I A E S  I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A r t if ic ia l  I n t e ll ig e n c e  ( I J - AI )   V ol .   14 , N o.   3 ,  J une  2025 , pp.  2302 ~ 2314   I S S N :  2252 - 8938 ,   D O I :  10.11591/ ij a i. v 14 .i 3 .pp 2302 - 2314          2302     Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij ai . ia e s c or e .c om   H yb r i d   m e t h od  f or  op t i m i z i n g e m ot i on  r e c ogn i t i on  m od e l s o n   e l e c t r oe n c e p h al ogr am  si gn a l s       I  M ad e  A gu s  Wi r aw an 1 , K ad e k  Y ot a E r n an d a A r yan t o 1 ,  I  N .   S u k aj aya 2 , N i  N yom an  M e s t r i  A gu s t in i 3 ,   D e w i  A r u m  Wi d h iy an t i  M e t r a  P u t r i 4   1 D a t a  S c i e nc e  L a b, D e pa r t m e nt  of  I nf or m a t i c  E ngi ne e r i ng,  F a c ul t y  o f   E ngi ne e r i ng a nd V oc a t i ona l , U ni ve r s i t a s  P e ndi di ka n G a ne s ha ,  S i nga r a j a , I ndone s i a   2 D e pa r t m e nt   of   M a t he m a t i c s ,  F a c ul t y  of   M a t he m a t i c s  a nd N a t ur a l  S c i e nc e s ,  U n i ve r s i t a s  P e ndi di ka n  G a ne s ha , S i nga r a j a , I ndone s i a   3 D e pa r t m e nt   N e ur ol ogy a nd M e di c a l  R e ha bi l i t a t i on ,  F a c ul t y of  M e di c i ne , U ni v e r s i t a s  P e ndi di ka n G a ne s ha , S i nga r a j a , I ndone s i a   4 E duc a t i on of  C hi l dr e n, A dol e s c e nt s , A dul t s  a nd T he i r  C ha r a c t e r i s t i c s  L a b ,   F a c ul t y of   E duc a t i on , U ni ve r s i t a s  P e ndi di ka n G a ne s ha ,  S i nga r a j a , I ndone s i a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e d  A ug 30, 2024   R e vi s e d  F e b 3, 2025   A c c e pt e d  M a r  15, 2025       Two  critical  factors  that   need  to  be   studied  in  emotion   recognition  are  the   differences  in  electroenceph alogram  (EEG)  signal  patterns  caus ed  by   participant  characteristics  and  EEG  signals  with  spatial  information.   These   factors  significant ly  affect  the  resulting   accuracy.   The  model  propo sed  in   this  study  can  consider  these  factors.  This  model  consists  of  the   m odified  weighted  mean  filter  method  for  the  basic   EEG  signal  smoothing  p rocess,  the diffe rential e ntropy method  for the f eature  extractio n process , th e relativ e  difference method for  the baseline reduction, the  3D cube method for  f eature  representation,   and  the  continuous   capsule  network  method  for  the  classifi cation  process.  Based  on  testing   on  three  public   datasets,   this  hybrid  method  can  overcome  factors  affecting  emotion  recognition  accurac y.  This  statement  is  based  on  the  accurac y  produced  by  this  model,  which  outperformed the acc uracy validated in previous studies.   K e y w o r d s :   3D  c ube   C ont in uous  c a ps ul e  ne twor k   D if f e r e nt ia l  e nt r opy   E le c tr oe nc e pha lo gr a m   E m ot io n r e c ogni ti on   M odi f ie d w e ig ht e d m e a n f il te r   R e la ti ve  di f f e r e nc e   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   I  M a de  A gus  W ir a w a n   D a ta  S c ie nc e  L a b, D e p a r tm e nt  of  I nf or m a ti c  E ng in e e r in g, F a c ul ty  of  E ngi ne e r in g a nd V oc a ti ona l   U ni ve r s it a s  P e ndi di ka n G a ne s ha   U da ya na  R oa d, S in ga r a ja ,  B a li ,  I ndone s ia   E m a il :  im a de .a gus w ir a w a n@ undi ks ha . a c .i d       1.   I N T R O D U C T I O N   I t  is   im por ta nt   to   r e c ogni z e   e m ot io na l   r e a c ti ons   in   hum a n s   to   unde r s ta nd  hum a n   m e nt a l  s ta te s   a nd   pe r f or m a nc e   [ 1] ,   [ 2] .   S om e   e m ot io n   r e c ogni ti on  a pp r oa c he s   c a n  be   pe r f or m e d   e xt e r na ll y.  H ow e ve r ,  in te r na l   r e c ogni ti on  of   e m ot io ns ,  p r im a r il y   vi a   e le c tr oe nc e pha lo gr a m   ( E E G )   s ig na ls ,  ha s   s e ve r a l  a dva nt a ge s ,  s uc h  a s :  i)  ha vi ng s pa ti a l  in f or m a ti on t ha t  r e pr e s e nt s  huma n a f f e c ti ve  e xpe r ie nc e s   [ 3] , a nd  ii )   r e s pond to e a r ly  c ha nge s   in   hum a n  e m ot io na l  r e a c ti ons   [ 4] ,   [ 5] .   A lt hough  va r io us   m e th ods   ha ve   be e n  pr opos e d  to   im pr ove   th e   pe r f or m a nc e   of   a r ti f ic ia l  in te ll ig e nc e   ( A I )   m ode ls   in   r e c ogni z in g  e m ot io ns ,  in te r f e r e nc e   in   th e   E E G   s ig na l   a nd  lo s s   of   s pa ti a l  in f or m a ti on  f r om   th e   E E G   s ig na l  c a n  r e s ul t  in   lo w   m ode l  a c c ur a c y  [ 6] .  T he r e f or e ,   e xa m in in g  s e ve r a l  a ppr opr ia te   m e th ods   to   pr oduc e   opt im a l   A I   m ode ls   to   s ol ve   th e s e   two  pr obl e m s   is   e s s e nt ia l.   G e ne r a l ly ,  tw o  e s s e n ti a l  a s pe c t s   a r e   c on s id e r e d  i n  d e v e l opi ng  a n  e m ot i on  r e c o gni ti o n  m od e l  on  E E G   s i gn a l s :   p a r ti c i pa nt   a nd   E E G   s i gn a l   c ha r a c t e r i s t ic s   [ 6] .  P a r ti c i pa n t  c ha r a c te r i s ti c s   in c lu d e   pe r s on a li ty   tr a it s ,  ge n de r ,  c u lt ur e ,   a nd   in te ll e c t ua l  a bi li t ie s .  T h is   a s pe c t   pr o du c e s   di f f e r e nt   E E G   s i gn a l  pa tt e r n  va r ia n c e s   f or   e a c h  pa r t ic ip a nt .  I f   th i s   E E G   s i gn a l  pa tt e r n  va r ia nc e   is   no t  a dd r e s s e d,  it   w il l  im pa c t   lo w   e m o ti o n  r e c og ni ti on     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       H y br id  m e th od f or  opt imi z in g  e m ot io n r e c ogni ti on m ode l s  on  …   ( I  M ade  A gus  W ir aw an )   2303   a c c ur a c y   [ 7 ] .   T o   o ve r c om e   th i s   pr ob le m ,   W ir a w a n   e t   al .   [ 8]   pr opo s e d   a   ba s e l in e   r e du c ti on   pr oc e s s   u s in g   th e   r e l a ti ve   d if f e r e nc e   m e th od .  