시계열 데이터 패턴 분석을 위한 종단 심층 학습망 설계 방법론

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 공과대학 컴퓨터공학부, 2019. 2. 장병탁.Pattern recognition within time series data became an important avenue of research in artificial intelligence following the paradigm shift of the fourth industrial revolution. A number of studies related to this have been conducted over the past few years, and research using deep learning techniques are becoming increasingly popular. Due to the nonstationary, nonlinear and noisy nature of time series data, it is essential to design an appropriate model to extract its significant features for pattern recognition. This dissertation not only discusses the study of pattern recognition using various hand-crafted feature engineering techniques using physiological time series signals, but also suggests an end-to-end deep learning design methodology without any feature engineering. Time series signal can be classified into signals having periodic and non-periodic characteristics in the time domain. This thesis proposes two end-to-end deep learning design methodologies for pattern recognition of periodic and non-periodic signals. The first proposed deep learning design methodology is Deep ECGNet. Deep ECGNet offers a design scheme for an end-to-end deep learning model using periodic characteristics of Electrocardiogram (ECG) signals. ECG, recorded from the electrophysiologic patterns of heart muscle during heartbeat, could be a promising candidate to provide a biomarker to estimate event-based stress level. Conventionally, the beat-to-beat alternations, heart rate variability (HRV), from ECG have been utilized to monitor the mental stress status as well as the mortality of cardiac patients. These HRV parameters have the disadvantage of having a 5-minute measurement period. In this thesis, human's stress states were estimated without special hand-crafted feature engineering using only 10-second interval data with the deep learning model. The design methodology of this model incorporates the periodic characteristics of the ECG signal into the model. The main parameters of 1D CNNs and RNNs reflecting the periodic characteristics of ECG were updated corresponding to the stress states. The experimental results proved that the proposed method yielded better performance than those of the existing HRV parameter extraction methods and spectrogram methods. The second proposed methodology is an automatic end-to-end deep learning design methodology using Bayesian optimization for non-periodic signals. Electroencephalogram (EEG) is elicited from the central nervous system (CNS) to yield genuine emotional states, even at the unconscious level. Due to the low signal-to-noise ratio (SNR) of EEG signals, spectral analysis in frequency domain has been conventionally applied to EEG studies. As a general methodology, EEG signals are filtered into several frequency bands using Fourier or wavelet analyses and these band features are then fed into a classifier. This thesis proposes an end-to-end deep learning automatic design method using optimization techniques without this basic feature engineering. Bayesian optimization is a popular optimization technique for machine learning to optimize model hyperparameters. It is often used in optimization problems to evaluate expensive black box functions. In this