Applying Probabilistic Classification Vector Machines in ... · 55 -93 ،1931 راهب ،1...
Transcript of Applying Probabilistic Classification Vector Machines in ... · 55 -93 ،1931 راهب ،1...
Iranian Journal of Biomedical Engineering 7 (2013) 39-55
Corresponding author
Address:Biomedical Eng. Department, Electrical and Computer Eng. College, TarbiatModares University, Tehran, Iran, Postal Code: 14115-194 Tel: +982182883304
Fax: +982182884325
E-mail: [email protected]
93
Applying Probabilistic Classification Vector Machines in Self-paced BCI to
Enhance Foot Movement Detection
R. Mohammadi1, A. Mahloojifar2*
1Ph.D Student, Biomedical Eng. Department, Electrical and Computer Eng. College, TarbiatModares University, Tehran, Iran,
[email protected] 2Associate Professor, Biomedical Eng. Department, Electrical and Computer Eng. College, TarbiatModares University, Tehran,
Iran.
_____________________________________________________________________________________
Abstract
A critical issue in designing a self-paced brain computer interface (BCI) system is onset detection of
the mental task from the continuous electroencephalogram (EEG) signal to produce a brain switch.
This work shows significant improvement in a movement based self-paced BCI by applying a new
sparse learning classification algorithm, probabilistic classification vector machines (PCVMs) to
classify EEG signal. Constant-Q filters instead of constant bandwidth filters for frequency
decomposition are also shown to enhance the discrimination of movement related patterns from
EEG patterns associated with idle state. Analysis of the data recorded from seven subjects
executing foot movement using the constant-Q filters and PCVMs shows a statistically significant
16% (p<0.03) average improvement in true positive rate (TPR) and a 2% (p<0.03) reduction in
false positive rate (FPR) compared with applying constant bandwidth filters and SVM classifier.
Key words: Self-paced Brain computer interface, Constant-Q filters, Probabilistic classification
vector machines
DOI: 10.22041/ijbme.2013.13079
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
55 -93، 1931بهار ، 1، شماره هفتم، دوره زيستيمجله مهندسي پزشکي
دار مکاتباتعهده
491-41441: كدپستي، تهران، بزرگراه جالل آل احمد، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده برق و کامپیوتر، گروه مهندسی پزشکی: نشاني
[email protected] :پيام نگار ،204-30331801 :دورنگار، 204-30338821 :تلفن
04
4
بهبود به منظوررايانه كاربرفرما -سيستم واسط مغز در PCVM بندطبقهاستفاده از
تشخيص حركت پا
*1فر، علي محلوجي1راحله محمدی
، تهران كامپيوتر، دانشگاه تربيت مدرسق و دانشکده برگروه بيوالکتريک، دانشجوی دكتری مهندسي پزشکي، 1
[email protected] ، تهرانق و كامپيوتر، دانشگاه تربيت مدرس، دانشکده بربيوالکتريکدانشيار، گروه 2
_______________________________________________________________________________________
چکيده
مانند تصور های رخداد يک فعاليت ذهنياربرفرما آشکارسازی و تشخيص بازهك (BCI) رايانه-واسط مغز هایتمسيساساس
(EEG) الکتروانسفالوگرام به دليل ماهيت غيرايستان و پيچيده سيگنال اين مسأله است كه از سيگنال خودبخودی مغز حركت
ی مبتني بر بندطبقهيک الگوريتم جديد برای اولين بار از الهقدر اين م ست.ا BCI یهاسيستممهمترين چالش در طراحي
هدف اصلي مقاله بررسي ميزان موفقيت اين .شده است استفادهكاربرفرما BCI در طراحي سيستم PCVM يادگيری تنک به نام
تاكنون كه - SVM در مقايسه با PCVM .است EEG وقوع حركت پا در سيگنال پيوسته هایبازهبند در آشکارسازی طبقه
ارائه از جملهمزايای قابل توجهي -ني بر حركت و تصور حركت داشته استمبت BCI یهاسيستمعملکرد بسيار موفقي در
همزمان در الگوريتم همچنين تعيين پارامترهای بهينه كرنل و هاطبقهبه هر يک از دادگان تعلقاحتمال خروجي به صورت
كه به شده استاستفاده به منظور تجزيه فركانسي سيگنالبا ضريب كيفيت ثابت بعالوه در اين مقاله از فيلترهای . دارد يادگيری
مربوط به ثرتری در تمايز الگوهای ی مركزی مختلف، نقش مؤهافركانسمتغير زماني و فركانسي در قدرت تفکيک دليل ماهيت
روش پيشنهاد متوسط نتايج حاصل از طراحي سيستم كاربرفرما با استفاده از د.كنايفا مي یزمينه مغزبازه حركت از سيگنال پس
در بدست آمد كه FPR =0% و TPR =34% بصورت كاربر حين انجام حركت پا 7ثبت شده از دادگان برایدر اين مقاله شده
حاصل شد. (FPR بهبود %1و TPR بهبود %16ای )، بهبود قابل مالحظهبرای همين مجموعه دادگانكارهای پيشين مقايسه با
PCVMبند طبقه، Constant-Q رايانه كاربرفرما، فيلترهای-ی واسط مغزهاسيستم :واژگانليدك
DOI: 10.22041/ijbme.2013.13079
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
2�!3�� ��������
1Brain computer interface 2Self-paced 3 synchronous �� 4Event related de-synchronization 5Event related synchronization 6Kosslyn
1�
�"����3����4�� 5�� �,�� 6��7��(BCI)
)�!89����� � '�9��� :��� �;�<���
6������6��7���'�9���=���8��� �>����#�?8���'��������5�3��6��
�6��@����' ��6A�B����B����CB��D���])[E��������C89���:7����
2�4��#� �������F�G�2�B� H����H��������G������8������
#����� I��G� '�&� 6���������:7�� 2@������$� ��� 6��7���
�B� H��� ����J�� �����=���8��� ���$� 6!&��� �2�4��#� ��
��� ��&�� ��� �������E�� C89��� @�� ���K8��BCI��I��G� ��
� �� �7��@$�7�87� �3�� ��& �L�H�� 6��������� �M!N� '����
����E�6��O�P���:7�Q��� �R�B�S?3��2�8��������'���
� C89��BCI�����D�� ���@ �� ����@� 6���7�������T� 6&��� ����
�����U�@������<N� ()� V�#� ����<W�2�B� �8�H�� ���X��YB��
EEG� /� V�� ��� ������J�� 6�����2@�������B�2����C89��
Z8��6��@����' ��������'�[[��0�V�2�4��2�B� H��@�� ���K8��
� ��� ��� � ������ L��T*� V�=��F� 6�� 6�� �!89��� �"��;
' ���$/�� �7\���D�����V���� ������ E��7� ���D������ �]�
�C89���6�����X��:7��6��' ���$BCI����^���3��68����
� ������ ������ ���8G�����8���@������@�2�B������[T� ������ 6�
�6���@ ��6XH�^���'�7�7�M��2���!�������������C89���#�8��
� EEEB�� _�Z��� �`/aE��M�� ��^�������M!N� ��3�� b�3H� @�
C89����B� 2BCI�' ���� �M�� 68��� �� 6�0�����D������
\' ���$�VC�9?���������]/[�E�C89���c7���BCI���' ���
6?<;��d@������ �2���@���������C89���2@�9H�XD�����@�2�B
:��X�� Y��� @������ 2���� >�e������� E�6J3H� � 7�� =��<N� 6�
����:�X��Y���@���Bf���H�XD�O�T �E�=�XH�^���8����'����
��@�"���BCI�����>�e���' ����U�����O�����c��K��6�����6�
����������Bf�2�8�H�XD@�������E�g�<������3��:7������2���9
�����X�<;���h��M!N�2�B�������@�U����^��C89���#�8����7@
�9������������8G�����68����� E����L��?����C89����B�2BCI�
��@���:8D�7�2����68�����=��F�6��2�4��#� ���L�����D�����
���d@������Bf���H�XD�O�T ����E6��@����YH�Q�:7�8!��
�"��;�C89����B����D������2���H�XD�O�T �6J3H�2@������$
�@���_�Z��� �7������ � 7�� =��<X�� �7� �Bf��7� ���G�� 2�B
�6��@�i��#� ���@��#�8��2�4����]/�0[E��
������ ��J�� 6�� C89��� �"��;� 2���D������ � ���7��:j!^���
�2�B� H��'$�2��&���W�����6������k�Z8����7����Bf���H�XD
������ � ���� 68G��� 2�4��7l�� 2�4�� #� ��� ��� 2EEG�
���� �B�m� E��"� ��[��Bf� ��H�XD� ���68G����������� 2�
����k�[N��>�MN��@�"�6���@����X���"�������'$�>�e�����
� �4��� #� ��� 2]���� ��F�G� �9����D� 2�B����� ��EEG�
������4����G��6��689�� ������!B�����7��� �� ����ERD*��
����G��6��689�� ������!BERS+� �����2�B������� ��B�m� �8�
������]*[E �����!B���689�� �6�����G��\ERDV�YB���
2]�������2�!87��2�4������6��L�H���#�XD�'���689<!B�
6�<��2�B��<[N�����"�����F�G�@����T��4�� �:�"�@�D�
����$�2@���L<T�@��>�e������"� �����:�"�>�e������"���7��
������E6��� 7��=��<X���MN�Y7��D���N���]���� �]�����
'����� �������d@�����=�N%;�� �6������2�7��2�H� ���
�H�8��2�������"���������6����#� ���EEG��������2�B�
���� ��8��C��������E�����L��?�������!B�689�� �6�����G��
\ERS� � VY7��D��2]����'�!B�2�!87��2�4������6��L�H���
#�XD��h�'������� �� �������6���H�"��X�<;� �Y���$�
6�<�2�B��<[N�����"����n�G��4����&�������7$]*[E�
� 6������ �������W� � %X������� ���"� ��[���H�"� ����
n�G��7��� ���B� 2ERD/S�g����� �"���� '�!B� ����2 �
����B�m��8��"�i���������]o[�E��7���:7�����G��L�H����B
� ��������"���[��:�"�@�� ���K8��� ���'���67$�2�� ����2�
