EEG-based emotion recognition with deep convolutional neural networks

卷积神经网络 脑电图 模式识别(心理学) 计算机科学 情绪识别 唤醒 情绪分类 深度学习 人工智能 价(化学) 语音识别 心理学 神经科学 量子力学 物理
作者
Mehmet Akif Özdemir,Mürşide Değirmenci,Elif İzci,Aydın Akan
出处
期刊:Biomedizinische Technik [De Gruyter]
卷期号:66 (1): 43-57 被引量:72
标识
DOI:10.1515/bmt-2019-0306
摘要

Abstract The emotional state of people plays a key role in physiological and behavioral human interaction. Emotional state analysis entails many fields such as neuroscience, cognitive sciences, and biomedical engineering because the parameters of interest contain the complex neuronal activities of the brain. Electroencephalogram (EEG) signals are processed to communicate brain signals with external systems and make predictions over emotional states. This paper proposes a novel method for emotion recognition based on deep convolutional neural networks (CNNs) that are used to classify Valence, Arousal, Dominance, and Liking emotional states. Hence, a novel approach is proposed for emotion recognition with time series of multi-channel EEG signals from a Database for Emotion Analysis and Using Physiological Signals (DEAP). We propose a new approach to emotional state estimation utilizing CNN-based classification of multi-spectral topology images obtained from EEG signals. In contrast to most of the EEG-based approaches that eliminate spatial information of EEG signals, converting EEG signals into a sequence of multi-spectral topology images, temporal, spectral, and spatial information of EEG signals are preserved. The deep recurrent convolutional network is trained to learn important representations from a sequence of three-channel topographical images. We have achieved test accuracy of 90.62% for negative and positive Valence, 86.13% for high and low Arousal, 88.48% for high and low Dominance, and finally 86.23% for like–unlike. The evaluations of this method on emotion recognition problem revealed significant improvements in the classification accuracy when compared with other studies using deep neural networks (DNNs) and one-dimensional CNNs.

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