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Processamento

 

O tratamento e desenvolvimento dos dados biométricos recolhidos aquando das sessões experimentais é exaustivamente verificado e validado nesta camada do sistema global, no sentido em que todos os dados são processados e analisados com o objectivo de extrair informações relevantes sobre o estado emocional do sujeito ao longo de toda a sessão experimental.
No que concerne ao pré-processamento dos dados, este etapa permite preparar os dados biométricos recebidos através da rede TCP/IP de forma a serem posteriormente processados e analisados permitindo desta forma a classificação emocional automática. São dois os métodos essenciais de pré-processamento aplicados neste sistema, acrescendo um terceiro que, se bem que importante, deve ser realizado manualmente.

Decimação:

A decimação é o primeiro dos processo atrás referidos e visa a recolha periódica de amostras de um dado conjunto de dados, tornando assim a sua variação mais lenta e suave de forma a permitir uma interpretação mais coerente e facilitada dos dados recolhidos. Na Figura 1 é apresentada a evolução temporal da actividade cerebral eléctrica captada a partir do EEG antes e após a decimação.

Figura 1: Dados EEG sem e com decimação provenientes de uma sessão experimental

Remoção de Picos:

O segundo método de pré-processamento atrás referido visa a remoção de picos causados por acontecimentos não controláveis durante as sessões experimentais. Este procedimento viabiliza a interpretação de determinados intervalos de tempo das sessões experimentais que, dadas as suas características de variação da amplitude excessiva, poderiam vir a ser descartadas. Visto que as causas inerentes a estas anomalias são de origem não controlada, nomeadamente movimentos corporais por parte do sujeito e / ou ruídos externos, a informação contida nestas mudanças abruptas de amplitude é nula e não corresponde a alteração biométricas registadas pelos dispositivos face a induções emocionais expressamente aplicadas ao sujeito.

Na Figura 2 é apresentada a comparação de uma sessão experimental completa registada pelo EEG sem a aplicação do método de remoção de picos com essa mesma sessão experimental, mas desta vez com o referido método de pré-processamento aplicado.

Figura 2: Dados EEG sem e com remoção picos provenientes de uma sessão experimental

Sincronização:

Por fim, e ainda no que respeita aos métodos de pré-processamento dos sinais biométricos, e derivado da experiência adquirida ao longo das sessões experimentais, foi necessário proceder a uma sincronização manual, o terceiro método atrás referenciado, que foi mais evidente nas primeiras sessões realizadas. No entanto, não foi dado especial ênfase a este procedimento pelo facto de que a sua utilização cingiu-se às três primeiras sessões experimentais. Não obstante, a sua referência neste documento é essencial para garantir a sustentabilidade de todo o estudo desenvolvido.

Política de Descarte:

O próximo passo no sentido da classificação dos estados emocionais é o processamento dos dados, e é realizado após as estratégias de pré-processamento atrás apresentadas. Nesta secção incluem-se a aplicação das médias ponderadas, os gráficos por degraus e a política de descarte. A política de descarte é um método usado e aplicado a todas as sessões experimentais no sentido de verificar se todos os requisitos de qualidade de captação e armazenamento dos dados foram cumpridos para assim se proceder à respectiva análise de uma forma correcta. No submenu Métodos será apresentada e desenvolvida toda a estratégia de descartes aplicada neste trabalho.

Médias Ponderadas:

No respeitante à aplicação das médias ponderadas, esta técnica é uma extensão à decimação e tem como objectivo principal evitar a perda de informação decorrente do próprio processo inerente à decimação. Ao invés de ser removida uma amostra em intervalos regulares e de igual amplitude, a amostra a ser removida é comparada com a imediatamente a seguir e é calculada a média ponderada, substituindo assim as últimas amostras referidas. Através da aplicação desta metodologia, conciliam-se os benefícios dos dois métodos isolados, por um lado a decimação permite a redução do número de amostras e assim obter uma distribuição temporal das amostras mais homogénea e menos complexa de analisar, e por outro lado as médias ponderadas evitam a perda de amostras.

Gráfico por Degraus:

A última estratégia de processamento de dados adoptada neste trabalho foi criada, desenvolvida e sucessivamente melhorada com a evolução das sessões experimentais realizadas aos sujeitos-teste. Dado que foram utilizados conteúdos emocionais que se categorizaram em três patamares distintos, cada um correspondente a um estado emocional, tirou-se partido desta categorização no sentido de analisar o valor global da amplitude da actividade eléctrica em cada um destes estados emocionais. Desta forma obtiveram-se três degraus, cada um directamente relacionado com a amplitude média do sinal biométrico em causa para o respectivo estado emocional.

Figura 3: Aplicação da estratégia do gráfico de degraus

Na Figura 3 ilustra a aplicação desta estratégia que serviu de apoio à criação de um padrão comportamental da actividade cerebral eléctrica e posterior classificação do estado emocional. Dada a extrema importância deste método, a sua filosofia e modo de funcionamento serão desenvolvidos mais pormenorizadamente no submenu Métodos.

No sentido de melhor se compreender as estratégias aplicadas neste projecto e fornecer uma visão mais global e de mais alto nível das metodologias referidas, segue-se um diagrama com a arquitectura da segunda camada englobada na arquitectura global e que é apresentado na Figura 4 . Neste diagrama existem dois tipos de actividades distintas, as que são realizadas manualmente e as que se realizam de forma automática. Devido à natureza e complexidade dos métodos relativos à aplicação da política de descarte a à sincronização do início das sessões experimentais, estes são realizados de forma não automática, requerendo assim a intervenção humana. Por outro lado, os gráficos por degraus representam uma estratégia adoptada no sentido de interpretar visualmente a evolução do estado emocional do sujeito com base na variação de amplitudes da actividade eléctrica cerebral. Desta forma, este processo é manual e opcional visto que a automatização da classificação emocional é realizada com base em outros métodos de análise. As actividades realizadas manualmente estão representadas na Figura 4 em forma tracejada.

Figura 4: Diagrama das estratégias de processamento dos dados