����p�P��� E6N�!e��7@�qT� � ���i������ ��� �� ���� @��2�
���>�e��� ����M!N�_Z��6���8H�"���� ���6���8��"�B�U�
�����B����6���8H�"����6�M��>�e������L!N�'$�����2� 7����
�����c7�3���B������E��� ����:7��67$�2�� �����������2�
������� E�D� 6�� ��� =��P:�M���o�]+[�67$� 2�� ����2�
�������� L�G�� ���� �8��"� =���[�� ��� �����U�����D�� ��7@
rs�!X�����D� ���"� >�e��� �B��� 6��$� ��� ��� ���"� ��[�
�89B�2� 7�U������[����E��e�$�@��7��2�B� H��6�ERD/S�
��&���H�"� ���B������"�2��������"�2��&����[���7�
��� ��7�� 2�4�� #� ������]o[�t9Q��� :�A!B� �2��l�
�����S�T��2�B�6��g�����U�����8���$����"�2��&��rs�!X��
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
� �� �� �������������� ����������������������������������� !��� �"�##� ���
7Milan 8low Frequency-Asynchronous Switch Design 9Movement-related pattern 10Support Vector Machine 11Gala´n 12Power spectrum density 13Sheikh Hasan 14Gaussian Mixture Model 15Escalante �������� 16Graz 17 British Colombia ���� 18Hybrid 19Pfurtscheller 20Steady state evoked potential 21Yong 22Pointing device 23Clicking device �� 24 Gaussian kernel 25regularization 26outlier�
1!��
����M!N����7@���2���C87�� H���B����:�����2�����7��7�&�2
��8���C89����B����K8������"�2��&��'������@�� ���D������2
������]u[E��
������C89��BCI��@���Bf�2� H��c7�_�Z���6�����T����6�
#� ��EEG��4�� v�w��� ����� 68����2���� ���������E�
� '������X8�� 2�� ��@�"� ��� 2�� � #� ��� d@����
����"� ��� �8<�� 2�4�� v�w��� �"��;� 2���� � H�� �7����
������� ���� 6w� E��X�'�� #�x�'%��u�� Y�����!B� �c7� @�
6?<;����� Rl"� 2���� �<[N#� ����B����K8��� �8��"��h� 2
���������].[�E�:�7���i����D�' ���$�v�w��(LF-ASD).��,�6�
�����"��;���<!M��Y�87����� ��������]-[,������:�H ��@����7
C89����B� '��@� � ��� 6�� 6�� �����D������ 2���YZ��2�B�
��@�����yM8Z��'$�����M!N���<����J��6��������4�#�!N��
���� ����])1[� E� ��$v�w��� :7�� 6Z9�� :7�G����8D� � �Q
�Y�����!B]))[�� @���z7 ��B��� 2���7��� 6�� @�� ���� I��Z8
c7]�H ���� (� ���"� 6�� 689�� � L�9��8�(MRP)-�=����4�� �
� ���� ����� '���\.�,)/� V� �8�� ����� � ���B\).,/+� V�2���� ���B
6N�!e��d@��$�@��2�6?<;����2�BSVM)1�������K8��� ����
� �7��� �& �G� t����� @�� ���K8��� ��6?<;���� 2�BSVM��
� ���� ������ �� ��� ���"� @�� ����#� ����B�2
������_�Z����4��2��Z���G�������E���q<��])/[�'%�))�
�Y�����!B� @��� '����y�;� �H� Q�=����4�(PSD))/��2���
6?<;�� 2@������$� � 2��� 6J3H���"� O �������#� ��
68����EEG �����K8����������� E:9"�{��)0�����Y�����!B�
��� ����Essex�@����d �6?<;��������8<���8������' ���2
� ����� g�MZ�� #��(GMM))*�����"� 2@������$� 2���
� ���K8��� ����� ��������]u[� E� 2� 7�� 2�4�� v�w��,�6�
� q�����])0�)*[�68�s����)+������� � ��� ��)o�� ���$��"��;
����,�� ��|7�8��t�����@�6?<;����SVM��6�L?89��=��[��
�2@������$�2�����7���@��c7��B��2�BERD�� ERS��d@��$
��������������#� ������������"�O�T �_�Z���2���EEG�
� ���K8������ ���E�� ��YB z���7�B�r���G�� 6���2�B ��� ��
������])+[�Y�87��� ���<!M�)u�])o�)u[�>�e������� ������@�
��"��;�2����2�4��v�w��C89����B�7�<7�B�2).�����K8������
����O�8�� 2���Z8��� S7�;� :7�� 6�� ������� L��X�� ��� ������ ��
� 5�3�� ���X�� YB��� ���!B� 6�_�Z����B�<x�� ������� 2�
�CB��D����E��MA9���D)-����q<��])+[�C89���BCI��7�<7�B�
L��8��@��v�w���2�4���8<�������[�����"���� �C89���
BCI�������8<�SSVEP/1��6w���������E�}��7/)��@��Y�����!B�
C89����B2�2�7�<7�B�L��8��@��C89��������8<��2���D�����
� ���� '���� @��� ���"�c7�k�7������"��C�Q����
2�B�������~7���:8�����������K8��� E�������"��;�C89����
�6��'������G� �C�Q����"�� ���:7�������Y?��R�B���//�
���"�����8<��2���D������C89��� �c�M��Y?�����/0����
������� ��N���])o�)u[E��@�'����6?<;��6�� �KM8Z�� 2�B��
� '����� ��C89����B� ���K8��� ���D������ 2���������6?<;����
SVM��L��������8<�����/*�����M!NSD������2����68����
��8���� '$�@������K8���������E����C89����B�����' ����2
6?<;���SVM ��SD������ :76?<;����� ���� 68G�����E�@��
� ��?D��� L7s�6?<;����SVM�C�!X�� ��M��T�����9�� 2�7l�
6?<;� :7�� k�G'$� L�H�� 6�� ���� ������ @�� 2�����G���6KH
C�J�/+ �����E�e�$�@��7�6��#� ����B�2EEG�rs�!X���68�h$
� �7��� 6��89B��=��� g�?�� ���X�/o��7@� ���� '������ :7�� ����
���� EC�!X�� ��M��T� CJ�� 6KH��� ��& �� 2�7l�SVM��� �����
�=���g�?�����6&����Y7��D����B��E�L�H�� 7���6��$SVM�
���� ��X��� ���Lw�9���7@������8"�:7������ ��������G�2���7��
��������X��6���^7������@��$�'���������X�������������z7
����� ��7@�\rs�!X�� 6����BCI ��9�� :7����� |7��� 6HV�����T
6?<;� �T�� ���� ���G� 2��� ��� 6w�����E��MN��Ch�
2�!�����2�B�� 6&���L��T6?<;����SVM��� 6w���� >�N��& �G
������SMX��#�!8"��=��[��6���B�c7�@�6?<;��B�Y7��D�������X�
�2�B�����'�<�8����Y7��D�������X�����@��$�'����� ��6e�8����
� �C89��� ����A��� Y7��D���<���@� d �� @�� ���K8��� :�A!B
��� 2�e89&�� ��J�� 6�� q;�?8�� ���7@��� � ��� ���:8D�7
� 2�B�8������ ��N� � 6��� t7�P� � L���C�J���6M!&� @�
yXP��B�:7��26?<;�������E��
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
2�!3�� ��������
27Probabilistic Classification Vector Machine 28benchmark 29Online 30Constant-Q 31Graz University 32trial
1�
�����yXP� ���D�=%����qD����J��6��6?<;�2�B����SVM�
2�!����� '���� ���� @�� ' ����C87�� H�� �'$� �!�@��� 2�B
6?<;���2�PCVM/u����q<��]).[�6w�������� ���� E�:7�
6?<;��6�� 6��!�� �B�SMX�� #�!8"��=��[���& �G� 6w���� �����
�@��c7��B6?<;��B���7��D����'���!B�6���2�B�8������:8D�7�
6��@����' ���2�����7�� �q;�?8�����7@�������<���@�2�B�e89&
�� :�A!B� � d@��$� @�D#�8�����A����q���� @�� ���K8��� ��
� 6D�^�7� ����� :����� q7@������������ 6w���� � #��� 2��@
��@ � @�� ����2���M!N� 6�� ����8��� ��� ��� ��G�2�!����� �
�@���8�6?<;����SVM����)0q&���'������@��O�8��68��/.����
�@�����K8����X���������W����7@���O�8��2�B�]).[�E��
���������6H�?��:7��2�������:�H � �@�6?<;����PCVM���@�"���
BCI�� � ���K8������M!N�d ��:7��� ��6?<;���SVM ��'��X�
SD������ d �� :76?<;���� �@�"� ��� 2C89����B�2
���D�����])0[� �� ��7��� 2@������$� ��ERS��697�?������
���E�� ��7���=�N%;��'�����!����J��6�ERS��@��C87�� H
�#� ��������'���EEG���@��������X���9����D�2�B�������o�
� ��0o�K8��� ���B� ������� ���� E�I��Z8���d ��'������z7
?D���2�� ��@���������Ce"�L�H��6��6�������C�����<��3�
���89�� ��^�� '������ ��� 2�C89����B�2 �� 2���D������ 2
5G/-�� ���K8����������])-�,/)[E�����@�D� ��� 6H�?�� :7�
Y������� d@������ @�� 2�B�8M�D���W� ��K��� t7�P� ��01��6�
#� ����9����D� 67�e�� ��J�� �� ���K8������ ���� E� ��q<��
]//[�� ���� :�H �� 2���� ���K8��� ��7��t7�P� ��� �8M�D� c���� @�
�d@�����Y���@�D�������W���K��C89����B�2BCI�� ����^��
C7���� ������� ��� �9����D� 67�e��d �� :7�� @�� ���K8��� ��W
� ���M!N� 6&���L��T� ��<�C89����B�2BCI�����"� ����8<�
C7����'����E��
������6��6F%G���;�6����8���> ��YZ������6H�?��:7��6�������
�S�?3�� :7�� ��� ���K8��� ����� '������ 6N�!e�� �D�X�
��������z7 �I��Z8���d ���C7@���6?<;�������7@�����3�� �2
�������M!N���6w����>���YZ������CE��|7�8��>��Q�YZ����
� ���K8��� @�6?<;����PCVM�� SVM��O��� �� �B� ���!B� 6�
����W���K���t7�P����2�B�8M�DQ�������2��� ���2�B�8M�D�
���W����� 2�4�� v�w��� �"��;� ��� 6w���B��GC����������
6e�8���7��YZ�����S�?3��2�������6w����Ce����E��
!"�I�E�(���$9�����87O�
�6N�!e��'������,�� �7��@$�6��BCI��������� ����0)��Y7���
���� ���T� ��� ���8G�� ���,�� @�u���D�� CH��\+�� � ���/����� '@
����:� ����*�)�o�/*�V������<W�������"�>�e����;����
])0[E���8��������� ��2 ����68����H�F�8"�������6�� ���6MF�D
/�)� ��������� Y7�!�� 63KF� L��?�� �8�����9��.�������� @�
���68���G��<W�c���B����6���0/�������'�7��������&���
Y7�!��63KF����:�7���6�� ����v��6�"���@�������G�2�� ���B
����"�6���W�c7�=���6���M&� �t?N��!��6��'����CG���
�B��E63KF���&���B�2��8������2������7����������E�'��@���
1�t����%N� ��<W�c�� �B� 2��8��� �7���� ����� �<��}��� 6�
��B�m�Y7�!��63KF������E��> ��6���W���s/�t�6&����7��F��
���tM&�����������!��6��YMD���%N�6J3H�'�!B���� ���
��� �B�m�:�7������ E���� �� �B����"�2�X�� 6����%N�:7�
�6���W�c7�=���6��LT��"����E���%N'��@����'�����s/+�0�t�
���%N� ����'��@� ���su�t�����7��������� E��@'�s+�u�t�
��<W�c���B�'�7���6���W����E�:� �������^��'$�@��i�)�����6���W
� 6MF�D�2�X���<W�c��O �����E`�!9T\kV��L��\)Va��6�
t�����:7��6�����&�2��&��6��_Z���B�2��������<W�����
@��L��8�� ��&���B01���<W�c�+�u�6���W�������"�>�e���2�
���E�)o���<^T�c��� �8�H�,��"����6���9"��8��"��4����T
��� ��������,�#� ��� �<W� 2����EEG���� ���K8�������E
`�!9T\yH�V�� L��\)Va�� :7�� @�� ���K8��� ��)o�����4�� �#����
�#�����2����:��%�s�d ��6��q&��Cz���������>�e��� E�6�
� 6��t����� :7�� 6^���� S��^�\)� V� 5��8�#� ����B�2���� 2
�#����Cz���������C��#� ���'$�@�� �6<��3�(
1
4j
Lap
Cz Cz k
k S
V V V∈
= − � \)��������������������������������������V
�����Cz
V�� 6^���� ��\)V���3^��L�9��8�EEG��#����� ��Cz�
����jS��6N�!e�*��������X8��=��[��6������2� �8�H�
� � 7�9!BCz������� ���T])0[E�>@s������ ��f�������� 6�
�#� ��CzV������� �� �����2���@�������� ���8G�������� ���T
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
� ���
6��
����
�9����D�
@��
|7�8�� 6�� 6&��� ���
��"��;� ��
���� ���G� ���9�� |7�8�� ����"� 2@������$� 2
�#�<���6�����6H�?��:7������lH
�#� ��� ��� ��� ���"� @�� i�� 6�
�E
�Ce"�L�H�� 6�� 6�����
�2
E�
�'���� =����4�� � =������� ����� '���� ��z7
��lH�
ERS�
�?��7� 08
���K��� '$� ��
��2�����
�V
� �d@��$�@�D����_Z���B�2���
���^�
�:7�� 6!B
����K8���2�8M�D�c���� 67��$�c7�@�� ��� 6H�?��:7�� ��
���� ����� �F�G� �l ����� �8M�D� ��$� @��c7� �B� 6�� C7���
Y���� ��� �8�� � ���� �9����D� �� �3�� ��
�@�� ���K8��� ��
�� !��� "�##� �
��H�XD�689�� �6�
���B��E>@s����
���������9����D
:7���B� H������@�
|7�8�� 6�� 6&��� ��
ERS���"��;� ��
���� ���G� ���9�� |7�8�� ����"� 2@������$� 2
�#�<���6�����6H�?��:7������lH
�#� ��� ��� ��� ���"� @�� i�� 6�
C�89B� �4�� 2��Z���G� #� ��� @��E
�Ce"�L�H�� 6�� 6�����
� ��� 2�C89����B�2
���� 68D��� ���T� ���K8��� ����� 5G� 2 �� 2���D�����E
�'���� =����4�� � =������� ����� '���� ��z7
�6<��3��yM8Z���9����D�2�B�����������#� �������������lH�
���7���_�Z�ERS
� ��)�,78� ����'����?��7� 08
ERS����K��� '$� ��
7�����7���2�����
��� ��������� ()�V
� �d@��$�@�D����_Z���B�2���
C89���d@��$� �2�8M�D�c���� 6N�!e�����^�
��� ����I��Z8���2��:7�� 6!B
����K8���2�8M�D�c���� 67��$�c7�@�� ��� 6H�?��:7�� ��
���� ����� �F�G� �l ����� �8M�D� ��$� @��c7� �B� 6�� C7���
Y���� ��� �8�� � ���� �9����D� �� �3�� �
� '����@�� ���K8��� ��
��
��������������������� !
C7����E:�"�>�e�����H�XD
'$�ERS������
2�����B�_Z����
�8D�� �'�����@ ���:7�
= �K8�����E�|7�8�� 6�� 6&��� ��
� @�� ���K8��� ��7��ERS
���� ���G� ���9�� |7�8�� ����"� 2@������$� 2
���U��#�<���6�����6H�?��:7������lH
�#� ��� ��� ��� ���"� @�� i�� 6�
C�89B� �4�� 2��Z���G� #� ��� @�
?D���2�� �� @�� ����� '������z7 ���Ce"�L�H�� 6�� 6�����
���89�� ��^�� '����� ��� 2�
���� 68D��� ���T� ���K8��� ����� 5G� 2 �� 2���D�����
�'���� =����4�� � =������� ����� '���� ��z7
�6<��3��yM8Z���9����D�2�B�����������#� ��
2��K�����9��2�B�����2������7���_�Z�
��
� ��)�,78� ����'
� ��7��� 6�� �9����D� ����ERS
����= �K8��yM8Z�����D������8D����@���lH7�����7�
� #� ��� �9����D� 67�e�� 2������ �����
� �d@��$�@�D����_Z���B�2���
C89���d@��$� �2�8M�D�c���� 6N�!e�
�B��� ����I��Z8���2
����K8���2�8M�D�c���� 67��$�c7�@�� ��� 6H�?��:7�� ��
���� ����� �F�G� �l ����� �8M�D� ��$� @��c7� �B� 6�� C7���
Y���� ��� �8�� � ���� �9����D� �� �3�� �
�9����D� 67�e���M�� ��^����� ��� '���
������������� ������������������
�4�����K8���C7���
ERD� �#�<����'$
�:7���B� H��2���
2��D���K������8D�
_Z��� 7��= �K8�
)�)*[�� @�� ���K8��
���� ���G� ���9�� |7�8�� ����"� 2@������$� 2
���7������697�?�ERD�68�������
� ��7��� 2@������$ERS��#� ��� ��� ��� ���"� @�� i�� 6�
��� �B�m� ����C�89B� �4�� 2��Z���G� #� ��� @�
?D���2�� �� @�� ����� '������z7
� �C�� ���<��3����89�� ��^�� '����
���� 68D��� ���T� ���K8��� ����� 5G� 2 �� 2���D�����
��'���� =����4�� � =������� ����� '���� ��z7
�6<��3��yM8Z���9����D�2�B�����������#� ��
2��K�����9��2�B
EEG ���CB��D�E��
W0��h�(�7�� +� ��)�,78� ����'��� 6�� ��7��� 6�� �9����D� ����
����= �K8��yM8Z�����D������8D�
� #� ��� �9����D� 67�e�� 2���
��9����D������:��X�ERS�� �d@��$�@�D����_Z���B�2���
� @�� ���K8��C89���d@��$� �2�8M�D�c���� 6N�!e�
� @�� ���K8��� ����z7 ��B
����K8���2�8M�D�c���� 67��$�c7�@�� ��� 6H�?��:7�� ��
���� ����� �F�G� �l ����� �8M�D� ��$� @��c7� �B� 6�� C7���
�$� 6!B� O�!e�Y���� ��� �8�� � ���� �9����D� �� �3�� �
�9����D� 67�e���M�� ��^�
S�?3��:7��2���������"��;�C89���>����7����M�`0oaE
������������� ��
2��Z���G��4�
����"�# ��ERD
��f�����6��
�[3��6��2��D
�[Z��6��_Z�
=�XH�^��])0
C87�� H���B���� ���G� ���9�� |7�8�� ����"� 2@������$� 2
���7������697�?�
� ��7��� 2@������$
EEG���� �B�m
?D���2�� �� @�� ����� '������z7
� �C�� ���<��3�
���� 68D��� ���T� ���K8��� ����� 5G� 2 �� 2���D�����
q���])-,/)[�
�6<��3��yM8Z���9����D�2�B�����������#� ��
������������2��K�����9��2�B
� �����#EEG
��"��"�"�W0�Constant-Q��
@���e�$�7�� 6�
�������= �K8��yM8Z�����D������8D�
��� ���� #� ��� �9����D� 67�e�� 2���
��9����D������:��X�
/� V� @�� ���K8��
'���!B�� @�� ���K8��� ��
�B�����7@� E����K8���2�8M�D�c���� 67��$�c7�@�� ��� 6H�?��:7�� ��
���� ����� �F�G� �l ����� �8M�D� ��$� @��c7� �B� 6�� C7���
�$� 6!B� O�!e�
����B�� E�9����D� 67�e���M�� ��^�
S�?3��:7��2���������"��;�C89���>����7����M�
� �������������� ��
���B��6��!�
'������
//aE��
/V��'���
�@�� c7� �B� =��w�&� '���� 6��YZ�� :7�� ��
��� �2
���� 2������ d �� ���7@��� ��3�� :�A!B� � d@����
�'������@�
�2�B� H��2@������$� �2
C87�� H�'����
�#� ���
S�?3��:7��2���������"��;�C89���>����7����M�
� �
���� ��8M�D����B}B$�/+1����B
��
�2� H���<W�'�����
����'��������B�`//
����6H�?��:7���������6w����C89���L��\/
�@�� c7� �B� =��w�&� '���� 6��YZ�� :7�� ��
� ���z7 �I��Z8��� �d@����6?<;���
���� 2������ d �� ���7@��� ��3�� :�A!B� � d@����
�G�����C�B��G����"�O�T ��@���2E��
<����Y7�!��:8D�7���z7 �I��Z8�����'������@�
�2�B� H��2@������$� �2
d ��@�����6H�?��:7�����C87�� H
2� H��ERS�@��
L��/V�S�?3��:7��2���������"��;�C89���>����7����M�
� �� �� �
����� ��8M�D����B
KeD(L��
KnL��
��B� �8�H��\yH��V
2�<���@�c7�c���<W�
����6H�?��:7���������6w����C89��
�@�� c7� �B� =��w�&� '���� 6��YZ�� :7�� ��
� ���z7 �I��Z8��� �d@����
���� 2������ d �� ���7@��� ��3�� :�A!B� � d@����
�G�����C�B��G����"�O�T ��@���2
�Eo���p(7>��(��
<����Y7�!��:8D�7���z7 �I��Z8��
��������t�����7��D���6?<;����2�B� H��2@������$� �2
����>�e����8���$�2�4��Ed ��@�����6H�?��:7����
2@������$�2� H�
L��
:���6��+�1����+1�
���2�����E��
L��\)V,���XT���
�����\k�V6��2�<���@
h��
2�!��� ������6H�?��:7���������6w����C89��
���� ���� ����� E�@�� c7� �B� =��w�&� '���� 6��YZ�� :7�� ��
�B�Y��� @�� CN��� ���z7 �I��Z8��� �d@����
���� 2������ d �� ���7@��� ��3�� :�A!B� � d@����
@������$�G�����C�B��G����"�O�T ��@���2
��Eo���p(7>��(
YZ��<����Y7�!��:8D�7���z7 �I��Z8��
��������t�����7��D���
����>�e����8���$�2�4�
6����J��2@������$
11��
���:���6�
���2�����
L��
�����
��
��"�h��2�!��� �
���� ���� ����
YZ���B
i������ 2������ d �� ���7@��� ��3�� :�A!B� � d@����
@������$
��"��"�
�R�BYZ�
��������t�����7��D���
����>�e����8���$�2�4�
�����6�
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
2�!3�� ��������
33Butterworth
1#
D7�B�8M�����7� ����W������2�����7�B�8M�D�����K���t7�P���
���W�� \Q(�t7�P���K��V���� >�e���� E��9����D� 67�e�� ��
���W���K���t7�P���������2���6��2�����i����D��<9���
�2 �9�� � '�9�7� �B�8M�D� 6!BQ����E����� � 7��=��<N� 6�
i����D��B�2�8!��c��K��=��T����� ��9����Di����D��B�2
�8����c��K��=��T����� �8������@� E� �B�8M�D�:7��� 6��L�H�
���z7 �@��2�����G��c��K��=��T�����48������@� ��9����D
�d@�������#� ����B������'�897����h�2#� ����B��?�����2
���� 6�� ���K8���=��������]/0[� E�k�Z8��� @��i�i����D��B�2
�yM8Z���7��?��2����2����Q����K8�������8M�D��B������2����
�6^����@�\/�V�6<��3�������(��� �� �� ����
cfBwQ
= \/V������������������������������������������������������� �
������6�Bw����8M�D������2��c
f�� �2�����i����DQ��t7�P
���� �8M�D� ��K��� E� yM8Z�� �7��?�Q �67�e�� 6�� �e��2�B
���#� ���@���� �K8���9����D���� E����Q��k�Z8���cQ��
��� ����� �8M�D� ����� 2��� ����� ��� 6�� ���� :7�H�"�
6KH����#� ���2�BEEG��6��2�B�7������68�h$�2��7@�����E
�������7��?��2����L��?����Q� �cQ����B�8M�D������2����
�C�� � �e�� �9����D� 2�B����� ������!B� �F��� :�A!B
��������� t���� � � �D�� '����� 6e�8�� ��� 6��C�� #� �
����B��GE�����?��2����6H�?��:7�� ��Q=2,3� �� �68�����8M�D
�� ����00�����|��6<���i����D��B2�����2��������������
q<�]/*[�o��-�o��.�u��-��/�)1��u�))��*�)0��0�)+��+�)u��
/1��.�//��)�/o��.�/-� �+�00��"��;�����O�!e�� ��� 6�
��� ��� ����� � �8�� � ����� �9����D� �@��������E�i����D��B�2
�2�3��6��2�������k�Z8������2�X���9����D�:���2��8���6�
������MXD��9����D�:���2�����i����D����S<^�E��
��"��"!"������.D�I(9'��)����
� I��Z8��� ��J�� 6���z7 ��B�2�8<W� c�� 6�� g����� 2
'������� L!N� =��F� :7�� 6�� ��@��$C7���� (c�� �B���� �<W
��e��@�����K8��6���W�c7�����@�2�B�������!B������38��2�
+11�@��6���W��M��),t=����-t=�c��O ���6���<9��6���W��<W
\t=0�V�d@�������\�63KF����YMD�'����B�m�6J3HY7�!��
����"�O ��� t=2��� 6���W���EV��@��c7� �B��K�;�y�F��
��e�2�B�6���W�c7�����@��C87�� H�@�����K8�������#� ���@��2�
� ����� '���L7f� ���� 6���� >�e���� (�)� V�2�B�8M�D� @�� ��<N
��l ����\�6<������ �����2�B�8M�D|��V��9����D�2�B�������
�YZ�� ��� ���� ��f0,)�,)� �/� V �6��'���� ����6�M�� '����
6��!����� �B�� ������ �7@� �B0� V5��8�6��!�� 6!B� 2�����2�B
� �B� ��� ��&����e��6���W�c7�2���*� V����?��C87�� H� 6<��3�
�6M"����������6<��3��5��8�0��Er�87����L��8����z7 ������
� @�/.�� ����� '���� ��z7 �c7�YZ�� �B� L����y�F��� 2���
6���W�#� ��� @��2�EEG ��������$� Et9Q���2��l��'������
��@��$������������N%;��� ��� >�e��6��@��6�?��'��@,
i����D�'�������B�_Z�����L���\0V��������$E�6��6��!�
2�B�#� ���EEG���7�@�� ��t9Q������"�\6?<;)�V ��7�
#� ���i��6��@�\�KF� 6?<;� VSMX���D��� E��������6�?��
'��@�,i����D�ERD/S�`/o�a���D��yM8Z��`�L��\0Va�ERS�
2����6!B�r�<7�?�����D������@��� s+�,*t=�@���B�c���<W���K���
���8D�� E�����:7�6��!�2�B���&������:7���@�������@�@���B�
c���<W�6?<;�)� �6�?��6��!���B��KF� 6?<;�t9Q���2��l��
����E��
�"!"��3&4?����
�d ��k�Z8��6?<;�����@�"����t����2C89����B2BCI ��6�
������!B�� �w�"��N�8��L7s�� E�e�$� @��7�� 6�#� ����B�2
EEG��89B�2��7@��7���2�����2�4��2�B� H�� ���=���g�?�
�6N�!e������z7 ��B��B�6��g�����2���C�Q�6��6?<;�����G
���g�?��:7����& �6�����M!N������6?<;���������'��@$�@�D��
��� �3�� =��� 6��B�� ���T� ��WE�� :7������ @�� �7��6?<;�2��
��������K8��C�!X��=��T�@��6��2�7l�2��7@����������G��E�
���z7 ��������X���������X����& �L�H��6�#������B��7@�2��<W�
��z7 � I��Z8��� :�A!B� �� 2�B����� ��� �9����D�O�8�
rs�!X��������7@���:7�����6?<;������k�Z8���6��2��7�<�����
�������9"���z7 ���������7@��X��6��E�L�H��6��� 7��R�;�@�
��@�"���� � �3����@��$�'������ 6N�!e��:8���� ���8G�� ��
BCI6?<;�2�� ��@�����K8�����C87�� H�����2����2�����7�2�B
�Mw�9�� :�Q� L"� ��� � �3�� 2�B�8������ ���X�� ��� '��$�
SD�������� E6?<;� ��G�� 2�H��� ��� ��SVM�SD��� @��:7��
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
� �� �� �������������� ����������������������������������� !��� �"�##� ���
34Grid search 35Relevance Vector Machines ���� 36Bayesian
1l��
���L��\0V,�'��@�6�?�,�i����DERD/S�����D��6��g����S1����S7��B�6��g�����2�8<W�c��6�M���t��������6�0������C����������B�2������&�
����E�@���������'����=����4����\P<0.05�V�����KF�����@��@�����+�u���9����D��������� �6���Wo����0o�����������Y7�!�����B�\��7�'����YB��
ERD����7�'����Y7��D������T�}���6�ERS������@��@���q&���6MF�D� ���$�}���6�+�1����+�)��������������'����:�Q�5G����L����B����6���WVE
��
6?<;�� �@�"� ��� �B��BCI����� ���� 68G��])/�,)*�/u[� E���
k�G� ���9�� ���M!N� ��& ����� � d �� :7���@�� 2��
��z7 ��B�6��s������6���7�������������$�9���Q�L!N����6H
�:7��@�����K8������C��yXP� 6?<;�����������& �(rs ������X�
6��!�� ���X��Y7��D�� ��� '�<�8��� 2�B��������@��$� 2�B����^�
�^G����Y7��D�r����W�����7���& �GSVM��#�!8"��=��F�6�
�9��� '���� L��TU�� � 7�� =��<X�SVM�� 2���2�B�������
6?<;��������SMX��:�9��#�!8"������@������$����6��2�2���6�
�@��c7��B6?<;��B��� �C�����68���� �����9���t�E��G���68<H�
i�� 2�� ���:7�� 2�7��� �& �G� L7�<�� ��J�� 6�� ��@����
6?<;�����& �G� 6����� 6w���� �H�!8"�� 2�B���]/.[U����� ���
��� ���� 6w���� 2�x3�� 6�� 6&���q<��]/-[��L��T� ��!Z��:7�
�89��� '��!;�� Er�xH�W�6��� L���� 2�B�8������ :��X�� 2���σ�
�6!7�&�t7�PC��������2�e89&�d ��@���7��0*�����7@���
��J�� @�� d �� :7�� 6�� ���� ���K8��� ��@��$� '������ q;�?8�
�T ����<��3�� �����@�������� EyXP�qD����J�� 6��2�B�
����D6?<;����RVM0+���Tipping ������XH�^�]/-[��6w������E��
������C87�� H�RVM:7����d ���0o������c��L��������8<�
�=��F�[G�@��2���9��6�SVM�6?<;�2������'������� �2��
yXP� �Lw�9�� 6���H�"� ��� �������� ����2�BSVM��'$� ��
���� ���� R�;��� EL����� 6�� �e�� d �� :7�� @�� ���K8���
c�� 2�H���q7��� ���M!N� 6e�8�� ��� � ���'������ 2���� ��
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
2�!3�� ��������
37Probabilistic Classification Vector Machines 38Rastch 39True Positive Rate 40False Positive Rate
1i
��@$� ��� 697�?�� ��� 'SVM������� E�q����� ���X�� @�� ���K8��
�q���� ���<��3�� ����A��� YB��� 6�� �e�� �8!�� L���
C�![�����2���U�����
������ :7�����RVM�'��@� 2�B������� 2����t���� �XT� ����
���� E�Lw�9�� ��6?<;���� � �2RVM��:�����#�!8"��q����c7
�'������ ��� 5<���� 2��@ � 2 �� �KF� :� ����� ��� ����
6?<;�2�B�����J�����K�� ��<x������E�2���X��t�����:7��6�
�'������@��6��SMX8��6����@��$6?<;���89B��<x������:�!�
i�N����7� ������68�����K�����?�������@ �E�:7�#���D�2���
�����������6���eC�![��'$����6�������^7�����2���RVM�
������ �������=��F� ��!8N�� L��T� ��h� 2�B������ �G����
� :7�����6?<;����� 6�� S�T�� k�Z8����9"� L���� 2�B�8������
���E������9"�L�H��6�RVM��6������L����2�B�8������6�
� '$� 6&��� L��T� 2�87��� Ch�� �MN� d �� :7�� @�� '�������
���697�?��SVM�������@�"BCI������K8����������E����J��6�
� L���� :7�� qD�RVM� �� d �PCVM0u�� ���XH�^�]).[�
�2�X7@��� ��� :����� #�!8"�� q����� '$� ��� 6�� ��� �����
� �� �K8�����@�� c7� �B� 6�� SMX8�� ��@��$� '������ 2��@
6?<;����y7�X���B���E��� 7��=��<N�6��6��SMX8��'������2���
6?<;����h� �7�~Q��!�� @��_T��������q7@��� q���� ��<x�
�'������2���� ��K�6?<;��@��_T��������q7@���q���� ��K�
���y7�X���<x����h��7�������!����`L��\*EaV��:�A!B
� C87�� H�PCVM����� '���!B� ��� L���� 6��� 2�B�8�����
���:��X��2�����7�C87�� H����7��:��X��6��2@����:7������ �:
�9����B�8������`�6!�!P\yH�aVE��
��"!�"!"���3&4�h�9�M�����7��(�����0D�(�7���3��n�>�)(�����
� C87�� H�� �8������ ��PCVM��,�:�"� �����G� =��[�� 6�
���k�Z8��� '$� 6��� ���?��d@��$� �7��D�q7@��� q���� � ���
Y������� �����y7�X�� '$� 2 �� ���,����� E�C87�� H�
EM�������K8����8������:7��k�Z8���2����6���k�Z8���6�� ����
�=��F���������#�!8"���lH�U������9"��8������6�H �����?�
���� 6�H �� ���?�� k�Z8��6����� ��� C87�� H�� :7�� t����2�B
����yT�8���M3�� E�6�� @��2����M&� ��J�� 6��#�!X��d �
6����� ��� '��8D�� >���M3�� 2�B�6�H �� ���?�� :7�8�� :��X�� ��
����d@��$�@�D�����B�8�����E��
���L��\*V,��6D�;�c7������q��������@ ������W �E�8T 1iy = +�
��� �$( | )i ip w �K����h�q����c7 \��!��@��_T�������
~Q�V����E�8T 1iy = −���� �$( | )i ip w α�����h�q�����<x
\������!��@��_T��������V���]).[E���
������ ��������'������6N�!e��6H�?��:7�� ��� ���K8�����B�2���
�_Z�0������<W���&�������L������&���B�6�01���<W�c�
����E#� ����B����������&�� ��2�2��&��#� ��� �d@��$�2�B
� �J�� ��� '��@$� ����� ��� >��C�8D��� E����� @�� :7������ 2�Bo1�
� @�� �<W� c�/��6�H �� �7��?�� k�Z8��� 2���� ��@��$� 2��&�
� 2�B�8�����PCVM�� ���K8��C7���E�� '�7���2���� ���� ��f
�� 6�H �� ���?�� :8D�7���� 6w����d �� @�� 6��v����Rastch0.�
]01[�C7�������K8����7@�=��F�6�(�+��6<������@��$�'�����
�q;�?8�����7@���@�����K8��������5-fold� ��6����<9������!9T
)�� 6�*��67���W�d@��$� � '��@$� 2�B� 6N�!e�� 6��t����� 6�
� C�9?�6N�!e�� 6�� 2�3�� 6�� �C7�����' ��� '��@$� 2�B
�����������!B�E�#���c7PCVM���KM8Z��6�H ���7��?�������
�\-�yM8Z�����?�initialθ�@�/�� ��o��>�����+�1V��@�� ���K8��� ��
W�d@��$�'������67�����d@��$C7����� 2�@��6�����'$����M!N�
� 6�H �� ���?�� �B2����67���W� '��@$� '����������6^���� 2�<�
TF TPR FPR= −�� \������ _�Z��� ���� :��� R%8G�
� �<x�TPR0-�� �<x�� ������� _�Z��� ���� FPR
*1�V
�@�����C7����2���� E���� ��� ���$������ |7�8�� >�!���7��� ��
67��$�����2�-�� ��^�+���B�^��6��2��;�6���C7�������T�'�8�
� �6�H ���7��?��� �����t�����6�� ���8�� fold��89B� �B� E���
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
� �� �� �������������� ����������������������������������� !��� �"�##� ���
41Matlab 42True positive intentional control 43False positive intentional control
1q��
�L��\+V,�����?��C�B�K��2�7�[��Y7�!�����'��@��6��8�$@���'��@� �'���E��
6�H �� ���?�� '�8�� �B���� k�Z8��� ��� 2�6�� C7�����?�TF�
�����6�����'$�#�!N��@��LF�"�E��7�����+��6�H �����?�\�@�
�����6�����'$�#�!N��@��LF�"�E��7�����+��6�H �����?�\�@�
���?��c7�'�8���B�V���$�������$�2���$�6�����6����������
q<��]01[�����?��:7�8�initial������LF�"����E��>@s����
� ��f�����:7��2@��� ������ ��J�� 6�6?<;�����6w����2�B��� @�
��������XH�^��]0)[��5�3����tM8�*)�������K8��E��
��"!�"�"�I9��M��
��!9T����6��6�� ��!B0�,/,/��_Z���B�2������������/�
� ���7@��� 2���� >��� 2��&�� � d@��$� @�D� ��� ��&�PCVM�
��� ���K8��� E6�<�� ��J�� 6���5G� 2 �� C89��� 2@��
��z7 ��B��������'����C87�� H�2����#�!N����e��'��4H�)6���W�2��
���#�;�>���)�6��!��@��#� ���2��&��>���I��Z8���C7���E�
=��<X��S�T�����6��@�� c7�B�6��!��2�B�2��&��>���c7�
� 5����t9Q��6?<;����SMX���D������C����8��6J3H�O�T �
���"����_�Z���C�B�E��
��"�"�c��h�(�7���
6����J����<�����M!N�C89����6M"���i��d@�����2����
� �& �G6?<;����\� :�9�� #�!8"�6?<;����"� �7� ���G��V
6��g�����6��!�2�B�'�������'��@$�#�!N����E�����6M"���:7�
�'��@��8������ ��@�����K8���:�A!B� �6��8�$�#�!N��@�����K8��
� ���M!N� ��<�� t&��� ���@��� '��@� � '���6?<;�����
� ���X�� YB��_�Z����B��� ������� 2����]0/[E�'��@�
'�����6MF�D�����@�����6���7�����& �G6?<;����Y����@�
������!���T���6��8�$��"�_�Z�������G���<8X�����!MT�����E
'��@����@���6��6MF�D�����@�68K��������6��i��@��O�T �
_�Z����<8X�����G���6���& �G�6?<;�����&����!������E
�L���C�B�K��:7���8��������J��6�\+V��2�7�[��=��F�6�
���� ���� 6w���� �H�x�� E�'��@� � '���� '��@� =��� O�!e�
���@����rs ���� :��� ����@� 6MF�D� @�� �7�<���H��8�� ���G��
U����k�Z8����8����� %X���c7��B�2������������?��k�Z8��
� YB��� 6�� �e�� �8������ �� :7�� @�}B$��=�N%;�� #�?8��
���{����'��@�����<X���7� �����C89����B�����������E���
�e7��'��@�'����������)11�6��!�� �'��@����@���������u+1�
6��!������J��68D�������6�O�!e������'��@�=��*�0��6���W
���E����:7��k�Z8�����D����:7������6��_Z��LT��"����
*�0�6���W�i��@��#�8��\:� ��'���� V�C89���r���e���[T�
#�8��'$����68���������� E�@�� 2���9�� ��� ��D� :7�� 68<H�
�P�D��H�8��2�B��������r%���������M!NE
��"1�"���7� �$�������(��
@���e�$�7�6����7���ERS�:�!������i��@��O�T ����"�
����Q�6���W���& �68�����������@���#�8�� ����G�����6���@���
0����+�+�6���W���<W�c���B���d�89��C7����E���:7���!9T�
@��d �����7@������G��6�����G��6��=��F�6^����\0V� �\*�V
2����6<��3��TPR� �FPR����K8������(��
TPICN
TPICTPR = \0V��������������������������������������������������
�FPICN
FPICFPR = \*V������������������������������������������������ �
������ 6^���� ��\0V� �TPIC*/���B� 6�� �<x�� �H�8�� ���G�� �7
�H�8���@������_�Z��0����+/+��68K��6���W����^������� ����
\*�VFPIC*0�����_�Z����B���<x����������H�8�����G���7
�@��������D��@���@��I��G�2�BE��
�����TPICN��@��� ���X�� � #� ��� L�� #�;� ��� ���G�� 2�B
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
2�!3�� ��������
44Recursive Operating Curve
1
FPICN�6��!��L�����X�����@���'��@�O�!e�����C�9?���B� � ����'����'��@�E���:7��6H�?�����X���@���2�B����G��������01�
\����B���&��01���@��� c7� L�����<W�c�� �B� � �<W�c�
�����8��"� ���G�� V� FPICN�r�<7�?���������:� ����� ��;� 6�
)/1����E��
������2�B����!�����7@���@��i��|7�8�ROC**�\TPR��t9"��
FPR���������6��8�$�yM8Z���7��?��2�@��6��6���7$� V�6w���
������� E�� 6��t�����:7�� 6�� 6�@�2��@�� 6��8�$�yM8Z�� �7��?�
�KF����)��>������ 1+�1��7��?���TPR�� FPR��6<��3���������
�i��� � 6�� ����!�� @�� 2�� 6^?�� 6�� g����� �7��?�rs ������?�
FPR��@��'$)1�r����W� ������8!���F���5G�6��1y x= −���
\y��7� 2��!N� ��3� TPR � x�� �7� �?D�� ��3�FPR�V
c7�������������k�Z8����������B�2����������E��
��
1"��g���)�r@���
� 6�� g����� |7�8�� 2@������$�"� ���G��@�� ���K8��� ��� �����
��8M�D� ����W������2�������8M�D����W���K���t7�P���Q��2���
Y���� �� @�� ���K8��� �d@����6?<;����PCVM�� SVM����
�&��# \)V�� \/V�����6F%G���E���B�2���� �H �&�:7�� ��
� �7��?��_Z�TPR�� FPR�:� ����� =��F� 6�±��R��3��
��������d��������X��E�yM8Z��t�����6��_Z���B�2���
d@��$�2�B��&��@��'�����'��@$������7l��E�6e�8��6��5��8�
���� ���� 6w���� �H �&����t����� 6��:7�� @��LF�"� E�|7�8�
���W������2������2�B�8M�D�#�!N����9����D�67�e��6M"�����
� #� ��EEG�����!B� 6��� @�� c7� �B6?<;���� 2�BSVM�
PCVM�� # �&� ��\)V����� ���� 6w���� E��J�� 6���67�e�
� ���W� ����� 2��� ��� 2�B�8M�D� @�� ���K8��� ��� �9����D�@�
6N�!e��2��/-��6<������ �����2�B�8M�D��7��+�������2�����
����W/��������!B� ����B)�����B�,��9����D��� �3��6�o����
0o���� ��� ���B�������,���� ���K8�����U����� 6�� 6�� ��!B
q<�])0[���������6w���E��
�������:7��6H�?��@��>������D��Lib-SVM�]00[�6����J��
�������2@��6?<;����SVM������L���� ������K8�����E���3��
:��X��2�B�8������C� ���:7��6?<;�������q����]0*[�� �//��6��
L�[K��'������������ E����e7������@�����7@���q;�?8��10-
fold�2����d@��$�'�������B����������K8���U���i����7��?��
TPR� �FPR�6��!��6��6��!���2�@��6��B��K&�@���7��?��C� �
���,�6������@���[0,2]��!87�� H� =��[�����4�������,�
6<��3����� �����7������697�?��TF=TPR-FPR�2�@�� 6��
�7��?��yM8Z����B�8������2�B�8������6���6?<;����k�Z8���
����� E������K8���@��:7��2�B�8������6��� ��B� ��2��&��
���K8����������@�D�d@��$�6?<;�����7���2����@�D��@$'���
d@��$��������E�� ��� � %NSVM�����M!N� ����� L���� ��
SVM�����������������:7����������^G�L������U��|7�8�����
��������'�����������:7����� ��������L����6&���L��T�2����
� |7�8�� ��� :7�����SVM� PCVM���:7�� ��� ����� L���� ��
�d�����6H�?���������E��
������ # �&� ��� ���� 6w����|7�8������� ��\)V����?��5��8�� �
TPR���<x�������_�Z������� �7�@���2�B�����"����G�
�@�����K8���������6?<;����PCVM������L��������:� �������^�
� 2���u�� ������ �����.0����� 6�� ���� ���� d����� �F� ��
� :� ����� ���?�� ��� 697�?�u0��@�� ���K8��� �H�"� ��� �F��
6?<;����SVM��)1������'���������<���F��B��E��
�<���������B�2��������6w����|7�8�������������K8������|7�8���
�@�6?<;����PCVM�����D��2�����z7��S2��S6�� S7� ��6&���L��T
���� E��H�"�:7����`�# �&\)Va��@�� ���K8��PCVM�����6�
� �<x�� ����� _�Z��� ����@���2�B�� ��� ��� ���"��<��
�Z�������'����_�Z����B���������������2� �"�)���YB��
���������E��
����� # �&\/� V�4�� v�w��� ���M!N� |7�8�2����� ���� �"��;
�8M�D� @�� ���K8������W���K���t7�P� ���2�BQ�� �� 6?<;����
SVM�� PCVM����'���� ���B�� E����� �e7�������<�0�� )�
�:� �����2�F��TPR�� FPR��@�����K8�����6?<;����PCVM�
����697�?����SVM��������LF�"��� E���<����H�"�:7����
_�Z��� Y7��D�� ��� ���M!N�� �7� ����� 2�BTPR����� ��
� _Z�� ����S2������ 6�� �H�"� ��� U���� 6&��� L��T
_�Z���� �<x�� ������� 2�BFPR����� ���D�� �8���� ��� r�<7�?�
6?<;� @�� ���K8���� ��PCVM����� 68D�7� E�6�� 6&��� ��� :7�����
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
� �� �� �������������� ����������������������������������� !��� �"�##� ���
45Wilcoxon
#2��
�# �&\)V,����M!N�697�?��SVM�� PCVM���������K8����9����D�67�e��2�������W������2������2�B�8M�D�6���8H�"���E��
Subject ID SVM PCVM
TPR(Mean±SD) FPR(Mean±SD) TPR(Mean±SD) FPR(Mean±SD)
S1 94±5 2±2 91±12 3±2
S2 54±20 10±2 79±25 8±1
S3 97±4 3±3 96±2 3±2
S4 80±7 6±4 80±23 5±3
S5 56±23 10±3 60±11 7±1
S6 65±7 7±4 85±12 7±3
S7 61±2 7±2 91±2 5±3
Average 73±13 6±3 83±15 5±2
��
�# �&\/V,�����M!N�697�?�SVM�� PCVM�����W���K���t7�P����2�B�8M�D�6���8H�"���Q���������K8����9����D�67�e��2���E��
Subject ID SVM PCVM
TPR(Mean±SD) FPR(Mean±SD) TPR(Mean±SD) FPR(Mean±SD)
S1 98±4 2±2 98 ±4 1±2
S2 62±12 8±1 87±9 9±1
S3 98±2 2±1 98±2 2±2
S4 93±4 6±3 93±0 3±1
S5 80±3 8±1 80±3 8±2
S6 90±12 7±3 91±2 4±3
S7 86±10 5±2 80±6 4±3
Average 87±8 5±2 90±4 4±2
��
� �H �&� :7�� ��� ���� 6w���� |7�8�PCVM������ ���T� ��� 6�
6�����2���M!NSVM ��@��2���9�����6�M��������68���������
��@���8��t�����6�SVM���7��������@���2�B�����"����G�
�68�����#� ��������EEG�����L!N��E��
������������C89������M!N�697�?����J��6�K8�d �� ��@�����
�����W���K���t7�P���� ����W������2�������9����D�67�e�
� ��� ���# �&� ������m�8��2���8�� 7��7����697�?�C��E�
���'����# �&� ���B�~Q��!��2���8��697�?���6���B�
�9����D�67�e��d �����4���������@�����K8�����6?<;����SVM�
���C������:� ����� ��^�� ��<�)*�� )�����t�����6��2�F��
'����� TPR FPR �C�����68���� E�������!��'�8��697�?�
�����9����D�67�e��d ��@�����K8���������M!N���<������# �&
���t7�P�K������W�������H�"����d ��2�����6?<;����2
PCVM��'�����6�u�� )������F��TPR�� FPR�'��������BE�
���6XH�^��]//[��� ��� ����:�H ��2������K8��� 6��C7����'����@��
�B�8M�D���W���K���t7�P����2��2�B�8�����������G�:��X��
�6��i������@���'��@� �'����'��@��X7�d@�����t��8�
� _Z�� �B� ����� C89��� ���M!N� ������ ��� ���D��������<�
��Z�E�� 2�H �&� 697�?�� ���� �e7�� ��\)V� \/V�2�!����� �
�B�8M�D���W���K���t7�P����2���Bf�2�B� H��I��Z8�����
����"�6��g����\���7��ERS�V�#� ���@�EEG���������K8�����
� ���B�@�6?<;����=�<W�������E�Y7��D�c��K��=��T������@
� ��i����D��B� 2����� 2�8����� Y7��D�� c��K�� =��T�
�����9����Di����D��B�2�����2�8!���:7�8!��@���z7 �2�B�
����897�� ��h�n��G�YB���t&��� 6�����B�8M�D� O��� :7�
�#� ��EEG������ � ������7��� ���M!N� ��<��L��N������
C89����B������9����D�67�e��d ��:7������8<��2�E��
������# �&�������!��'�8��697�?����\)V���!��'�8��
�# �&�~Q\/�V���6���D�7���'�����������K8���2�B�8M�D�@��>
� ��� ���W� ��K��� t7�P� ��YZ��Y���� � d@����6?<;����
PCVM����YZ��6?<;�����t<������M!N�6J"%��L��T���<�
��7��������C89���@���2�B�������"����G� ������ E�>�e��
'�9���M7 � 68&� �� 2���$� '��@$*+��|7�8�� :7�� :��������W
����2���$��J��@��|7�8����<��6����)���?����1E1+<1E1)+�p�V
��<8X�����E��
���������M!N� ��<�� '����� 697�?�� @�� 6�� �&��� tH�&� 68��
6?<;����PCVM�� SVM�� 2�H �&� ��\)� V �\/V��LF�"
�����z7 � k�Z8��� ��� 6�� ���� '$� ��������� � �8K�XP� 2�B
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
2�!3�� ��������
46Time complexity ������������������������������������ 47Computational Complexity �������������������� 48sequential minimal�optimization
#�
�8H�"���z7 �:���2�8����������!B�6���@������I��Z8���2�B
�@�����K8���57��������X7������68������& �6?<;� ��'�����
� ���M!N� ��<�� ����W� ����� 2��� ��� 2�B�8M�DPCVM� ���
����697�?� SVM�6J"%��L��T�������`�# �&\)�EaV�:7�����
��z7 �6���^7�������� �����k�Z8������Z�� �Bd �� �����
PCVM�SD����&���L��T���;�6���@����SVM ���������U���
� 6���8H�"��z7 ��B����K���t7�P� ���2�B�8M�D� @�� ���K8��� ��
�#� ���@�����WEEG����I��Z8������M!N����PCVM����
�@���_�Z��r�<7�?�� ������"� ���G��2�B�\� ����� ��� �&S2��
6� TPR�� �� �"/+���� ��<�� �F������7� V�� �SVM��2�����
����E�� @�� ���K8��� 6�� C���� d����D� 68<H�PCVM��2�7���
� ��� 697�?�� ���2���9�SVM ��U�����rs ���L������N� �8�����
�6���:��X��2�����7�C87�� H�����'���!B�������� r����W�����X�
������6��'�<�8���2�BPCVM ��d@��$�#�;�������K8�����$�@�
�������@���8!�SVM����E��#���C87�� H��:7��� 7��=��<X�
c����� ��� 697�?�� ��� ��� 2SVM���� 6w����� ���6�� �e�� 6�
�C�![��q�������<��3������A���YB��������E��
���������A�������@*o�C87�� H���B2�6?<;���2�PCVM�� �
SVM ��B� ��@� 6&���0��7O(N3) �����6��N�'������B��
���X��g�?����@��$����]).[� E����A������<��3�*u�SVM��
������K8���@��������d ���2�<�� ���2@��C87�� H��SMO*.�@��
6<����O(N2.1)� �����A������<��3��PCVM�@��6<����O(M3)�
����6��M<N�'������B�����X��q�����67������t7�P�
�KF��h����� E������K8���@��C87�� H��PCVM��L�H���#�!N��
g���:�����c��'������������@ � ��7�� !B�q7���
C87�� H��EM�����X��q�����67���2����L�����#���C�![��@��
���?��6�H ��M=N��N�9��6�����X�����9����Q���YB������
���7� E� %X��������K8���@��C87�� H��PCVM�2@����6��2��&��
2�e89&�������� ����7@���q;�?8��2����:��X���7��?��6���
2�B�8������t7�P�C�J�� ���N�L�����9��U���7@����
PCVM���N�6���L����'���!B����2�����7����C87�� H��
EM��:��X��������� �������?��6�H ��:7���8������2����
2����M&�@��6��>���'��8D�����6�����2�B��M3�����@�D�d@��$�
:��X�������E����# �&�\0V�:� �����=���'��@�>@s�2����
d@��$�C89���������K8���@���B�c7�@��C87�� H���B2�
6?<;���2�SVM� �PCVM��6w�����������E�:� �����=���
'��@�>@s�2����:��X��2�B�8�������C�J��t7�P� �L������N
���C87�� H��SVM� �� :� ����=���'��@�>@s�2����:��X��
���?��6�H ����N�L����������K8���@��C87�� H�� �PCVM�
6<��3������ U����^��# ��# �&�6w������������ E:�A!B�
���:7��# �&�5��8��=���'��@�>@s�2����:��X��
t9Q����B2����!��6��!�2�B�2��&��'��@$�\2 �"01��c�
�<WV� ��������X��5��8��2�B������'�<�8�����������K8������
�B�C87�� H��2����L�����#���q����C�![���<W���������E
6�� ��!B�6����B�������������X��2�B������'�<�8����7�
=��<X��� 7������A���q����C�![�����C87�� H��PCVM�
���9���8!��@��C87�� H��SVM�����6��:7��R%8G�����=���
'��@�>@s�2����:��X��t9Q����B2�'������@�D�'��@$�����
U�������& �����=���'��@�>@s�2����:��X��2�B�8������6���
SVM���^��:� ������8!��@��PCVM����E�
# �&\0V,��697�?�����A��� �=�<��3��'��@�5��8���d �� �
6?<;���2��
������������������������3&4� h��?��������������������
���7����9��?��7��(�����
6?<;����
SVM
6?<;����
PCVM
C89���d@��$�'��@�5��8���+..�6���W��o+*�6���W��
��&��'��@�5��8��\'��@$�@�DV��0)�o6���W��/0�1�6���W��
�5��8�'�<�8���2�B���������X���*/o��/)��
��
������MN���B����:7���T���'$�����6��2��&��PCVM�
r%�������5�3��tM8��>�e������������H�"�6��2����2��&��
SVM����>������D��libsvm��@��2�M7�D�Mex�C++� ����K8���
�������� E:7����������'�����������2@������57����'�9�7�
��& �68���������r��?7�=���'��@�>@s�2����d@��$�
C87�� H��PCVM�@��C87�� H��d@��$�2����>@s�'��@�SVM�
�8!���B��G����E�� >@s����� ��f�������� =�<��3�� 6�M�
� @ �7 � 5�3�u�=�[Z��� ��� C89��� @�� ���K8��� ��� � �
�� �@����Intel Core 2 Due 2.4G�� 2G RAM������>�e��
���E��
������ 6M!&�@�YB z���!��2�B���"��;�6��@� ���6��C89��
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
� �� �� �������������� ����������������������������������� !��� �"�##� ���
49Movement related Potential������������������������������������������������������������������������������������50Escalante
#!��
�>�e��� ��G�� 2�H��� ���2�4��v�w��� �7� 68H�" ��2���D�����
���������8D�����6w����C89���6��'����Y�����!B ��Q]))[�
������������������ ������"������SD���6�����������
i��#� ��� @�� ���2�4�� 6��@ � @�� �����<W�'������ ��*����D
�5��8�����CH��+o��TPR�� +��FPR����I��Z8���E�:7����
� �7� ���"� 6�� 689�� � L�9��8�� @�� �"��;MPR*-������ ��
�@���_�Z���2�����8�� �����C87��=����4��2�B����8��"����K8
��� E���XH�^�� 6�� 6&��� ���� '����� 6����� >�e���MRP����
� ���"� ��[�� �H�"� #� ��� ��EEG��!�� ��7�����]*[U�
�C�!X��:7������|7�8��6��C89���:7�C89����B���[������8<��2
�9��� �<8X�����"� E����9��C89���:7��d@��$� @�D�:�A!B
� :7�Q� 2�B�8������ C�J�� 6�� @���� � ���� ���A��6?<;����
SVM������ E����<W�2�B� �8�H�� ���X�� ������ �).���<W� #����
���� �<^T �� E� '����Y�����!B� ]0+[��7� H���2���� �7�&
��� ������"���[������8<��2�4��v�w�����������^��6�
�'$���d%�����"���[�����������_Z�������������C89��
���:� ��E�=����4���C89���'���:� ��2�<��S�?3��:7����
�'����p^�ERD�����6��$��3��6�� ����?��:7��6��8�$�@��2��
���<N�:�X���������:� ��C89��������E�C89���:7��������X�
� '����� ���M!N����7@��_�Z����B�=��� ��<x���������2
�'��@{�����B���C89��������8�� ��^�� 6���K�� ��Q�2����5
������ 5G�2 ��=��[���1E.�FPR�� � -�0o��d����� 6���W
���E����?�FPR����������k�M^��C89���:7���������d����
�'��@�=��{�����B���t�����B�������@��2���9��2����C89��
�9��� E� 68<H�'�7����2�� �� @�� 6H�?�� :7�� ��� 6�� ���� ��f
� ����A�����@����C87�� H���B�2������������K8���2�����7U�
�d ��@�����K8��������������J��6�6?<;���<����2������M!N
9���:7�<T�L��T��"����C8���7��?�����H�E���
����� ��� 6�� 2� 7�� S�?3�68�s����+1�])0[���"��;� 2���
� >�e��� ������"�����8<��2�4��v�w������������t����� ��
C89����B� ��7��� �� �B� ����8<��2ERD� ERS������d%�
� 6�� ���c7�� v�w������ �"��;� t���� �T�� ��� 2�4�E�
@�����K8�������9����D�67�e��c��������W������2������2�B�8M�D
/���z7 �I��Z8���d �� ����B�C87�� H�� ������'���6?<;����
SVM��I��Z8���2�����7���@��c7��B���B����q<�])0[�����K8��
���� ��t�����@�����K8�������7������ 6?<;����SVM��v�w��
�"� ���� �"��;� 2�4��:� ����� ��� ��� ��� ���u*�TPR��
FPR=6%����_�Z���B�� E� ��� �XH�^�])0[��'����:�A!B
� 6�� ��� ����� |7�8�� ��7��� ��� �8<�� C89��ERS�6�����|7�8��
C89���� ��� �8<�� �� t������7���ERD� �ERS����� E�@�
�e�$�7�� �S�?3��:7�� ��� ���K8��� �����'������ 6��q<�])0[�
������"��;�C89��� �|7�8��S�T��697�?��'������89B�'�9�7
��� 6H�?�� :7�� ����XH�^��])0[������ ��& � E���M!N� 697�?�� ���
� � 6H�?�� :7�� ��� ���� �"��;� C89��`������ �!�� '�8�
# �&\/Va� ��H�?�`)0a����7��������:� ��������?��6��TPR�
�FPR�t�����6��)o�� /�68D�7���<���F�������E���<��:7��68<H�
� '��@�YB����!�T� 6�� ���M!N{�����B��U���� C89������7@
��� ���@��� '��@� � '���� '��@� ���?�� O�!e��q<��])0[�
� �����+�/ � ������ 6H�?�� :7�� ��� � 6���W*�0���� 6���W�����k�Z8
���� E� '��@�=���YB��{�����B���@��2���9��2���� C89��
����X�� '�� $� ����� 2�@�� ��� ����� �H�8�� 2�B������
_�Z����B�YB��� � �8����p�3F�2_�Z����B��������2
�����!�@����<x�E��
������ 6F%G� ��^���z7 ��B�2��<x��;� C89������ �����"�
@������<N�6H�?��:7�(�����X��@�����K8��#������B��� �3���<W�2
�=��� ��� �����<W� '������ @�� ���K8��� ��� C89���d@��$)+�
� 6?�T�\� L���� ��&�� �o1��<W� c�V� �� @�� ���K8�����7��
c7]�H ���������� � ���7��� �7l�ERS�� 6��:�"� ��� ��� 6�
�6�M���XT� ����"�#� ���������"���[����EEG����K��
����B�8������ k�Z8��� 6�� @���� ' ��� ����� ��@��$� @�D� ��8D��2
� ��X8�6?<;���� �@�� ���K8���� 6N�!e���z7 ��B�2���� '�9�7�2
'�������6!B���6�������@� ��9����D�2�B�����:��X��' ���2��
��������B:� ��������M!N�6������8����7������ ��-1�TPR�
��*�FPR�O�!e������:7����YB z���@�����K8�����6?<;����
PCVM���9����D�67�e��d �� �t7�P����2�B�8M�D�����8<�
� �2�4�� v�w��� �"��;� ������W���K���@�� ���K8��� R�B� 6�
C89����B�2BCI���������� �7��@$�@��I��G����� �'��$�2@����
�7����:j!^�����M!N�8����C7�E��68<H�2�<��6�7��6��6&�������
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
2�!3�� ��������
51Radial Basis Function 52Probit
#�
� ��7��� 6H�?��:7�� ��� � ������"�2@������$ERS�����,��6�
����"�2��&��@��i��6��!B���#� ���EEG��B�m��������,�
�O ���'��@�6���<9����G���������"�:7��2@������$�����!B
�:�����G���'�����:7������U�������!B�������5�������")����
+�0���"��;� � ������H�8��2�B�������@��2���9��2����6���W
v�w�������#�<T�L��T�d���G� �:� ��2�BE��
#"���0�)?70E
� 6H�?�� :7�� ��C87�� H���7�&2��2�4�� v�w��� �"��;� 2���
� ��� ���"� ��� �8<�@�� ���K8��� ����t7�P� ��� 2�B�8M�D� c���
� � ���W� ��K��6?<;����PCVM�� �D�X���E����J�� 6�
� I��Z8��SD������� ��7��ERS�i�� #� ��� @��� � 2�4�� 6��@
� 2@������$�@���2�B���9����D� 67�e�� ���� ���"� ���G�
� q�� � �9����D� ����� ��� #� ��o�� ��0o�� ���B\��� �3�
C87���8�� � ����2�BV�� @�� ���K8��� ����K���t7�P� ���2�B�8M�D�
���W�Q�� >�e����� E� Y7��D�c��K�� =��T����� ����@
i����D��B�2�����2�8�����Y7��D�� c��K��=��T���9����D
���i����D��B�2�����2�8!���:7�8!��@���z7 �2�B�����K8��
�B�8M�D� O��� :7�� @������h� n��G� YB��� t&��� 6�� ��
� #� ��� ���897�EEG������� ��L��T� ��<�� 6e�8�� ��
6J"%���@��� _�Z��� ��� C89��� ���M!N� ��� 2��O�T � 2�B
����"�@�� ���K8��� ��� �9����D� 67�e��2�� �� ��� 697�?�� ��
� ���W� ����� 2��� ��� 2�B�8M�D��� ��&���7$� E� %X���:7�� ��
���� :�H �� 2���� 6H�?���� ��� �3<BCI��C87�� H�� c7� @�
�>���6����s�!8"�PCVM��2���6?<;� H��2���6��689�� �2�B
i�� #� ��� @�� ���"�� 6��@EEG�� ���K8����E��6�� 6&��� ��
�d ��@�����K8���2�7���6?<;����2PCVM�����J��6��:7�����
� ��� C87�� H�C89����B� 2BCI���� ���D�����7� 7�&� �������
t����2����6?<;���SVM�����E��6��C7����'����6H�?��:7����
PCVM�����6����������yXP��B�2SVM���<��:���@������6�M�
������@��2���9������@���8��t�����6�SVM��6�����T6?<;����2
#� ����B� 2EEG����� E�#�!N�� @�� LF�"� |7�8�� 697�?�
���6H�?��:7�����2������C87�� H��q<��|7�8��])0[,����6���'$
K8��� '������ 6N�!e�� :�!B� @����� ���� ���,�� ��<�TPR�
�#��X�)o�� ��F��FPR��#��X�/����'��������F��B��E��
��
?�(�.��H������������@��k�&�2�T$���9D ����MA9���D� �2�T$�68�s�����
@���� �����������Y7����6��L�H��������8G�����T�'����'������
���"����6�����:7��6H�?��'$�@��������K8��E��
��
��0�b+��
�,�C87�� H��PCVM��
� Lw�9�� ��6?<;������ 2��8�����6N�!e�� ���'������ @�� 2�
�t9Q��� �2� � �'���������?��2�8K&�=��F�6����@��$
=��[�� ����� �B{ }1
,N
i i iX y
=�� ������������ 6�{ }1, 1
iy = − +�
'������B���@��c7��B6?<;��B�����E�:8D�7�Lw�9��:7�����R�B
�#��( ; )f X W���������@��$�'������6N�!e����������6�
� 6�� 2�3�6?<;��������M!N� ���� '��@$� '������ 2���� ����8�
r�"%^F�� ������68�����<����C�!X��=��T�@������G�2�7l�
����� �����G��E��:�X���� �7��?��5����#���:7�'@ �2�B�W�
� #�8�������� EH��R�^X��� � R �X�� ���q���� 2���� �7l�
( ; )f X W��y7�X���7@�=��F�6�������(��
,
1
( ; ) ( ) ( )N
i i
i
f X W w X b X W b=
= + = Φ +� θ θθ θθ θθ θφφφφ �\+���V����� �
����������?��'$����6( ; )f X W�<�������@���^GN�67���q���
{ }1, ,( ),..., ( )NX Xθ θθ θθ θθ θφ φφ φφ φφ φ������\�6�θ��67���q�����8�����������
���V��1( ,..., )T
NW w w=� ���@ ������b����7������?�
����E��7�������N�X��67���q����S�?3��:7����RBF+)��'��X�
��� k�Z8��� 67��� q������� E� 6��& �G� ��� �� ��J���2�B
( ; )f X W�� �2�7��� �7��?�� 6�@����� ��� �;�<���� q���+/�
( ) ( | 0,1)x
x N t dt−∞
Ψ = ���2���PCVM�������K8������� ����
#����7����6^����6�\oV��L7�<�������(��
,
1
( ; , ) ( ) ( ( ) )N
i i
i
l X W b w X b X W b=
� �= Ψ + = Ψ Φ +� �
� �� θ θθ θθ θθ θφφφφ \o�����V �
������2��@ �@��c7��B�:�����q7@��i
w����7��� b��t�����6�
� �_T��������c7�6��6�������KF�:� ����� ��������c7
�6^����=��F\u�V�y7�X�������(��
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
� �� �� �������������� ����������������������������������� !��� �"�##� ���
53Expectation-Maximization
#1��
1
1 1
( | ) ( | ) ( | 0, )N N
i i t i i
i i
p W p w N w−
= =
= =∏ ∏α α αα α αα α αα α α \u������V���
1( | ) ( | 0, )p b N bβ β −= �������6^������\uV��1( | 0, )
t i iN w −α����_T��������q���
i�
β�'����t�����6����B��q7@���i��7�����i7�����i�N��2�B
6�� g����� ������ ��@ � @�� c7� �Biw� b��89B� E��8T
1iy = +�� �K���h� q���� c7� :����� q7@��\�@��_T��� ����
~Q��!�V��6���8H�"���� 1iy = −�x����h�:�����q7@����<
\������!��@��_T��������V���`�E�L��\*V�a�9��:7��6H
�6^������\.�V#���D���������2��(��12 ( | 0, ), 0
( | )0, 0
i i i i
i i
i i
N w if y wp w
if y w
αα
− ≥= �
<�\.�����V �
������2�B�8������2���� ��J����������:�����q7@������
��� 68D�����E�� @�� C87�� H�EM+0���7�B�8������ :��X�� 2���
��7��� ����b�W�� L����2�B�8������ � ���K8���������E
� C87�� H�� @�� �8����2��j��=��w�&� 6XH�^�� ��J�� 6�EM����
�2�B�8������:��X�PCVM��q&���6XH�^�]).[����6�F�����E��
��
l"�sA(7���[1] Wolpaw J.R., Birbaumer N., McFarland D.J.,
Pfurtscheller G., Vaughan T.M., Brain-computer
interfaces for communication and control; Clin.