thesis, we propose a method to perform whole model hyperparameters and structural optimization by using 1D CNNs and RNNs as basic deep learning models and Bayesian optimization. In this way, this thesis proposes the Deep EEGNet model as a method to discriminate human emotional states from EEG signals. Experimental results proved that the proposed method showed better performance than that of conventional method based on the conventional band power feature method. In conclusion, this thesis has proposed several methodologies for time series pattern recognition problems from the feature engineering-based conventional methods to the end-to-end deep learning design methodologies with only raw time series signals. Experimental results showed that the proposed methodologies can be effectively applied to pattern recognition problems using time series data.시계열 데이터의 패턴 인식 문제는 4차 산업 혁명의 패러다임 전환과 함께 매우 중요한 인공 지능의 한 분야가 되었다. 이에 따라, 지난 몇 년간 이와 관련된 많은 연구들이 이루어져 왔으며, 최근에는 심층 학습망 (deep learning networks) 모델을 이용한 연구들이 주를 이루어 왔다. 시계열 데이터는 비정상, 비선형 그리고 잡음 (nonstationary, nonlinear and noisy) 특성으로 인하여 시계열 데이터의 패턴 인식 수행을 위해선, 데이터의 주요한 특징점을 추출하기 위한 최적화된 모델의 설계가 필수적이다. 본 논문은 대표적인 시계열 데이터인 생체 신호를 사용하여 여러 특징 벡터 추출 방법 (hand-crafted feature engineering methods)을 이용한 패턴 인식 기법에 대하여 논할 뿐만 아니라, 궁극적으로는 특징 벡터 추출 과정이 없는 종단 심층 학습망 설계 방법론에 대한 연구 내용을 담고 있다. 시계열 신호는 시간 축 상에서 크게 주기적 신호와 비주기적 신호로 구분할 수 있는데, 본 연구는 이러한 두 유형의 신호들에 대한 패턴 인식을 위해 두 가지 종단 심층 학습망에 대한 설계 방법론을 제안한다. 첫 번째 제안된 방법론을 이용해 설계된 모델은 신호의 주기적 특성을 이용한 Deep ECGNet이다. 심장 근육의 전기 생리학적 패턴으로부터 기록된 심전도 (Electrocardiogram, ECG)는 이벤트 기반 스트레스 수준을 추정하기 위한 척도 (bio marker)를 제공하는 유효한 데이터가 될 수 있다. 전통적으로 심전도의 심박수 변동성 (Herat Rate Variability, HRV) 매개변수 (parameter)는 심장 질환 환자의 정신적 스트레스 상태 및 사망률을 모니터링하는 데 사용되었다. 하지만, 표준 심박수 변동성 매개 변수는 측정 주기가 5분 이상으로, 측정 시간이 길다는 단점이 있다. 본 논문에서는 심층 학습망 모델을 이용하여 10초 간격의 ECG 데이터만을 이용하여, 추가적인 특징 벡터의 추출 과정 없이 인간의 스트레스 상태를 인식할 수 있음을 보인다. 제안된 설계 기법은 ECG 신호의 주기적 특성을 모델에 반영하였는데, ECG의 은닉 특징 추출기로 사용된 1D CNNs 및 RNNs 모델의 주요 매개 변수에 주기적 특성을 반영함으로써, 한 주기 신호의 스트레스 상태에 따른 주요 특징점을 종단 학습망 내부적으로 추출할 수 있음을 보였다. 실험 결과 제안된 방법이 기존 심박수 변동성 매개변수와 spectrogram 추출 기법 기반의 패턴 인식 방법보다 좋은 성능을 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 두 번째 제안된 방법론은 비 주기적이며 비정상, 비선형 그리고 잡음 특성을 지닌 신호의 패턴인식을 위한 최적 종단 심층 학습망 자동 설계 방법론이다. 뇌파 신호 (Electroencephalogram, EEG)는 중추 신경계 (CNS)에서 발생되어 무의식 상태에서도 본연의 감정 상태를 나타내는데, EEG 신호의 낮은 신호 대 잡음비 (SNR)로 인해 뇌파를 이용한 감정 상태 판정을 위해서 주로 주파수 영역의 스펙트럼 분석이 뇌파 연구에 적용되어 왔다. 통상적으로 뇌파 신호는 푸리에 (Fourier) 또는 웨이블렛 (wavelet) 분석을 사용하여 여러 주파수 대역으로 필터링 된다. 이렇게 추출된 주파수 특징 벡터는 보통 얕은 학습 분류기 (shallow machine learning classifier)의 입력으로 사용되어 패턴 인식을 수행하게 된다. 본 논문에서는 이러한 기본적인 특징 벡터 추출 과정이 없는 베이지안 최적화 (Bayesian optimization) 기법을 이용한 종단 심층 학습망 자동 설계 기법을 제안한다. 베이지안 최적화 기법은 초 매개변수 (hyperparamters)를 최적화하기 위한 기계 학습 분야의 대표적인 최적화 기법인데, 최적화 과정에서 평가 시간이 많이 소요되는 목적 함수 (expensive black box function)를 갖고 있는 최적화 문제에 적합하다. 이러한 베이지안 최적화를 이용하여 기본적인 학습 모델인 1D CNNs 및 RNNs의 전체 모델의 초 매개변수 및 구조적 최적화를 수행하는 방법을 제안하였으며, 제안된 방법론을 바탕으로 Deep EEGNet이라는 인간의 감정상태를 판별할 수 있는 모델을 제안하였다. 여러 실험을 통해 제안된 모델이 기존의 주파수 특징 벡터 (band power feature) 추출 기법 기반의 전통적인 감정 패턴 인식 방법보다 좋은 성능을 나타내고 있음을 확인할 수 있었다. 결론적으로 본 논문은 시계열 데이터를 이용한 패턴 인식문제를 여러 특징 벡터 추출 기법 기반의 전통적인 방법을 통해 설계하는 방법부터, 추가적인 특징 벡터 추출 과정 없이 원본 데이터만을 이용하여 종단 심층 학습망을 설계하는 방법까지 제안하였다. 