Sub-band common spatial pattern (SBCSP) for brain-computer interface

Brain-computer interface (BCI) is a system to translate humans thoughts into commands. For electroencephalography (EEG) based BCI, motor imagery is considered as one of the most effective ways. Different imagery activities can be classified based on the changes in mu and/or beta rhythms and their spatial distributions. However, the change in these rhythmic patterns varies from one subject to another. This causes an unavoidable time-consuming fine-tuning process in building a BCI for every subject. To address this issue, we propose a new method called sub-band common spatial pattern (SBCSP) to solve the problem. First, we decompose the EEG signals into sub-bands using a filter bank. Subsequently, we apply a discriminative analysis to extract SBCSP features. The SBCSP features are then fed into linear discriminant analyzers (LDA) to obtain scores which reflect the classification capability of each frequency band. Finally, the scores are fused to make decision. We evaluate two fusion methods: recursive band elimination (RBE) and meta-classifier (MC). We assess our approaches on a standard database from BCI Competition III. We also compare our method with two other approaches that address the same issue. The results show that our method outperforms the other two approaches and achieves similar result as compared to the best one in the literature which was obtained by a time-consuming fine-tuning process

Extracting optimal tempo-spatial features using local discriminant bases and common spatial patterns for brain computer interfacing

Brain computer interfaces (BCI) provide a new approach to human computer communication, where the control is realised via performing mental tasks such as motor imagery (MI). In this study, we investigate a novel method to automatically segment electroencephalographic (EEG) data within a trial and extract features accordingly in order to improve the performance of MI data classification techniques. A new local discriminant bases (LDB) algorithm using common spatial patterns (CSP) projection as transform function is proposed for automatic trial segmentation. CSP is also used for feature extraction following trial segmentation. This new technique also allows to obtain a more accurate picture of the most relevant temporal–spatial points in the EEG during the MI. The results are compared with other standard temporal segmentation techniques such as sliding window and LDB based on the local cosine transform (LCT)

Comparing Features for Classification of MEG Responses to Motor Imagery

Peer reviewe

Spatio-spectral patterns based on stein kernel for EEG signal classification

El trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH) es un trastorno neurológico de inicio en la niñez que puede persistir en la adolescencia y la vida adulta, reduciendo la concentración, la memoria y la productividad. El principal inconveniente de las anomalías de la salud mental de este tipo es la técnica de diagnóstico tradicional, ya que se basa exclusivamente en una descripción sintomatológica sin considerar ningún dato biológico, lo que genera altas tasas de sobrediagnóstico. Para abordar el problema anterior, los investigadores clínicos están intentando extraer biomarcadores de TDAH a partir de señales electroencefalográficas (EEG) registradas. Entre los biomarcadores más comunes se encuentran la relación Theta / Beta y P300, de los cuales estudios recientes han demostrado una falta de importancia en las diferencias entre el TDAH y los sujetos de control. Además, otro gran desafío en el procesamiento del electroencefalograma viene dado por la sensibilidad de las señales, ya que pueden verse fácilmente afectadas por ruidos de fondo, artefactos musculares, movimientos de la cabeza y parpadeos que perjudican enormemente su calidad, lo que limita su introducción en aplicaciones del mundo real. Este trabajo propone una metodología de representación