فهرست مطالب

پردازش علائم و داده ها - سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 35، بهار 1397)

فصلنامه پردازش علائم و داده ها
سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 35، بهار 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/03/31
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فرزانه شایق، فهیمه قاسمی*، رسول امیر فتاحی، سعید صدری، کریم انصاری اصل صفحات 3-28
    تاکنون برای پیش گویی وقوع حمله های صرعی تلاش های فراوانی انجام شده است و موثرترین این روش ها نیز بر پایه چگونگی ایجاد حمله صرعی، هم زمانی بین کانال های متفاوت، ثبت فعالیت مغز را موردتوجه قرار داده اند. این روش ها، برای رسیدن به دقت پیش گویی بالا، به تعداد زیادی از کانال های ثبت فعالیت مغز نیاز دارند و به همین دلیل در عمل مورداستفاده بیماران نخواهند بود. با توجه به این نکته که عامل ایجاد هم زمانی بین بخش های متفاوت مغز، میزان فعالیت مهاری و تحریکی در نورون هاست؛ انتظار می رود دقت پیش گویی وقوع حمله صرعی با توجه به میزان مهار و تحریک در نورون های مغز بهبود یابد. در این مقاله برای شبیه سازی تولید خودبه خودی حمله صرعی، یک الگو فیزیولوژیک با یک الگو آماری فضای حالت (SSM) ترکیب شده است. شاخصه های الگوی فیزیولوژیک، میزان فعالیت مهاری و تحریکی نورون ها و خروجی آن، سیگنال های depth-EEG است. در این الگو فیزیولوژیک، تغییر میزان مهار و تحریک، به بروز رفتارهای متفاوتی در سیگنال فعالیت مغز در خروجی الگو منجر می شود. الگوی SSM برای شبیه سازی رفتار شاخصه های مهار و تحریک در الگو فیزیولوژیک استفاده شده است. با توجه به این الگو و با استفاده از یک فیلتر کالمن توسعه یافته، می توان شاخصه های مهار و تحریک پنهان در سیگنال های مغزی نوفه ای را به صورت برخط استخراج کرد. با در دست داشتن دنباله شاخصه های مهار و تحریک (به جای سیگنال های depth-EEG)، رفتار شاخصه ها با استفاده از یک طبقه بندی کننده الگوی مارکوف مخفی پیوسته (CHMM) به دو گروه پیش ازحمله و میان حمله ای دسته بندی شده است. در انتها با روش پیشنهادی، دنباله شاخصه های مهار و تحریک سیگنال ثبت شده از یک کانال واقع در کانون صرع شش بیمار از پایگاه داده FSPEEG (که برای آن ها ثبت depth-EEG وجود دارد) استخراج شده است. کانون صرع این شش بیمار در هیپوکامپ و در بخش تمپورال قرار دارد. این سیگنال ها شامل 24 حمله و حدود 144 ساعت سیگنال میان حمله ای هستند. وقوع حمله صرعی در این بیماران در بدترین حالت ده دقیقه پیش از رخداد حمله صرعی پیش بینی شده است که برای انجام اقدامات درمانی مناسب است. میزان حساسیت و نرخ پیش گویی نادرست الگوریتم پیش گویی به طور میانگین به ترتیب برابر با 100% و 2/0 در ساعت است. در مقایسه با روش های پر محاسبه ای که برای رسیدن به دقت بالا به کانال های فراوانی نیاز دارند، پیش گویی مبتنی بر الگو با استفاده از یک کانال و به صورت کاملا برخط از ویژگی های این روش است.
    کلیدواژگان: الگو فیزیولوژیک حمله صرع، پیش گویی برخط وقوع حمله صرعی، فیلتر کالمن، الگو آماری فضای حالت (SSM)، صرع، الگوی مارکوف مخفی پیوسته (CHMM)
  • سینا مجیدیان*، فرزان حدادی صفحات 29-40
    این مقاله به بررسی تخمین جهت منابع با استفاده آرایه خطی می پردازد. تاکنون الگوریتم های مختلفی برای شرایطی که در آن تعداد منابع بیشتر از تعداد آنتن ها باشد، ارائه شده است. از آن جمله به الگوریتم ختری رائو، آرایه تودرتو و آرایه پویا می توان اشاره کرد. روش های یاد شده تنها توانایی تخمین منابع ناهمبسته را دارند. الگوریتم تخمین جهت منابع با استفاده از زیرفضای کرونکر برای تخمین جهت منابع همبسته ای با تعداد بیشتر از تعداد عنصر آرایه در این مقاله ارائه شده است. شبیه سازی های ارائه شده در این مقاله تاییدی براین ادعا است. علاوه بر این، کران کرامررائو که معیار بسیار مهم در بحث تخمین است، بررسی شده است. این کران برای مساله تخمین جهت منابع پیش از این ارائه شده بود؛ اما برای تعداد منابع بیشتر از تعداد عنصر آرایه قابل محاسبه نیست. این مقاله بر این مشکل چیره شده و کران کرامررائو را برای تعداد منابع بیشتر از تعداد عنصر آرایه نیز ارائه کرده است.