T he   ba s e li ne   r e d uc ti o n   pr o c e s s   r e d uc e s   th e   e xp e r im e n ta l   s i gn a l   f e a tu r e s   w it h   th e   ba s e li ne   s ig n a l   f e a t ur e s   [ 7] .   T h e   e xp e r im e n ta l  s ig n a l   i s   a   s i gna l   th a t   r e pr e s e nt s   a n  e m ot i on a l   c on di t io n .  M e a nw h il e ,   th e   b a s e li n e   s ig na l  r e p r e s e nt s   a   ne ut r a l   c on di ti on   [ 9 ] .  I de a l ly ,   n e ut r a l   c ond it i on s   h a v e   lo w e r   s i gn a l   a m p li t ud e  va lu e s  t h a n  e m ot io na l  c o ndi ti o n s   [ 10] , [ 11] .   H ow e v e r ,   th e   b a s e li n e  s ig na l  do e s  no t  r e pr e s e nt  a  ne ut r a l   c on di t io n  b e c a us e   th e   b a s e li ne   a nd  e x pe r im e nt a l   s ig na ls   s ti l l  h a v e   t he   s a m e   a m pl i tu d e   va lu e s   [ 1 2] – [ 14] .  T h e   hi gh   a m p li tu d e  of  t h e  b a s e l in e   s i gn a l  is   c a us e d  b y i nt e r n a l  a nd  e x te r n a l  a r te f a c t s /i nt e r f e r e nc e   [ 9] ,  [ 1 5] – [ 17] .   W ir a w a n   e t  al .   [ 18]   ha ve   s uc c e s s f ul ly   de ve lo pe d   a nd  im pl e m e nt e d  th e   m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n   f il te r   m e th od  to   opt im iz e   th e   ba s e li ne   r e duc ti on  pr oc e s s   w it h  th e   r e la ti ve   di f f e r e nc e   m e th od.  H ow e ve r ,  th is   m ode l  ne e ds   to   c on s id e r   th e   s pa ti a l  c ha r a c te r is ti c s   of   E E G   s ig na ls   [ 18] .  S e ve r a l  r e s e a r c he r s   h a ve   s tu di e d  th e   a s pe c ts   of   E E G   s ig na l  c ha r a c te r is ti c s   f r om   th e   f e a tu r e   e xt r a c ti on  pr oc e s s ,  f e a tu r e   r e pr e s e nt a ti on,  a nd   c la s s if ic a ti on.  I n  th e   f e a tu r e   e xt r a c ti on  pr oc e s s ,  th e   di f f e r e nt ia l  e nt r opy  m e th od  c a n  r e pr e s e nt   s pa ti a l  in f or m a ti on  a nd  is   s ta bl e   in   e m ot io n  r e c ogni ti on  c om pa r e d   to   ot he r   f e a tu r e s   [ 7] ,  [ 19] – [ 21] .  I n  th e   f e a tu r e   r e pr e s e nt a ti on  pr oc e s s ,  th e   3D   c ub e   m e th od  c a n  m a in ta in   s pa ti a l  in f or m a ti on  be twe e n  c ha nne ls   a nd  be twe e n   th e ta , a lp ha , be ta , a nd ga m m a   f r e que nc i e s   [ 22] . I n t e r m s  of  c la s s if ic a ti on, s e ve r a l  r e s e a r c he r s  ha ve   s tu di e d t he   m ul ti - c la s s   s uppor t  ve c to r   m a c hi ne   [ 23] ,  gr a ph  r e gul a r iz e d  e xt r e m e   le a r ni ng  m a c hi ne   [ 24] ,  c onvolut io n  ne ur a l  ne twor k  [ 25] ,  [ 26 ] ,  a nd  th e   c om bi na ti on  of   lo ng  s hor t - te r m   m e m or y   w it h  c onvolut io n  ne ur a l     ne twor k  [ 27] .  H ow e ve r ,  of   th e   s e ve r a l  c la s s if ic a ti on  m e th ods   s tu di e d,  th e   c a p s ul e   n e twor k  m e th od  ha s   be e n   pr ove n  to   r e pr e s e nt   s pa ti a l  in f or m a ti on  in   th e   c la s s if ic a ti on  p r oc e s s   [ 22] .  W ir a w a n  e t  al .  [ 22]   pr opos e d  a   c ont in uous   c a ps ul e   n e twor k  m e th od  to   pr e s e r ve   s pa ti a l  in f or m a ti on  f r om   E E G   s ig na ls   f or   c la s s if ic a ti on.  H ow e ve r , t he  noi s e  i n E E G  s ig na ls  i n t hi s  m ode l  ha s  ye t  to  be  o ve r c om e .   T he   pr opos e d  pr obl e m - s ol vi ng  a ppr oa c h  f or   th e   f ir s t  pr obl e m   is   to   a ppl y   th e   m odi f ie d  w e ig ht e d   m e a n  f il te r   m e th od  to   r e m ove   in te r f e r e nc e   in   th e   ba s e li ne   s ig na l  a nd  a ppl y  th e   r e la ti ve   di f f e r e nc e   m e th od  t o   e li m in a te   in te r f e r e nc e   in   th e   e xpe r im e nt a l  s ig na l.   F or   th e   s e c ond  pr obl e m ,  th is   r e s e a r c h   pr opos e s   th e   di f f e r e nt ia l  e nt r opy   m e th od  to   e xt r a c t  ba s e li ne   a nd  e xpe r im e nt a l  s ig na l  f e a tu r e s ,  th e   3D   c ube   m e th od  t o   r e pr e s e nt   e xpe r im e nt a l  s ig n a l  f e a tu r e s ,  a nd   th e   c ont in uo us   c a p s ul e   ne twor k  m e th od  f or   e m ot io n  c la s s if ic a ti on.  T hi s   hybr id   m e th od  is   e xpe c te d  to   im pr ove   th e   p e r f or m a nc e   of   e m ot io n  r e c ogni ti on  m ode ls   on   E E G   s ig na ls .  T he   m ode l  w a s   te s te d  w it h  th r e e   e m ot io n  da ta s e ts ,  s uc h  a s   D E A P ,  D R E A M E R ,  a nd  A M I G O S ,   to   m e a s ur e   th e   pe r f or m a nc e   of   th e   pr opos e d  m ode l.   T he s e   th r e e   da ta s e t s   ha ve   di f f e r e nt   c ha r a c te r is ti c s   r e ga r di ng  th e   a m ount   of   da ta ,   num be r   of   c ha nn e ls , a nd  r e c or di ng  s c e n a r io s .  T o   pr oduc e  a n  opt im a l  m ode l  f or   r e c ogni z in g e m ot io ns  vi a  E E G  s ig na ls .       2.   M E T H O D   B a s e d  on   th e   s tu di e s ,  th e   r e s e a r c he r s   [ 18] ,  [ 22]   pr opos e   a   m ode l  c ons is ti ng  of   s e ve r a l  m e th ods ,   s uc h   a s   th e   m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n  f il te r   m e th od  f or   r e m ovi ng  ba s e li ne   E E G   s ig na l  a r te f a c ts ,  th e   di f f e r e nt ia l   e nt r opy  m e th od  f or   f e a tu r e   e xt r a c ti on,  th e   r e la ti ve   di f f e r e nc e   f or   ba s e li ne   r e duc ti on,  th e   3D   c ube   m e th od  f or   f e a tu r e   r e pr e s e nt a ti on,  a nd  th e   c ont in uous   c a ps ul e   ne twor k  m e th od  f or   th e   e m ot io n  c la s s if ic a ti on  pr oc e s s .  T hi s   e xp e r im e nt   w il l  be   c onduc te d   on  th r e e   publ ic   da t a s e t s .  T he   f lo w   di a gr a m   r e la te d   to   th e   r e s e a r c h  pr oc e dur e s   th a t  w il l  be   im p le m e nt e d  is   in   F ig ur e   1.   B a s e d  on  F ig ur e   1,   th e   r e s e a r c h  pr oc e dur e   c a n  be   de s c r ib e d  in  t he  s ub s e c ti on a s  f ol lo w s .           