Neurophysiol.,�2002; 131: 767-791.
[2] Scherer R., Schloegl A., Lee F., Bischof H., Jansa
J., Pfurtscheller G., The self-paced Graz brain–
computer interface: methods and applications;
Comput. Intell. Neurosci., 2007; 7982�
[3] Mason S.G., Birch G.E. A brain-controlled switch
for asynchronous control applications; IEEE Trans.
Biomed. Eng., 2000; 47: 1297-1307�
[4] Pfurtscheller G., Lopes da Silva F.H., Event-related
EEG/MEG synchronization and
desynchronization: basic principles; Clin
Neurophysiol., 1999; 110: 1842-1857.
[5] Kosslyn S.M., Ganis G., Thompson W.L., Neural
foundations of imagery; Nat Rev Neurosci., 2001;
2(9): 635-642.
[6] Pfurtscheller G., Neuper C., Motor imagery
activates primary sensorimotor area in humans;
Neuroscience Letters, 1997; 239: 65-68.
[7] Hasan B.A.S., Gan J.Q., Unsupervised movement
onset detection from EEG recorded during self-
paced real hand movement; Med. Biol. Eng.
Comput., 2010; 48: 245-253.
[8] Millan J. del R., Mourino J., Asynchronous BCI
and local neural classifiers: An overview of the
adaptive brain interface project; IEEE Trans.
Neural Syst. Rehabil. Eng., 2003; 11: 159-161.
[9] Mason S.G., Birch.G.E., A brain-controlled switch
for asynchronous control applications; IEEE Trans.
Biomed. Eng., 2000; 47: 1297-1307.
[10] Bashashati A., Mason S., Ward R.K., Birch G.E.,
An improved asynchronous brain interface: making
use of the temporal history of the LF-ASD feature
vectors; J. Neural. Eng., 2006; 3: 87-94.
[11] Fatourechi M., Ward R.K., Birch G.E.A., self-
paced brain–computer interface system with a low
false positive rate; J. Neural Eng., 2008; 5: 9-23.
[12] Gala´n F., Oliva F., Guardia J., Using mental
tasks transitions detection to improve spontaneous
mental activity classification; J. Med. Biol. Eng
Comput., 2007; 45(6): 603–612.
[13] Solis-Escalante T., Muller-Putz G.R.,
Pfurtscheller G., Overt foot movement detection in
one single Laplacian EEG derivation; J. Neurosci.
Methods, 2008; 175: 148-153.
[14] Pfurtscheller G., Solis-Escalante T., Could the beta
rebound�in the EEG be suitable to realize a ‘‘brain
switch’’?; Clin. Neurophysiol., 2009; 120: 24-29.
[15] Pfurtscheller G.,� Solis-Escalante T., Ortner R.,
Linortner P., Müller-Putz G.R., Self-Paced
Operation of an SSVEP-Based Orthosis With and
Without an Imagery-Based “Brain Switch:” A
Feasibility Study Towards a Hybrid BCI; IEEE
Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng., 2010; 18(4):
409-414.
[16] Yong X., Fatourechi M., Ward R.K., Birch G.E.,
The Design of a Point-and-Click System by
Integrating a Self-Paced Brain–Computer Interface
With an Eye-Tracker; IEEE J. Emerg. & selected
topics in circuits and syst., 2011; 1(4): 590-602.
[17] Yong X., Fatourechi M., Ward R.K., Birch G.E.,
Automatic artifact removal in a self-paced hybrid
brain- computer interface system; J. of NeuroEng.
and Rehab., 2012; 9:50.
[18] Chen H., Tiˇno P., Yao X., Probabilistic
Classification Vector Machines; IEEE Trans.
Neural Net., 2009; 20: 901-914.
[19] Leeb R., Friedman D., Müller-Putz G.R., Scherer
R., Slater M., Pfurtscheller G., Self-Paced
(Asynchronous) BCI Control of a Wheelchair in
Virtual Environments: A Case Study with a
Tetraplegic, Computational Intelligence and
Neuroscience, 2007; Article ID 79642, 8 pages,
2007. doi:10.1155/2007/79642.
[20] Leeb R., Friedman D., Scherer R., Slater M.,
Pfurtscheller G., EEGbased "walking" of a
tetraplegic in virtual reality In Maia Brain
Computer Interfaces; Workshop-Challenging Brain
Computer Interfaces: Neural Eng. Meets Clin.
Needs in Neurorehabil., 2006; 43-44.
[21] Lotte F., Renard Y., Lécuyer A., Self-Paced Brain-
Computer interaction with virtual worlds: A
quantitative and qualitative study ‘Out-Of-The-
Lab’ Proc; 4th Int’l Brain-Computer Interface
Workshop and Training Course, 2008.
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org
2�!3�� ��������
##
[22] Mohammadi R., Mahloojifar A., Coyle D A
Combination of Pre- and Postprocessing
Techniques to Enhance Self-Paced BCIs Advances
in Human-Computer Interaction; 2012; Article ID
185320, 10 pages, 2012. doi:10.1155/2012/185320
[23] Bello J., Daudet� L., Abdallah� S., Duxbury� C.,
Davies�M., Sandler�M, A tutorial on onset detection
in musical signa.ls; IEEE Trans. Speech and Audio
Proc., 2005; 13: 1035–1047.
[24] Belankertz B., “Constant-Q transform”
http://www.user.tu-berlin.de/blanker/drafts.html
[25] Wang T., Deng J., He B Classifying EEG-
based motor imagery tasks by means of time–
frequency synthesized spatial patterns; Clin.
Neurophysiol., 2004; 115: 2744-2753.
[26] Graimann� B., Huggins J.E., Levine S.P.,
Pfurtscheller G., Visualization of Significant
ERD/ERS patterns in multichannel EEG and
ECoG data; Clin. Neurophysiol, 2002; 113: 43-
47.
[27] Lotte F., Congedo M., Lecuyer A., Lamarche F.,
Arnaldi B., A review of classification algorithms
for EEG-based brain-computer interfaces; J. Neural
Eng., 2007; 4: 1-13.
[28] Platt J., Probabilistic outputs for support vector
machines and comparison� to regularize likelihood
methods; in Advances in Large Margin Classifiers,
A.J. Smola, P. Bartlett, B. Schoelkopf, and D.
Schuurmans,� Eds. Cambridge, MA: MIT Press,
2000; pp. 61–74.
[29] Tipping M.E., sparse Bayesian learning and the
relevance vector machine; J. Mach. Learn. Res.,
2001; 1: 211–244.
[30] Rätsch G., Onoda T., Müller K.R., Soft margins
for adaboost; Mach. Learn., 2001; 42(3): 287–320.
[31] http://www.cs.bham.ac.uk/~hxc/
[32] Townsend G., Graimann B., Pfurtscheller G.,
Continuous EEG classification during motor
imagery-simulation of an asynchronous BCI; IEEE
Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng., 2004; 12: 258–
265.
[33] Chang C.C., Lin C.J., 2001 LIBSVM: a library for
support vector machines. Software available at
<http://www.csie.ntu.edu.tw/cjlin/libsvm>.
[34] Mohammadi R., Mahloojifar A., Onset foot
movement detection using 1-channel EEG in self-
paced Brain Computer Interface; 20th Iranian
Conference on Biomedical Engineering, Tehran,
Iran, 2011�
[35] Qian K., Nikolov P., Huang D., Fei D., Chen X.,
Bai O., A motor imagery-based online interactive
brain-controlled switch: Paradigm development and
preliminary test; Clin Neurophysiol,� 2010; 121:�
1304-1313.
[36] Mohammadi R., Mahlooji A., Chen H., Coyle D.,
EEG Based Foot Movement Onset Detection with
the Probabilistic Classification Vector Machine;
ICONIP 2012; Part IV, LNCS 7666, 356–363.
© Copyright 2014 ISBME, http://www.ijbme.org