esu lt s   ar p r esen ted   in   F ig u r 4 .   Fig u r 4   in d icate s   t h at  o n   th p a r am eter   p m   0 ,   t h f it n ess   v alu e   o f   t h P SO  i s   lar g er   t h a n   t h at  w it h   p m   m o r t h an   0 ,   e v en   w h en   it   is   th e   lar g e s t   v al u e.   T h lo w er   th e   f i tn e s s   v al u e,   th e   b etter   th e   s y s te m ,   s o   t h e   P SO  w it h   w a v elet   m u tatio n   i s   b etter   th a n   w it h o u w a v elet   m u tatio n .   T h er ef o r e,   t h w a v elet  m u tatio n   ca n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 1 8   :   4 8 3     4 9 6   488   en h a n ce   th o p ti m izatio n   p r o ce s s .   Mo r eo v er ,   in   g en er al,   t h f i g u r also   s h o w s   t h at  t h m o r th m u tatio n   p r o b a b ilit y ,   th le s s   t h f i tn e s s   v alu e.   Ho w e v er ,   th p m   0 . 5   is   th o p ti m u m   v alu a m o n g   t h test ed   v a lu e s .         Fig u r e   4 .   T h f itn es s   v al u es  f o r   v ar iab le  p m   w h e n     =0 . 2   an d   g =1 0 0 0 0   o v er   eig h t su b j ec ts       T ab le  1   g iv es  m o r i n f o r m at io n   r eg ar d in g   th m u tatio n   p r o b ab ilit y   p m   ac r o s s   d if f er en t   s u b j ec ts .   In T ab le  1 ,   th u n d er li n ed   v al u in d icate s   th e   m in i m u m   v alu f o r   ea ch   s u b j ec t.  T h is   tab le  e m p h a s izes  th f ac t   in   Fig u r 4   t h at   p m   0 . 5   is   th m o s t   ac cu r ate   P SO  ac r o s s   s ev en   s u b j ec ts ,   o u o f   ei g h t.  A l th o u g h   t h ac c u r ac y   o f   t h p ar a m eter   p m =0 . 6   is   t h e   h i g h est,  it  o cc u r r ed   i n   f i v s u b j ec ts   o n l y .   An o t h er   in ter esti n g   f ac i s   al s o   f o u n d   in   t h T ab le.   T h m u tatio n   w a v elet  d o es  n o p r o v id b en ef it  to   th o p ti m izat io n   p r o ce s s   o n   t w o   s u b j ec ts ,   S5   an d   S8   b ec au s t h ac cu r ac y   o f   t h s y s te m   w it h   w a v elet  m u tatio n   an d   w i th o u i s   v er y   s i m ilar .   T h is   f ac t   s h o w s   t h at  t h w a v elet   m u ta tio n   i n   t h P SO  d o es   n o f u l l y   e n s u r t h i m p r o v e m en t   i n   t h cla s s i f icatio n   p er f o r m a n ce .   Ho w e v er ,   th er i s   h i g h   p r o b ab ili ty   th at  th o p ti m izat io n   p r o ce s s   w il l b i m p r o v ed .   Fin all y ,   th e   p ar am eter   p m   0 . 5   is   s elec ted   f o r   th r est o f   t h ex p er i m en t.       T ab le   1 .   T h ac cu r ac y   o f   SW - R B F - E L w h e n     =0 . 2   an d   g =1 0 0 0 0   u s in g   3 - f o ld   cr o s s   v ali d atio n   S u b j e c t   M u t a t i o n   p a r a me t e r   ( A c c u r a c y   i n   %)   0   0 . 1   0 . 2   0 . 3   0 . 4   0 . 5   0 . 6   S1   9 2 . 2 7 8   9 2 . 4 1 7   9 2 . 4 1 7   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   S2   9 8 . 