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Enregistrement W2983168864

Research on EEG Signal Processing and Pattern Recognition in Sleep Related Applications

2019· dissertation· en· W2983168864 sur OpenAlexaboutno aff
Dihong Jiang

Notice bibliographique

RevueUTUPub (University of Turku) · 2019
Typedissertation
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueEEG and Brain-Computer Interfaces
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésElectroencephalographySleep (system call)Signal processingSpeech recognitionComputer scienceSIGNAL (programming language)PsychologyPattern recognition (psychology)Artificial intelligenceNeuroscienceDigital signal processingComputer hardware
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Sleep is one of the most important physiological process for human beings. Nowadays, however, an increasing number of people are suffering from sleep-related diseases and disorders. In order to diagnose sleep-related disorders, sleep is usually monitored using the polysomnography (PSG) devices which record electroencephalogram (EEG), electrocardiogram (ECG), electrooculogram (EOG), electromyogram (EMG), etc. \nAmong all these physiological signals, EEG is regarded as the gold standard signal for sleep-related analysis, which scores the electrical activity of the brain. EEG is aperiodic and non-stationary without distinct morphological features, and may vary considerably in amplitude and fluctuation across subjects, making the processing and analysis of EEG signal a challenging task. \nThe correlation between sleep and the rich biomedical information embedded in EEG has been explored deeply in current sleep-related analysis by means of complicated EEG signal processing and pattern recognition technologies. In order to automate clinical sleep-related diagnosis and provide a reliable analysis result based on EEG signals, this dissertation focuses on the research of EEG processing and pattern recognition technologies in the following three aspects that attract much attention in the field of sleep research: sleep spindle detection, sleep stage classification and sleep apnea detection. \nSleep spindle activities are usually stable for a subject yet may vary considerably across subjects. In order to boost generalization ability and robustness of the automatic sleep spindle detection method that screens out sleep spindle activities from raw central-channel EEG signals, an adaptive Teager energy parameters method is proposed. The method achieves a high recognition rate for spindle activities. \nSleep stage classification from EEG is the basis of sleep monitoring and evaluation, which segments a whole-night sleep into 30-second epochs and annotate each of them with one of five different sleep stages. We propose two different methods for different input modalities. For inputting single-channel EEG, a multimodal decomposition with a hidden Markov model (HMM) based refinement method is presented, which achieves an overall accuracy as high as 0.894 for Sleep-EDF database and 0.793 for MASS database (Montreal Archive of Sleep Studies). For inputting multi-channel EEG, a novel sleep stage classification method is proposed based on the features extracted from the covariance matrices mapping on Riemannian manifold using multi-channel EEG. An overall accuracy of 0.801 and a Cohen’s Kappa coefficient of 0.704 are obtained on MASS database. \nSleep apnea detection from EEG aims to identifying the seizure of sleep apnea from EEG signals. We propose a novel framework for this task. The single-channel EEG is firstly transformed into time-frequency images, and classified by a multi-scale parallel convolutional neural network (CNN). On MIT-BIH polysomnographic dataset, this method yields an overall accuracy of 0.891 for sleep apnea recognition. \nThis dissertation concludes our research on EEG signal processing and pattern recognition technologies, and explores the optimal solutions in aforementioned aspects: sleep spindle detection, sleep stage classification and sleep apnea detection. Research in this dissertation is expected to assist and improve the diagnosis and analysis of sleep-related pathologies.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,013

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,003
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,002

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 Opus0,049
Tête enseignante GPT0,298
Écart entre enseignants0,249 · 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; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
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

Citations0
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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