    کلیدواژگان: پردازش سیگنال آرایه ای، تخمین جهت منبع، منابع همبسته، کرونکر
  • مهندس محسن بیگلری*، علی سلیمانی، پروفسور حمید حسن پور صفحات 41-54
    طبقه بندی دقیق اشیا (Fine-Grained Recognition) چالشی است که جامعه بینایی ماشین در حال حاضر با آن روبه رو شده است. در این نوع طبقه بندی گروه کلی شیء مشخص بوده و هدف تعیین زیرگروه دقیق آن است؛ شناسایی نوع و مدل وسیله نقلیه (VMMR) نیز در این حوزه قرار می گیرد. این مسئله به دلیل وجود تعداد طبقه های زیاد، تفاوت درون طبقه ای بسیار و تفاوت بین طبقه ای کم از مسائل طبقه بندی دشوار به شمار می رود. در این مقاله روشی مبتنی بر بخش برای شناسایی نوع و مدل خودرو پیشنهاد شده است. این روش برای طبقه بندی طبقه های مختلف خودرو، ابتدا بخش های متمایز کننده هر یک را به صورت خودکار می یابد؛ سپس با استخراج ویژگی از این بخش ها و رابطه هندسی بین آن ها، یک مدل می آموزد. وزن بخش های مختلف هر مدل به صورت پویا و با استفاده از مجموعه داده های آموزشی یاد گرفته می شود. سامانه پیشنهادی با ترکیب این مدل ها به شناسایی طبقه خودرو می پردازد. برای آزمایش سامانه پیشنهادی و به دلیل عدم وجود مجموعه داده به اشتراک گذاشته شده، یک مجموعه داده با بیش از 5000 خودرو از 28 طبقه مختلف تهیه و به صورت کامل علامت گذاری شده است. نتیجه آزمایش های انجام شده بر روی این تصاویر که دارای تغییرات روشنایی زیاد و تغییرات زاویه اندک هستند، نشان از دقت بالای روش پیشنهادی دارد.
    کلیدواژگان: شناسایی دقیق اشیا، شناسایی نوع و مدل وسیله نقلیه، VMMR، رویکرد مبتنی بر بخش
  • مسعود رهبری پور، بابک محمدزاده اصل* صفحات 55-70
    یکی از شایع ترین آریتمی های قلبی که همواره مورد توجه پزشکان قرار گرفته است، آریتمی انقباضات زودرس بطنی ست که تشخیص آن با توجه به فراوانی اش در همه سنین، اهمیت ویژه ای دارد. ثبت سیگنال الکتروکاردیوگرام یک روش متداول و غیر تهاجمی برای بررسی نحوه عملکرد قلب است. توسعه روش های سریع و دقیق طبقه بندی خودکار الکتروکاردیوگرام برای تشخیص بالینی بیماری های قلبی بسیار ضروری است. هدف این پژوهش نیز، تحلیل سیگنال الکتریکی قلب به منظور طبقه بندی آریتمی انقباضات زودرس بطنی ست. هیچ طبقه بندی وجود ندارد که برای تمامی مسائل و در تمامی زمان ها بهترین نتیجه را بدهد بنابراین؛ ترکیب طبقه بند ها باعث می شود تا نتایج سامانه ترکیبی در مقایسه با تک تک این تکنیک ها بهبود یابد. در این پژوهش از پایگاه داده MIT-BIH arrhythmia database به عنوان منبع داده استفاده شده است. در این پژوهش برای تشخیص ضربان های زودرس بطنی در بیماران از ویژگی های مورفولوژیکی الکتروکاردیوگرام و ویژگی های به دست آمده از تبدیل موجک استفاده شده است و پس از استخراج و انتخاب ویژگی ها، برای طبقه بندی ضربان هااز ترکیب متداول ترین روش های طبقه بندی، یعنی شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان و روش Kنزدیک ترین همسایه استفاده شده است. بهترین نتایج، در حالت ترکیب هر 3 طبقه بند و با استفاده از ویژگی های هنجارسازی شده به دست آمد. در این حالت سامانه ترکیبی طراحی شده موفق شد با صحت 2/0±9/98، حساسیت 1/0±0/99 و نرخ اختصاصی بودن 2/0±8/98 درصد ضربان های زودرس بطنی را تشخیص دهد. همچنین، کارایی روش پیشنهادی در شرایط استفاده از نمونه های آموزشی محدود نشان داده شد. در مجموع، نتایج نشان دهنده موفقیت روش پیشنهادی به ویژه در مقایسه با سایر پژوهش ها مرتبط است.