0 9 8   9 8 . 0 9 8   9 8 . 0 2 8   9 8 . 0 2 8   9 8 . 0 2 8   9 8 . 1 2 9   9 8 . 0 9 8   S3   9 5 . 0 7 0   9 5 . 0 7 0   9 5 . 0 7 0   9 5 . 1 3 9   9 5 . 1 3 9   9 5 . 4 4 0   9 5 . 5 4 6   S4   9 3 . 2 4 0   9 3 . 2 3 8   9 3 . 2 3 8   9 3 . 3 4 4   9 3 . 3 4 4   9 3 . 3 4 4   9 3 . 3 1 0   S5   9 6 . 7 3 1   9 6 . 6 6 0   9 6 . 6 6 0   9 6 . 7 3 1   9 6 . 6 6 0   9 6 . 7 3 1   9 6 . 7 3 1   S6   9 7 . 0 8 8   9 7 . 2 1 5   9 7 . 2 1 5   9 7 . 2 1 5   9 7 . 2 1 5   9 7 . 2 5 0   9 7 . 2 5 0   S7   9 3 . 8 9 8   9 4 . 1 0 6   9 4 . 1 0 6   9 3 . 9 6 7   9 4 . 0 0 5   9 4 . 0 3 8   9 4 . 0 0 4   S8   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 8 0   A v e r a g e   9 5 . 5 3 5   9 5 . 5 8 5   9 5 . 5 7 7   9 5 . 6 4 7   9 5 . 6 4 3   9 5 . 7 1 0   9 5 . 7 1 1   * T h e   u n d e r l i n e d   v a l u e   i t h e   h i g h e st   o n e       T h h i g h er   v al u o f   t h e   p ar am eter   p m   in cr ea s e s   th e   s ea r ch in g   s p ac e   o f   th e   o p ti m izat io n   in   P SO.  I f   th n u m b er   o f   ele m e n ts   in   p ar ticle  is   s m all,   i is   p r ef er ab l to   in cr ea s t h v al u o f   th e   p ar am eter .   Fig u r 4   i m p lies   t h at  t h e   h i g h er   v alu e   o f   p m   te n d s   to   g iv e   g o o d   o p tim izatio n   p er f o r m a n ce .   T h i s   p h en o m en a   m atc h es   w it h   th f ac s u g g ested   b y   L i n g   et  al .   [ 2 9 ] .   T h e y   r ec o m m en d ed   h i g h er   v al u o f   p m   in   b et w ee n   0 . 5     0 . 8   f o r   s m al l n u m b er   o f   ele m e n ts   i n   a   p ar ticle.   I n   th is   r esear ch ,   t h n u m b er   o f   ele m en t s   is   t w o .   T o   ex am i n t h b en e f it  o f   w a v elet  m u tatio n   s tati s ticall y ,   an   an al y s is   o f   v ar ian ce   ( A NO V A )   te s w as   co n d u ct ed   o n   t h f itn e s s   v al u e   o f   th P SO  w i th o u w a v elet  m u tatio n   a n d   w it h   w a v elet  m u tatio n   p m   0 . 5 .   T h co n f id e n ce   le v el  p   i s   s et  at   0 . 0 5 .   A NOV A   test   p r o d u ce d   p   3 . 6 9   x   1 0 - 7 .   T h is   r es u lt   co n cl u d es  t h at  t h e   en h a n ce m en t p r o d u ce d   b y   w a v elet  m u ta tio n   i s   s tati s tic all y   s ig n if ican t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Op timiz ed   K ern el  E xt r eme   Le a r n in g   Ma ch in f o r   Myo elec tr ic  P a tter n   R ec o g n itio n   ( K h a ir u l A n a m )   489   3 . 1 . 2 .   Sh a pe - pa ra m et er       T h is   s ec tio n   v ar ied   t h v al u o f   s h ap p ar a m eter       in   E q u at io n   ( 1 1 ) .   T h e   s h ap p ar am eter   is   v ar ied   a m o n g   0 . 1 ,   0 . 2 ,   0 . 3 ,   0 . 5 ,   2   a n d   5 .   T h v a l u e   o f   th e   p ar am eter   p m   is   0 . 5   f o llo w in g   th e   r esu l i n   s ec tio n   0 Fu r t h er m o r e,   g   is   eq u al  to   1 0 0 0 0 .   