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Tipo: Dissertação
Título: Graph attention network para reconhecimento de emoções a partir de eletroencefalogramas
Autor(es): Nascimento, Vanessa Carvalho do
Orientador: Bastos, Antonio Josefran de Oliveira
Palavras-chave em português: Eletroencefalograma;Reconhecimento de Emoções;SEED;Grafos;Graph Neural Networks;Graph Attention Networks
Palavras-chave em inglês: Electroencephalography;Emotion Recognition;SEED;Graph Neural Networks;Graph Attention Networks
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Data do documento: 2026
Citação: NASCIMENTO, Vanessa Carvalho do. Graph attention network para reconhecimento de emoções a partir de eletroencefalogramas. 2026. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Computação), Universidade Federal do Ceará, Campus de Sobral, 2026.
Resumo: O reconhecimento automático de estados emocionais tem relevância em diversas áreas, como saúde mental, interfaces cérebro-computador e sistemas de monitoramento afetivo. O Eletroencefalograma (EEG) é uma técnica não invasiva de registro da atividade elétrica cerebral que se destaca nesse contexto por refletir diretamente os estados neurais associados às emoções, sendo mais difícil de mascarar do que expressões faciais ou voz. No entanto, características como a natureza não estacionária dos sinais, a baixa relação sinal-ruído e a variabilidade entre indivíduos tornam essa tarefa desafiadora. Nesse cenário, as Graph Neural Networks (GNNs) se destacam por modelarem diretamente as relações entre os canais de EEG. Assim, este trabalho propõe um modelo baseado em Graph Attention Network (GAT), uma variante de GNN que pondera adaptativamente a contribuição de cada canal vizinho durante a agregação de informação, para a classificação de três estados emocionais (positivo, neutro e negativo) presentes no conjunto de dados SJTU Emotion EEG Dataset (SEED). Cada amostra de EEG é representada como um grafo cujos nós correspondem aos canais de EEG e cujas arestas conectam pares de canais cuja similaridade de cosseno entre os respectivos vetores de características supera o percentil 70 da distribuição de similaridades da amostra. Dentre os 62 canais e 5 bandas convencionalmente utilizadas na literatura, foram selecionados apenas 4 canais (FT7, FT8, T7 e T8) e 2 bandas (delta e theta), resultando em uma configuração compacta com potencial de aplicação em dispositivos vestíveis com número limitado de eletrodos. Os experimentos foram conduzidos sob o protocolo Leave-One-Subject-Out (LOSO), que avalia a capacidade de generalização entre indivíduos. O modelo alcança acurácia média de 95,38% ao longo de 10 execuções independentes, superando muitos trabalhos comparáveis que utilizam a configuração completa de canais e bandas, indicando que a modelagem baseada em grafos captura padrões discriminativos relevantes mesmo com uma configuração reduzida.
Abstract: The automatic recognition of emotional states is relevant in several areas, such as mental health, brain-computer interfaces, and affective monitoring systems. Electroencephalography (EEG) is a non-invasive technique for recording brain electrical activity that stands out in this context for directly reflecting the neural states associated with emotions, being harder to mask than facial expressions or voice. However, characteristics such as the non-stationary nature of the signals, low signal-to-noise ratio, and inter-subject variability make this task challenging. In this scenario, Graph Neural Networks (GNNs) stand out for directly modeling the relationships between EEG channels. Thus, this work proposes a model based on Graph Attention Network (GAT), a GNN variant that adaptively weights the contribution of each neighboring channel during information aggregation, for the classification of three emotional states (positive, neutral, and negative) present in the SJTU Emotion EEG Dataset (SEED). Each EEG sample is represented as a graph whose nodes correspond to EEG channels and whose edges connect pairs of channels whose cosine similarity between their respective feature vectors exceeds the 70th percentile of the sample similarity distribution. Among the 62 channels and 5 frequency bands conventionally used in the literature, only 4 channels (FT7, FT8, T7, and T8) and 2 bands (delta and theta) were selected, resulting in a compact configuration with potential application in wearable devices with a limited number of electrodes. Experiments were conducted under the Leave-One-Subject-Out (LOSO) protocol, which evaluates generalization across subjects. The model achieves a mean accuracy of 95.38% over 10 independent runs, outperforming many comparable works that use the full channel and band configuration, indicating that graph-based modeling captures relevant discriminative patterns even with a reduced configuration.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86626
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0003-9830-7042
Currículo Lattes do(s) Autor(es): https://lattes.cnpq.br/3435569347547553
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3280717866702614
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:PPGEEC - SOBRAL - Dissertações defendidas na UFC

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