F ig ur e  1. R e s e a r c h f lo w  di a gr a m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une  2025 :  2302 - 2314   2304   2.1.   C ol le c t io n  of  d at as e t s   T he   da ta s e ts   u s e d  in   th i s   r e s e a r c h   a r e   D E A P ,  D R E A M E R ,  a nd  A M I G O S   [ 12] – [ 14 ] .  T he s e   th r e e   da ta s e ts  us e  di f f e r e nt  E E G  r e c or di ng  t ool s , r e c or di ng du r a ti ons , a nd r e c or di ng s c e na r io s . T he s e  di f f e r e nc e s  i n  c ha r a c te r is ti c s  w il l  be  i n s tr um e nt a l  in  t e s ti ng t he  r e li a bi li ty  of  t he  m ode l  be in g de ve lo pe d.     2.2.   S e gm e n t at io n   T he   s e gm e nt a ti on  pr oc e s s  s e pa r a te s   th e   ba s e li ne   s ig na l  a nd  th e   tr ia l  s ig na l.   T he   ba s e li ne  s ig na l  is   a n   E E G  s ig na l  th a t  r e pr e s e nt s  t he  pa r ti c ip a nt ' s  ne ut r a l  c ondi ti on. T he  t r ia l  s ig na l  is  a n E E G  s ig na l  th a t  r e pr e s e nt s   th e   pa r ti c ip a nt ' s   e m ot io na l  r e a c ti on.  I n  th e   D E A P   da ta s e t,   th e   f ir s t  th r e e   s e c onds   a r e   th e   ba s e li ne   s ig na l s ,  a nd  th e   f our th   to   s ix ty - th ir d  s e c onds   a r e   th e   e xpe r im e nt a l  s ig na ls .  I n  D R E A M E R   a nd  A M I G O S ,  th e   f i r s t  f iv e   s e c onds   a r e   th e   ba s e li ne   s ig na l,   a nd  th e   f ol lo w in g  s e c onds   a r e   th e   tr ia l  s ig na l  [ 12] – [ 14 ] .  E ve r y  s e c ond  of   E E G   s ig na l  da ta   on  D E A P ,  D R E A M E R ,  a nd  A M I G O S   c ons is ts   of   a   128  H z   s a m pl in g  r a te .  F ig ur e   2  is   a n  il lu s tr a ti on  of   s e gm e nt a ti on  in   th e   A M I G O S   da ta s e t.   S e gm e nt a ti on  is   pe r f or m e d  on  a ll   c ha nne ls .  T he   D E A P   da ta s e t  c ont a in s  32 c ha nne l s , w hi le  t he  D R E A M E R  a nd A M I G O S  da ta s e ts  c ont a in  14  [ 12] – [ 14] .           F ig ur e  2. T he  E E G  s ig na l  s e gm e nt a ti on pr oc e s s  f or  A F 3 a nd A F 4 c ha nne ls  on t he  A M I G O S  da ta s e t       2.3.  Re m ovi n g   ar t if ac t s   T he   m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n   f il te r   m e th od  r e m ove s   a r te f a c t s   by  s m oot hi ng  th e   b a s e li ne   s ig na l.   H ow e ve r ,  be f or e   th a t,   th e   ba s e li ne   s ig na l  da ta   w a s   nor m a li z e d  us in g  th e   Z - s c or e   nor m a li z a ti on  m e th od    [ 5] ,  [ 28] .  T hi s   pr oc e s s   a im s   to   pr oduc e   w e ig ht   va lu e s   f r om   a   ba s e li n e   s ig na l   th a t  is   ty pi c a ll y  di s tr ib ut e d    ( 0< x< 1)   [ 25] . T hi s   w e ig ht  va lu e  w il l  be  us e d i n t he  m odi f ie d w e ig ht e d m e a n f il te r  m e th od ( 1) .     = ( ∑ + + = − ( 2 + 1 ) ∑ + = − )   ( 1)     T he   va lu e   j = n,  n+1,  n+2… .,  m +2n,  n   i s   th e   w in dow   le ngt h,  w hi le   th e   va lu e   m   is   th e   a m ount   of   da ta .  ∑ + = −   is  a  pr oc e s s  t o nor m a li z e  t he  w e ig ht  va lu e s  t o m e e t  th e  r e qui r e m e nt s   ∑ = 1   [ 29] .     2.4.  De c om p os it io n   D e c om pos it io n  a im s   to   s e pa r a te   f our   f r e que nc y  ba nd s   in   th e   b a s e li ne   a nd  tr ia l  s ig na ls .  T hi s   pr oc e s s   us e s   th e   B ut te r w or th   f il te r   m e th od   (3 rd   or de r ) ,   w he r e   th e   E E G   s ig na l  f r e que nc y  f il te r in g   pr oc e s s   is   ba s e d  on  th e   lo w - pa s s   a nd  hi gh - pa s s   r a nge   ( ba ndpa s s   f il te r ) .  T he   de c om pos it io n  pr oc e s s   w a s   c a r r ie d  out   f or   a ll   c ha nne ls  f or  ba s e li ne   a nd  tr ia l  s ig na ls   [ 7] .     2.5.   F e at u r e  e xt r ac t io n   T he   f e a tu r e   e xt r a c ti on  pr oc e s s   is   c a r r ie d  out   to   obt a in   r e le va nt   E E G   s ig na l  f e a tu r e s .  E a c h   f r e que nc y   ba nd  pe r f or m s   it   e ve r y   s e c ond  ( 128  H z   s a m pl in g  r a te )   f or   ba s e li ne   a nd  tr ia l  s ig na ls .   T hi s   r e s e a r c h  u s e s   th e   di f f e r e nt ia l  e nt r opy me th od ( 2) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       H y br id  m e th od f or  opt imi z in g  e m ot io n r e c ogni ti on m ode l s  on  …   ( I  M ade  A gus  W ir aw an )   2305   ℎ ( ) = 1 2 l o g ( 2  2 ( ) )   ( 2)     W he r e   e   is   E ul e r ' s   c ons ta nt ,  δ 2 i   is   th e   i th   va r ia nc e   in de x,  X   is   th e   th e ta ,  a lp ha ,  be ta ,  or   ga m m a   f r e que nc y   ba nd, a nd  h i   is  t he  di f f e r e nt ia l  e nt r opy va lu e  f or  t he  E E G  s ig na l  a t  th e  i th   in de x.     2.6.   B as e li n e  r e d u c t io n   T hi s   pr oc e s s   a im s   to   pr oduc e   f e a tu r e   v a lu e s   on   tr ia l  s ig na l s   th a t  c a n  c ha r a c te r iz e   pa r ti c ip a nt s '   e m ot io na l  r e a c ti ons   to   c la s s if y  [ 7] ,  [ 30] .  T hi s   s tu dy  u s e s   th e   r e la ti ve   di f f e r e nc e   m e th od  to   r e duc e   th e   tr ia l  s ig na l  f e a tu r e s   w it h  th e   ba s e li ne   s ig na l  f e a tu r e s   [ 8] ,  [ 31] .  A s   a n  in it ia l  s ta ge ,  th e   ba s e li ne   s ig na l' s   a ve r a g e   f e a tu r e  va lu e  f or  e a c h f r e que nc y ba nd   w a s  c a lc ul a te d ( 3 ) .       ( ) =   ∑  ( ) = 1   ( 3)      ( )   is   th e   di f f e r e nt ia l  e nt r opy  f e a tu r e   va lu e   of   f r e que nc y  ba nd  X   a t  th e   k th   in de x  f or   th e   ba s e li ne   s ig na l.    ( )   is   th e   a ve r a ge   di f f e r e nt ia l  e nt r opy  f e a tu r e   va lu e   f or   f r e que nc y  ba nd  X   in   th e   ba s e li ne   s ig na l.   T he   va lu e   k = 1,  2,..,  N ,  w he r e   N   de f in e s   th e   num be r   o f   di f f e r e nt ia l  e nt r opy  f e a tu r e   va lu e s   f or   e a c h  e xpe r im e nt ,  c ha nne l,   a nd  p a r ti c ip a nt   f r om   th e   ba s e li ne   s ig na l  [ 8] .  