Publication: Correlation between frontal facial thermal pattern and affective states of children with mild to moderate autism spectrum disorder
cris.virtual.department | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | |
cris.virtual.orcid | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | |
cris.virtualsource.department | 57cc3af8-a640-437a-bded-e30e5369e04d | |
cris.virtualsource.orcid | 57cc3af8-a640-437a-bded-e30e5369e04d | |
dc.contributor.author | Mohammad Ariff Rashidan | |
dc.contributor.supervisor | Shahrul Na’im Sidek | |
dc.contributor.supervisor | Hazlina Md. Yusof | |
dc.date.accessioned | 2024-10-07T03:27:04Z | |
dc.date.available | 2024-10-07T03:27:04Z | |
dc.date.issued | 2024 | |
dc.description.abstract | The prevalence of Autism Spectrum Disorder (ASD) among children in the United States was reported at 1 in 59 for children aged 8 years. In Malaysia, while official statistics are limited, a preliminary investigation carried out by the Ministry of Health Malaysia, examining children aged 18 to 26 months, revealed a prevalence rate of 1.6 per 1000 children. Numerous cases remain undiagnosed, yet the escalating number of autism cases observed by healthcare professionals in paediatric centres strongly indicates a potentially higher prevalence rate in Malaysia. Children with ASD encounter difficulties in expressing affective states, particularly due to a deficit in socio-emotional communication skills. Understanding their affective states is crucial, yet conventional assessment methods, such as EEG and ECG, which often involve the use of patches, can be invasive and may lead to emotional distress. These methods disrupt natural behaviours, leading to inaccurate representations of their affective states. Recognizing the need for a more effective approach, the research proposes non-invasive methods to assess the affective states of children with ASD. It introduces a novel framework for modelling of affective states by using Convolutional Neural Network (CNN) classifier. The research recruited 56 children as the subject, comprising 28 ASD children aged between five and nine years (M = 6.43, SD = 1.2), and an additional 28 typically developing (TD) children (M = 5.65, SD = 2.2) serving as the control group. The investigation focused on the frontal facial thermal imaging of ASD children in response to specially developed video stimuli representing five primary affective states. To ensure the accuracy and impartiality of the assessment, the stimuli were verified by expert blind coders through questionnaires. These questionnaires captured the subjects’ responses to each video stimulus, evaluating valence and arousal levels. The thermal imaging data of children with ASD exhibited unique patterns associated with cutaneous blood flow under the skin regulated by the Autonomic Nervous System (ANS). These patterns were associated with the five basic affective states when the children were exposed to the video stimuli. The research leveraged GLCM, wavelet coefficients, and thermal intensity values from specific regions of interest (ROI) in the facial image as input features for the CNN model. The model enabled real-time computation of affective state outputs, facilitating quantifiable correlations between temperature patterns and affective states. Statistical analysis evaluated these correlations in forms of valence and arousal values. The responses were then mapped onto Kollias's 2-D Circumplex Model of Affect to validate the affective state model. The proposed model is capable of classifying the affective states with high accuracy of 94.10% for TD, 89.60% for ASD, and precision of 95.76% for TD, 91.66% for ASD. The validity of the approach was further confirmed using the CK+ and Rusli et al. frontal facial databases, demonstrating notable performance with an accuracy of 91.81% and precision of 94.54%. These findings reveal the potential of using non-invasive and less intrusive method through thermal imaging with advanced machine learning techniques in assessing real-time affective states in autistic children. It facilitates a more effective diagnostic and early intervention therapy. | |