T h ex p er im e n tal  r es u lt i s   p r esen ted   in   Fi g u r 5 .   Fig u r 5   in d icate s   t h at      2   c o n v er g ed   ea r lier   t h a n   th e   o th e r s   d id .   T h f in al  f it n es s   v alu o f   it  i s   th e   s ec o n d   w o r s af ter       5 .   On   th o th er   h an d ,   t h s m all  v alu o f       g a v g o o d   o p ti m izati o n   p r o ce s s .   T h ese   f ac ts   i m p l y   t h at  t h h i g h   v al u o f       is   n o g o o d   o p tio n   f o r   o p ti m izatio n   o f   SW - RBF - E L M.   T h b est  o p tim izatio n   p r o ce s s   is   s h o w n   w h en       0 . 2 .           Fig u r e   5 .   T h f itn es s   v al u es  f o r   v ar iab le        w h e n   p 0 . 5   an d   g   1 0 0 0 0   o v er   eig h t s u b j ec t s       T ab le  2   d r aw s   d if f er e n f in d i n g   f r o m   Fi g u r 5 .   T h tab le  s h o w s   th a SW - R B F - E L w i th     0 . 1   ac h iev ed   th e   h ig h est   av er a g e   ac cu r ac y ,   n o   0 . 2 .   B esi d es,  it  attai n s   t h h i g h e s ac cu r ac y   ac r o s s   f o u r   s u b j ec ts ,   w h ic h   is   s i m ilar   to     0 . 2 .   B y   co n s id er in g   th f i tn es s   v al u an d   t h av er a g ac cu r ac y   p er f o r m ed ,       0 . 2   is   s elec ted   as th o p tim al  s h ap p ar a m eter .       T ab le   2 .   T h ac cu r ac y   o f   SW - R B F - E L w h e n   p m =0 . 5   an d   g =1 0 0 0 0   u s in g   3 - f o ld   cr o s s   v ali d atio n   S u b j e c t     ( A c c u r a c y   i n   %)   0 . 1   0 . 2   0 . 3   0 . 5   2   5   S1   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   S2   9 8 . 0 2 8   9 8 . 1 2 9   9 8 . 0 2 8   9 8 . 0 9 8   9 8 . 0 2 8   9 8 . 0 2 8   S3   9 5 . 8 9 3   9 5 . 4 4 0   9 5 . 8 9 3   9 5 . 1 3 9   9 5 . 0 7 0   9 5 . 1 3 9   S4   9 3 . 3 1 0   9 3 . 3 4 4   9 3 . 3 1 0   9 3 . 3 4 4   9 3 . 2 4 0   9 3 . 3 0 9   S5   9 6 . 7 3 1   9 6 . 7 3 1   9 6 . 6 6 0   9 6 . 7 3 1   9 6 . 6 6 0   9 6 . 7 3 1   S6   9 7 . 3 2 1   9 7 . 2 5 0   9 7 . 2 5 0   9 7 . 2 5 0   9 7 . 2 1 5   9 7 . 1 2 3   S7   9 4 . 1 0 6   9 4 . 0 3 8   9 4 . 0 0 2   9 4 . 0 0 4   9 3 . 8 9 8   9 3 . 8 9 8   S8   9 7 . 8 4 5   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 4 5   9 7 . 8 4 5   9 7 . 8 4 5   A v e r a g e   9 5 . 7 6 3   9 5 . 7 1 0   9 5 . 7 3 7   9 5 . 6 6 0   9 5 . 6 0 3   9 5 . 6 1 8   * T h e   u n d e r l i n e d   v a l u e   i t h e   h i g h e st   o n e       3 . 1 . 3 .   P a ra m et er   g   T h p r ev io u s   t w o   e x p er i m e n t s   h a v s elec ted   t w o   o p ti m u m   p ar am eter s ,   p m   0 . 5   an d     0 . 2 .   T h is   s ec tio n   tr ies  to   g et  th o p ti m u m   g   p ar a m eter .   T h p ar am e ter   g   (Eq u atio n   ( 1 1 ) )   is   v ar ied   f r o m   1 0 0 ,   1 0 0 0 ,   1 0 0 0 0   an d   1 0 0 0 0 0 .   T h ex p er im en tal  r esu lts   ar p r esen ted   i n   Fig u r 6 .   