    کلیدواژگان: انقباضات زودرس بطنی، الکتروکاردیوگرام، ویژگی های مورفولوژیکی، ترکیب طبقه بندها
  • احسان عسکریان*، محسن کاهانی، شهلا شریفی صفحات 71-86
    وظیفه اصلی نظرکاوی استخراج و تشخیص حس مثبت یا منفی (رضایت مندی) افراد، از روی اطلاعات متنی است. نبود یک واژه نامه حسی فارسی عامل یکی از چالش های اصلی نظرکاوی در زبان فارسی است. در این مقاله روشی جدید برای تولید شبکه واژگان حسی فارسی (حس نگار) با استفاده از منابع زبانی فارسی و انگلیسی ارائه می شود. همچنین پیکره نظرات فارسی ایجاد شده برای انجام پژوهش های نظرکاوی، معرفی خواهند شد. برای تولید حس نگار ابتدا شبکه واژگان جامع زبان فارسی (فردوس نت) ساخته شده است. سپس میزان حس هر گروه هم معنی در شبکه واژگان حسی انگلیسی به کلمات متناظر آنها در حس نگار (شبکه واژگان حسی فارسی) نگاشت می شود. در آزمایش های انجام شده، مشخص شد که حس نگار دارای دقت 86/0 و نرخ بازیابی 75/0 است و می تواند به عنوان واژه نامه حسی مرجع برای زبان فارسی استفاده شود
    کلیدواژگان: نظر کاوی، شبکه واژگان فردوس نت، واژه نامه حسی، ابزارهای پردازش متون زبان فارسی
  • یاسمن برشبان، حامد یوسفی نسب، سیدابوالقاسم میرروشندل* صفحات 87-102
    سامانه های پرسش و پاسخ، زیرشاخه ای از علوم پردازش زبان طبیعی و بازیابی اطلاعات محسوب می شوند که در چند دهه اخیر مورد علاقه زیاد پژوهش گران قرار گرفته اند. با توجه به رشد فزاینده علاقه مندی به این زمینه پژوهشی، نیاز به در اختیار داشتن منابع داده ای مناسب برای آن، به خوبی احساس می شود. تاکنون اغلب پژوهش های صورت گرفته در رابطه با توسعه پیکره پرسش و پاسخ در زبان انگلیسی بوده است؛ درصورتی که در زبان های دیگر مانند فارسی، نیاز شدیدی به وجود چنین پیکره هایی احساس می شود. در این مقاله، مراحل کامل توسعه یک پیکره متنی پرسش و پاسخ با نام رسائل و مسائل در زبان فارسی شرح داده خواهد شد. این پیکره شامل 2،118 سوال غیرحقیقت و 2،051 سوال حقیقت بوده که برای هر سوال، متن سوال، نوع سوال، سختی سوال از نظر پرسشگر و پاسخ دهنده، طبقه معنایی پاسخ در سطح درشت دانه و ریزدانه، پاسخ دقیق سوال و شماره صفحه و پاراگراف پاسخ، نشانه گذاری شده است. پیکره پیشنهادی برای یادگیری کلیه مولفه های سامانه های پرسش و پاسخ شامل دسته بندی سوال، بازیابی اطلاعات و استخراج پاسخ، مورد استفاده می تواند قرار گیرد و به صورت رایگان در دسترس پژوهش گران قرار دارد. در ادامه یک سامانه پرسش و پاسخ بر روی پیکره رسائل و مسائل معرفی می شود. نتایج نشان می دهد که سامانه پیشنهادی توانسته است به دقت 29/82 و میانگین معکوس رتبه 73/56 درصد دست یابد. می توان اظهار کرد که پیکره و سامانه پیشنهادی در نوع خود، نخستین پیکره و سامانه مربوط به پرسش و پاسخ با چنین ویژگی هایی برای زبان فارسی است.