dc.description.abstractarabic | بين الأطفال في الولا (ASD) تم الإبلاغ عن انتشار اضطراب طيف التوحد المتحدة ﺑﺄنه يصل إلى ١ من بين ٥٩ طفلاً في ، على الرغم من أن الإحصاءات الرسمية محدودة، فإن تحقيقاً أولياً أجرته وزارة الصحة الماليزية، شمل أطفالاً سن ٨ سنوات. في ماليز تتراوح أعمارهم بين ١٨ إلى ٢٦ شهراً، كشف عن معدل انتشار بلغ ١.٦ لكل ١٠٠٠ طفل. لا تزال العديد من الحالات غير مشخصة، لكن العدد المتزايد من حالات التوحد التي يلاحظها المهنيون الصحيون في مراكز الأطفال يشير بقوة إلى احتمال وجود . يواجه الأطفال المصابون ﺑﺎضطراب طيف التوحد صعوﺑﺎت في التعبير عن الحالات العاطفية، خصوصًا معدل انتشار أعلى في ماليز بسبب نقص في مهارات التواصل الاجتماعي والعاطفي. يعد فهم حالاﺗﻬم العاطفية أمرًا ﺑﺎلغ الأهمية، إلا أن الطرق التقليدية للتقييم، التي غالبًا ما تتضمن استخدام رقع، يمكن أن تكون غازية ،(ECG) وتخطيط كهربية القلب (EEG) مثل تخطيط كهربية الدماغ وقد تؤدي إلى ضيق عاطفي. هذه الأساليب تعطل السلوكيات الطبيعية، مما يؤدي إلى تمثيلات غير دقيقة لحالاﺗﻬم العاطفية.ﺑﺈدراك ج أكثر فعالية، يقترح البحث طرقًا غير غازية لتقييم الحالات العاطفية ل لأطفال المصاب ين ﺑﺎضطراب طيف التوحد. الحاجة إلى قام البحث بتجنيد ٥٦ .(CNN) يقدم إطارًا جديدًا لنمذجة الحالات العاطفية ﺑﺎستخدام مصنف الشبكة العصبية الالتفافية طفلًا كموضوع للدراسة، منهم ٢٨ طفلاً مصاﺑًﺎ ﺑﺎضطراب طيف التوحد تتراوح أعمارهم بين خمس وتسع سنوات (متوسط العمر متوسط العمر = ٥.٦٥ ، الانحراف ) (TD) ٦.٤٣ ، الانحراف المعياري = ١.٢ )، ﺑﺎلإضافة إلى ٢٨ طفلاً آخرين طبيعيي التطور =المعياري = ٢.٢ ) كعينة ضابطة. ركز التحقيق على التصوير الحراري للوجه الأمامي للأطفال المصابين ﺑﺎضطراب طيف التوحد استجابةً لمحفزات فيديو مطورة خصيصًا تمثل خمس حالات عاطفية أساسية. لضمان دقة وحيادية التقييم، تم التحقق من المحفزات ت سجلت ردود الأفعال تجاه كل محفز فيديو، مقيمة ت. هذه الاستبيا بواسطة مقيمين خبراء غير منحازين من خلال استبيا ت التصوير الحراري للأطفال المصابين ﺑﺎضطراب طيف التوحد أنماطًا فريدة مرتبطة بتدفق الدم ت التقييم والإﺛﺎرة.أظهرت بيا مستو كانت هذه الأنماط مرتبطة ﺑﺎلحالات العاطفية .(ANS) الجلدي تحت الجلد والذي يتم تنظيمه بواسطة الجهاز العصبي اللاإرادي الخمس الأساسية عندما تعرض الأطفال للمحفزات الفيديوية. استند البحث إلى خصائص المصفوفة التعاونية للمستوى الرمادي مكن النموذج من .CNN معامل الموجة، وقيم شدة الحرارة من مناطق محددة من الوجه كمدخلات لنموذج ،(GLCM) حساب الحالات العاطفية في الوقت الحقيقي، مسهلاً ارتباطات كمية بين أنماط درجات الحرارة والحالات العاطفية. قامت التحليلات الإحصائية بتقييم هذه الارتباطات من خلال قيم التقييم والإﺛﺎرة. تم بعد ذلك تمثيل الردود على نموذج كوليا الثنائي الأبعاد ل لحالات العاطفية للتحقق من نموذج الحالة العاطفية.قادر النموذج المقترح على تصنيف الحالات العاطفية بدقة عالية تبلغ ٩٤.١٠ ٪ للأطفال وبدقة تبلغ ٩٥.٧٦ ٪ للأطفال الطبيعيين ، (ASD) ٨٩.٦٠ ٪ للأطفال المصابين ﺑﺎضطراب طيف التوحد ،(TD) الطبيعيين ت الوجوه تم ﺗﺄكيد صحة النهج ﺑﺎستخدام قواعد بيا .(ASD) ٩١.٦٦ ٪ للأطفال المصابين ﺑﺎضطراب طيف التوحد ،(TD) مما أظهر أداءً ملحوظًا بدقة ٩١.٨١ ٪ وبدقة ٩٤.٥٤ ٪. تُظهر هذه النتائج الإمكانية ،.Rusli et al و +CK الأمامية لاستخدام طريقة غير غازية من خلال التصوير الحراري مع تقنيات التعلم الآلي المتقدمة في تقييم الحالات العاطفية في الوقت الحقيقي لدى الأطفال المصابين ﺑﺎلتوحد. هذا يسهل التشخيص الأكثر فعالية والعلاج المبكر . | |
dc.description.callnumber | et QA 76.9 H85 M64C 2024 | |
dc.description.cpsemail | cps2u@iium.edu.my | |
dc.description.degreelevel | Doctoral | |
dc.description.email | ariffrashidan@gmail.com | |
dc.description.identifier | Thesis : Correlation between frontal facial thermal pattern and affective states of children with mild to moderate autism spectrum disorder / by Mohammad Ariff bin Rashidan | |
dc.description.identity | G1928589Mohammadariffrashidan | |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Engineering (KOE) | |
dc.description.nationality | MALAYSIA | |
dc.description.notes | Thesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2024. | |
dc.description.physicaldescription | 1 online resource (xix, 211 leaves) ; color illustrations. | |
dc.description.programme | Doctor of Philosophy in Engineering | |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/3159 | |
dc.language.iso | en | |
dc.publisher | Kuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2024 | |
dc.rights | OWNED BY IIUM | |
dc.subject | physiological signal;affective computing;emotion recognition | |
dc.subject.lcsh | Human-computer interaction | |
dc.subject.lcsh | Affect (Psychology) -- Computer simulation | |
dc.subject.lcsh | Autism in children -- Research | |
dc.title | Correlation between frontal facial thermal pattern and affective states of children with mild to moderate autism spectrum disorder | |
dc.type | doctoral thesis | |
dspace.entity.type | Publication | |
oairecerif.author.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# |
Files
Original bundle
1 - 1 of 1
Loading...
- Name:
- G1928589Mohammadariffrashidan_SEC.pdf
- Size:
- 32.68 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- Full text.