Fig u r 6   d ep icts   th f it n ess   v alu e s   o f   f o u r   d if f er en g   v a lu es.  T h is   f ig u r in d icate s   th at  th b ig   n u m b er   o f   g   v al u g iv e   b etter   ac cu r ac y   t h a n   t h s m al l o n e.   T h g   1 0 0 0 0   ex h ib its   th e   b est   p er f o r m an ce .   T h is   f ac t is  s u p p o r ted   b y   t h ac cu r a c y   o f   SW - R B F - E L in   T ab le  3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 1 8   :   4 8 3     4 9 6   490     Fig u r e   6 .   T h f itn es s   v al u es  f o r   v ar iatio n   o f   t h p ar a m eter   g   w h e n   p m =0 . 5   an d     =0 . 2   o v er   e ig h t s u b j ec ts       A lt h o u g h   th ac c u r ac y   o f   t h p ar am eter   g   1 0 0 0 0   is   t h lo w e s o n o n   av er a g ac r o s s   eig h t   s u b j ec ts ,   it  i s   t h h i g h e s i n   t h o v er   h al f   o f   t h s u b j ec ts ,   w h ich   i s   f i v o u t   o f   ei g h t.  T h ese  r esu lt s   co n f ir m   t h e   r ec o m m e n d atio n   o f   L i n g   et  al .   [ 2 9 ] .   T h e y   f o u n d   t h at  b y   s et tin g   th p ar a m eter   g   in   t h h i g h   v al u e,   th o t h er   p ar am eter   co u ld   b ch o s e n   b y   tr ial  an d   er r o r .         T ab le   3 .   T h ac cu r ac y   o f   SW - R B F - E L w h e n   p m =0 . 5   an d     0 . 2   u s in g   3 - f o ld   cr o s s   v a lid atio n   S u b j e c t   P a r a me t e r   ( A c c u r a c y   i n   %)   1 0 0   1 0 0 0   1 0 0 0 0   1 0 0 0 0 0   S1   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 6 9   9 2 . 8 3 4   9 2 . 8 0 0   S2   9 8 . 0 2 8   9 8 . 0 9 8   9 8 . 1 2 9   9 8 . 1 2 9   S3   9 5 . 7 3 2   9 5 . 8 9 3   9 5 . 4 4 0   9 5 . 5 4 6   S4   9 3 . 3 4 7   9 3 . 3 1 0   9 3 . 3 4 4   9 3 . 2 3 8   S5   9 6 . 7 3 1   9 6 . 6 6 0   9 6 . 7 3 1   9 6 . 7 3 1   S6   9 7 . 2 5 0   9 7 . 2 1 5   9 7 . 2 5 0   9 7 . 2 1 5   S7   9 4 . 0 3 8   9 4 . 0 0 4   9 4 . 0 3 8   9 4 . 1 0 6   S8   9 7 . 8 4 5   9 7 . 8 4 5   9 7 . 8 8 0   9 7 . 8 8 0   A v e r a g e   9 5 . 7 3 0   9 5 . 7 3 7   9 5 . 7 0 6   9 5 . 7 0 6   * T h e   u n d e r l i n e d   v a l u e   i t h e   h i g h e st   o n e       3 . 1 . 4 .   P a t t er n Re co g nitio n P er f o r m a nce  a cr o s s   S ub j ec t s   T h p r ev io u s   s ec tio n s   co n d u cted   s o m e   ex p er i m en ts   to   d eter m i n t h o p ti m u m   p ar a m e ter s   o f   t h e   w a v elet.   T h e y   ar p m =0 . 5 ,     0 . 2   an d   g   1 0 0 0 0 .   T h is   s ec tio n   ap p lied   th o s v al u es  to   SW - R B F - E L a n d   d id   an al y s is   o n   t h r es u lts   e s p ec iall y   o n   th co m p ar is o n   b et w ee n   P SO  w it h   w a v elet  m u tatio n   an d   w i th o u t   m u tatio n .   T h r esu l t is s h o w n   in   Fi g u r 7 .         Fig u r e   7 .   