T he   m e a n  va lu e   obt a in e d  is   th e n  us e d  f or   th e  ba s e li ne  r e duc ti on pr oc e s s  f or  t he  t r ia l  s ig na l  ( 4) .      ( ) = ( )  ( )   ( 4)     W he r e    ( )   is   th e   f e a tu r e   va lu e   of   f r e que nc y   ba nd  j   ( X )   r e pr e s e nt s   th e   ba s e li ne   r e du c ti on  va lu e   of   f r e que nc y  ba nd  X   a t  th e   j th   in de x  f or   th e   E E G   e xpe r im e nt a l   s ig na l.   V a lu e   j= 1,   2,  ..,   M ,   w he r e   M   is   th e   num be r  of  f e a tu r e  va lu e s  f or  e a c h e xpe r im e nt , c ha nne l,  a nd p a r ti c ip a nt  i n t he  t r ia l  s ig na l .     2.7.   F e at u r e  r e p r e s e n t at io n   A f te r  t he  ba s e li ne  r e duc ti on pr oc e s s , t he  t r ia l  s ig na l  f e a tu r e  va lu e s  a r e  r e pr e s e nt e d us in g t he  3D  c ube   m e th od. T he  3D  c ube  i s  ba s e d on the  i nt e r na ti ona l  s ys te m  10 - 20 s ta nda r d f or  c ha nne l  pl a c e m e nt  on t he  s c a lp .   T he   in te r na ti ona l  s ys te m   s ta nda r d  10 - 20  m a p s   s pa ti a l  in f or m a ti on  be twe e n  c ha nne ls   by  r e pr e s e nt in g  tr ia l  s ig na l  f e a tu r e s   in to   a   9× 9  m a tr ix .  T h e   s iz e   of   th is   r e pr e s e nt a ti on  is   ba s e d  on  th e   m a xi m um   num be r   of   E E G   c ha nne ls   pl a c e d   on  th e   he a d.   T hi s   r e pr e s e nt a ti on  a im s   to   r e pr e s e nt   s p a ti a l  in f or m a ti on  be twe e n   a dj a c e nt   c ha nne ls .  F ig ur e   3  r e pr e s e nt s   di f f e r e nt ia l  e nt r opy  f e a tu r e s   m a p pe d  in to   a   9× 9  m a tr ix   [ 7] .  T hi s   r e pr e s e nt a ti on  is   ba s e d  on  e a c h  f r e que nc y  ba nd,  w he r e   r e d,  ye ll ow ,  gr e e n,  a nd  bl ue   r e pr e s e nt   ga m m a ,  be ta ,  a lp ha ,  a nd  th e ta   f r e que nc ie s   [ 7] .  T he   D E A P   a nd  D R E A M E R   da ta s e ts   pr oduc e   2400  a nd  3728  3D   c ube s   f or   e a c h  pa r ti c ip a nt .  F ur th e r m or e ,  e a c h  pa r ti c ip a nt   ge ne r a te d  6192  3D   c ube s   f or   lo ng  e xpe r im e nt s   on  th e   A M I G O S   da ta s e t  a nd   1394 3D c ube s  f or  s hor t  e xpe r im e nt s .           F ig ur e  3. F e a tu r e  r e pr e s e nt a ti on f or  e a c h f r e que nc y ba nd us in g  a  3D  c ube       2.7.  Cla s s if i c at io n   T he   c ont in uou s   c a p s ul e   n e twor k  m e th od  r e pr e s e nt s   s p a ti a l  in f o r m a ti on  in   th e   c la s s if ic a ti on  pr oc e s s .  T he   a r c hi te c tu r e   of   th e   c ont in uous   c a ps ul e   ne twor k  m e th od   is   s how n  in   F ig u r e   4  [ 22] .   T he   c ont in uous   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une  2025 :  2302 - 2314   2306   c a ps ul e   ne twor k a r c hi te c tu r e   in   F ig ur e   4  is   di vi de d   in to   th r e e   p a r ts :  c ont in uous   c onvolut io n,  pr im a r y  c a p s ul e ,  a nd e m ot io n c a ps ul e .           F ig ur e  4. C ont in uous  c a ps ul e  ne twor k a r c hi te c tu r e   [ 22]       2.7.1. Cont in u ou s  c on vol u t io n   A t  th i s  s t a g e ,   th i s  pr o c e s s   i s  c a r r i e d   o ut  f our   t im e s   t o pr o du c e   f o ur   f e a tu r e   m a p s .  T h e   f e a tu r e   m a p s   w i ll   be   c r e a t e d   i n  th e   1 st   c o nvo lu t io n,   2 nd   c on vol ut i on,   3 rd   c onv ol u ti on,   a nd   4 th   c on vo lu ti on   w it h  s i z e s   of   9 × 9 × 64,   9 × 9 × 12 8,   9 × 9 × 2 56 ,  a n d  9 × 9 × 64 ,  r e s p e c ti v e l y.   T h e   f i lt e r s   u s e d   a r e   2 × 2 × 4  w it h  64  f or   1 st   c on vol ut i on,   2 × 2 × 4  w it h   1 28   f or   2 nd   c onv ol u ti o n,   2 × 2 × 4  w it h  256   f o r   3 rd   c o nvo lu ti on ,  a n d  1 × 1 × 4   w i th   6 4  f or   4 th   c onv ol ut i on.   F ur th e r m or e ,  th e   s tr id e   v a lu e   i n  e a c h  c on vol ut i on  i s   1.  I n  a d di ti on,  th e   a c t iv a ti on  f or   e a c h  c on vol ut i on  i s   r e c ti f i e d   l in e a r   u ni t   ( R e L U ) .   I n   t he   c ont in uou s   c on vol ut i on   a ppr oa c h,   t he   p a d di ng  u s e d  is   t he   S A M E   a nd   d oe s   not   us e  p ool in g,  s o  th e  di m e ns io ns   of  t he   s i z e  of  t he  f e a t ur e   m a p s  pr od uc e d  in   a ll   c o nvo lu t io n s  r e m a i n t h e   s a m e ;  onl y  th e   d e pt h  of   th e   f e a t ur e   m a p  c ha ng e s .  T h is   pr o c e s s   a im s   t o  m a in t a i n  th e   s p a ti a l  in f or m a ti o n  of   a ll   E E G   c h a nn e l s   a c c or di ng  t o  th e   p os it i on  i n  th e   f ir s t  da ta   i np ut   [ 7] .  T h e   n um b e r   o f   pa r a m e t e r s   g e n e r a t e d  i n  th e   1 st   c on vo lu t io n ,  t h e   2 nd   c onv ol ut i on,   t he   3 rd   c onv ol ut i on,   a nd   th e   4 th   c on vo lu t io n   a r e   1, 08 8  ( 64 × (2 × 2 × 4) + 1) ,  3 2. 896   ( 128 × (2 × 2 × 64 ) + 1) ,  13 1. 328  ( 2 56 × (2 × 2 × 12 8) + 1) ,  a nd  1 6.4 48  ( 6 4 × (1 × 1 × 2 56) + 1) .     2.7.2. P r im ar y c ap s u le   A t  th is   s ta ge ,  th e   f e a tu r e   m a p  ge n e r a te d  f r om   th e   4 th   c onvolut io n  is   s e p a r a te d  in to   e ig ht   bl oc ks , e a c h   bl oc k  w it h  a   s iz e   9 × 9 × 8.  N e xt ,  e a c h  bl oc k  is   r e s h a pe d  in to   a   la ye r   of   8 × 1  c a ps ul e s   ( u i )   s o  th a t  one   bl oc k  w il l   pr oduc e  81  c a ps ul e s   [ 22] . T he   pr im a r y c a ps ul e  r e pr e s e nt s  t he  n um be r  of  c a ps ul e s  a t  th e  l ow e r  l e ve l  i   ( u i )  w it h   a  s iz e  of  1 × 8,  s o t he r e  a r e  648 c a p s ul e  l a ye r s   g e ne r a te d f r om  t he  e ig ht  bl oc ks .     2.7.3. E m ot io n  c ap s u le   T he   a f f in e   tr a ns f or m a ti on  a nd  dyna m ic   r out in g  pr oc e s s e s   a r e   c a r r ie d  out   a t  th is   s ta g e .  