DEAP数据库的研究进展

今天的任务是整理前人的有关DEAP数据库的研究进展,选择几个靠谱点的,作为备选方案,同时设计一下第一步的实验方案(复现数据库作者的算法)。


年份 题目 预处理 特征 模型
2017 Using Deep and Convolutional Neural Networks for Accurate Emotion Classification on DEAP Dataset DEAP数据集默认预处理 将8094个数据点分为10个batch,每个batch提取均值、中位数、最大值、最小值、标准差、方差、取值范围、偏度和峰态共计9个特征 DNN和CNN
2016 A three-stage decision framework for multi-subject emotion recognition using physiological signals 将一分钟的数据段以长度为4,步长为2的滑动窗口进行分段 在每段上计算alpha和beta波段的能量、beta和theta波段的能量比率、3个Hjorth参数、C0复杂度、方差和谱熵共计9个特征 KNN和 RF
2016 Gaussian Process Dynamical Models for Multimodal Affect Recognition DEAP数据集默认预处理 高斯过程隐变量模型(GP-LVM)一种无监督降维方法适合处理小样本高维数据 SVM
2016 Emotion recognition from EEG signals by using multivariate empirical mode decomposition DEAP数据集默认预处理 将多元经验模式分解产生的IMF归一化并在其中提取特征(PSD、熵等10个特征),再经过ICA进行处理,输入分类器 KNN/ANN
2016 Bispectral Analysis of EEG for Emotion Recognition 去除实验前3s的信号,用butterworth滤波器选择出theta、alpha、beta三个波段 在三个频段上分别计算bispectrum SVM/ANN
2016 EEG-Based Emotion Recognition Approach for E-Healthcare Applications 用离散小波变换将EEG信号分解为Delta, Theta, Alpha, Beta, Gamma五个波段 小波能量、modified energy、小波熵、统计特征(均值、标准差、一阶差分的均值、归一化的一阶差分的均值、二阶差分的均值、归一化的二阶差分的均值) 二次判别分析/KNN/SVM
2016 Emotion Recognition from Multi-Channel EEG Data through Convolutional Recurrent Neural Network DEAP数据集默认预处理 基于db4小波变换的特征(特征很有特点) CNN/RNN

下面给出了所标红的两篇文献的下载链接:
Gaussian Process Dynamical Models for Multimodal Affect Recognition
Emotion Recognition from Multi-Channel EEG Data through Convolutional Recurrent Neural Network


第一阶段的工作,是复现DEAP数据库创建者的分类算法,这个总不会是骗人的。
DEAP: A Database for Emotion Analysis using Physiological Signals

文献阅读:DEAP: A Database for Emotion Analysis using Physiological Signals Physiological Signals(2012)

摘要

我们建立了一个多模态数据集来分析人类的情感状态。记录了32名被试的脑电图(EEG)和外围生理信号,每个人观看了40段1分钟长的音乐视频,参与者根据唤醒度,效价,喜欢/不喜欢,控制度和熟悉程度对每个视频进行评分。32个被试中的22个同时也记录了面部视频。本文提出了一种新颖的情感标签检索方法和在线评估工具对来自last.fm网站的视频进行检测。我们对参与者给不同视频的打分情况进行了分析,研究了脑电信号频率与参与者评分之间的相关性。基于EEG、外围生理信号、面部视频的多模态信号对单一实验的唤醒,效价和喜欢/不喜欢评级进行分类。最后,将不同的分类结果进行决策融合。该数据集已公开发布,我们鼓励其他研究人员使用它来进行自己的测试情感状态估计方法。

1. Introduction

2. Stimuli selection

3. Experiment setup

前三节主要介绍背景、视频选择方式、实验方式,暂且不提。

4. Analysis of subjective ratings

Arousal-Valance-Dominance分布

如图所示,在高唤醒度情况下,高低效价的区分度优于低唤醒度情况。我们还分析了这个四分类问题中样本分布的平均值和标准差。


样本分布情况

5. Correlates of EEG and rantings

心电信号降采样到256Hz,2Hz高通滤波器,盲源分离去除眼电,Welch方法256点窗宽获取3~47Hz的能量谱。
唤醒度和θ、α、γ波段成负相关。效价与全波段都有强相关性,在低频波段如θ和α,效价越高,能量越大。


脑区频率与分数相关度

6. Single trial classification

三个二分类问题:效价、唤醒度、喜欢度
二分类分界点:5
分类器:朴素贝叶斯
测试方法:留一法,单被试
特征选择方法:Fisher线性判别
指标:F1 Score
融合:决策融合


特征提取

从外周生理信号中共提取106个特征,从EEG信号中提取216个特征。


分类结果

7. Conclusion

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