T h ac cu r ac y   o f   R B F - E L w it h   m u tatio n   a n d   w i t h o u m u tatio n   u s i n g   3 - f o ld   cr o s s   v a lid atio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Op timiz ed   K ern el  E xt r eme   Le a r n in g   Ma ch in f o r   Myo elec tr ic  P a tter n   R ec o g n itio n   ( K h a ir u l A n a m )   491   Fig u r 7   d ep icts   th a v er a g a cc u r ac y   o f   r ad ial  b asis   f u n ct io n   E L ( R B F - E L M)   th a t is o p ti m ized   b y   P SO  w it h   w a v elet  m u tatio n   ( SW - R B F - E L M)   an d   w ith o u m u tatio n   ( S R B F - E L M) .   T h f ig u r i n d icate s   th a t   SW - R B F - E L ac h ie v es  b ette r   ac cu r ac y   t h a n   S R B F - E L a cr o s s   s e v en   s u b j ec ts .   SR B F - E L i s   as   ac cu r ate   as  SW - R B F - E L i n   o n s u b j ec o n l y ,   w h ic h   is   s u b j ec S8 .   T h er ef o r e,   th p r o b a b ili t y   o f   t h i m p r o v e m e n o f   th p er f o r m an ce   u s i n g   w a v el et  m u tat io n   i s   7 /8   x   1 0 0   %   =   8 7 . 5   %.  On   av er a g e,   SW - RBF - E L attai n ed   a n   ac cu r ac y   o f   9 5 . 7 1   w h ile  S R B F - E L ac h ie v ed   th ac c u r ac y   o f   9 5 . 5 4   %.      3 . 1 . 5 .   P a t t er n Re co g nitio n P er f o r m a nce  o n t he  M o v em e nt   T h is   s ec tio n   i n v e s ti g ates  th e   p er f o r m an ce   o f   b o th   s y s te m s ,   SR B F - E L a n d   SW - RBF - E L M,   i n   class i f y in g   f in g er   m o v e m e n ts .   T h m y o elec tr ic  p atter n   r ec o g n itio n   class if ie s   ten   f in g er   m o v e m e n ts .   T h e y   in cl u d th u m b   ( T ) ,   in d ex   ( I ) ,   m id d le  ( M) ,   r in g   ( R ) ,   an d   litt l ( L )   f in g er   m o v e m e n t s .   T h o th er   m o v e m e n ts   ar e   th u m b in d e x   ( T I ) ,   th u m b m i d d le  ( T M) ,   th u m b r i n g   ( T R ) ,   th u m b litt le  ( T L ) ,   an d   t h e   h a n d   clo s ( H C )   m o v e m e n ts .   Fi g u r 8   p r esen ts   th clas s i f icatio n   r es u lt s   o f   S R B F - E L ( w it h o u w a v ele m u tatio n )   a n d   SW - R B F - E L ( w it h   w a v elet  m u t atio n ) .   Fig u r 8   s h o w s   th at  SW - R B F - E L is   b etter   th an   S R B F - E L in   cla s s i f y in g   t w o   in d iv i d u al  f i n g er   m o v e m e n ts   ( T ,   an d   M) ,   an d   f o u r   co m b i n ed   m o v e m e n ts   ( T I ,   T M,   T R ,   an d   T L ) .   On   th o th er   h an d ,   SR B F - E L is   b etter   t h a n   SW - R B F - E L i n   t w o   m o v e m en t s   o n l y :   L   an d   H C .   A s   f o r   f i n g er   m o v e m en I   an d   R ,   b o t h   s y s te m s   e x h ib ited   s i m ilar   p er f o r m an ce .   Ov er all,   th e   SW - R B F - E L i s   b etter   t h a n   S R B F - E L M.   I n   o th er   w o r d s ,   t h w a v elet   m u ta tio n   in   P SO  e n h a n ce s   t h cla s s i f icatio n   p er f o r m a n ce   o f   t h p atter n   r ec o g n itio n   s y s te m .   Ho w ev er ,   t h a n al y s i s   o f   v ar ia n ce   te s t ( A NO V A )   s et   p   0 . 