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Ultra-short window length y análisis de importancia de características para la detección de carga cognitiva a partir de sensores portátiles

Autores: Tervonen, Jaakko; Pettersson, Kati; Mäntyjärvi, Jani

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Ultra-short window length y análisis de importancia de características para la detección de carga cognitiva a partir de sensores portátiles


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Carga cognitiva
Basado en biosignales
Longitudes de ventana
Dispositivo wearable
Clasificador Extreme Gradient Boosting
Características fisiológicas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las capacidades cognitivas humanas están bajo constante presión en la sociedad de la información moderna. La detección de la carga cognitiva sería beneficiosa en varias aplicaciones de interacción humano-computadora, incluyendo la gestión de la atención y la adaptación de la interfaz de usuario. Sin embargo, la investigación actual sobre la detección de carga cognitiva precisa y en tiempo real basada en biosinales carece de comprensión de la longitud óptima y mínima de la ventana en la segmentación de datos que permitiría una detección de estado más oportuna y continua. Este estudio presenta un análisis comparativo de longitudes de ventana ultra cortas (30 s o menos) en la detección de carga cognitiva con un dispositivo portable. Las características de la frecuencia cardíaca, variabilidad de la frecuencia cardíaca, respuesta galvánica de la piel y temperatura de la piel se extraen en seis longitudes de ventana diferentes y se utilizan para entrenar un clasificador de Extreme Gradient Boosting para detectar entre carga cognitiva y descanso. Una ventana de 25 s mostró la mayor precisión (67.6%), que es similar a estudios anteriores que utilizan el mismo conjunto de datos. En general, la precisión del modelo tendió a disminuir a medida que la longitud de la ventana disminuía, y el rendimiento más bajo (60.0%) se observó con una ventana de 5 s. También se discute la contribución de diferentes características fisiológicas al rendimiento de la clasificación y las características más útiles que reaccionan en ventanas cortas. El análisis proporciona una base prometedora para futuras aplicaciones en tiempo real con sensores portables.

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