또한, 다양한 실험을 통해 제안된 방법론이 시계열 신호 데이터를 이용한 패턴 인식 문제에 효과적으로 적용될 수 있음을 보였다.Chapter 1 Introduction 1 1.1 Pattern Recognition in Time Series 1 1.2 Major Problems in Conventional Approaches 7 1.3 The Proposed Approach and its Contribution 8 1.4 Thesis Organization 10 Chapter 2 Related Works 12 2.1 Pattern Recognition in Time Series using Conventional Methods 12 2.1.1 Time Domain Features 12 2.1.2 Frequency Domain Features 14 2.1.3 Signal Processing based on Multi-variate Empirical Mode Decomposition (MEMD) 15 2.1.4 Statistical Time Series Model (ARIMA) 18 2.2 Fundamental Deep Learning Algorithms 20 2.2.1 Convolutional Neural Networks (CNNs) 20 2.2.2 Recurrent Neural Networks (RNNs) 22 2.3 Hyper Parameters and Structural Optimization Techniques 24 2.3.1 Grid and Random Search Algorithms 24 2.3.2 Bayesian Optimization 25 2.3.3 Neural Architecture Search 28 2.4 Research Trends related to Time Series Data 29 2.4.1 Generative Model of Raw Audio Waveform 30 Chapter 3 Preliminary Researches: Patten Recognition in Time Series using Various Feature Extraction Methods 31 3.1 Conventional Methods using Time and Frequency Features: Motor Imagery Brain Response Classification 31 3.1.1 Introduction 31 3.1.2 Methods 32 3.1.3 Ensemble Classification Method (Stacking & AdaBoost) 32 3.1.4 Sensitivity Analysis 33 3.1.5 Classification Results 36 3.2 Statistical Feature Extraction Methods: ARIMA Model Based Feature Extraction Methodology 38 3.2.1 Introduction 38 3.2.2 ARIMA Model 38 3.2.3 Signal Processing 39 3.2.4 ARIMA Model Conformance Test 40 3.2.5 Experimental Results 40 3.2.6 Summary 43 3.3 Application on Specific Time Series Data: Human Stress States Recognition using Ultra-Short-Term ECG Spectral Feature 44 3.3.1 Introduction 44 3.3.2 Experiments 45 3.3.3 Classification Methods 49 3.3.4 Experimental Results 49 3.3.5 Summary 56 Chapter 4 Master Framework for Pattern Recognition in Time Series 57 4.1 The Concept of the Proposed Framework for Pattern Recognition in Time Series 57 4.1.1 Optimal Basic Deep Learning Models for the Proposed Framework 57 4.2 Two Categories for Pattern Recognition in Time Series Data 59 4.2.1 The Proposed Deep Learning Framework for Periodic Time Series Signals 59 4.2.2 The Proposed Deep Learning Framework for Non-periodic Time Series Signals 61 4.3 Expanded Models of the Proposed Master Framework for Pattern Recogntion in Time Series 63 Chapter 5 Deep Learning Model Design Methodology for Periodic Signals using Prior Knowledge: Deep ECGNet 65 5.1 Introduction 65 5.2 Materials and Methods 67 5.2.1 Subjects and Data Acquisition 67 5.2.2 Conventional ECG Analysis Methods 72 5.2.3 The Initial Setup of the Deep Learning Architecture 75 5.2.4 The Deep ECGNet 78 5.3 Experimental Results 83 5.4 Summary 98 Chapter 6 Deep Learning Model Design Methodology for Non-periodic Time Series Signals using Optimization Techniques: Deep EEGNet 100 6.1 Introduction 100 6.2 Materials and Methods 104 6.2.1 Subjects and Data Acquisition 104 6.2.2 Conventional EEG Analysis Methods 106 6.2.3 Basic Deep Learning Units and Optimization Technique 108 6.2.4 Optimization for Deep EEGNet 109 6.2.5 Deep EEGNet Architectures using the EEG Channel Grouping Scheme 111 6.3 Experimental Results 113 6.4 Summary 124 Chapter 7 Concluding Remarks 126 7.1 Summary of Thesis and Contributions 126 7.2 Limitations of the Proposed Methods 128 7.3 Suggestions for Future Works 129 Bibliography 131 초 록 139Docto