de señales de EEG para identificar discrepancias de respuestas inhibitorias en el sujeto, decodificar la estructura de datos y respaldar el diagnóstico de trastornos mentales. Para esto, primero desarrollamos un enfoque de extracción de características basado en los patrones espaciales comunes (CSP) de las señales de EEG para respaldar el diagnóstico de TDAH como se muestra en el capítulo 3. Luego, desarrollamos una metodología para la representación de señales de EEG que utiliza la similitud entre series de tiempo a través de sus matrices de covarianza en la variedad riemanniana de matrices semidefinitas positivas (PSD), utilizando la divergencia logdet de Jensen Bregman, el kernel de Stein y la alineación de kernel centrada (CKA) como una función de costo para realizar una optimización de filtros espaciales. Finalmente, en el capítulo 5 presentamos una metodología para el apoyo diagnóstico del TDAH. La propuesta implica el uso de los patrones espaciales óptimos desarrollados en el capítulo 4, una descomposición en los ritmos cerebrales y la decodificación discriminativa del capítulo 3. Las características subjetivas resultantes alimentaron un análisis discriminante lineal como herramienta de diagnóstico. La tasa de precisión alcanzada del 93% demuestra que el índice discriminativo basado en los patrones espaciales de stein supera a los biomarcadores convencionales en el diagnóstico de TDAH.Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) is a childhood-onset neurological disorder that can persist in adolescence and adult life, reducing concentration, memory, and productivity. The main drawback with mental health abnormalities of this type is the traditional diagnostic technique. Since this is based exclusively on a symptomatological description without considering any biological data, leading to high overdiagnosis rates. To address the above problem, clinical researchers are attempting to extract ADHD biomarkers from recorded electroencephalographic (EEG) signals. Among the most common biomarkers are Theta/Beta Ratio and P300, of which recent studies have shown a lack of significance on the differences between ADHD and control subjects. Besides, another great challenge in EEG processing is given by the sensitivity of the signals, since they can be easily affected by background noise, muscle artifacts, head movements and flickering that greatly impair their quality, which limits its introduction into real world applications. This work proposes an EEG signal representation methodology for identifying subject-wise discrepancies of inhibitory responses, decoding the data structure, and supporting diagnosis of mental disorders. For this, first we develop a feature extraction approach based on the common spatial patterns (CSP) from EEG signals to support the ADHD diagnosis as show in chapter 3. Then, we develop a methodology for the representation of EEG signals that uses the similarity between time series through their covariance matrices in the Riemannian manifold of positive semidefinite matrices (PSD), using the logdet-divergence of Jensen Bregman, the Stein kernel, and Centered Kernel Alignment (CKA) as a cost function to perform a spatial filters optimization. Finally, in chapter 5 we present a methodology for the diagnostic support of ADHD. The proposal involves the use of the optimal spatial patterns developed in chapter 4, a decomposition in brain rhythms, and the discriminative decoding of chapter 3. The resulting subject-wise features fed a linear discriminant analysis as the supported-diagnosis tool. Achieved 93% accuracy rate proves that the discriminative index based on the stein spatial patterns outperforms conventional biomarkers in the ADHD diagnosis.MaestríaMagíster en Ingeniería EléctricaContents 1 List of Symbols and Abbreviations 6 1.1 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2 Abbrevations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 Introduction 8 2.1 Problem statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.2 Justification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 State of the art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.4 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4.1 General objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4.2 Specific objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3 CSP-based discriminative capacity index from EEG 13 3.1 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1.1 Common Spatial Patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3.1.2 Discriminative decoding of CSP . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.2 Datasets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2.1 Synthetic EEG records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2.2 Real EEG records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.2.3 Proposed scheme for feature extraction . . . . . . . . . . . . 19 3.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.3.1 Discriminative decoding on simulated data . . . . . . . . . . 19 3.3.2 Feature extraction by discriminative decoding . . . . . . . . . 21 3.3.3 Diagnostic support of ADHD . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4 Multiple Kernel Stein Spatial Patterns 24 4.1 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.1.1 EEG Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.1.2 Time-Series Similarity through the Stein Kernel for PSD Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1.3 Spatial Filter Optimization Using Centered Kernel Alignment 27 4.1.4 Assembling of Multiple Kernel Representations . . . . . . . . 27 4.2 Experimental Setup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.2.1 Dataset IIa from BCI Competition IV (BCICIV2a) . . . . . . 28 4.2.2 Proposed BCI Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.3 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.3.1 Performance Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.3.2 Model Interpretability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 5 SSP-based discriminative capacity index from EEG supporting ADHD di agnosis 37 5.1 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5.1.1 Brain rhythms EEG decomposition . . . . . . . . . . . . . . 38 5.1.2 Stein Spatial Patterns (SSP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5.1.3 Discriminative decoding of SSP . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5.1.4 Generative-supervised feature relevance . . . . . . . . . . . . 40 5.2 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 6 Conclusions 45 6.1 Future work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Classification Methods For Motor Imagery Based Brain Computer Interfaces

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2016Beyin bilgisayar ara yüzü (BBA), son yıllarda oldukça gelişme sağlayan bir araştırma konusudur. Oyun ekipmanlarından yapay organlara kadar çok çeşitli alanlarda kullanım alanlarına sahip BBA teknolojisinin temel amacı, BBA kullanıcısının beyni ve elektronik bir cihaz arasında herhangi bir çevresel sinir yollarına bağlı olmayan aracısız bir haberleşme kanalı kurmaktır. Motor hareket hayali (MHH), kullanıcının, motor bir hareketi hayal etmesi sırasında alınan beyin sinyallerinden o hareketin tahmin edilmesi esasına dayanan bir BBA yöntemidir. Bağımsız bir BBA türü olması ve pratik olması gibi nedenlerden dolayı, motor hayali çeşitli BBA türleri arasında en popüler olanıdır. Motor hareket hayali sinyalleri beyinin motor korteks olarak adlandırılan, istemli hareketlerden sorumlu bölgesinden elde edilir. Bu sinyallerin alınması için fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI), pozitron emisyon tomografi (PET), Elektrokortikogram (EKoG) ya da Elektroansefalografi (EEG) gibi işaret alma metotları kullanılabilir. Bu sinyal türleri içerisinde pratik, ucuz, hızlı ve girişimsiz bir yöntem olduğundan, genellikle EEG tercih edilir. Popüler olmasına rağmen, motor hareket