    کلیدواژگان: سامانه های پرسش و پاسخ، پردازش زبان طبیعی، بازیابی اطلاعات، پیکره رسائل و مسائل
  • مینا شهابی، وحیدرضا نفیسی* صفحات 103-114
    فشارخون به عنوان یکی از علائم حیاتی بدن، نیاز به کنترل متناوب و پیوسته دارد. این ضرورت به خصوص در شرایط مراقبت ویژه برای بیماران بیشتر احساس می شود. در این پژوهش سعی شده است که روشی غیرتهاجمی، بدون استفاده از کاف و بدون نیاز به کالیبراسیون فردی پیشنهاد شود. به این منظور با استفاده از دو حس گر نوری بر روی انگشت و مچ دست، سیگنال فتوپلتیسموگرافی از بیست داوطلب سالم در شرائط فشارخون مختلف، ثبت شد و سپس به منظور افزایش دقت تخمین و نیز عدم نیاز به کالیبراسیون فردی، علاوه بر زمان گذار نبض، 16 ویژگی زمانی از سیگنال فتوپلتیسموگرافی مچ استخراج شد. در نهایت با بررسی تخمین گرهای مختلف، از شبکه عصبی رگرسیون عمومی برای تخمین فشارخون استفاده شد. خطای فشارخون تخمین زده شده توسط این تخمین گر، در فشار سیستول 11/0 ±18/1 و در فشار دیاستول 3/2 ±15/0 میلی متر جیوه است.
    کلیدواژگان: مانیتورینگ فشارخون، فتوپلتیسموگرافی، زمان گذار نبض، شبکه عصبی
  • شهرام سلامی*، مهرنوش شمس فرد صفحات 115-126
    مدل عبارت-مرزی برای ترجمه ماشینی آماری، قواعد را با طبقه کلمات مرزی عبارات پیکره مقصد برچسب می زند. در این مقاله مدل عبارت-مرزی را با استفاده از برچسب های کم عمق نحوی شامل برچسب POS و برچسب قطعات توسعه می دهیم. با اولویت برچسب قطعات، مدل پیشنهادی، غیرپایانه ها را با برچسب های کم عمق نحوی در مرز عبارات مقصد نام گذاری می کند. در قیاس با مدل SAMT که قواعد را با درخت تجزیه نحوی جملات مقصد برچسب می زند، مدل پیشنهادی به تجزیه عمیق نحوی نیاز ندارد. همچنین، هرچه تفاوت ترتیب کلمات زبان مبداء و مقصد ترجمه بیشتر باشد، عبارات تراز شده قابل انطباق با درخت تجزیه نحوی، کمتر خواهد بود. تعدادی آزمایش در ترجمه از فارسی و آلمانی به انگلیسی به عنوان جفت زبان هایی با تفاوت زیاد در ترتیب کلمات انجام شد. در این آزمایش ها، مدل عبارت-مرزی پیشنهادی نسبت به مدل SAMT در حدود 5/0 واحد BLEU کیفیت ترجمه بهتری به دست آورد.
    کلیدواژگان: ترجمه ماشینی آماری، مدل سلسله مراتبی، برچسب کلمه، برچسب قطعه
  • نگار اکبرزاده، سمیه تیمارچی* صفحات 127-138
    یکی از مهم ترین عملیات پردازنده های سیگنال دیجیتال فیلتر کردن است که معادل عملیات جمع و ضرب متوالی است. ادغام دو واحد ضرب کننده و جمع کننده موجود در ساختار این پردازنده ها منجر به ایجاد یک واحد جدید به نام ضرب جمع کننده می شود. جهت بهبود کارایی واحد ضرب جمع کننده، از سامانه های اعداد مانده ای می توان بهره گرفت. این سامانه به دلیل انجام عملیات به صورت موازی روی پیمانه ها و محدود کردن انتشار رقم نقلی به داخل هر پیمانه، سرعت و توان مصرفی مدارهای محاسباتی مانند ضرب کننده و ضرب جمع کننده را بهبود می بخشند. از میان مجموعه پیمانه {2n+1،2n،2n-1}، مدارهای پیمانه 2n+1 به دلیل نیاز به مسیر داده (n+1) بیتی، مسیر بحرانی خواهند بود. در این مقاله، ابتدا یک واحد ضرب جمع کننده برای پیمانه 2n+1 ارائه شده و سپس، برای بهبود بیشتر کارایی از روش خط لوله و چند ولتاژی استفاده می شود. نتایج شبیه سازی بیان گر بهبود تاخیر، توان مصرفی و PDP مدارهای پیشنهادی بدون کاهش کارایی نسبت به مدارهای موجود است.
