Automatic epilepsy detection using fractal dimensions segmentation and GP-SVM classification

Objective: The most important part of signal processing for classification is feature extraction as a mapping from original input electroencephalographic (EEG) data space to new features space with the biggest class separability value. Features are not only the most important, but also the most difficult task from the classification process as they define input data and classification quality. An ideal set of features would make the classification problem trivial. This article presents novel methods of feature extraction processing and automatic epilepsy seizure classification combining machine learning methods with genetic evolution algorithms. Methods: Classification is performed on EEG data that represent electric brain activity. At first, the signal is preprocessed with digital filtration and adaptive segmentation using fractal dimensions as the only segmentation measure. In the next step, a novel method using genetic programming (GP) combined with support vector machine (SVM) confusion matrix as fitness function weight is used to extract feature vectors compressed into lower dimension space and classify the final result into ictal or interictal epochs. Results: The final application of GP SVM method improves the discriminatory performance of a classifier by reducing feature dimensionality at the same time. Members of the GP tree structure represent the features themselves and their number is automatically decided by the compression function introduced in this paper. This novel method improves the overall performance of the SVM classification by dramatically reducing the size of input feature vector. Conclusion: According to results, the accuracy of this algorithm is very high and comparable, or even superior to other automatic detection algorithms. In combination with the great efficiency, this algorithm can be used in real-time epilepsy detection applications. From the results of the algorithm's classification, we can observe high sensitivity, specificity results, except for the Generalized Tonic Clonic Seizure (GTCS). As the next step, the optimization of the compression stage and final SVM evaluation stage is in place. More data need to be obtained on GTCS to improve the overall classification score for GTCS.Web of Science142449243

Development and application of ArcGIS software extensions for utilization at structural and morphotectonic analyse

Příspěvek informuje o nově vyvinutých extenzích v prostředí ArcGIS 9.0, které jsou nápomocny při řešení morfostrukturních a strukturně tektonických problémů. Programové prostředí ArcGIS umožňuje vzájemnou a rychlou konfrontaci výsledků geomorfologických analýz digitálních modelů terénu s geologickými daty. Bohužel v současné době neexistuje vhodný software pro použití moderních geologických a morfotektonických analýz digitálních modelů terénu v prostředí GIS, řešících strukturní a morfostrukturní problémy. První vyvinutá extenze převádí gridy z formátu GRD v Surferu do formátu ESRI v ArcMapu a naopak. Druhá extenze slouží pro interaktivní a rychlé ukládání strukturních dat do existující databáze strukturních měření podle pozice lokality na mapě. Další extenze využívá statistických metod pro analýzu strukturních dat nebo analýzu směrů linií vybrané vrstvy (například vrstvy říční sítě). Modul analyzuje azimuty každé části linie v různých vybraných polygonech. Výsledky jsou zobrazeny pomocí růžicových diagramů pro každý polygon zvlášť. Správnost chodu a vhodnost použití vytvořených extenzí byla ověřena na datech z oblasti Opavska.The aim of this paper is to inform about newly developed extensions at ArcGIS 9.0, which are helpful at resolving structure and morphostructure porblems. Application of digital terrain analysis in GIS environment enables fast mutual confrontation of results of geomorphologic analysis with geological data. Unfortunately teher is no suitable software for application of some modern geological and morphotectonic digital terrain analyses in GIS at present. The first developed extension is conversion of grid data from Surfer 8 software into ESRI ArcMap. The function transfers feature data into ESRI shapefile format and grids into ESRI grid file format. The second extension is used for interactive fast saving of structural data of map to existent structural database. Another extension uses statistic methods for analysis of structural data or analysis of azimuths of polyline in different coverages. Typical example is stream network. Application finds out azimuth of each segment of river stream located in defined polygon. Azimuths are shown in rose diagrams for each separate polygon. Rightness of run and suitableness of application of created extensions were verified at data from Opava region

Use of Mobile Phones as Intelligent Sensors for Sound Input Analysis and Sleep State Detection

Sleep is not just a passive process, but rather a highly dynamic process that is terminated by waking up. Throughout the night a specific number of sleep stages that are repeatedly changing in various periods of time take place. These specific time intervals and specific sleep stages are very important for the wake up event. It is far more difficult to wake up during the deep NREM (2–4) stage of sleep because the rest of the body is still sleeping. On the other hand if we wake up during the mild (REM, NREM1) sleep stage it is a much more pleasant experience for us and for our bodies. This problem led the authors to undertake this study and develop a Windows Mobile-based device application called wakeNsmile. The wakeNsmile application records and monitors the sleep stages for specific amounts of time before a desired alarm time set by users. It uses a built-in microphone and determines the optimal time to wake the user up. Hence, if the user sets an alarm in wakeNsmile to 7:00 and wakeNsmile detects that a more appropriate time to wake up (REM stage) is at 6:50, the alarm will start at 6:50. The current availability and low price of mobile devices is yet another reason to use and develop such an application that will hopefully help someone to wakeNsmile in the morning. So far, the wakeNsmile application has been tested on four individuals introduced in the final section