hayali işaretlerinin sınıflandırılması oldukça zordur. Bunun temel nedeni ise, düşük uzamsal çözünürlüktür. Düşük uzamsal çözünürlük nedeniyle motor hareket hayali ile ilişkili sinyaller beynin farklı bölgelerinde bulunan başka sinyal kaynakları ile karışır ve bu, elde edilen EEG sinyalinden motor hareket hayali sinyallerinin ortaya çıkarılmasını güçleştirir. Ayrıca motor hareket hayali sinyal karakteristiklerinin kişiden kişiye hatta aynı kişi için zamanla değişebilir olması, sınıf sayısının sınırlı olması, EEG işaretinin durağan olmaması ve deneklerin motor hareketlerin hayal edilmesi konusunda tecrübesiz olması da bu tarz işaretlerin sınıflandırılmasını güçleştiren unsurlardandır. Tezin giriş kısmında BBA hakkında temel bilgiler ve önemli BBA metotlarından bahsedilmiştir. Bu BBA metotları şu şekilde sıralanabilir: i) Durağan görsel uyarılmış potansiyel (Steady state visual evoked potentials) tabanlı BBA, ii) P300 tabanlı BBA, iii) Yavaş kortikal potansiyeller (Slow cortical potentials) tabanlı BBA, iv) Kortex-neron aktivasyon potansiyeli (Cortical-neuronal activation potentials) tabanlı BBA, v) Motor hareket hayali (Motor imagery) tabanlı BBA. Tez çalışması konusu motor hareket hayali olduğu için, MH hakkında detaylı bilgiler verilmiştir. MH sinyallerinin fizyolojik temelleri, sinyal karakteristikleri, MH sinyallerinin işlenmesi sırasında karşılaşılan zorluklar gibi konulara değinilmiştir. Ardından, motor hareket hayali işaretlerinin sınıflandırılmasına yönelik ayrıntılı bir literatür araştırması sunulmuştur. Motor hareket hayali sırasında, motor korteks bölgesinde olay ilişki senkronizasyon (event related synchronisation, ERS) ve olay ilişkili desenkronizasyon (event related desynchronisation, ERD) olarak adlandırılan güç değişimleri meydana gelir. ERD, belirli bir frekans bandında ölçülen işaretteki güç düşümüne, ERS ise belirli bir frekansta ölçülen işaretteki güç artışına karşılık gelir. Motor hareket hayali sırasında en belirleyici işaret, 8-16 Hz arasındaki µ bandındaki güç düşümüdür. Ayrıca 20-30 Hz arasında da ERS işaretleri motor hareket hayali ile birlikte görülmektedir. Çalışmada motor hareket hayali olarak adlandırılan, kişinin kaslarını hareket ettirmesi ya da ettirmeye niyetlenmesi sırasında beynin motor korteks bölgesinde ortaya çıkan güç değişimlerini analiz eden beyin bilgisayar ara yüzü konusunda mevcut sınıflandırma metotları araştırılmış ve tez çalışmasında yeni metotlar geliştirilmiştir. Bu çalışmada, motor hareket hayali işaretlerinin sınıflandırılması için yeni metotlar geliştirilmiştir. Bu amaçla literatürdeki mevcut metotlar ile beraber, tez kapsamında geliştirilen metotlar sunulmuş ve tüm bu metotların sınıflandırma performansları incelenmiştir. Metotlar kısmında, MH sınıflandırmasına yönelik literatürdeki belli başlı yöntemler anlatılmıştır. Öncelikle, MH sınıflandırmasına yönelik genel bir çerçeve çizilmiş, ardından, her bir işlem adımı detaylı bir biçimde, literatürdeki mevcut yayınlardan bahsedilerek anlatılmıştır. MH sınıflandırmada çok önemli bir uzamsal sınıflandırma metodu olan "Ortak uzamsal örüntüler" (Common Spatial Patterns, CSP) metodu anlatılmış ve CSP metoduna yapılan iyileştirmelerden bahsedilmiştir. Metotlar kısımda, Tezin katkılarından ilki olan "Görev ilişkili & uzamsal düzenlemeli ortak uzamsal örüntüler" (Task Related & Spatially Regulaized Common Spatial Patterns, TR&SR-CSP) isimli çalışma anlatılmıştır. Bu çalışmada düzenlenmiş bir CSP metodu önerilmiştir. Metot motor hareket hayali sinyallerinin beyindeki oluşum noktalarını kullanan bir düzenlenmiş (regularized) CSP metodudur. Bu metotta, uzamsal filtrelerin eğitimi sırasında özel olarak hazırlanmış bir ceza matrisi oluşturma algoritması tanıtılmıştır. Bu ceza matrisi, verilen görevlere ilişkin motor korteksteki konumları göz önünde bulundurarak uzamsal filtrelerin korteks üzerinde bu bölgelere odaklanmasını sağlamıştır. Çalışma sonuçları incelendiğinde, fizyolojik verilerle uyumlu sonuçların elde edildiği