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dc.creatorHauer, Arthur-
dc.date.accessioned2025-03-13T20:06:14Z-
dc.date.available2025-03-13T20:06:14Z-
dc.date.issued2024-12-20-
dc.identifier.citationHAUER, Arthur. Desenvolvimento de um framework Python orientado à contribuição para análise e processamento de biossinais: exemplo de aplicação para eletroencefalogramas. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36087-
dc.description.abstractIn Biomedical Engineering applications, biosignal processing is often tied to tools already established in the market (typically closed to external contributions), open-source tools with complex architectures, or the costly effort of programming the processing pipeline for the problem at hand. Furthermore, programming the processing independently increases the likelihood of errors, potentially compromising the experiment and its results. In the case of open-source tools with complex architectures, the issue remains the same as previously mentioned, as complexity hinders the ability to contribute. A noticeable trend in recent years in research involving, particularly, motor imagery using electroencephalography (EEG) signals is the use of Python and MATLAB languages. Python is a popular choice as it is an interpreted, high-level language, easy to use, and offers an extensive range of libraries for signal processing and machine learning. Thus, this work proposes a new Python-based framework for conducting experiments involving biosignals. The framework was developed using established software engineering practices, following the workflow of requirements collection, architecture, implementation, and testing. In each stage of this workflow, methods were applied to facilitate contributions to the project, enabling its expansion and widespread use. To make it accessible to researchers with minimal programming knowledge, the framework employs a node-oriented architecture, where each node represents a signal transformation, such as filtering, feature extraction, or classification. The user interface for configuration is a single, intuitively readable JSON file, making the experimental setup inherently replicable and contributing to research reproducibility. Additionally, the framework was validated through the experimental replication of a published work in the context of EEG classification, achieving a classification performance, measured by the area under the receiver operating characteristic curve, with a maximum of 0.847 and an average of 0.698, similar to the replicated work, with p between 0.008 and 0.945 obtained through the Wilcoxon signed-rank test grouped by individuals in the dataset, and p value of 0.339 without grouping, indicating similarity in results. Furthermore, during the execution of the replicated experiment, the framework consumed an average of 3228 MB of RAM, 104.48% CPU usage, and a runtime of 64.55 seconds on a AMD Ryzen 5 3600 processor.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectProcessamento de sinaispt_BR
dc.subjectEngenharia biomédicapt_BR
dc.subjectPython (Linguagem de programação de computador)pt_BR
dc.subjectEletroencefalografiapt_BR
dc.subjectSoftware - Desenvolvimentopt_BR
dc.subjectSignal processingpt_BR
dc.subjectBiomedical engineeringpt_BR
dc.subjectPython (Computer program language)pt_BR
dc.subjectElectroencephalographypt_BR
dc.subjectComputer software - Developmentpt_BR
dc.titleDesenvolvimento de um framework Python orientado à contribuição para análise e processamento de biossinais: exemplo de aplicação para eletroencefalogramaspt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of a contribution-oriented Python framework for analysis and processing o biossignals: application on electroencephalogramspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoEm aplicações de Engenharia Biomédica, o processamento de biossinais geralmente ocorre atrelado à ferramentas já consolidadas no mercado (normalmente fechadas para contribuição externa), ferramentas open-source com arquitetura complexa, ou ao dispendioso trabalho de programar o pipeline de processamento para o problema em mãos. Este último aumenta a probabilidade de erros, podendo comprometer o experimento executado e seus resultados. No caso de ferramentas open-source de arquitetura complexa, o problema acaba sendo o mesmo do mencionado anteriormente, já que a complexidade compromete a capacidade de contribuição. A tendência observável em pesquisas envolvendo, especialmente, imagética motora usando sinais de eletroencefalografia (EEG) nos últimos anos é o uso das linguagens Python e MATLAB. Python é uma escolha popular por ser uma linguagem interpretada, de alto nível, de fácil uso e extensa seleção de bibliotecas voltadas para processamento de sinais e aprendizado de máquina. Assim, este trabalho propõe um novo framework baseado em Python, para execução de experimentos envolvendo biossinais. O framework foi desenvolvido utilizando práticas consolidadas de engenharia de software, seguindo o fluxo de coleta de requisitos, arquitetura, implementação e teste. Em cada uma das etapas deste fluxo, aplicaram-se métodos que visam facilitar contribuições ao projeto, habilitando sua expansão e uso generalizado. De modo a ser acessível a pesquisadores com conhecimento mínimo em programação, tem arquitetura com abordagem orientada a nós, onde cada nó representa uma transformação no sinal, como filtragem, extração de características ou classificação. A interface do usuário para configuração é única, sendo um arquivo JSON de leitura intuitiva, o que torna o arranjo experimental inerentemente replicável, contribuindo para a reprodutibilidade de pesquisas. Ainda, foi validado através da replicação experimental de um trabalho publicado sob o contexto de classificação de EEG, onde atingiu um desempenho de classificação, medido pela área sob a curva característica de operação do receptor, máximo de 0,847 e médio de 0,698, similar ao trabalho replicado, com (p entre 0,008 e 0,945 obtido através do teste de posto pareado de Wilcoxon agrupado por indivíduos do conjunto de dados, e 𝑝 de 0,339 sem agrupamento, indicando similaridade nos resultados. Ademais, durante a execução do experimento replicado, o framework consumiu em média 3228 MB de memória RAM, 104,48% de uso de CPU, e tempo de execução de 64,55 segundos em um processador AMD Ryzen 5 3600.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0007-0076-793Xpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4166177649192618pt_BR
dc.contributor.advisor1Mendes Júnior, José Jair Alves-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-5578-7734pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1920188611669631pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Campos, Daniel Prado de-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6233-6077pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2260564602839139pt_BR
dc.contributor.referee1Lazzaretti, André Eugênio-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1861-3369pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7649611874688878pt_BR
dc.contributor.referee2Campos, Daniel Prado de-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-6233-6077pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2260564602839139pt_BR
dc.contributor.referee3Mendes Júnior, José Jair Alves-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0001-5578-7734pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1920188611669631pt_BR
dc.contributor.referee4Scabini, Leonardo Felipe dos Santos-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-3986-7747pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/8511830644716787pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
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