F ir s t,   th e   e m ot io n  c a ps ul e   pr oc e s s   be gi ns   by  in it ia li z in g  j = 1  a nd  i = 1.  T h e   va r ia bl e   j  r e pr e s e nt s   th e   num be r   of   e m ot io n   c la s s e s   to   be   r e c ogni z e d   ( v j ) ,  w hi le   th e   va r ia bl e   i   r e pr e s e nt s   th e   num be r   of   c a p s ul e   da t a   ( ) .  W he n   th e   va r ia bl e s   i   a nd  j   a r e   1,   th e   c a p s ul e   da ta   1   w il l  be   th e   f ir s t  i nput   da ta   in   th e   e m ot io n  c a p s ul e   pr oc e s s   a nd   r e la te d  to   th e   1 st   out put   c la s s   ( v 1 ) .  T he   f ol lo w in g  p r oc e s s   of   th e   e m ot io n  c a ps ul e   is   a n   a f f in e   tr a ns f or m a ti on.   H ow e ve r ,  be f or e   th is   pr oc e s s   is   c a r r ie d  out ,  th e   in it ia l  in it ia li z a ti on  pr oc e s s   of   th e   w e ig ht   m a tr ix   ,   is   c a r r ie d  out   f ir s t.   T he   a f f in e   tr a ns f or m a ti on  p r oc e s s   w il l  pr oduc e   u ̂ ,   ( ve c to r ) .  A f te r   ̂ ,   is   obt a in e d,  th e   r out in g  in it ia li z a ti on  p r oc e s s   ( r =0 )   is   c a r r ie d  out   a nd  c ont in ue d  w it h  th e   in it ia li z a ti on  of   th e   va lu e   b i , j = 0.  T he   r   va lu e   de te r m in e s   how   m a ny  dyna m ic   r out in g  pr oc e s s e s   a r e   c a r r ie d  out .  T he   dyna m ic   r out in g  pr oc e s s   is   c a r r ie d  out   by  de f a ul t  th r ic e   [ 22] .  T he   dyn a m ic   r out in g  p r oc e s s   c ons is t s   of   c a lc ul a ti ng  th e   c oupl in g  c oe f f ic ie nt   c i , j ,  w e ig ht e d  s um   ( s j ) ,  a c ti va ti ng  s qua s hi ng  ( v j ) ,  a nd  th e   upda te d  va lu e   of   b i , j .  T he   b i , j   va lu e   de te r m in e s   th e   c oupl in g  c oe f f ic ie nt   c i , j   va lu e .  A f te r   th e   va lu e   o f   c i , j   is   obt a in e d,  th e   w e ig ht e d  s um   pr oc e s s   is   c a r r ie d  out   to   pr oduc e   th e   ve c to r   va lu e   s j .  T he   va lu e   of   s j   obt a in e d  is   f ur th e r   a c ti va te d   w it h  th e   s qua s hi ng   f unc ti on  to   m a ke   th e   ve c to r   va lu e   v j .  A f te r   th e   va lu e   of   th e   ve c to r   v j   is   r e c e iv e d,   th e   r out in g  va lu e   ( r )   is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       H y br id  m e th od f or  opt imi z in g  e m ot io n r e c ogni ti on m ode l s  on  …   ( I  M ade  A gus  W ir aw an )   2307   c he c ke d.  T h e   dyna m ic   r out in g  pr oc e s s   is   r e pe a te d  if   th e   va lu e   of   r   < 3.  T hi s   pr oc e s s   be gi ns   w it h  upda ti ng  th e   va lu e   of   b i , j ,  th e n  c a lc ul a ti ng  th e   w e ig ht e d  s um   ( s j )   a nd  th e   s qu a s hi ng  a c ti va ti on  pr oc e s s   ( v j ) .  T he   f in a l  va lu e   of   v j   in   th e   3 rd   r out in g  is   th e n   pr oc e s s e d   to   de t e r m in e   th e   va lu e   of   N or m   || v j ||   a nd  L 2   R e gul a r iz a ti on.   D e te r m in in g  th e   va lu e   of   ||v j ||  ( N o r m )   is   th e   e nd  of   th e   e m ot io n   c a ps ul e   pr oc e s s   f or   th e   f ir s t  c a ps ul e   da ta   ( 1 )  in  t he  1 st   e poc h.   F ur th e r m or e ,  f or   th e   e m ot io n  c a ps ul e   pr oc e s s   on   th e   f ol lo w in g  c a ps ul e   da ta   ( i ) ,  th e   ba t c h  va lu e   c he c ki ng pr oc e s s  i s  c a r r ie d out f ir s t;  i f  t he  ba tc h va lu e  i s  a  m ul ti pl e  of  2, t he n t he  w e ig ht  va lu e  upda te  pr oc e s s   ,   is   c a r r ie d  out .  T he   w e ig ht   upda te   pr oc e s s   us e s   th e   R M S P r op  m e th od  w it h  m om e nt um   = 0.09.  A f te r   c he c ki ng t he  ba tc h va lu e , t he  ne xt  s te p i s  t o c he c k t he  va lu e  of   va r ia bl e   i . I f  t he  va lu e  of  va r ia bl e   i   is  l e s s  t ha n   648  ( i  < 648) ,  th e n  th e   in c r e m e nt   pr oc e s s   ( i + + )   of   va r ia bl e   i  is   c a r r ie d  out .  T hi s   in c r e m e nt   pr oc e s s   d e te r m in e s   th e   f ol lo w in g  c a ps ul e   da ta   ( i )   to   be   pr oc e s s e d  in   th e   e m ot io n  c a ps ul e .  A f te r   th a t,   th e   a f f in e   tr a ns f or m a ti on   a nd  dyna m ic   r out in g  pr oc e s s e s   a r e   e xe c ut e d  a ga in .  T hi s   pr oc e s s   i s   r e pe a te d   unt il   th e   648 th   c a ps ul e   da ta .   W he n  th e   648 th   c a p s ul e   da ta   ha s   f in is h e d  e xe c ut in g,  th e   ne x t  s te p  is   to   c he c k  th e   v a lu e   of   va r ia bl e   j .  I f   va r ia bl e   j  is   le s s   th a n   4  ( j   < 4) ,  th e   va lu e   in c r e m e nt   pr oc e s s   of   va r ia bl e   j   is   c a r r ie d  out   ( j + + ) .  T hi s   in c r e m e nt   pr oc e s s   de te r m in e s   th e   c la s s   v j   th a t  w il l   be   pr oc e s s e d  ne xt   in   th e   e m ot io n  c a ps ul e .  T hi s   pr oc e s s   w il l  s to p   w he n  648  da ta   c a ps ul e s   ( )   ha ve   be e n  tr a in e d  f or   a ll   e m ot io n  c la s s e s   ( j   = 4) .  F ig u r e   5  onl y  de s c r ib e s   th e   e m ot io n  c a ps ul e   f lo w   f or   648  da ta   c a p s ul e s   ( )   in   4  c la s s e s   ( v j )   in   1 st   e poc h  [ 30] ,  [ 32] ,  [ 33] .  T he   f our   c la s s e s   out put ,  na m e ly :  hi gh  a r ous a l  pos it iv e   va le nc e   ( H A P V ) ,  hi gh  a r ous a l  ne ga ti ve   va le nc e   ( H A N V ) ,  lo w   a r ous a l   ne ga ti ve  va le nc e  ( L A N V ) , a nd l ow  a r ous a l  po s it iv e  va le nc e  ( L A P V ) .           F ig ur e  5. F lo w c ha r t  e m ot io n c a ps ul e       2.9.  E val u at io n  m e t h od     T hi s   s tu dy  us e s   th e   k - f ol d  c r os s - va li da ti on  e va lu a ti on  m e th od  ( k= 10)   to   e va lu a te   th e   pr opos e d  m ode l.   T hi s   m ode l  w il l  m e a s ur e   th e   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd  F 1  s c or e   va lu e s   f or   th e   th r e e   publ ic   da ta s e ts   s tu di e d:   D E A P ,  D R E A M E R ,  a nd  A M I G O S .   