Emotion Recognition from EEG Signal Focusing on Deep Learning and Shallow Learning Techniques

Recently, electroencephalogram-based emotion recognition has become crucial in enabling the Human-Computer Interaction (HCI) system to become more intelligent. Due to the outstanding applications of emotion recognition, e.g., person-based decision making, mind-machine interfacing, cognitive interaction, affect detection, feeling detection, etc., emotion recognition has become successful in attracting the recent hype of AI-empowered research. Therefore, numerous studies have been conducted driven by a range of approaches, which demand a systematic review of methodologies used for this task with their feature sets and techniques. It will facilitate the beginners as guidance towards composing an effective emotion recognition system. In this article, we have conducted a rigorous review on the state-of-the-art emotion recognition systems, published in recent literature, and summarized some of the common emotion recognition steps with relevant definitions, theories, and analyses to provide key knowledge to develop a proper framework. Moreover, studies included here were dichotomized based on two categories: i) deep learning-based, and ii) shallow machine learning-based emotion recognition systems. The reviewed systems were compared based on methods, classifier, the number of classified emotions, accuracy, and dataset used. An informative comparison, recent research trends, and some recommendations are also provided for future research directions

EmoEEG - recognising people's emotions using electroencephalography

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica (Sinais e Imagens Médicas), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2020As emoções desempenham um papel fulcral na vida humana, estando envolvidas numa extensa variedade de processos cognitivos, tais como tomada de decisão, perceção, interações sociais e inteligência. As interfaces cérebro-máquina (ICM) são sistemas que convertem os padrões de atividade cerebral de um utilizador em mensagens ou comandos para uma determinada aplicação. Os usos mais comuns desta tecnologia permitem que pessoas com deficiência motora controlem braços mecânicos, cadeiras de rodas ou escrevam. Contudo, também é possível utilizar tecnologias ICM para gerar output sem qualquer controle voluntário. A identificação de estados emocionais é um exemplo desse tipo de feedback. Por sua vez, esta tecnologia pode ter aplicações clínicas tais como a identificação e monitorização de patologias psicológicas, ou aplicações multimédia que facilitem o acesso a músicas ou filmes de acordo com o seu conteúdo afetivo. O interesse crescente em estabelecer interações emocionais entre máquinas e pessoas, levou à necessidade de encontrar métodos fidedignos de reconhecimento emocional automático. Os autorrelatos podem não ser confiáveis devido à natureza subjetiva das próprias emoções, mas também porque os participantes podem responder de acordo com o que acreditam que os outros responderiam. A fala emocional é uma maneira eficaz de deduzir o estado emocional de uma pessoa, pois muitas características da fala são independentes da semântica ou da cultura. No entanto, a precisão ainda é insuficiente quando comparada com outros métodos, como a análise de expressões faciais ou sinais fisiológicos. Embora o primeiro já tenha sido usado para identificar emoções com sucesso, ele apresenta desvantagens, tais como o fato de muitas expressões faciais serem "forçadas" e o fato de que as leituras só são possíveis quando o rosto do sujeito está dentro de um ângulo muito específico em relação à câmara. Por estes motivos, a recolha de sinais fisiológicos tem sido o método preferencial para o reconhecimento de emoções. O uso do EEG (eletroencefalograma) permite-nos monitorizar as emoções sentidas sob a forma de impulsos elétricos provenientes do cérebro, permitindo assim obter uma ICM para o reconhecimento afetivo. O principal objetivo deste trabalho foi estudar a combinação de diferentes elementos para identificar estados afetivos, estimando valores de valência e ativação usando sinais de EEG. A análise realizada consistiu na criação de vários modelos de regressão para avaliar como diferentes elementos afetam a precisão na estimativa de valência e ativação. Os referidos elementos foram os métodos de aprendizagem automática, o género do indivíduo, o conceito de assimetria cerebral, os canais de elétrodos utilizados, os algoritmos de extração de características e as bandas de frequências analisadas. Com esta análise foi possível criarmos o melhor modelo possível, com a combinação de elementos que maximiza a sua precisão. Para alcançar os nossos objetivos, recorremos a duas bases de dados (AMIGOS e DEAP) contendo sinais de EEG obtidos durante experiências de desencadeamento emocional, juntamente com a autoavaliação realizada pelos respetivos participantes. Nestas experiências, os participantes visionaram excertos de vídeos de conteúdo afetivo, de modo a despoletar emoções sobre eles, e depois classificaram-nas atribuindo o nível de valência e ativação experienciado. Os sinais EEG obtidos foram divididos em epochs de 4s e de seguida procedeu-se à extração de características através de diferentes algoritmos: o primeiro, segundo e terceiro