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Enregistrement W2039635826 · doi:10.5339/qfarf.2013.biop-041

Energy-efficient data reduction techniques for EEG wireless body sensor networks

2013· article· en· W2039635826 sur OpenAlexaff
Rabab Ward

Notice bibliographique

RevueQatar Foundation Annual Research Forum Volume 2013 Issue 1 · 2013
Typearticle
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueEEG and Brain-Computer Interfaces
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésComputer scienceWireless sensor networkBrain–computer interfaceWirelessElectroencephalographyInterface (matter)Real-time computingEnergy (signal processing)SIGNAL (programming language)Embedded systemComputer hardwareComputer networkTelecommunications

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

With recent advances in signal processing and very-low-power wireless communications, wireless body sensor networks (WBSNs) are gaining wide popularity. A WBSN consists of multiple miniaturized sensors that are placed on the person's body and are capable of measuring and communicating different physiological signals over time. This study focuses on WBSNs that rely on electroencephalogram (EEG) signals. EEG signals measure the electrical brain activity through a collection of non-invasive wireless sensors placed on a patient's scalp. Two applications are studied: the development of brain computer interfaces (BCIs), and the detection of epileptic seizures. A BCI is a direct interface between the brain and a machine. It can be used for purposes such as helping a patient perform a task by thought only, i.e. without performing any motor actions. In such a case, the BCI has to detect the presence of specific command signals in the EEG signals. A WBSN has the advantage of being minimally obtrusive to the patient. This is because the signals are transmitted wirelessly from the person's body; a person can therefore move freely without worrying about surrounding wires. However, in WBSN applications, the energy available in the battery-powered sensors is limited. Different solutions to minimize the number of computations carried out and the amount of data transmitted by the sensor are therefore highly desired. In this study, we present computationally-efficient data reduction techniques to reduce the energy consumption at the sensor node while keeping the salient information in the EEG signals. To efficiently compress EEG signals at the sensor node, we propose the use of a compressed sensing (CS) framework. The proposed CS scheme is simple, nonadaptive and yields higher energy efficiency than existing frameworks. To obtain a high compression ratio, our CS framework exploits not only the temporal correlation within EEG signals in each channel as is the case in existing frameworks, but also the inter-correlation amongst different EEG channels. When applied to a simple BCI system, our proposed framework resulted in important energy savings (up to 60%) at the expense of a slightly reduced classification accuracy. Existing BCIs require all the EEG signals as input. Therefore, the EEG signals must be reconstructed as perfectly as possible at the receiver side. For seizure detection however, the main aim is not to reconstruct the EEG signals but to detect the occurrence of a seizure. In addition to the above CS technique, we examined different data reduction techniques at the sensor side of an EEG seizure detection system. The extraction and transmission of certain features of the EEG signals were found to yield best results. The performance of these techniques was evaluated based on power consumption and seizure detection efficacy. Experimental results showed that by performing low-complexity feature extraction and transmitting only the features that are pertinent to seizure detection, considerable overall energy is saved. The battery life of the system is increased 14 times relative to the conventional approach of transmitting all the original EEG signals, while the same seizure detection performance is maintained (94.1% sensitivity).

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesCharge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Sans objet · Signal consensuel: Sans objet
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,694
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,063
Tête enseignante GPT0,371
Écart entre enseignants0,308 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.

Devis d'étudeSans objet
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2013
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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