    کلیدواژگان: پردازنده سیگنال دیجیتال، ضرب جمع کننده، سامانه اعداد مانده ای، نمایش diminished-1، ضرب کننده
  • مهدی رنجبر حسنی محمودآبادی*، احمد فراهی صفحات 139-150
    سامانه های پایگاه داده استنتاجی بر اساس یک مدل داده منطقی طراحی می شوند. داده ها در یک سامانه پایگاه داده استنتاجی (برخلاف سامانه پایگاه داده های رابطه ای که داده ها به صورت جداول ذخیره می شوند) به صورت حقایق ذخیره می شوند. سامانه آموزشی دیتالوگ (DES) یک سامانه پایگاه داده استنتاجی است که حالت دیتالوگ، حالت پیش فرض آن است. در حالت دیتالوگ برای استفاده از فرا پیوندها با سه زبان پرس وجو (دیتالوگ، SQL و RA) داده ها را می توان استخراج کرد. در پژوهش های قبلی انتخاب مناسب ترین زبان پرس وجو برای استفاده از فرا پیوندها جهت استخراج داده ها در حالت دیتالوگ در سامانه DES بررسی نشده است. در این پژوهش با در نظر گرفتن دو مشخصه (هزینه نوشتن پرس وجو و حافظه مصرفی پرس وجو) انتخاب مناسب ترین زبان پرس وجو برای استفاده از فرا پیوندها جهت استخراج داده ها در حالت دیتالوگ در DES بررسی می شود. نتایج پژوهش نشان می دهد که برای همه پرس وجوها استفاده از یک زبان می تواند مناسب نباشد و لذا برای پرس وجوهای مختلف مناسب ترین زبان پرس وجو برای استفاده از فرا پیوندها باید انتخاب شود. در پژوهش جاری، مناسب ترین زبان پرس وجو زبانی است که کاربر نسبت به دو زبان دیگر جهت پیاده سازی پرس وجو به کلید کمتری از صفحه کلید نیاز داشته باشد. کاهش تعداد کلیدهایی که توسط کاربر فشار داده می شود، موجب کاهش زمان در پیاده سازی پرس وجو توسط کاربر و در نتیجه منجر به افزایش سرعت دسترسی کاربر به داده ها خواهد شد.
    کلیدواژگان: پایگاه داده استنتاجی، DES، حالت دیتالوگ، فرا پیوندها، استخراج داده ها
|
  • Farzaneh Shayegh Dr, Fahimeh Ghasemi Dr *, Rasoul Amirfatahi Dr, Saeed Sadri Dr, Karim Ansarifard Dr Pages 3-28
    Many efforts have been done to predict epileptic seizures so far. It seems that some kind of abnormal synchronization among brain areas is responsible for the seizure generation. This is because the synchronization-based algorithms have been the most important methods so far. However, the huge number of EEG channels, which is the main requirement of these methods, make them very difficult to use in practice. In this paper, in order to improve the prediction algorithm, the factor underlying the abnormal brain synchronization, i.e., the imbalance of excitation/inhibition neuronal activity, is taken into account. Accordingly, to extract these hidden excitatory/inhibitory parameters from depth-EEG signals, a realistic physiological model is used. The Output of this model (as a function of model parameters) imitate the depth-EEG signals. On the other hand, based on this model, one can estimate the model parameters behind every real depth-EEG signal, using an identification process. In order to be able to track the temporal variation of the parameter sequences, the model parameters, themselvese, are supposed to behave as a stochastic process. This stochastic process, described by a Hidden Markov Model formerly (HMM) and worked by the current researchists, is now modified to a State Space Model (SSM). The advantage of SSM is that it can be described by some differential equations. By adding these SSM equations to the differential equations producing depth-EEG signals, Kalman filter can be used to identify the parameter sequences underlying signals. Then, these extracted inhibition/excitation sequences can be applied in order to predict seizures. By using the four model parametetrs relevant to excitation/inhibition neuronal activity, extracted from just one channel of depth-EEG signals, the proposed method reached the 100% sensitivity, and 0.2 FP/h, which is very similar to the multi-channel algorithms. The algorithm can be done in an online manner.
    Keywords: Physiological model of epileptic seizures, Online Single-Channel Seizure Prediction, Kalman Filter, State Space Model (SSM), epileptic, Hidden Markov Model (HMM)
  • Sina Majidian *, Farzan Haddadi Dr Pages 29-40
    This paper proceeds directions of arrival (DOA) estimation by a linear array. These years, some algorithms, e.g. Khatri-Rao approach, Nested array, Dynamic array have been proposed for estimating more DOAs than sensors. These algorithms can merely estimate uncorrelated sources. For Khatri-Rao approach, this is due to the fact that Khatri-Rao product discard the non-diagonal entries of the correlation matrix in opposed to Kronecker product. In this article, an algorithm named as Direction of Arrival (DOA) Estimation using Kronecker Subspace is proposed to solve more correlated sources than sensors via some properties of vectorization operator and Kronecker product. The simulations in different scenarios are presented considering various numbers of frames and correlation values, here. These verify our mathematical analysis. Furthermore, Cramer-Rao bound (CRB) which is a crucial criterion to estimate, is under investigating for DOA problem. Although, CRB for DOA estimation has been proposed before, it is applicable only for fewer sources than sensors. In this paper, CRB for more sources than sensor is derived by extending the dimensions with using both real and imaginary parts of the parameters. This bound is compared to the error of the presented algorithm. The simulations show that the error of the presented algorithm is merely 7 dB far from the CRB.