T hi s   va lu e   is   us e d  a s   th e   ba s is   f or   m e a s ur in g  th e   pe r f or m a nc e  of  t he  pr opos e d m ode l.       3.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N   T he   hybr id   m ode l  c a n  pr oduc e   hi gh  a c c ur a c y  on  th r e e   publ ic   da ta s e ts   ba s e d  on  th e   e va lu a ti on  m e th od.  T hi s   m ode l  is   a ls o  s upe r io r   to   s e ve r a l  e m ot io n  r e c o gni ti on  m ode ls   in   p r e vi ous   s tu di e s .  F ig ur e   6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une  2025 :  2302 - 2314   2308   pr e s e nt s   th e   pr opos e d  m ode l' s   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd  F 1  s c or e   va lu e s   f or   r e c ogni z in g  f our   e m ot io n  c la s s e s  f r om  e a c h pa r ti c ip a nt  on t he  D E A P  da ta s e t.           F ig ur e  6. A c c ur a c y, pr e c is io n, r e c a ll , a nd F 1 s c or e  gr a phs  f or  r e c ogni z in g f our  e m ot io n c la s s e s  on t h e     D E A P  da ta s e t       B a s e d  on   F ig ur e   6,  s e v e r a l  pa r ti c ip a nt s  w it h  I D   1,  2,  3,  4,   5,  6, 7,  8,  9,  10,  13,  14,  15,   16,  17,  18,  20,   21,  23,  26,  27,   28,  30,   31,  a nd  32   m a na ge d   to   a c hi e ve   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd   F 1  s c or e   of   100% .  I n   c ont r a s t,   th e   lo w e s t  a c c ur a c y,  pr e c i s io n,  r e c a ll ,  a nd  F 1  w e r e   a c hi e ve d  by  pa r ti c ip a nt   I D   22  a t  98.29% ,  98.20% ,  98.31% ,  a nd  98.24% .  O ve r a ll ,  th e   a ve r a ge   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd  F 1  s c or e s   a c hi e ve d  w e r e   99.91% ,  99.92% ,  99.92% ,  a nd  99.91% ,  r e s pe c ti ve ly .  I n  a ddi ti on,  s ta nda r d  de vi a ti on  va lu e s   f or   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd  F 1  a r e   0.32,  0.33,  0.31,  a nd  0.32,  r e s pe c t iv e ly .  S o,  it   c a n  be   s ta te d  th a t  th e   di s tr ib ut io n   of   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd  F 1  s c or e   of   e a c h  pa r ti c ip a nt   is   c lo s e r   to   th e   a ve r a ge   va lu e   c om pa r e d  to   th e   m ode l  pr opos e d  in   [ 18] ,  [ 22] .  F u r th e r m or e ,  F ig u r e   7  pr e s e nt s   th e   pr opos e d  m ode l' s   a c c ur a c y,  pr e c is io n,   r e c a ll , a nd F 1 s c or e  f or  e a c h pa r ti c ip a nt  on t he  D R E A M E R  da t a s e t.           F ig ur e  7. A c c ur a c y, pr e c is io n, r e c a ll , a nd F 1 s c or e  gr a phs  f or  r e c ogni z in g f our  e m ot io n c la s s e s  on t h e   D R E A M E R  da ta s e t       B a s e d  on  F ig ur e   7,  pa r ti c ip a nt s   w it h  I D   12  a c hi e ve d  a c c ur a c y,  r e c a ll ,  a nd  F 1  s c or e s   of   99.03% ,   98.93% ,  a nd  98.97% ,  r e s pe c ti ve ly ,  w hi le   pa r ti c ip a nt s   w it h  I D   01  a c hi e ve d  th e   hi ghe s t  pr e c is io n  a t  99.07% .  O n  th e   ot he r   ha nd,  th e   lo w e s t  a c c ur a c y  a nd  pr e c is io n  w e r e   a c hi e ve d  by  p a r ti c ip a nt   I D   20  a t  92.55%   a nd   92.99% ,  r e s pe c ti ve ly .  I n  c om pa r is on,  th e   lo w e s t  r e c a ll   a nd  F 1   s c or e s   w e r e   a c hi e ve d  by  p a r ti c ip a nt   I D   13  a t  89.43%   a nd  91.55% ,  r e s pe c ti ve ly .  A lt hough  non e   a c hi e ve d  1 00%   a c c ur a c y,  ove r a ll ,  th e   a ve r a ge   a c c ur a c y,   pr e c is io n,  r e c a ll ,   a nd  F 1   w e r e   a c hi e ve d   a t  96.98% ,   96.82% ,  95 .89% ,  a nd  96.28% ,  r e s p e c ti ve ly .  B a s e d  on   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       H y br id  m e th od f or  opt imi z in g  e m ot io n r e c ogni ti on m ode l s  on  …   ( I  M ade  A gus  W ir aw an )   2309   s ta nda r d  de vi a ti on  v a lu e s   f or   a c c ur a c y,   pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd   F 1  s c or e   w e r e   a c hi e ve d  a t   1.53,  1.62,   2.32,  a nd   1.97, r e s pe c ti ve ly . S o, i t  c a n be  s ta te d t ha t  th e  di s tr ib u ti on of  a c c ur a c y, pr e c is io n, r e c a ll , a nd F 1 s c or e  of  e a c h   pa r ti c ip a nt  i s  qui te  c lo s e  t o t he  a v e r a ge  va lu e  c om p a r e d t o t he   m ode l  pr opos e d  in   [ 18] , [ 22] .   F in a ll y,  in   F ig ur e   8,  13  pa r ti c ip a nt s   w it h  I D   1,  2,  3,  6,  7,  9,  19 ,  20,  25,  26,  28,  31,  a nd  34  a c hi e ve d  a c c ur a c ie s ,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd  F 1  s c or e   of   100%   e a c h.  F ur th e r m or e ,  19  ot he r   pa r ti c ip a nt s   pr oduc e d  a n  a ve r a ge   a c c ur a c y,  pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd  F 1  s c or e   a bove   99 % .  O ve r a ll ,  th e   a ve r a ge   da ta   f or   a c c ur a c y,   pr e c is io n,  r e c a ll ,  a nd   F 1  s c or e   w e r e   99.94% ,  99.93% ,  99.9 3% ,  a nd  99.93% .  I n  a ddi ti on,  th e   s t a nda r d  de vi a ti on  va lu e s   f or   a c c ur a c y,   pr e c is io n,   r e c a ll ,  a nd   F 1  s c or e   a r e   0.10,  0.11,  0.13,  a nd  0.12,  r e s pe c ti ve ly .   S o,  it  c a n be  s ta te d t ha t  th e  di s tr ib ut io n o f  a c c ur a c y, pr e c is io n, r e c a ll , a nd F 1 s c or e  f r om  e a c h pa r ti c ip a nt  i s  c lo s e r   to   th e   a ve r a ge   va lu e   c om pa r e d  to   th e   m ode l  pr opos e d  in   [ 18] ,  [ 22] .  F ur th e r m or e ,  to   m e a s ur e   th e   s uc c e s s   of   th e  i m pl e m e nt a ti on of  t he  p r opos e d m ode l,  t he  a ve r a ge  a c c ur a c y va lu e s  i n t hi s  e xpe r im e nt  a r e  c om pa r e d w it h   th e   a ve r a ge   a c c ur a c y  va lu e s   f r om   s e v e r a l  pr e vi ous   s tu di e s ,  e s pe c ia ll y  f or   th e   r e c ogni ti on  of   f our   e m ot io n  c la s s e s , a s  i n T a bl e  1.           