Osobní bezdrátový alarmový systém

Import 16/06/2008Prezenční455 - Katedra měřicí a řídicí technikyNeuveden

The EEG Signal Processing

Import 29/09/2010Cílem této práce je vytvoření multiplatformní aplikace, pro analýzu EEG signálu. Součástí této aplikace je i vytvoření nezávislé a znovupoužitelné knihovny napsané v programovacím jazyce python, pro analýzu a zpracování EEG signálu. Aplikace zpracovává data, která jsou uložena ve formátu Micromed trc nebo ASCII, ale koncepce aplikace a použitý návrhový vzor dovoluje rozšíření o další typy datových úložišť. Knihovna psaná v jazyce python obsahuje základní metody analýzy EEG signálu jako je spektrální analýza pomocí rychlé fourierovy transformace dále obsahuje podporu pro digitální filtry a metody analýzy založené na datech získaných z rychlé fourierovy transformace. Uživatelská část aplikace podporuje výběr metody analýzy nebo filtrace z knihovny nad načtenými dat. Software je navržen pro rozšíření o další algoritmy analýzy EEG signálu, které mohou být přidány do knihovny.This diploma thesis aims to create EEG analysis software. Part of this software is set of reusable independent libraries for EEG analysis written in Python programming language. Application process data stored in Micromed trc file format or ASCII file format. Conception of this application and used design pattern allows to extend data storage format in future. Library written in python language wrap basic EEG processing algorithms such as FFT for spectrum analysis, support for digital filter design and advanced analysis methods based on fast fourier transform. User interface support analysis method choice from library over read data. Analyzed data are stored in trc file format, that is file format used by Micromed company. Software is written in a modular concept thus it can be extended in future with new analysis methods added into library that can be reused by the main application with user interface.Prezenční455 - Katedra měřicí a řídicí technikyvýborn

xxx

Import 06/11/2014Tato práce se zabývá problematikou lokalizace enviromentálních zdrojů epileptických záchvatů, jejich klasifikací a predikcí. Problematika automatické detekce z unimodálních systémů vyžívajících primárně EEG signál je dostatečně popsána v odborné literatuře. Problematikou multimodální detekce za účelem lokalizace enviromentálního stimulu se nezabývá doposud žádná studie. Tento výzkum je motivován praktickými zkušenostmi z oblasti dětské neurologie a kontaktu s lidmi trpícími epilepsií. Při hodnocení původce vzniku epileptického záchvatu se lékaři často obracejí k diagnóze idopatické(neznámá příčina) generalizované epilepsie. Tato diagnóza a nasazení medikamentů je dle tvrzení neurologů často jediným diagnostickým východiskem. Primární problém však spočívá v nedostatečném sledování pacientů a jejich okolí, které často obsahuje spouštěče reflexního epileptického záchvatu. Odborná lékařská literatura popisuje nejen přímé vazby mezi enviromentálními stimuly a reflexní epileptickou aktivitou ale také zmiňuje nedostatečný stav v oblasti výzkumu původců reflexní epilepsie. Tato práce prezentuje řešení a algoritmy pro kontinuální mobilní sledování pacientů. Je sledována jejich mozková činnost, která primárně vypovídá o iktálním či interiktálním stádiu. Dále jsou však také monitorovány enviromentální podmínky, které mohou obsahovat nebezpečné stimulanty spouštějící reflexní epileptickou odezvu. Díky plné přenositelnosti měřícího systému jsou data získávána během běžného dne pacienta a nikoliv v klinickém prostředí. Jádrem této práce pak je metoda GP-SVM určená k detekci epileptické aktivity, využívající kombinaci evolučních strategií v oblasti genetického programování a metody strojového učení SVM, určující kvalitu jedinců v populaci genetického algoritmu. Mezi další původní přinosy patří idea kontinuálního sledování okolí pacienta s korelací jeho mozkové aktivity za účelem nalezení enviromentálního zdroje této aktivity. Další dílčí přínosy jsou obsaženy v oblasti zpracování specifických enviromentálních signálů.This thesis major focus is given to the area of environmental epilepsy sources detection, classification and prediction. Unimodal epilepsy detection is well known and described. Multimodal detection for environmental source location on the other hand is not described in any study or literature. This research and thesis is motivated by practical experiences from the field of child neurology and people suffering from epilepsy. The primary issue is based unsatisfactory patient monitoring and patient’s environment monitoring. This environment often contains sources and triggers for reflex seizures. This thesis presents solutions and algorithms for continuous mobile patient monitoring. Their brain activity is continuously monitored which classifies ictal and interictal brain activity. Environmental sources and stimuli's that can contain dangerous stimulants are monitored as well. Thanks to full system mobility the data can be recorded in the non-hospital environment as well. Core of this thesis is GP-SVM method intended for ictal and interictal activity classification using combination of evolution strategies, genetic programming and machine learning algorithm SVM for the population member quality assessment. Amongst other original approaches is the idea of the continuous patient environmental reflex seizure provoking stimuli detection.Prezenční450 - Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvívyhově

Design of BI platform for running event organization

Business Intelligence is no longer a privilege of big companies and organizations. It is slow-ly finding its way to smaller companies and organizations. This diploma thesis deals with design and implementation of BI solution for supporting a running event organization. It is divided into two parts. First, theoretical part, is about general methods, standard tools, and trends in Business Intelligence. Second part is about design and implementation of BI solu-tion for an active running event. Main goal of this diploma thesis is to design and imple-ment BI solution for supporting a running event organization. This solution brings new in-sight regarding participants of these events and helps to understand their habits and needs. This goal is accomplished by developing BI solution that gives organizers needed infor-mation about racers via implemented reports. Main contribution of this thesis is a successful implementation of BI solution that gives organizers an insight regarding their runners. An-other contribution is a demonstration that BI solutions can be implemented in middle sized sport events.Business Intelligence již není výsadou pouze velkých podniků či organizací. Pomalu nachá-zí uplatnění i v menších firmách a organizacích. Tato diplomová práce se zabývá návrhem a implementací BI řešení pro podporu organizace běžecké akce. Práce je rozdělena na dvě části. V první teoretické části se práce věnuje obecným principům, standardním nástrojům a trendům Business Intelligence. Druhá, praktická část práce, se zabývá návrhem a implemen-tací BI řešení pro aktivně fungující běžeckou akci. Hlavním cílem diplomové práce je návrh a implementace Business Intelligence řešení pro podporu pořádání běžecké akce, které při-nese nový pohled na účastníky a umožní porozumět jejich návykům, které jsou spojeny s účastí na běžecké akci pořadatele. Tento cíl je dosažen návrhem BI řešení, ze kterého or-ganizátoři, s pomocí vytvořených reportů, získají přehled o svých zákaznících a jejich návy-cích. Hlavním přínosem práce je úspěšná implementace řešení, které přineslo organizátorům přehled o jejich závodnících. Dalším přínosem práce je ukázka postupu aplikování BI řešení v prostředí středně velkých sportovních akcí

Between movie and videogame - analysis of Detroit: Become Human

Práce se zabývá historickou kontextualizací videohry Detroit: Become na vybraných příkladech z dějin interaktivního filmu. V následné analýze za pomoci metody MDA na příkladech ukazuje soulady a rozpory mezi jednotlivými prvky videohry, které konstituují její narativní estetický model

Glucose measuring device with advanced data processing and improved strip detection

People suffering from diabetes mellitus are dependent on exact blood glucose concentration information. This information is vital for their successful treatment and protection against life threatening extremely low or high blood sugar levels. Solution described in this paper integrates blood glucose evaluation and treatment recommendation, where all the information like body sensitivity to insulin and carbohydrate to insulin ratio is used to calculate recommended amount of next insulin dosage or food. This solution also supports strip with damaged insertion signal line. Device prototype had been developed and successfully tested on three subjects with diabetes I and two with diabetes II.Web of Science191434

Development of the information system of geological localities

V rámci interního grantového projektu Hornicko-geologické fakulty VŠB-TU Ostrava (IGS 2101/541) byl vyvíjen informační systém geologických lokalit. Vytvořený informační systém uchovává, zpracovává a analyzuje data z různých geologických oborů. Ke srozumitelné a graficky přehledné interpretaci prostorových dat je použit systém MapServer. Pro práci v terénu byl vyvinut podsystém PDA-aplikace. Jedná se o systém upravující data z databáze do jednodušší podoby pro práci s PDA (Personal Digital Assistant). Pomocí upravených podkladů převedených do PDA (mapové podklady, pozice lokality, popis lokality atd.) a navigace GPS (Global Positioning System) lze snadno vyhledávat lokality v terénu. Na druhou stranu PDA-aplikace umožňuje nové lokality zaměřené podle GPS do systému doplňovat nebo upravovat starší údaje o již zadaných lokalitách v databázi. Funkčnost celého systému je přímo závislá na naplnění databáze verifikovanými daty. Dostatečně naplněná databáze napomůže k úspoře času nejen při vyhledávání informací o geologických lokalitách, ale také ušetří čas při jejich vlastním vyhledávání v terénu.The Information System of Geological Localities was developed within the framework of the internal grant project of Faculty of Mining and Geology at VŠB - Technical University of Ostrava (IGS 2101/541). The designed information system provides for storing, processing and analyzing data from various fields of geology. For comprehensible and graphically transparent interpretation of spatial data the MapServer system is used. The PDA application was developed as a subsystem for the fieldworks. It is the system, where data from database is modified to simpler form for the work with PDA (Personal Digital Assistant). The locality can easily be found in the field by means of basic data transformed to PDA (maps, locality position, description of the locality, etc.) and GPS navigation. On the other hand, developed PDA-application enables to add new locality located by the GPS to the information system, or edit data about localities stored in database. Function of the whole system is directly dependent on filling the database with verified data. Sufficiently filled database contributes to time saving not only in searching for data about geological locality, but also in searching for a locality in the field