Escolha de parâmetros aplicados a modelos inteligentes para o incremento da qualidade do aprendizado de sinais de EEG captados por dispositivo de baixo custo
dc.contributor.advisor-co1 | Felix, Juliana Paula | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3610115951590691 | |
dc.contributor.advisor1 | Nascimento, Hugo Alexandre Dantas do | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/2920005922426876 | |
dc.contributor.referee1 | Nascimento, Hugo Alexandre Dantas do | |
dc.contributor.referee2 | Pires, Sandrerley Ramos | |
dc.contributor.referee3 | Carvalho, Sérgio Teixeira de | |
dc.contributor.referee4 | Carvalho, Sirlon Diniz de | |
dc.contributor.referee5 | Melo, Francisco Ramos de | |
dc.creator | Silva, Uliana Duarte | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/1889428652981113 | |
dc.date.accessioned | 2024-10-08T15:57:49Z | |
dc.date.available | 2024-10-08T15:57:49Z | |
dc.date.issued | 2024-07-10 | |
dc.description.abstract | Since the creation of the first electroencephalography (EEG) equipment at the beginning of the 20th century, several studies have been carried out based on this technology. More recently, investigations into machine learning applied to the classification of EEG signals have started to become popular. In these researches, it is common to adopt a sequence of steps that involves the use of filters, signal windowing, feature extraction and division of data into training and test sets. The choice of parameters for such steps is an important task, as it impacts classification performance. On the other hand, finding the best combination of parameters is an exhaustive work that has only been partially addressed in studies in the area, particularly when considering many parameter options, the progressive growth of the training set and data acquired from low-cost EEG equipment. This thesis contributes to the area by presenting an extensive research on the choice of parameters for processing and classifying of EEG signals, involving both raw signals and specific wave data collected from a low-cost equipment. The EGG signals acquisition was done with ten participants, who were asked to observe a small white ball that moved to the right, left or remained stationary. The observation was repeated 24 times randomly and each observation situation lasted 18 seconds. Different parameter settings and machine learning methods were evaluated in classifying EEG signals. We sought to find the best parameter configuration for each participant individually, as well as obtain a common configuration for several participants simultaneously. The results for the individualized classifications indicate better accuracies when using data from specific waves instead of raw signals. Using larger windows also led to better results. When choosing a common parameter combination for multiple participants, the results indicate a similarity to findings when looking for the best parameters for individual participants. In this case, the parameter combinations using data from specific waves showed an average increase of 8.69% with a standard deviation of 4.02%, while the average increase using raw signals was 7.82% with a standard deviation of 2.81%, when compared to general average accuracy results. Still in the case of the parameterization common to several participants, the maximum accuracies using data from specific waves were higher than those obtained with the raw signals, and the largest windows appeared among the best results. | eng |
dc.description.resumo | Desde a criação dos primeiros equipamentos de eletroencefalografia (EEG) no ínicio do século XX, diversos estudos vem sendo realizados baseados nessa tecnologia. Mais recentemente, investigações sobre o aprendizado de máquina aplicado à classificação de sinais de EEG começaram a ficar popular. Nessas pesquisas, é comum adotar um fluxo de etapa que envolve a utilização de filtros, o janelamento dos sinais, a extração de características e a divisão dos dados em conjuntos de treino e de teste. A escolha de parâmetros para tais etapas é uma tarefa importante, já que ela impacta no desempenho da classificação. Por outro lado, uma investigação sobre a melhor combinação de parâmetros para um fluxo é um trabalho exaustivo e que tem sido abordado apenas parcialmente nos estudos da área, em particular quando se considera muitas opções de parâmetros, o crescimento progressivo do conjunto de treino e dados advindos de equipamentos de EEG de baixo custo. A presente tese contribui para essa área, ao apresentar uma vasta pesquisa sobre a escolha de parâmetros para etapas de processamento e classificação de sinais de EEG, envolvendo tanto sinais brutos como dados de ondas específicas coletados a partir de um equipamento de baixo custo. A coleta dos sinais de EGG foi realizada com dez participantes, submetidos a observar uma bolinha branca que se movimentava para a direita, para a esquerda ou se mantinha parada. A observação foi repetida 24 vezes de forma aleatória e cada situação de observação durou 18 segundos. Diferentes configurações de parâmetros e métodos de aprendizado de máquina foram avaliados na classificação dos sinais de EEG. Procurou-se encontrar a melhor configuração de parâmetros para cada participante individualmente, bem como obter uma configuração comum para vários participantes simultaneamente. Os resultados obtidos para a classificação de modo individualizado apontam melhores acurácias quando usando os dados de ondas específicas ao invés dos sinais brutos. O emprego de janelas maiores também levou a melhores resultados. Na escolha de uma combinação de parâmetros comum para vários participantes, os resultados indicam uma semelhança aos achados quando procurando os melhores parâmetros para participantes individuais. Nesse caso, as combinações de parâmetros usando dados de ondas específicas apresentaram um aumento médio de 8,69% com desvio padrão de 4,02%, enquanto o aumento médio usando sinais brutos ficou em 7,82% com desvio padrão de 2,81%, quando comparados a resultados médios gerais de acurácia. Ainda para o caso da parametrização comum a vários participantes, os valores máximos de acurácias usando dados de ondas específicas foram maiores do que aqueles obtidos com os sinais brutos, e as janelas maiores apareceram entre os melhores resultados. | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13506 | |
dc.language | por | |
dc.publisher | Universidade Federal de Goiás | |
dc.publisher.country | Brasil | |
dc.publisher.department | Instituto de Informática - INF (RMG) | |
dc.publisher.initials | UFG | |
dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF) | |
dc.relation.references | SILVA, Murilo Borges. Escolha de parâmetros aplicados a modelos inteligentes para o incremento da qualidade do aprendizado de sinais de EEG captados por dispositivo de baixo custo. 2024. 224 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Instituto de Informática, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024. | |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
dc.subject | EEG | por |
dc.subject | Equipamentos de baixo custo | por |
dc.subject | Muse 2 | por |
dc.subject | Aprendizado de máquina | por |
dc.subject | Evolução das acurácias | por |
dc.subject | Low-cost equipment | eng |
dc.subject | Machine Learning | eng |
dc.subject | Evolution of accuracies | eng |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO | |
dc.title | Escolha de parâmetros aplicados a modelos inteligentes para o incremento da qualidade do aprendizado de sinais de EEG captados por dispositivo de baixo custo | |
dc.title.alternative | Choice of parameters applied to intelligent models to increase the quality of learning EEG signals captured by a low-cost equipment | eng |
dc.type | Tese |