Univariate and bivariate empirical mode decomposition for postural stability analysis

The aim of this paper was to compare empirical mode decomposition (EMD) and two new extended methods of Open image in new windowEMD named complex empirical mode decomposition (complex-EMD) and bivariate empirical mode decomposition (bivariate-EMD). All methods were used to analyze stabilogram center of pressure (COP) time series. The two new methods are suitable to be applied to complex time series to extract complex intrinsic mode functions (IMFs) before the Hilbert transform is subsequently applied on the IMFs. The trace of the analytic IMF in the complex plane has a circular form, with each IMF having its own rotation frequency. The area of the circle and the average rotation frequency of IMFs represent efficient indicators of the postural stability status of subjects. Experimental results show the effectiveness of these indicators to identify differences in standing posture between groups

Analyse des signaux stabilométriques et de la stabilité chez l’Homme : application à la biométrie

Biometrics refers to automatic recognition of individuals. It is based on their physiological and / or behavioral. The postural control, despite that is a human behavioral characteristic, has not been well developed in the field of biometrics. The work performed in this thesis is based on the stabilometric signals analysis ant biometric application. Firstly, a study of the postural information especially the stabilometric signal is carried out through traditional analysis namely temporal, frequency and stochastic analysis and two decomposition methods named principle components analysis (ACP) decomposition and wavelet decomposition. The ACP method, based on the additive model, allows decomposing the signal into three components: a trend signal, a rambling signal and a trembling signal. The wavelet decomposition method allows decomposing the signal into three levels of detail signals and three signal levels of approximation. Through the study of postural stability, spectral analysis and phase analysis of the different components from the ACP and the wavelet decomposition, the comparison of these two methods concludes that the ACP method is more appropriate than the wavelet decomposition to analyze the stabilogram. From the decomposition methods and classical methods of analysis, several parameters are extracted to study the effect of different factors on postural stability and the center of mass displacement. These factors are named vision, direction, proprioception, age, gender, height and weight. A second aspect of this work is devoted to the application of biometrics, from the extracted parameters and through ANOVA statistic analysis, those that are most discriminative are used to identify subjects and classify them according to age, gender, weight and size. This biometric application is performed by three classification methods namely, K-NN, LDA and SVM. Biometric applications result in respectable recognition rate exceeding 80%. Therefore, it is inferred that the analysis of postural control is promising in the field of biometricsLa biométrie se réfère à la reconnaissance automatique des individus. Elle est basée sur leurs caractéristiques physiologiques et/ou comportementales. Le contrôle postural, bien que soit une caractéristique comportementale de l'Homme, n'a pas été bien développée dans le domaine de la biométrie. Le travail mené dans cette thèse repose sur l'analyse des signaux stabilométriques et l'application à la biométrie. Dans un premier volet, une étude de l'information posturale, en particulier le signal stabilométrique, est effectuée à travers des méthodes d'analyses classiques à savoir et l'analyse spatio-temporelle, spectrale et stochastique et à travers aussi deux méthodes de décomposition : la décomposition appelée analyse en composantes principales (ACP) et la décomposition en ondelettes. La méthode ACP, basée sur le modèle additif, permet de décomposer le signal en trois composantes: un signal de tendance, un signal d'excursion et un signal de tremblements. La méthode de décomposition en ondelettes permet de décomposer le signal en trois niveaux de signaux de détail et trois niveaux de signaux d'approximation. Suite à l'étude de la stabilité posturale, l'analyse spectrale et l'analyse de la phase des différentes composantes issues de la ACP et de la décomposition en ondelettes, la comparaison de ces deux méthodes conclut que la méthode ACP est plus appropriée que la décomposition en ondelettes pour analyser le stabilogramme. A partir des méthodes de décomposition et des méthodes d'analyses classiques, des paramètres sont extraits afin d'étudier l'effet de différents facteurs sur la stabilité posturale et sur le déplacement du centre de masse. Ces facteurs sont la vision, la direction, la proprioception, l'âge, le genre, la taille et le poids. Un deuxième volet de ce travail est consacré à l'application biométrique, à partir des paramètres extraits et suite à une analyse statistique ANOVA, ceux qui sont les plus discriminatifs sont utilisés pour identifier des sujets et les classer selon leur âge, genre, poids et taille. Cette application biométrique est effectuée par trois méthodes de classification à savoir, K-ppv, ADL et SVM. Les applications biométriques aboutissent à des taux de reconnaissance respectables dépassant 80%. De ce fait, il est à déduire que l'analyse du contrôle postural est prometteuse dans le domaine de la biométri

Algoritmos de Enjambre para la Optimización de HMM en la Detección de Soplos Cardíacos en Señales Fonocardiográficas Usando Representaciones Derivadas del Análisis de Vibraciones

Este trabajo presenta una metodología para desarrollar un sistema automático de apoyo en la clasificación de señales fonocardiográficos (PCG). En primer lugar, las señales PCG fueron pre-procesadas. Luego descompuestas por medio de la técnica descomposición modo empírico (EMD) con algunas de sus variantes y el análisis de vibración por descomposición de Hilbert (HVD) de forma independiente, donde se comparó el costó computacional y el error en la reconstrucción de la señal original generando constructos a partir de las IMFs. A continuación, se extrajeron las características con los momentos estadísticos de los datos generados por la transformada de Hilbert-Huang (HHT), además de los coeficientes cepstrales en las frecuencias de Mel (MFCC) y cuatro de sus variantes. Por último, un subconjunto de características fue seleccionado usando conjuntos de aproximación difusos (FRS), análisis de componentes principales (PCA) y selección secuencial flotante hacia adelante (SFFS) de manera simultánea para ser utilizadas como entradas del modelo oculto de Markov (HMM) ergódico ajustado con optimización por enjambre de partículas (PSO), con el fin de proporcionar un mecanismo objetivo y preciso para mejorar la fiabilidad en la detección de soplos en el corazón, obteniendo resultados en la clasificación de alrededor del 96% con valores de sensibilidad superiores a 0.8 y de especificidad mayores a 0.9, utilizando validación cruzada (70/30 con 30 fold)This study presents a methodology for developing an automated support system in the classification of phonographic signals (PCG). First, the PCG signals were preprocessed. You then decomposed by the decomposition technique empirically (EMD) with some of its variants and vibration analysis by decomposition of Hilbert (HVD) independently, where the computational cost and the error was compared in the reconstruction of the original signal generating constructs from IMFs. Then the characteristics of the statistical moments data generated by the Hilbert-Huang Transform (HHT), plus cepstral coeffcients at frequencies of Mel (MFCC) and four of its variants were extracted. Finally, a subset of features was selected using sets of fuzzy approximation (FRS), principal component analysis (PCA) and floating sequential forward selection (SFFS) simultaneously to be used as inputs to the hidden Markov model (HMM) ergodic adjusted particle swarm optimization (PSO), in order to provide an objective and accurate to improve reliability in detecting heart murmurs mechanism, obtaining results in the classification of about 96% with sensitivity values higher 0.8 and higher specificity to 0.9, using cross-validation (70/30 split with 30 fold)Magister en Automatización y Contro