parâmetros de Hjorth; entropia espectral; energia e entropia de wavelets; energia e entropia de FMI (funções de modos empíricos) obtidas através da transformada de Hilbert-Huang. Estes métodos de processamento de sinal foram escolhidos por já terem gerado resultados bons noutros trabalhos relacionados. Todos estes métodos foram aplicados aos sinais EEG dentro das bandas de frequência alfa, beta e gama, que também produziram bons resultados de acordo com trabalhos já efetuados. Após a extração de características dos sinais EEG, procedeu-se à criação de diversos modelos de estimação da valência e ativação usando as autoavaliações dos participantes como “verdade fundamental”. O primeiro conjunto de modelos criados serviu para aferir quais os melhores métodos de aprendizagem automática a utilizar para os testes vindouros. Após escolher os dois melhores, tentámos verificar as diferenças no processamento emocional entre os sexos, realizando a estimativa em homens e mulheres separadamente. O conjunto de modelos criados a seguir visou testar o conceito da assimetria cerebral, que afirma que a valência emocional está relacionada com diferenças na atividade fisiológica entre os dois hemisférios cerebrais. Para este teste específico, foram consideradas a assimetria diferencial e racional segundo pares de elétrodos homólogos. Depois disso, foram criados modelos de estimação de valência e ativação considerando cada um dos elétrodos individualmente. Ou seja, os modelos seriam gerados com todos os métodos de extração de características, mas com os dados obtidos de um elétrodo apenas. Depois foram criados modelos que visassem comparar cada um dos algoritmos de extração de características utilizados. Os modelos gerados nesta fase incluíram os dados obtidos de todos os elétrodos, já que anteriormente se verificou que não haviam elétrodos significativamente melhores que outros. Por fim, procedeu-se à criação dos modelos com a melhor combinação de elementos possível, otimizaram-se os parâmetros dos mesmos, e procurámos também aferir a sua validação. Realizámos também um processo de classificação emocional associando cada par estimado de valores de valência e ativação ao quadrante correspondente no modelo circumplexo de afeto. Este último passo foi necessário para conseguirmos comparar o nosso trabalho com as soluções existentes, pois a grande maioria delas apenas identificam o quadrante emocional, não estimando valores para a valência e ativação. Em suma, os melhores métodos de aprendizagem automática foram RF (random forest) e KNN (k-nearest neighbours), embora a combinação dos melhores métodos de extração de características fosse diferente para os dois. KNN apresentava melhor precisão considerando todos os métodos de extração menos a entropia espectral, enquanto que RF foi mais preciso considerando apenas o primeiro parâmetro de Hjorth e a energia de wavelets. Os valores dos coeficientes de Pearson obtidos para os melhores modelos otimizados ficaram compreendidos entre 0,8 e 0,9 (sendo 1 o valor máximo). Não foram registados melhoramentos nos resultados considerando cada género individualmente, pelo que os modelos finais foram criados usando os dados de todos os participantes. É possível que a diminuição da precisão dos modelos criados para cada género seja resultado da menor quantidade de dados envolvidos no processo de treino. O conceito de assimetria cerebral só foi útil nos modelos criados usando a base de dados DEAP, especialmente para a estimação de valência usando as características extraídas segundo a banda alfa. Em geral, as nossas abordagens mostraram-se a par ou mesmo superiores a outros trabalhos, obtendo-se valores de acurácia de 86.5% para o melhor modelo de classificação gerado com a base de dados AMIGOS e 86.6% usando a base de dados DEAP.Emotion recognition is a field within affective computing that is gaining increasing relevance and strives to predict an emotional state using physiological signals. Understanding how these biological factors are expressed according to one’s emotions can enhance the humancomputer interaction (HCI). This knowledge, can then be used for clinical applications such as the identification and monitoring of psychiatric disorders. It can also be used to provide better access to multimedia content, by assigning affective tags to videos or music. The goal of this work was to create several models for estimating values of valence and arousal, using features extracted from EEG signals. The different models created were meant to compare how various elements affected the accuracy of the model created. These elements were the machine learning techniques, the gender of the individual, the brain asymmetry concept, the electrode channels, the feature extraction methods and the frequency of the brain waves analysed. The final models contained the best combination of these elements and achieved PCC values over 0.80. As a way to compare our work with previous approaches, we also implemented a classification procedure to find the correspondent quadrant in the valence and arousal space according to the circumplex model of affect. The best accuracies achieved were over 86%, which was on par or even superior to some of the works already done

EEG-based brain-computer interfaces using motor-imagery: techniques and challenges.

