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Título: Classificação de Valência emocional em sinais de eletroencefalograma por meio de métodos de aprendizado de máquina
Título(s) alternativo(s): Emotional valence classification from electroencephalogram signals using machine learning methods
Autor(es): Lara, Grasieli de
Orientador(es): Oliva, Jefferson Tales
Palavras-chave: Eletroencefalografia
Aprendizado do computador
Percepção facial
Redes neurais (Computação)
Electroencephalography
Machine learning
Face perception
Neural networks (Computer science)
Data do documento: 25-Jun-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: LARA, Grasieli de. Classificação de Valência emocional em sinais de eletroencefalograma por meio de métodos de aprendizado de máquina. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2026.
Resumo: O reconhecimento de emoções por meio de sinais de eletroencefalograma (EEG) tem recebido crescente atenção devido ao seu potencial em aplicações de Computação Afetiva e Interfaces Cérebro-Computador. Neste trabalho, foi proposta uma abordagem para a classificação da valência emocional em sinais de EEG utilizando métodos de aprendizado de máquina. Para isso, foi utilizada a base pública Imagined Emotion Study (OpenNeuro ds003004), composta por registros de 34 participantes e 511 eventos emocionais rotulados em valência positiva e negativa. Após o pré-processamento dos sinais, foram extraídas características nos domínios do tempo, da frequência e da entropia diferencial. Diferentes conjuntos de atributos, tamanhos de janela temporal e estratégias de seleção de características foram avaliados utilizando os classificadores k-Vizinhos Mais Próximos (KNN), Máquinas de Vetores de Suporte (SVM) e Florestas Aleatórias (RF). A avaliação foi conduzida por meio de validação cruzada estratificada por participante, garantindo a separação entre indivíduos nos conjuntos de treinamento e teste. Os resultados demonstraram que a combinação de características temporais, espectrais e de entropia diferencial, associada à seleção de atributos e à otimização de hiperparâmetros, contribuiu para o aumento do desempenho dos modelos. O melhor resultado foi obtido pelo classificador SVM, que alcançou acurácia de 66,29% e acurácia balanceada de 65,98%, enquanto o RF apresentou o maior F1-score (69,24%). Os resultados indicam que a metodologia proposta é capaz de identificar padrões discriminativos associados à valência emocional em sinais de EEG, apresentando desempenho compatível com o reportado na literatura para cenários de validação intersujeito.
Abstract: Emotion recognition using electroencephalogram (EEG) signals has gained increasing attention due to its potential applications in Affective Computing and Brain-Computer Interfaces. This study proposes an approach for emotional valence classification in EEG signals using machine learning methods. The public Imagined Emotion Study dataset (OpenNeuro ds003004), composed of recordings from 34 participants and 511 emotional events labeled as positive or negative valence, was used. After signal preprocessing, temporal, spectral, and differential entropy features were extracted. Different feature sets, temporal window lengths, and feature selection strategies were evaluated using the K-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machine (SVM), and Random Forest(RF) classifiers. Model evaluation was performed using cross-validation, ensuring complete separation of participants between training and testing sets. The results showed that the combination of temporal, spectral, and differential entropy features, together with feature selection and hyperparameter optimization, improved classification performance. The best overall performance was achieved by the SVM classifier, reaching an accuracy of 66.29% and a balanced accuracy of 65.98%, while RF obtained the highest F1-score (69.24%). The findings indicate that the proposed methodology is capable of identifying discriminative patterns associated with emotional valence in EEG signals, achieving results comparable to those reported in the literature for inter-subject validation scenarios.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40823
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