Ανίχνευση κόπωσης οδηγού με χρήση ηλεκτροεγκεφαλογραφικών σημάτων, μέσω μοντέλων βαθιάς μάθησης
Loading...
Date
2025-12-11
Authors
Βεκράκος, Νικόλας
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην ανίχνευση της γνωστικής κόπωσης οδηγών μέσω της ανάλυσης ηλεκτροεγκεφαλογραφικών (EEG) σημάτων, αξιοποιώντας προηγμένα μοντέλα βαθιάς μάθησης. Στόχος είναι η ανάπτυξη και αξιολόγηση ενός υβριδικού συστήματος βασισμένου στην αρχιτεκτονική ESTCNN (EEG-Based Spatio-Temporal Convolutional Neural Network), το οποίο συνδυάζει χωρική και χρονική επεξεργασία EEG δεδομένων για την έγκαιρη αναγνώριση της μετάβασης από εγρήγορση σε κόπωση. Το πειραματικό μέρος στηρίχθηκε στο δημόσιο σύνολο δεδομένων “Multi-channel EEG recordings during a sustained-attention driving task”, που περιλαμβάνει πολυκαναλικά EEG σήματα από 8 συμμετέχοντες σε συνθήκες προσομοιωμένης οδήγησης. Τα σήματα υποβλήθηκαν σε προεπεξεργασία, τμηματοποίηση (epoching), και ετικετοποίηση βάσει χρόνου ώστε να διαχωριστούν καταστάσεις εγρήγορσης και κόπωσης. Αναπτύχθηκαν και συγκρίθηκαν έξι αλγόριθμοι: ESTCNN, Simple CNN, LSTM, υβριδικό CNN-LSTM, καθώς και οι παραδοσιακές μέθοδοι SVM και Random Forest. Η αξιολόγηση πραγματοποιήθηκε με αυστηρό πρωτόκολλο stratified 10-fold cross-validation, χρησιμοποιώντας μετρικές ακρίβειας, ανάκλησης, F1-score, ειδικότητας και AUC. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το προτεινόμενο ESTCNN υπερείχε όλων των άλλων με ακρίβεια 93%, αποδεικνύοντας την αποτελεσματικότητα των spatio-temporal προσεγγίσεων στην ανάλυση EEG. Παράλληλα, καταγράφηκαν σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ των κυμάτων θήτα και άλφα με την εμφάνιση κόπωσης, επιβεβαιώνοντας τα νευροφυσιολογικά ευρήματα της βιβλιογραφίας. Η εργασία καταλήγει ότι η συνδυαστική χρήση EEG σημάτων και βαθιάς μάθησης μπορεί να προσφέρει ένα αξιόπιστο εργαλείο έγκαιρης ανίχνευσης κόπωσης για συστήματα υποστήριξης οδηγών και διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI), ανοίγοντας τον δρόμο για φορητές, σε πραγματικό χρόνο εφαρμογές με άμεση πρακτική αξία στην οδική ασφάλεια.
Description
Keywords
Κόπωση οδηγού, Ηλεκτροεγκεφαλογραφήματα, Βαθιά μάθηση, Ανίχνευση κόπωσης με συστήματα EEG