F ig ur e  8. A c c ur a c y, pr e c is io n, r e c a ll , a nd F 1 s c or e  gr a phs  f or  r e c ogni z in g f our  e m ot io n c la s s e s  on t h e   A M I G O S  da ta s e t       T a bl e  1. C om pa r is on of  t he  a v e r a ge  a c c ur a c y of  t he  f our  e m ot io n c la s s e s  i n t hi s  s tu dy w it h  s e ve r a l     pr e vi ous  s tu di e s   M e t hod   D E A P   (%)   D RE A M E R   (%)   A M IG O S   (%)   F e a t ure   e xt ra c t i on :   a ngl e   pl ot ,   c l a s s i fi c a t i on:   m ul t i - c l a s s   s upport   ve c t or  m a c hi ne   [23]   81. 67   -   -   F e a t ure   e xt r a c t i on:   di ffe r e nt i a l   e nt ropy,   c l a s s i fi c a t i on:   gra ph  re gu l a ri z e d  e xt r e m e   l e a rni ng  m a c hi ne   [24]   69. 67   -   -   F e a t ure   e xt ra c t i on :   pe a rs on  c orre l a t i on  c oe ff i c i e nt ,   c l a s s i fi c a t i on:   c onvol u t i on  ne ur a l   ne t w ork  [26]   73. 1       F e a t ure   e xt r a c t i on:   pow e r  s pe c t ra l   de ns i t y,   f e a t ur e   re pre s e nt a t i on:   m ul t i di m e ns i on a l   fe a t ure   i m a ge ,   c l a s s i fi c a t i on :   L S T M   +  CN N   [27]   75. 21       F e a t ure   e xt ra c t i on  a nd   c l a s s i fi c a t i on:   CN N ,   b a s e l i ne   re duc t i on:   di ffe re nc e .   F e a t ure   re pre s e nt a t i on:   3D   c ube   [25]   93. 53   -   95. 95   S m oot hi ng:   M W M F ,   e xt ra c t i on  fe a t ur e :   di ffe re nt i a l   e nt ropy,   r e pre s e nt a t i on  fe a t ure s :   3D   c ube ,   b a s e l i ne   re duc t i on:   re l a t i v e   di ffe re nc e ,   c l a s s i fi c a t i on:   CN N   [18]   97. 14   89. 71   99. 59   E xt ra c t i on  fe a t ur e :   di ffe re n t i a l   e nt ropy,   b a s e l i ne   re duc t i on:   di ffe r e nc e ,   r e pre s e nt a t i o n  fe a t ure s :   3D   c ube ,   c l a s s i fi c a t i on:   c ont i nuous   c a ps ul e   ne t w ork  [22]   91. 35   94. 23   96. 20   S m oot hi ng:   m odi fi e d  w e i ght e d  m e a n  fi l t e r .   E xt ra c t i on  fe a t ure :   di ffe re nt i a l   e nt rop y,   Ba s e l i ne   re du c t i on :   re l a t i ve   di ff e re nc e ,   f e a t ure   re pre s e nt a t i on :   3D   c ube ,   c l a s s i fi c a t i o n:   c ont i nuous   c a ps ul e   ne t w ork  ( p urpos e d  m ode l )   99. 91   ±   0 . 32   96. 98   ±   1 . 53   99. 94   ±   1 . 10       A lt hough  s e ve r a l  f e a tu r e   e xt r a c ti on  m e th ods   a nd   c la s s if ic a ti on   m e th ods   ba s e d  on  m a c hi ne   le a r ni ng  a nd  de e p   le a r ni ng  ha v e   be e n  a ppl ie d   in   pr e vi ous   s tu di e s ,  th e   a c c ur a c y  of   e m ot io n  r e c ogni ti on  ha s   not   r e a c he d   opt im a l  ( be lo w   85% )   [ 23] ,  [ 24] ,  [ 26] ,  [ 27] .   T he   va r ia ti on  of   th e   tr ia l  s ig na l  pa tt e r ns   p r oduc e d  c a us e s   th is   pr obl e m .  S o,  th e   c la s s if ic a ti on  m e th od   c a nnot   r e c ogni z e   th e   pa tt e r n  f or m e d.  T o  ove r c om e   th is   pr obl e m ,    Z ha o   e t  al .  [ 2 5]   us e d   th e   di f f e r e nc e   m e th o d  t o  s tu dy  th e   b a s e li n e   r e du c t io n   a ppr oa c h .  T h e   r e d uc e d  tr i a l  s i gn a l   f e a tu r e   v a l ue s   c a n pr o du c e   m or e   r e p r e s e nt a t iv e  s ig na l  p a t te r n s  s o  th a t   th e   E E G  s ig na l  p a t te r n c a n  b e   r e c og ni z e d  be t te r .  H o w e ve r ,  of   s e v e r a l  ba s e li ne   r e du c t io n   m e th od s ,   t he   r e l a ti ve   di f f e r e n c e   m e t ho d  i s   s up e r i or   t o  th e   di f f e r e nc e   m e t hod  [ 8] .  W ir a w a n   e t  al .   [ 18 ]   h a s   s uc c e s s f ul l y  a p pl i e d  t he   r e l a t iv e   di f f e r e n c e   m e th od  o pt i m i z e d  w it h   th e   m o di f i e d   w e ig ht e d  m e a n   f il te r   m e th od .  H ow e v e r ,   th e   C N N   m e th o d  u s e d   in   th is   s tu dy  c a n not   c on s i de r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8938   I nt  J  A r ti f   I nt e ll , V ol .  14 , N o.  3 ,  J une  2025 :  2302 - 2314   2310   th e   c ha r a c t e r i s ti c s   of   t he   E E G   s ig na l .  W ir a w a n   e t  al .   [ 22 ]   u s e   of   t he   c ont in u ou s   c a p s u le   n e tw or k   m e th od  ha s   be e n  pr o ve n  t o  c on s id e r   t he   c ha r a c t e r i s ti c s   of   t he   E E G   s i gn a l .  H ow e v e r ,  W ir a w a n  e t  al .  [ 22]   di d  not   a ppl y  th e   r e la ti ve   di f f e r e nc e   a nd  m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n  f il te r   m e th o ds .  B a s e d  on  th is   s tu dy,  th e   pr opos e d  m ode l  c om bi ne s   th e   m od e ls   f r om   [ 18] ,  [ 22]   to   im pr ove   e m ot io n  r e c ogni ti on  a c c ur a c y.  B a s e d  on  e xpe r im e nt s   c onduc te d  on  th r e e   publ ic   da ta s e ts ,  th e   pr opos e d  m ode l  in   th is   s tu dy  yi e ld s   hi ghe r   a c c ur a c y  th a n  th e   m ode ls   in   pr e vi ous   s tu di e s   in   r e c ogni z in g  f our   c la s s e s   of   e m ot io ns .  T he r e f or e ,  f ur th e r   a ppl ic a ti on  r e s e a r c h  c a n  u s e   th is   m ode l  to   e va lu a te   s tu de nt s '   unde r s t a ndi ng  in vol vi ng  e m ot io na l  r e a c ti ons   f r om   s tu de nt s   dur in g  th e   le a r ni ng  pr oc e s s   [ 34] ,  [ 35] .   I n  a ddi ti on   to   e m ot io n  r e c ogni ti on,  th is   m ode l  c a n  a ls o  be   us e d  in   di f f e r e nt   dom a in s , s uc h a s  de te c ti ng e pi le p s y  [ 36] , [ 37] , a nd mot or  i m a g e r y  [ 38] .   H ow e ve r ,  ba s e d  on  th e   t e s ts  c onduc te d  on  th e   D R E A M E R   da ta s e t,   th e   m ode l  pr opos e d  in   th is  s tu dy  pr oduc e s   s li ght ly   lo w e r   a c c ur a c y  va lu e s   th a n  th e   ot he r   two  s e c onda r y  da ta s e ts ,   s uc h a s   D E A P   a nd A M I G O S .   T hi s   pr obl e m   is   c a u s e d  by  th e   a m pl it ude   va lu e   of   th e   E E G   s ig na l  in   th e   D R E A M E R   da ta s e t  be in g  a bove   a ve r a ge .  