gözlemlenir. Çalışma 2014 senesinde biyo-informatik ve biyomedikal mühendisliği uluslar arası konferansı" (IWBBIO) konferansında sunulmuştur. Metotlar kısmında ikinci olarak CSP'nin eksikliklerine değinilerek "Uzamsal filtre ağı" (Spatial Filter Network, SFN) metodu sunulmuştur. Bu metot, bir uzamsal filtre ve bir sınıflandırıcının birlikte optimizasyonunu sağlayan çok katmanlı bir yapıdır. Önerilen yöntem, CSP metodunun iki problemini adresler ve bunlara çözüm arar. Bu problemler, i) CSP metodunun yalnızca sınıflar arası saçılımları iyileştirmesi, buna rağmen, sınıf içi saçılımlar ile ilgilenmemesi, ii)CSP metodunun sınıflandırma performansı ile değil, verilen optimizasyon fonksiyonunu iyileştirmeye çalışmasıdır. SFN ise eğitim kümesindeki her elemanı tek tek ağa sunarak, hem uzamsal filtreyi, hem de sınıflandırıcıyı eğitir. SFN ağının eğitimi için yapay sinir ağlarında kullanılan geriye yayılım yöntemi kullanılmıştır. Bunun için ağa sunulan her eğitim kümesi elemanı için ağın oluşturduğu çıkış incelenmiş ve hem uzamsal filtre ağırlıkları, hem de sınıflandırıcı ağrırlıkları güncellenmiştir. Optimizasyon yöntemi olarak yapay sinir ağlarının eğitiminde kullanılan Levenberg-Marquardt (LM) ve back propogation (BP) metotlarından yararlanılmıştır. Tez içersinde SFN metodunun çalıştırılmasına ve eğitimine yönelik matematiksel denklemler sunulmuştur. SFN metoduna ilişkin yayın, PLoS One isimli dergide yayınlanmıştır. Metotlar kısmında son olarak uzamsal – spektral filtreleme metotlarına değinilmiştir. Bu metotlar hem uzamsal hem de spektral düzlemde optimizasyonlar yapmaktadırlar. CSP basitliği ile beraber güçlü bir metot olmasına karşın, bazı eksiklikleri vardır. Motor hareket hayali tabanlı beyin bilgisayar ara yüzlerinde CSP'nin başarısı büyük oranda ERD (olay tabanlı desenkronizasyon) ve ERS (olay tabanlı senkronizasyon) olarak adlandırılan fizyolojik fenomenlere bağlıdır. Halbuki pratikte ERD'nin bulunduğu frekans bandı kişiden kişiye farklılık gösterir. Bu, pratik bir BCI tasarlarken karşılaşılan en büyük problemlerden biridir. Yakın zamana kadar CSP kullanılırken frekans bandı ya geniş bant kullanılarak tanımsız bırakılmaktaydı ya da manüel ayarlanmaktaydı. Genel olarak, CSP'yi EEG işaretini filtrelemeden ya da uygun olmayan bir frekans bandında filtreleyerek uygulamak düşük bir sınıflandırma başarımı verecektir. Bu durumda yapılacak bir iş, zaman harcayıcı bir araştırmalar ve bazı manüel ayarlamalar ile her bir denek için en iyi frekans bandını bulmak olacaktır. Bu şekilde sınıflandırmanın başarımı artırdığı gösterilmiş olsa da, zaman harcayıcı ve zahmetli bir iştir. Bu nedenle son zamanlarda uzamsal filtrelerin frekans filtreleri ile eş zamanlı optimizasyonuna ilişkin yöntemlerin araştırılması oldukça önem kazanmıştır. Bu nedenlerden dolayı, CSP gibi sadece uzamsal düzlemde çalışan metotlar yerine filtrelerin spektral karakteristiklerinin de otomatik olarak iyileştirilmesi amaçlanıştır. Literatürdeki mevcut spatio-spectral metotlar anlatılmış ve tezin son çıktısı olan "Filtre bankası temelli ortak uzamsal örüntüler" (Filter bank common spatio spectral patterns, FBCSSP) isimli, hem spektral hem de uzamsal düzlemde filtre iyileştirilmesi yapan bir metot geliştirilmiştir. Sunulan metot, çeşitli frekanslarda filtreleme yapan bir filtre bankası ve arka arkaya dizilmiş iki adet CSP katmanından oluşur. İlk CSP katmanı, her bir filtre bankası çıkışını uzamsal olarak filtreler böylece, EEG işareti dar bantlarda uzamsal filtrelenmiş olur. İkinci CSP katmanı ise ilk katmandan gelen uzamsal filtrelenmiş işaretleri alarak en önemli işaretleri ortaya çıkartmaya çalışır. Bu nedenle ikinci katman bir nevi frekans seçimi yapmaktadır. İki CSP katmanı ise spatio-spektral bir filtre yapısı oluşturmuş olur. Sonuçlar incelendiğinde, yüksek sınıflandırma başarımlarına ulaşılabildiği görülmektedir. Sunulan çalışma "Biyo-medikal ve biyo informatik alanlarında bilgi teknolojileri" (ITBAM 2016) isimli konferansta sunulmak üzere kabul almıştır. Çalışma "Bilgisayar bilimlerinde konferans notları" (LNCS) isimli dergide yayınlanacaktır. Sonuçlar kısmında, kullanılan veri kaynaklarından bahsedilmiş, veri kümelerinin özelliklerinden bahsedilmiştir. Daha sonra, sonuçların elde edilmesine yönelik bir çerçeve sunulmuş ve yapılacak değerlendirmeler anlatılmıştır. Ayrıca sonuçlar elde edilirken kullanılan metotlara ilişkin bütün parametre ayarlamaları detaylıca sunulmuştur. Sonuçlar kısmında hem sayısal hem de görsel sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, önerilen metotların başarılı sonuçlar elde ettiği görülmüştür. Literatürdeki diğer metotlara ilişkin sonuçlar ile değerlendirildiğinde, önerilmiş metotlardan elde edilen sınıflandırma performansları ümit vericidir. Önerilen metotların çalışılan veri kümelerinde performansı yukarı çektiği görülmektedir. Sayısal performans değerlendirmesinin yanında ayrıca, önerilen metotların motor hareket hayali fizyolojisi ile uygunluğu elde edilen uzamsal ve spektral filtrelerin analiz edilmesi ile gözlemlenmiştir. Bütün bu sonuçlar önerilen metotların etkili ve başarılı olduğunu göstermektedir.Brain computer interfacing (BCI) is an emerging topic which is applied to several areas from gaming equipment to health assistive devices. BCI technology aims establishing a direct communication pathway between the user's brain and any electronic device. Motor imagery is a BCI methodology in which the user's imagining of moving a limb is detected without any actual physical movement. Among different BCI techniques, motor imagery is the most popular BCI methodology because of its practicality and being an independent BCI method. Generally, electroencephalogram (EEG) is used for acquiring motor imagery signals since it is a practical, cheap, fast and non-invasive technique for analyzing brain signals. However, classification of motor imagery signals is a challenging topic. Poor spatial resolution of EEG signal makes it difficult to clearly extract motor imagery signals directly. Poor spatial resolution causes motor imagery signals to be mixed up with the signals from the signal sources in the brain which are much stronger. In this study, novel methods for classification of motor imagery signals were developed. For this purpose, existing methods and proposed methods were presented and their classification performances were analyzed. In this thesis, firstly, BCI concept and main BCI methodologies were presented. Motor imagery paradigm and physiological sources and main properties of motor imagery signals were described. Then, an extensive literature review about classification of motor imagery signals was exhibited. Next, the state of art method in the motor imagery classification called common spatial patterns (CSP) method was analyzed and then, regularized CSP methods which addresses some drawbacks of CSP were described. Next, the first contribution of this thesis, task related & spatially regularized CSP method was presented as a regularized CSP algorithm. After that, the second contribution of this thesis, a spatial filtering and classification structure named spatial filter network (SFN) method was presented. After presenting the spatial filtering algorithms, spectral and spatial filtering methodologies were presented. In this manner, a spatio-spectral filtering method called filter bank common spatio-spectral patterns (FBCSSP) method was proposed. Before running the proposed methods, datasets used in the study were introduced. Then, selected configurations of the methods were described. Obtained results of the proposed methods of this study are promising. Their performance evaluations were reported along with important methods from the literature. Developed methods increased the classification performance of the given datasets. Also the physiological suitability of the proposed methods was demonstrated by analyzing obtained spatial and spectral filters. Results showed the effectiveness of the proposed methods.DoktoraPh