    Keywords: Array signal processing, Direction of Arrival (DOA), Correlated sources, Kronecker
  • Mohsen Biglari *, Ali Soleimani, Hamid Hassanpour Pages 41-54
    In fine-grained recognition, the main category of object is well known and the goal is to determine the subcategory or fine-grained category. Vehicle make and model recognition (VMMR) is a fine-grained classification problem. It includes several challenges like the large number of classes, substantial inner-class and small inter-class distance. VMMR can be utilized when license plate numbers cannot be identified or fake number plates are used. VMMR can also be used when specific models of vehicles are required to be automatically identified by cameras. Few methods have been proposed to cope with limited lighting conditions. A number of recent studies have shown that latent SVM trained on a large-scale dataset using data mining can achieve impressive results on several object classification tasks. In this paper, a novel method has been proposed for VMMR using a modified version of latent SVM. This method finds discriminative parts of each class of vehicles automatically and then learns a model for each class using features extracted from these parts and spatial relationship between them. The parts weights of each model are tuned using training dataset. Putting this individual models together, our proposed system can classify vehicles make and model. All training and testing steps of the proposed system are done automatically. For training and testing the performance of the system, a new dataset including more than 5000 vehicles of 28 different make and models has been collected. This dataset poses different kind of challenges, including variations in illumination and resolution. The experimental results performed on this dataset show the high accuracy of our system.
    Keywords: Fine-grained recognition, vehicle make, model recognition, VMMR, part-based approach
  • Masoud Rahbaripour, Babak Mohammadzadeh Asl * Pages 55-70
    Cardiovascular diseases are the most dangerous diseases and one of the biggest causes of fatality all over the world. One of the most common cardiac arrhythmias which has been considered by physicians is premature ventricular contraction (PVC) arrhythmia. Detecting this type of arrhythmia due to its abundance of all ages, is particularly important. ECG signal recording is a non-invasive, popular method for an assessment of heart's function. Development of quick, accurate automatic ECG classification methods is essential for the clinical diagnosis of heart disease. This research analyzes the ECG signal to detect PVC arrhythmia. Different techniques are provided in order to detect this type of arrhythmia based on ECG signals. As these techniques use different methods for detection, the reaction of each one will be different to detect this type of arrhythmia. There is no classifier to give the best results for all matters at any time and combining classifiers improve the combined system results in comparison with each of the techniques.
    In this study, the MIT-BIH arrhythmia database is used as a data source. Two datasets are used for training; the first contains 2400 samples, as in other studies, and the second contains 600 samples, including normal and PVC beats. Morphological features and features obtained from wavelet transform used in a combined classifier were used afterwards, which is the combination of the most common classifiers namely artificial neural network, SVM and KNN for PVC beat classification. Statistical significance features were selected using the p-value approach and normalized them. The best results were obtained when combining all three classifiers and using normalized statistical significance features. The designed hybrid system succeeded to detect PVC beats with 98.9±0.2% accuracy, 99.0±0.1% sensitivity, and 98.8±0.2% specificity. Also, the efficiency of the proposed method was shown when using limited training samples. The results showed the success of the proposed approach, specifically in comparison with other related research studies.
    Keywords: Premature ventricular contraction, ECG, Morphological features, Combined classifiers
  • Ehsan Asgarian *, Mohsen Kahani Dr, Shahla Sharifi Dr Pages 71-86
    Awareness of other's opinions plays a crucial role in the decision making process performed by simple customers to top-level executives of manufacturing companies and various organizations. Today, with the advent of Web 2.0 and the expansion of social networks, a vast number of texts related to people's opinions have been created. However, exploring the enormous amount of documents, various opinion sources and opposing opinions about an entity have made the process of extracting and analyzing opinions very difficult. Hence, there is a need for methods to explore and summarize the existing opinions. Accordingly, there has recently been a new trend in natural language processing science called "opinion mining". The main purpose of opinion mining is to extract and detect people’s positive or negative sentiments (sense of satisfaction) from text reviews. The absence of a comprehensive Persian sentiment lexicon is one of the main challenges of opinion mining in Persian.
    In this paper, a new methodology for developing Persian Sentiment WordNet (HesNegar) is presented using various Persian and English resources. A corpus of Persian reviews developed for opinion mining studies are introduced. To develop HesNegar, a comprehensive Persian WordNet (FerdowsNet), with high recall and proper precision (based on Princeton WordNet), was first created. Then, the polarity of each synset in English SentiWordNet is mapped to the corresponding words in HesNegar. In the conducted tests, it was found that HesNegar has a precision score of 0.86 a recall score of 0.75 and it can be used as a comprehensive Persian SentiWordNet. The findings and developments made in this study could prove useful in the advancement of opinion mining research in Persian and other similar languages, such as Urdu and Arabic.