Electroencephalography (EEG)-based brain-computer interfaces (BCIs), particularly those using motor-imagery (MI) data, have the potential to become groundbreaking technologies in both clinical and entertainment settings. MI data is generated when a subject imagines the movement of a limb. This paper reviews state-of-the-art signal processing techniques for MI EEG-based BCIs, with a particular focus on the feature extraction, feature selection and classification techniques used. It also summarizes the main applications of EEG-based BCIs, particularly those based on MI data, and finally presents a detailed discussion of the most prevalent challenges impeding the development and commercialization of EEG-based BCIs

Emotion Recognition with Machine Learning Using EEG Signals

In this research, an emotion recognition system is developed based on valence/arousal model using electroencephalography (EEG) signals. EEG signals are decomposed into the gamma, beta, alpha and theta frequency bands using discrete wavelet transform (DWT), and spectral features are extracted from each frequency band. Principle component analysis (PCA) is applied to the extracted features by preserving the same dimensionality, as a transform, to make the features mutually uncorrelated. Support vector machine (SVM), K-nearest neighbor (KNN) and artificial neural network (ANN) are used to classify emotional states. The cross-validated SVM with radial basis function (RBF) kernel using extracted features of 10 EEG channels, performs with 91.3% accuracy for arousal and 91.1% accuracy for valence, both in the beta frequency band. Our approach shows better performance compared to existing algorithms applied to the "DEAP" dataset

Converting Your Thoughts to Texts: Enabling Brain Typing via Deep Feature Learning of EEG Signals

An electroencephalography (EEG) based Brain Computer Interface (BCI) enables people to communicate with the outside world by interpreting the EEG signals of their brains to interact with devices such as wheelchairs and intelligent robots. More specifically, motor imagery EEG (MI-EEG), which reflects a subjects active intent, is attracting increasing attention for a variety of BCI applications. Accurate classification of MI-EEG signals while essential for effective operation of BCI systems, is challenging due to the significant noise inherent in the signals and the lack of informative correlation between the signals and brain activities. In this paper, we propose a novel deep neural network based learning framework that affords perceptive insights into the relationship between the MI-EEG data and brain activities. We design a joint convolutional recurrent neural network that simultaneously learns robust high-level feature presentations through low-dimensional dense embeddings from raw MI-EEG signals. We also employ an Autoencoder layer to eliminate various artifacts such as background activities. The proposed approach has been evaluated extensively on a large- scale public MI-EEG dataset and a limited but easy-to-deploy dataset collected in our lab. The results show that our approach outperforms a series of baselines and the competitive state-of-the- art methods, yielding a classification accuracy of 95.53%. The applicability of our proposed approach is further demonstrated with a practical BCI system for typing.Comment: 10 page

EEG-induced Fear-type Emotion Classification Through Wavelet Packet Decomposition, Wavelet Entropy, and SVM

Among the most significant characteristics of human beings is their ability to feel emotions. In recent years, human-machine interface (HM) research has centered on ways to empower the classification of emotions. Mainly, human-computer interaction (HCI) research concentrates on methods that enable computers to reveal the emotional states of humans. In this research, an emotion detection system based on visual IAPPS pictures through EMOTIV EPOC EEG signals was proposed. We employed EEG signals acquired from channels (AF3, F7, F3, FC5, T7, P7, O1, O2, P8, T8, FC6, F4, F8, AF4) for individuals in a visual induced setting (IAPS fear and neutral aroused pictures). The wavelet packet transform (WPT) combined with the wavelet entropy algorithm was applied to the EEG signals. The entropy values were extracted for every two classes. Finally, these feature matrices were fed into the SVM (Support Vector Machine) type classifier to generate the classification model. Also, we evaluated the proposed algorithm as area under the ROC (Receiver Operating Characteristic) curve, or simply AUC (Area under the curve) was utilized as an alternative single-number measure. Overall classification accuracy was obtained at 91.0%. For classification, the AUC value given for SVM was 0.97. The calculations confirmed that the proposed approaches are successful for the detection of the emotion of fear stimuli via EMOTIV EPOC EEG signals and that the accuracy of the classification is acceptable