0 5   y ield s   p   is   eq u al  to   0 . 9 6 .   T h er ef o r e,   th i m p r o v e m en t   is   s tat is tical l y   n o s ig n i f ica n t.  T h is   r esu lt  co n f r o n ts   t h e   A NO V A   te s r es u lt   in   Sectio n   0   t h a t   p r o v ed   th s ig n if ica n ce   o f   t h e   ex is te n ce   o f   th w a v elet  in   P SO.  T h ese  t w o   r esu lt s   ca n   b ac co m m o d ated   b y   s a y i n g   th at  t h en h an ce m e n o f   w av ele m u tatio n   i n   th o p ti m izatio n   p r o ce s s   is   s tatis ticall y   s i g n i f ica n t,  b u it   is   n o t si g n i f ican t in   t h clas s i f i ca tio n   p er f o r m a n ce .           Fig u r e   8 .   T h ac cu r ac y   o f   t h f i n g er   m o v e m en t c lass if icatio n   ac r o s s   eig h s u b j ec ts   u s in g   3 - f o ld   cr o s s   v alid atio n       T ab le   4 .   T h co n f u s io n   m atr ix   o f   th clas s i f icatio n   r es u lt o f   SW - R B F - E L M       C l a ssi f i e d   I n t e n d e d       T   I   M   R   L   TI   TM   TR   TL   HC   T   9 7 . 2 7   0 . 0 0   0 . 0 4   0 . 0 0   0 . 5 2   0 . 6 5   0 . 0 0   0 . 6 1   0 . 0 0   0 . 9 1   I   0 . 0 4   9 9 . 3 5   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 4 8   0 . 1 3   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 0   M   0 . 0 0   0 . 0 0   9 9 . 6 6   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 3 4   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 0   R   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 9   9 9 . 1 3   0 . 1 7   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 6 1   0 . 0 0   0 . 0 0   L   0 . 0 0   1 . 1 9   0 . 0 0   1 . 8 4   9 1 . 4 0   2 . 1 9   0 . 7 9   0 . 5 3   1 . 8 9   0 . 1 8   TI   0 . 5 6   1 . 9 1   0 . 0 4   0 . 0 0   1 . 4 8   9 4 . 5 7   1 . 0 0   0 . 1 3   0 . 3 0   0 . 0 0   TM   0 . 0 0   0 . 7 4   0 . 2 2   0 . 2 6   1 . 4 8   4 . 3 0   9 1 . 5 8   1 . 2 2   0 . 2 2   0 . 0 0   TR   1 . 2 7   0 . 1 7   0 . 0 0   0 . 1 7   0 . 3 8   0 . 5 5   1 . 4 4   9 4 . 8 1   0 . 5 5   0 . 6 8   TL   0 . 3 0   0 . 0 0   0 . 2 2   0 . 1 3   2 . 6 5   1 . 1 3   0 . 0 0   1 . 0 4   9 4 . 5 3   0 . 0 0   HC   0 . 7 5   0 . 3 5   0 . 0 0   0 . 0 0   1 . 2 7   0 . 1 7   1 . 9 6   0 . 7 0   0 . 0 0   9 4 . 8 0       An o th er   f ac f o u n d   i n   Fi g u r 8   is   th at  SR B F - E L an d   SW - R B F - E L ex h ib it  r elat iv el y   b ad   p er f o r m a n ce   i n   clas s if y i n g   al co m b i n ed   m o v e m e n t s   an d   l ittl f i n g er   m o v e m e n t.  T h p h en o m en ca n   b in v e s ti g ated   th r o u g h   th co n f u s io n   m atr i x   in   T ab le  4   an d   Fig u r 9 T ab le  4   s h o w s   th at  th SW - R B F - E L M   m o s tl y   m i s clas s i f ied   t h l ittl e   f i n g er   m o v e m e n t   ( L )   to   t h u m b - in d e x   m o tio n   ( T I )   w ith   t h ac cu r ac y   o f   2 . 1 9   %.   