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Type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Módulo de atenção residual no EEGNet para Brain-Computer Interface
Author: Santos, Davi Esteves dos
First Advisor: Bernardino, Heder Soares
Co-Advisor: Souza, Gabriel Henrique de
Referee Member: Souza, Jairo Francisco de
Referee Member: Yacovenco, Aleksander
Resumo: Brain-computer interfaces (BCI) permitem que o cérebro se comunique com dispositivos eletrônicos. Em relação aos paradigmas de BCI, o Motor Imagery (MI) utiliza sinais cerebrais para decodificar um movimento imaginado. No entanto, fazer essa decodificação é difícil dada a baixa relação sinal-ruído. Normalmente, as principais etapas nos modelos de BCI são pré-processamento, extração de características e classificação. Nos últimos anos, Convolutional Neural Networks (CNNs) têm ganhado relevância em várias áreas da ciência devido às suas capacidades de extração de características, invariância à translação e compartilhamento de parâmetros. Outra forma mais recente de extração de características é o uso de mecanismos de atenção, que são camadas de redes neurais baseadas na atenção humana e têm a capacidade de destacar características importantes. Uma variação do mecanismo de atenção é o Convolutional Block Attention Module (CBAM), que combina a estrutura da CNN com o mecanismo de atenção. Neste trabalho, propomos um novo modelo que une a arquitetura principal do EEGNet, uma CNN compacta amplamente utilizada na literatura, com o CBAM e conexões residuais. As conexões residuais foram introduzidas para reduzir a degradação dos dados ao longo do modelo. Os resultados destacam a importância da conexão residual para o desempenho do modelo. O modelo proposto obteve um resultado kappa 6% melhor que o EEGNet com um p-valor menor que 0,01 no dataset 2a da BCI Competition IV, que é um dataset bem conhecido para MI. Além disso, a proposta foi melhor que o EEGNet para a maioria dos sujeitos testados e teve o melhor resultado no pior caso.
Abstract: Brain-computer interfaces (BCI) allow for the brain to communicate with electronic devices. Concerning the BCI paradigms, motor imagery uses brain signals to decode an imagined movement. However, this is a hard task given the low signal-to-noise ratio. Usually, the main steps in BCI models are pre-processing, feature extraction, and classification. In recent years, Convolutional Neural Networks (CNNs) have been gaining relevance in several areas of science due to their feature extraction, translation invariance, and parameter sharing capabilities. Another, more recent way of feature extraction is using attention mechanisms, which are layers of neural networks based on human attention and have the ability to highlight important features. A variation of the attention mechanism is the Convolutional Block Attention Module, which combines the CNN structure with the attention mechanism. In this work, we propose a new model that joins the core architecture of EEGNet, a compact CNN widely used in the literature, with the Convolutional Block Attention Module and residual connections. The residual connections were introduced to lower data degradation throughout the model. The results highlight the residual connection’s importance for the performance of the model. The proposed model obtained a kappa result 6% better than the EEGNet with a p-value less than 0.01 on BCI Competition IV dataset 2a, which is a well-known dataset for Motor Imagery. Furthermore, the proposal was better than EEGNet for most subjects and had the best-worst case.
Keywords: Interface humano-computador
Imaginação motora
Redes neurais convolucionais
Mecanismo de atenção
Eletroencefalograma
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20473
Issue Date: 20-Jan-2026
Appears in Collections:Engenharia Computacional - TCC Graduação



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