F ig ur e s   9  a nd  10  s how   vi s u a li z a ti ons   of   th e   ba s e li ne   s ig na ls   f r om   s e ve r a l  pa r ti c ip a nt s   on  D E A P   a nd  A M I G O S  da ta s e ts .           F ig ur e  9. T he  s m oot hi ng pr oc e s s  us in g t he  M W M F  m e th od on t he  ba s e li ne   s ig na l  f r om  t he  s e c ond pa r ti c ip a nt   in  t he   A M I G O S   da ta s e t           F ig ur e  10. T he  s m oot hi ng pr oc e s s  us in g t he  M W M F  m e th od on  t he  ba s e li ne   s ig na l  f r om  t he  e ig ht h  pa r ti c ip a nt  i n t he   D E A P   da ta s e t       A f te r   r e m ovi ng  it s   a r te f a c ts   us in g  th e   m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n  f il te r   m e th od,  th e   a m pl it ude   of   th e   ba s e li ne   s ig na l  in   th e   D E A P   a nd  A M I G O S   da ta s e ts   r a nge s   ±150  µV.  I n  c ont r a s t,   th e   a m pl i tu de   of   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A r ti f   I nt e ll     I S S N :   2252 - 8938       H y br id  m e th od f or  opt imi z in g  e m ot io n r e c ogni ti on m ode l s  on  …   ( I  M ade  A gus  W ir aw an )   2311   ba s e li ne   s ig n a l  in   th e   D R E A M E R   da ta s e t  ha s   a   r a nge   of   ±1 , 60 0  µV.  F ig ur e   11  pr e s e nt s   a   vi s u a li z a ti on  of   th e   ba s e li ne  s ig n a l  in  t he  t e nt h pa r ti c ip a nt  be f or e  a nd a f te r  s m oot hi ng on the  D R E A M E R  da ta s e t.   H ow e ve r , i de a ll y, t he  E E G  w a ve  i n pa r ti c ip a nt s  i n nor m a l  c ond it io ns  i s  50 - 100 µV  [ 39] ,  [ 40] . B a s e d  on  th e   e xpe r im e nt s ,  it   c a n  be   s ta te d  th a t   th e   a m pl it ude   of   th e   ba s e li ne   s ig na l  in   th e   D R E A M E R   da ta s e t  s ti ll   c ont a in s   a r te f a c ts ,  e ve n  th ough  th e   m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n  f i lt e r   m e th od  ha s   be e n  a ppl ie d.  T h e s e   a r te f a c ts   c a us e   th e   a c c ur a c y  of   e m ot io n  r e c ogni ti on  in   th e   D R E A M E R   da ta s e t  to   be   s li ght ly   lo w e r   th a n  in   th e   D E A P   a nd A M I G O S  da ta s e ts .           F ig ur e  11. T he  s m oot hi ng pr oc e s s  us in g t he  M W M F  m e th od on  t he  ba s e li ne   s ig na l  f r om  t he  t e nt h pa r ti c ip a nt   in  t he  D R E A M E R  da ta s e t       4.   C O N C L U S I O N   T w o c r it ic a l  f a c to r s  t o c ons id e r  i n e m ot io n  r e c ogni ti on a r e  d if f e r e nc e s  i n E E G  s ig na l  pa tt e r ns  c a us e d  by  pa r ti c ip a nt   c ha r a c te r is ti c s   a nd  E E G   s ig na ls   ha vi ng  s pa ti a l  in f or m a ti on.  T he s e   two  f a c to r s   s ig ni f ic a nt ly   a f f e c t  th e   r e s ul ti ng   a c c ur a c y.   T h e   pr opos e d  m ode l  in   th is   s t udy  c a n  c ons id e r   th e s e   f a c to r s .  T hi s   m ode l  c ons is ts   of   th e   m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n  f il te r   m e th od  f or   th e   E E G   ba s e li ne   s ig na l  s m oot hi ng  pr oc e s s ,  th e   di f f e r e nt ia l  e nt r opy   m e th od  f o r   th e   f e a tu r e   e xt r a c ti on  pr oc e s s ,  th e   r e la ti ve   di f f e r e nc e   m e th od  f or   ba s e li ne   r e duc ti on,  th e   3D   c ub e   m e th od  f or   f e a tu r e   r e pr e s e nt a ti on,  a nd  t he   c ont in uous  c a ps ul e   ne twor k  m e th od  f or   th e   c la s s if ic a ti on  pr oc e s s .  A ppl yi ng  th e   m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n  f il te r   a nd  r e la ti ve   di f f e r e nc e   m e th ods   c a n  ove r c om e   di f f e r e nc e s   in   tr ia l  s ig na l  pa tt e r ns .   M e a nw hi le ,  th e   d if f e r e nt ia l  e nt r opy,  3D   c ube s ,  a nd   c ont in uous   c a ps ul e   ne twor k  m e th ods   c a n  c ons id e r   s pa ti a l  in f or m a ti on  f r o m   th e   tr ia l  s ig na l.   B a s e d  on  te s ti ng  on  th r e e   publ ic   da ta s e ts ,  th e s e   m e th ods   c a n  im pr ove   th e   e m ot io n  r e c ogni ti on  m ode l  th a n  th e   m ode l  pr opos e d  in   pr e vi ous   s tu di e s .  H ow e v e r ,  ba s e d  on  e xp e r im e nt s   c onduc te d  o n  th r e e   publ ic   da ta s e ts ,  it   c a n  b e   s ta te d  th a t  th e   a m pl it ude   of   th e   ba s e li ne   s ig na l  in   th e   D R E A M E R   da ta s e t  s ti l l  c ont a in s   a r te f a c ts ,  e ve n  th ough  th e   m odi f ie d   w e ig ht e d  m e a n  f il te r   m e th od  ha s   be e n  a ppl ie d.  T hi s   a r te f a c t  c a us e s   th e   a c c ur a c y  of   e m ot io n  r e c ogni ti on  in   th e   D R E A M E R   da ta s e t  to   be   s li ght ly   lo w e r   th a n  in   th e   D E A P   a nd  A M I G O S   da ta s e ts .   T he r e f or e ,  th e   f ut ur e   c ha ll e nge   is   to   s tu dy   th e   a ppr opr ia te   w e ig ht   va lu e   in   th e   m odi f ie d  w e ig ht e d  m e a n  f il te r   m e th od  f or   th e   a m pl it ude   of   th e   ba s e li ne   E E G   s ig na l  a bove   s ta nda r d  a nd  to   s tu dy  th e   te c hni que   of   r e m ovi ng  a r te f a c ts   f o r   e xpe r im e nt a l  E E G  s ig na ls .       F U N D I N G  I N F O R M A T I O N   T hi s   w or k  w a s   s uppor te d  e nt ir e ly   by  F undi ng   f or   F is c a l  Y e a r   2024,  N o:   374/ U N 48.16/L T /2 024,   f r om   th e   D i r e c to r a te   of   R e s e a r c h,  T e c hnol ogy,  a nd  C om m u ni ty   S e r vi c e ,  M in is tr y  of   E duc a ti on,  C ul tu r e ,   R e s e a r c h,  a nd T e c hnol ogy, I ndone s ia .       A U T H O R  C O N T R I B U T I O N S  S T A T E M E N T   T hi s   jo ur na l  us e s   th e   C ont r ib ut or   R ol e s   T a xonomy  ( C R e di T )   to   r e c ogni z e   in di vi dua l   a ut hor   c ont r ib ut io ns , r e duc e  a ut hor s hi p di s put e s ,  a nd f a c il it a te  c ol la bo r a ti on.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.