B esid es,  th e   s y s te m   also   m i s c lass i f ies   L   to   m o v e m en t   R   a n d   T L .   As  f o r   t h co m b in ed   m o v e m e n t,  SW - R B F - E L g e n er all y   m is cla s s i f ied   th e m   to   th e   i n d iv id u al  m o v e m en t h e y   b elo n g   to .   Fo r   i n s t an ce ,   t h m o v e m e n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 Feb r u ar y   2 0 1 8   :   4 8 3     4 9 6   492   T L   is   m o s tl y   m is cla s s i f ied   to   th m o v e m e n L   b y   ac c u r ac y   2 . 6 5   %.  Nev er t h eles s ,   it  d i d   n o o cc u r   in   a ll  co m b i n ed   m o v e m en ts .   I n   ad d itio n   to   T ab le  4 Fig u r 9   h elp s   t h r ea d er   th g et  v is u al   g r ap h   o f   t h e   co n f u s io n   m atr i x .         Fig u r e   9 .   T h co n f u s io n   m a tr i x   p lo t o f   th clas s i f icatio n   r es u lt o f   SW - R B F - E L M       3 . 1 . 6 .   S W - RB F - E L M   a nd   o t her  well - kn o w n C la s s if iers   I n   th is   e x p er i m e n t,  th p er f o r m an ce   o f   SW - R B F - E L is   c o m p ar ed   to   o th er   w e ll - k n o w n   class if ier s   s u c h   as  o r ig i n al  E L u s i n g   s i g m o id   ac ti v atio n   f u n ctio n   ( Sig - E L M) ,   SR B F - E L M,   SV M,   L DA ,   a n d   k NN.   T h ex p er i m e n tal  r es u lts   ar d ep icted   in   Fig u r 1 0 .         Fig u r e   10 .   T h ac cu r ac y   o f   S W - R B F - E L an d   o th er   w ell - k n o w n   clas s i f ier s   f o r   f in g er   m o v e m e n t r ec o g n itio n   u s i n g   3 - f o ld   cr o s s   v alid atio n       Fig u r 1 0   s h o w s   t h at  SW - R B F - E L is   th e   m o s t a cc u r ate  c l ass i f ier   a m o n g   s e v en   d if f er en t   class if ier s   in   r ec o g n iz in g   ten   f i n g er   m o v e m en ts   u s i n g   E MG   c h a n n els  ac r o s s   eig h ab le - b o d ied   s u b j e cts.  T h is   f in d i n g   is   s u p p o r ted   b y   T ab le  5   th at  p r es en ts   th e   a v er ag ac c u r ac y   ac h i ev ed   b y   ea c h   clas s if ier .   SW - RBF - E L ac h iev ed   th ac cu r ac y   o f   9 5 . 7 1   %.  Fu r th er m o r e,   SW - R B F - E L M   ac h i ev ed   th h ig h es ac cu r ac y   o n   f o u r   s u b j ec ts ,   w h ile   it a ttain ed   t h s ec o n d   lo w est a cc u r ac y   o n   t h s u b j ec t S3   an d   S4 .         T ab le   5 .   T h ac cu r ac y   o f   v ar io u s   cla s s i f ier s   f o r   th f in g er   m o v e m e n t r ec o g n itio n   u s in g   3 - f o ld   cr o s s   v alid atio n   C l a ssi f i e r   A c c u r a c y   M e a n   ( %)   S T D   S i g - E L M   9 5 . 1 0   2 . 2 5   RBF - E L M   9 5 . 0 6   2 . 2 1   S R B F - E L M   9 5 . 5 4   2 . 2 3   SW - RBF - E L M   9 5 . 7 1   2 . 0 9   S V M   9 5 . 3 9   1 . 8 6   L D A   9 4 . 3 7   2 . 3 8   k N N   9 5 . 0 6   2 . 3 7   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.