Cross Dataset Analysis for Generalizability of HRV-Based Stress Detection Models
Notice bibliographique
Résumé
Stress is an increasingly prevalent mental health condition across the world. In Europe, for example, stress is considered one of the most common health problems, and over USD 300 billion are spent on stress treatments annually. Therefore, monitoring, identification and prevention of stress are of the utmost importance. While most stress monitoring is carried out through self-reporting, there are now several studies on stress detection from physiological signals using Artificial Intelligence algorithms. However, the generalizability of these models is only rarely discussed. The main goal of this work is to provide a monitoring proof-of-concept tool exploring the generalization capabilities of Heart Rate Variability-based machine learning models. To this end, two Machine Learning models are used, Logistic Regression and Random Forest to analyze and classify stress in two datasets differing in terms of protocol, stressors and recording devices. First, the models are evaluated using leave-one-subject-out cross-validation with train and test samples from the same dataset. Next, a cross-dataset validation of the models is performed, that is, leave-one-subject-out models trained on a Multi-modal Dataset for Real-time, Continuous Stress Detection from Physiological Signals dataset and validated using the University of Waterloo stress dataset. While both logistic regression and random forest models achieve good classification results in the independent dataset analysis, the random forest model demonstrates better generalization capabilities with a stable F1 score of 61%. This indicates that the random forest can be used to generalize HRV-based stress detection models, which can lead to better analyses in the mental health and medical research field through training and integrating different models.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,077 | 0,115 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,004 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,003 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».