Evaluación del nivel de carga de trabajo mental basado en la fusión de señales PPG de transformada wavelet continua y tecnología de acoplamiento cardiopulmonar
Autores: Zhang, Han; Wang, Ziyi; Zhuang, Yan; Yin, Shimin; Chen, Zhencheng; Liang, Yongbo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación del nivel de carga de trabajo mental basado en la fusión de señales PPG de transformada wavelet continua y tecnología de acoplamiento cardiopulmonar
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Carga mental
Depresión
Fotopletismografía
Procesamiento de señales
Red neuronal convolucional
Variabilidad de la frecuencia cardíaca
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
La carga mental es un factor predisponente importante para enfermedades mentales como la depresión y está estrechamente relacionada con la salud mental individual. Sin embargo, la precisión subóptima de utilizar la fotopletismografía (PPG) exclusivamente para la clasificación de la carga mental ha limitado su aplicación dentro de los dominios profesionales pertinentes. Por tanto, este documento propone un método de procesamiento de señales que combina la transformada continua de wavelet (CWT) y el mapeo de acoplamiento cardiopulmonar (CPC) para clasificar la carga mental a través de una red neuronal convolucional (ResAttNet). El método refleja cambios en la carga mental, según lo evaluado por cambios en la asociación entre la variabilidad de la frecuencia cardíaca y la respiración. En este documento, se comparan las fortalezas y debilidades de este método con otros métodos tradicionales de monitoreo de la carga de trabajo psicológica, como la variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV), y su validación se realiza en el conjunto de datos disponible públicamente MAUS. Los experimentos muestran que el método es significativamente mejor que los métodos de aprendizaje automático anteriores basados en la correlación de la variabilidad de la frecuencia cardíaca. Mientras tanto, la precisión del método propuesto en este documento alcanza el 80.5%, que es un 6.2% más alta que en estudios anteriores. Es comparable al resultado del 82.4% para el sistema de monitoreo de la carga de trabajo mental basado en ECG. Por lo tanto, el método de combinar CWT y CPC tiene un considerable potencial y proporciona nuevas ideas para la clasificación de la carga mental.
Descripción
La carga mental es un factor predisponente importante para enfermedades mentales como la depresión y está estrechamente relacionada con la salud mental individual. Sin embargo, la precisión subóptima de utilizar la fotopletismografía (PPG) exclusivamente para la clasificación de la carga mental ha limitado su aplicación dentro de los dominios profesionales pertinentes. Por tanto, este documento propone un método de procesamiento de señales que combina la transformada continua de wavelet (CWT) y el mapeo de acoplamiento cardiopulmonar (CPC) para clasificar la carga mental a través de una red neuronal convolucional (ResAttNet). El método refleja cambios en la carga mental, según lo evaluado por cambios en la asociación entre la variabilidad de la frecuencia cardíaca y la respiración. En este documento, se comparan las fortalezas y debilidades de este método con otros métodos tradicionales de monitoreo de la carga de trabajo psicológica, como la variabilidad de la frecuencia cardíaca (HRV), y su validación se realiza en el conjunto de datos disponible públicamente MAUS. Los experimentos muestran que el método es significativamente mejor que los métodos de aprendizaje automático anteriores basados en la correlación de la variabilidad de la frecuencia cardíaca. Mientras tanto, la precisión del método propuesto en este documento alcanza el 80.5%, que es un 6.2% más alta que en estudios anteriores. Es comparable al resultado del 82.4% para el sistema de monitoreo de la carga de trabajo mental basado en ECG. Por lo tanto, el método de combinar CWT y CPC tiene un considerable potencial y proporciona nuevas ideas para la clasificación de la carga mental.