    Keywords: Opinion Mining, FerdowsNet (Persian WordNet), Sentiment Lexicon, Persian Text Processing Tools
  • Yasaman Boreshban, Hamed Yousefinasab, Seyed Abolghasem Mirroshandel Dr * Pages 87-102
    Question answering system is a field in natural language processing and information retrieval noticed by researchers in these decades. Due to a growing interest in this field of research, the need to have appropriate data sources is perceived. Most researches about developing question answering corpus area have been done in English so far, but in other languages as Persian, the lack of these corpora is perceived. In this article, the development of a Persian question answering corpus called Rasayel&massayel will be discussed. This corpus consists of 2,118 non-factoid and 2,051 factoid questions that for each question, question text, question type, question difficulty from questioner and responder’s perspective, expected answer type in coarse-grained and fine-grained level, exact answer, and page and paraghraph number of answer are annotated. The prposed corpus can be applied to learn components of question answering system, including question classification, information retrieval, and answer extraction. This corpus is freely available for the academic purpose as well. In the following, a question answering system is presented on the Rasayel&massayel corpus. Our experimental result represents that the intended proposed system has achieved 82.29 % accuracy and 56.73 % mean reciprocal rank. It could be also claimed that this is the first ever question answering system and corpus with such features in Persian.
    Keywords: Question answering system, Natural language processing, Information retrieval, Rasayel, massayel corpus
  • Mina Shahabi, Vahid Reza Nafisi * Pages 103-114
    Blood pressure is one of the vital signs. Specially, it is crucial for some cases such as hypertension patients and it should be monitored continuously in ICU/CCU. It must be noted that current systems to measure blood pressure, often require trained operators. As an example, in post-hospital cares, blood pressure control is difficult except with the presence of a nurse or use of a device that minimizes the patient's involvement in the measurements. In this way, Photoplotysmography (PPG), which is a noninvasive method for pulse wave recording, seems to be ideal to make simple tools for blood pressure measurement in home care. In other words, it is so helpful or rather necessary to design a non-invasive, cuff-less, subject-independent system for blood pressure measurement.
    In this study, two optical sensors were located on the finger and the wrist. Twenty healthy volunteers in different situations were examined to record PPG signals. Also, blood pressure values were measured by cuff-based noninvasive blood pressure system on left arm as a reference value. Recorded signals were filtered and processed in MATLAB R2014a software. To promote the estimation accuracy and subject-independency, 16 temporal features in addition to the pulse transit time (PTT) were extracted from the wrist PPG signal. To estimate blood pressure values, three neural networks were used as the estimator: Feedforward Neural Network (FFN), Redial Basis Function Neural Network (RBFN) and General Regression Neural Network (GRNN). After comparison of their results; the General Regression Neural Network was used for blood pressure estimation. The MSE errors estimated by the best estimator, were 0.11±1.18 mmHg and 0.15±2.3 mmHg for systole and diastole pressure respectively.
    Keywords: Blood Pressure Monitoring, Photoplethysmography (PPG), Pulse Transit Time (PTT), Neural Network
  • Shahram Salami *, Mehrnoush Shamsfard Pages 115-126
    Phrase-boundary model for statistical machine translation labels the rules with classes of boundary words on the target side phrases of training corpus. In this paper, we extend the phrase-boundary model using shallow syntactic labels including POS tags and chunk labels. With the priority of chunk labels, the proposed model names non-terminals with shallow syntactic labels on the boundaries of the target side phrases. In comparison to the base phrase-boundary model, our variant uses phrase labels in addition to word classes. In other words, if there is no chunk label in one boundary, the labeler uses the word POS tag. The boundary labels are concatenated where there is no label for the whole target span. Using chunks as phrase labels, the proposed model generalizes the rules to decrease the model sparseness. The sparseness has more importance in the language pairs with a lot of differences in the word order because they have less number of aligned phrase pairs for extraction of rules. Compared with Syntax Augmented Machine Translation (SAMT) that labels rules with the syntax trees of the target side sentences, the proposed model does not need deep syntactic parsing. Thus, it is applicable even for low-resource languages having no syntactic parser. Some translation experiments are performed from Persian and German to English as the source and target languages with different word orders. In the experiments, our model achieved improvements of about 0.5 point of BLEU over a variant of SAMT.
