Signal processing methods for EEG data classification

Imperial Users onl

An improved mixture of probabilistic PCA for nonlinear data-driven process monitoring

An improved mixture of probabilistic principal component analysis (PPCA) has been introduced for nonlinear data-driven process monitoring in this paper. To realize this purpose, the technique of a mixture of probabilistic principal component analyzers is utilized to establish the model of the underlying nonlinear process with local PPCA models, where a novel composite monitoring statistic is proposed based on the integration of two monitoring statistics in modified PPCA-based fault detection approach. Besides, the weighted mean of the monitoring statistics aforementioned is utilized as a metrics to detect potential abnormalities. The virtues of the proposed algorithm are discussed in comparison with several unsupervised algorithms. Finally, Tennessee Eastman process and an autosuspension model are employed to demonstrate the effectiveness of the proposed scheme further

Spectral and spatial methods for the classification of urban remote sensing data

Lors de ces travaux, nous nous sommes intéressés au problème de la classification supervisée d'images satellitaires de zones urbaines. Les données traitées sont des images optiques à très hautes résolutions spatiales: données panchromatiques à très haute résolution spatiale (IKONOS, QUICKBIRD, simulations PLEIADES) et des images hyperspectrales (DAIS, ROSIS). Deux stratégies ont été proposées. La première stratégie consiste en une phase d'extraction de caractéristiques spatiales et spectrales suivie d'une phase de classification. Ces caractéristiques sont extraites par filtrages morphologiques : ouvertures et fermetures géodésiques et filtrages surfaciques auto-complémentaires. La classification est réalisée avec les machines à vecteurs supports (SVM) non linéaires. Nous proposons la définition d'un noyau spatio-spectral utilisant de manière conjointe l'information spatiale et l'information spectrale extraites lors de la première phase. La seconde stratégie consiste en une phase de fusion de données pre- ou post-classification. Lors de la fusion postclassification, divers classifieurs sont appliqués, éventuellement sur plusieurs données issues d'une même scène (image panchromat ique, image multi-spectrale). Pour chaque pixel, l'appartenance à chaque classe est estimée à l'aide des classifieurs. Un schéma de fusion adaptatif permettant d'utiliser l'information sur la fiabilité locale de chaque classifieur, mais aussi l'information globale disponible a priori sur les performances de chaque algorithme pour les différentes classes, est proposé. Les différents résultats sont fusionnés à l'aide d'opérateurs flous. Les méthodes ont été validées sur des images réelles. Des améliorations significatives sont obtenues par rapport aux méthodes publiées dans la litterature

A Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy for Direct Policy Search in Reproducing Kernel Hilbert Space

The covariance matrix adaptation evolution strategy (CMA-ES) is an efficient derivative-free optimization algorithm. It optimizes a black-box objective function over a well defined parameter space. In some problems, such parameter spaces are defined using function approximation in which feature functions are manually defined. Therefore, the performance of those techniques strongly depends on the quality of chosen features. Hence, enabling CMA-ES to optimize on a more complex and general function class of the objective has long been desired. Specifically, we consider modeling the input space for black-box optimization in reproducing kernel Hilbert spaces (RKHS). This modeling leads to a functional optimization problem whose domain is a function space that enables us to optimize in a very rich function class. In addition, we propose CMA-ES-RKHS, a generalized CMA-ES framework, that performs black-box functional optimization in the RKHS. A search distribution, represented as a Gaussian process, is adapted by updating both its mean function and covariance operator. Adaptive representation of the function and covariance operator is achieved with sparsification techniques. We evaluate CMA-ES-RKHS on a simple functional optimization problem and bench-mark reinforcement learning (RL) domains. For an application in RL, we model policies for MDPs in RKHS and transform a cumulative return objective as a functional of RKHS policies, which can be optimized via CMA-ES-RKHS. This formulation results in a black-box functional policy search framework

Doctor of Philosophy

dissertationStatistical learning theory has garnered attention during the last decade because it provides the theoretical and mathematical framework for solving pattern recognition problems, such as dimensionality reduction, clustering, and shape analysis. In statis