Brain Computer Interface technologies are popular methods of communication between the human brain and external devices. One of the most popular approaches to BCI is Motor Imagery. In BCI applications, the ElectroEncephaloGraphy is a very popular measurement for brain dynamics because of its non-invasive nature. Although there is a high interest in the BCI topic, the performance of existing systems is still far from ideal, due to the difficulty of performing pattern recognition tasks in EEG signals. BCI systems are composed of a wide range of components that perform signal pre-processing, feature extraction and decision making. In this paper, we define a BCI Framework, named Enhanced Fusion Framework, where we propose three different ideas to improve the existing MI-based BCI frameworks. Firstly, we include aan additional pre-processing step of the signal: a differentiation of the EEG signal that makes it time-invariant. Secondly, we add an additional frequency band as feature for the system and we show its effect on the performance of the system. Finally, we make a profound study of how to make the final decision in the system. We propose the usage of both up to six types of different classifiers and a wide range of aggregation functions (including classical aggregations, Choquet and Sugeno integrals and their extensions and overlap functions) to fuse the information given by the considered classifiers. We have tested this new system on a dataset of 20 volunteers performing motor imagery-based brain-computer interface experiments. On this dataset, the new system achieved a 88.80% of accuracy. We also propose an optimized version of our system that is able to obtain up to 90,76%. Furthermore, we find that the pair Choquet/Sugeno integrals and overlap functions are the ones providing the best results.


翻译:大脑计算机界面技术是人类大脑和外部装置之间最受欢迎的通信方法。 BCI 是最受欢迎的方法之一 。 在 BCI 应用程序中, EcreenEnephaloGraphy 是一个非常流行的大脑动态测量方法, 因为它具有非侵入性。 虽然人们对 BCI 专题非常感兴趣, 但现有系统的性能仍然远非理想, 原因是在 EEEG 信号中执行模式识别任务存在困难。 BCI 系统由一系列广泛的组件组成, 进行信号预处理、 特征提取和决策。 在本文中, 我们定义了一个 BCI 框架, 名为“ 增强组合框架 ” 。 在 BCI 应用程序中, 我们提出三种不同的想法来改进现有的 MI - 基础 BCI 框架。 首先, 我们包含一个额外的预处理信号步骤: EEG 信号的区别性能使其具有时间变化性。 其次, 我们添加一个频率波段作为系统特征, 并显示其对系统性能产生的效果。 最后, 我们对系统的最后决定进行深入的研究。 我们建议使用到这个系统上达到六类的系统, 包括 不同类型 变式的 Choqueloral 和广的 功能 。

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