    Keywords: Statistical machine translation, Hierarchical models, Word tag, Chunk label
  • Negar Akbarzadeh, Somayeh Timarchi * Pages 127-138
    Nowadays, digital signal processors (DSPs) are appropriate choices for real-time image and video processing in embedded multimedia applications not only due to their superior signal processing performance, but also of the high levels of integration and very low-power consumption. Filtering which consists of multiple addition and multiplication operations, is one of the most fundamental operations of DSPs. Therefore, there is a need for an additional unit just after the multiplication unit in DSPs. By combining multiply and add units, new structure named MAC (Multiply and ACcumulate) unit is provided. Residue Number System (RNS) can improve speed and power consumption of arithmetic circuits as it offers parallel arithmetic operations on each moduli and confines carry propagation to each moduli. In order to improve the efficiency of the MAC unit, RNS could be utilized.
    RNS divides large numbers to smaller numbers, called residues, according to a moduli set and enables performing arithmetic operations on each moduli independently. The moduli set {2n-1,2n,2n} is the most famous among others because of its simple and efficient implementation. Among this moduli set, modulo 2n circuits are the critical path due to (n)-bit wide data path despite other two modules which all have n-bit wide operands. In order to overcome the problem of (n) bits operands, three representations has been suggested: diminished-1, Signed-LSB and Stored-Unibit. Although different multipliers have been proposed for diminished-1 representation, no multiplication structure has been proposed for the last two ones. Modulo 2n multipliers are divided into 3 categories depending on their inputs and outputs types: both operands use standard (weighted) representation; one input uses standard representation, while the other one utilizes diminished-1 representation; both inputs use diminished-1 representation. Although several multiply and add units have been proposed for the first 2 categories, no MAC unit is proposed for the multipliers of a third category which outperform multipliers of other categories. In this article at first, one modulo 2n MAC unit for the third category is proposed and then for further improvement, pipeline and multi-voltage techniques are utilized. Pipeline structure enables a trade-off between power consumption and delay. Whenever high-performance with least delay is desirable, nominal supply voltage can be chosen (high performance mode) otherwise by reducing supply voltage to the amount at which pipeline circuit and normal circuit without pipeline would have the same performance, power consumption decreases significantly (low power mode).
    Simulations are performed in two phases. At first phase, proposed MAC unit without pipeline structure is described via VHDL code and synthesized with synopsys design vision tool. Results indicate that the proposed structure outperforms PDP (Power-Delay-Product) up to 39% compared to the state of the art MAC units. At second phase, CMOS transistor level implementation in two modes i.e. low power and high performance modes with Cadence Design Systems tool is provided. Simulation results indicate that at low power condition, proposed pipeline MAC unit yields to 71% power savings compared to existing circuits without declining efficiency. Furthermore, at high performance condition, however power consumption has increased, reducing delay up to 54% yields to 39% PDP savings for proposed pipeline MAC unit.
    Keywords: Digital signal processor, MAC, Residue number system, diminished-1 representation, multiplier
  • Mahdi Ranjbar Hassani Mahmood Abadi *, Ahmad Faraahi Pages 139-150
    Deductive Database systems are designed based on a logical data model. Data (as opposed to Relational Databases Management System (RDBMS) in which data stored in tables) are saved as facts in a Deductive Database system. Datalog Educational System (DES) is a Deductive Database system that Datalog mode is the default mode in this system. It can extract data to use outer joins with three query languages (Datalog, SQL and RA) in default mode. In 2004, system DES was designed and implemented by Fernando S´aenz-P´erez from Department of Artificial Intelligence and Software Engineering, Complutense University, Madrid, Spain. In a paper, this researcher introduced outer joins of system DES in 2012. The most important objective of present research is to complement and extend the paper authored by mentioned researcher. Therefore, in prior research, choosing the most appropriate query language has not been investigated to use outer joins for data extraction in Datalog mode in DES system. In this study, by considering two parameters (cost of writing a query and memory usage of a query) choosing the most appropriate query language has been investigated to use outer joins for data extraction in Datalog mode in Deductive system DES. Cost of writing a query parameter is considered in this study to decrease the query typing time, but other parameters are related to the query processing are not considered. If the processing time of the three query languages is assumed identical, after entering the query in the system DES, the idea of the present study (reduction of the typing time) can lead to the reduction of the response time. Also, there are two hypotheses in this study as follows: 1) it is assumed that the user is fluent in all three query languages and wants to access the given data quickly through the most appropriate query language. 2) In the present study, the simplicity or difficulty of a query language is not considered. The results of the research show that one language cannot be appropriate for all queries; therefore, for every different query the most appropriate query language must be chose to use outer joints. In the current research, the most appropriate query language is the one in which, in comparison with other two query languages, the user will need to use less buttons of the keyboard to press in order to fulfill the query. The decrease in the number of buttons pressed by the user will decrease the time consumed to fulfill the query and, therefore, it will lead to a faster access to data.
    Keywords: Deductive Database, DES, Datalog mode, Outer Joins, Data extraction