<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Herald of Technological University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Herald of Technological University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ВЕСТНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">3034-4689</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">103008</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.55421/3034-4689_2025_28_110</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>3. Информатика, вычислительная техника и управление</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>3. Information teory, computer technology and control</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>3. Информатика, вычислительная техника и управление</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">AUGMENTATION PROGRAM OF PUPILOGRAPHY DATA FOR CONSTRUCTING NEURAL NETWORK CONVOLUTIONAL MODELS FOR DETERMINING THE FUNCTIONAL STATE OF HUMAN FATIGUE</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ПРОГРАММА АУГМЕНТАЦИИ ДАННЫХ ПУПИЛЛОГРАФИИ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ НЕЙРОСЕТЕВЫХ СВЕРТОЧНЫХ МОДЕЛЕЙ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ УТОМЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Никоноров</surname>
       <given-names>Д. П.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Nikonorov</surname>
       <given-names>D. P.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Катасёв</surname>
       <given-names>А С</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Катасёв</surname>
       <given-names>А С</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>kat_726@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">КНИТУ-КАИ</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">КНИТУ-КАИ</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2025-08-07T21:37:26+03:00">
    <day>07</day>
    <month>08</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2025-08-07T21:37:26+03:00">
    <day>07</day>
    <month>08</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <volume>28</volume>
   <issue>6</issue>
   <fpage>110</fpage>
   <lpage>114</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2025-08-05T00:00:00+03:00">
     <day>05</day>
     <month>08</month>
     <year>2025</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://www.elibrary.ru/item.asp?id=82542870">https://www.elibrary.ru/item.asp?id=82542870</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Статья посвящена разработке и использованию программы для аугментации пупиллограмм и построения нейросетевых сверточных моделей, предназначенных для определения функционального состояния утомления человека. Перспективным направлением исследований является анализ динамики зрачковой реакции человека на световой стимул для оценки уровня умственной нагрузки, стресса и утомления человека. Однако применение методов машинного обучения для обработки пупиллографических данных часто бывает ограничено из-за недостаточного количества и вариативности размеченных данных, что снижает точность и обобщающую способность моделей. Генерация синтетических данных с учетом физиологических закономерностей зрачковых реакций позволит повысить качество обучения моделей и улучшить их способность к определению функционального состояния утомления человека. Для решения этой задачи в работе использован экспериментальный набор данных, собранный коллективом исследователей КНИТУ-КАИ с помощью специального программно-аппаратного комплекса. Набор включает 384 изображений пупиллограмм размером 640х480 пикселей 2-х классов, соответствующих состояниям усталости и бодрствования человека. Для аугментации набора данных выбраны следующие методы: дрожание, дрейф, искажение времени и усреднение значений. В качестве языка программирования для разработки программы выбран Python. Разработанная программа включает в себя следующий функционал: загрузка txt файлов, выбор директории для выгрузки файлов, выбор методов аугментации данных, визуализация пупиллограмм, аугментация данных, верификация сгенерированных данных, выгрузка сгенерированных данных в форматах txt и png. Использование программы позволило расширить набор данных с 384 изображений до 831. Для оценки эффективности аугментации и качества полученного набора данных проведено обучение двух сверточных сетей на основе модели ResNet с одинаковыми значениями гиперпараметров. Первая сеть обучена на исходном наборе данных, а вторая - на аугментированном. Рассчитаны значения метрик Accuracy, Precision, Recall и F1-мера. Результаты исследования показали эффективность применения аугментации данных пупиллографии для построения сверточных моделей. Полученные результаты могут быть использованы в качестве основы для дальнейших исследований в области определения функционального состояния утомления человека.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The article is devoted to the development and use of a program for augmenting pupillograms and constructing neural network convolutional models designed to determine the functional state of human fatigue. A promising area of research is the analysis of the dynamics of the human pupillary response to a light stimulus to assess the level of mental workload, stress and fatigue of a person. However, the use of machine learning methods for processing pupillographic data is often limited due to the insufficient amount and variability of labeled data, which reduces the accuracy and generalizing ability of the models. Generating synthetic data taking into account the physiological patterns of pupillary responses will improve the quality of model training and improve their ability to determine the functional state of human fatigue. To solve this problem, the work used an experimental dataset collected by a team of KNITU-KAI researchers using a special hardware and software complex. The set includes 384 pupillogram images measuring 640x480 pixels of 2 classes corresponding to human fatigue and wakefulness. The following methods were selected for dataset augmentation: jitter, drift, time distortion, and value averaging. Python was selected as the programming language for developing the program. The developed program includes the following functionality: loading txt files, selecting a directory for uploading files, selecting data augmentation methods, visualizing pupillograms, augmenting data, verifying generated data, uploading generated data in txt and png formats. Using the program allowed us to expand the dataset from 384 images to 831. To evaluate the augmentation efficiency and the quality of the resulting dataset, two convolutional networks based on the ResNet model with the same hyperparameter values were trained. The first network was trained on the original dataset, and the second on the augmented one. The values of the Accuracy, Precision, Recall, and F1-measure metrics were calculated. The results of the study showed the efficiency of using pupillogram data augmentation to build convolutional models. The obtained results can be used as a basis for further research in the field of determining the functional state of human fatigue.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>ПУПИЛЛОГРАФИЯ</kwd>
    <kwd>ПУПИЛЛОГРАММА</kwd>
    <kwd>АУГМЕНТАЦИЯ ДАННЫХ</kwd>
    <kwd>НЕЙРОСЕТЕВАЯ СВЕРТОЧНАЯ МОДЕЛЬ</kwd>
    <kwd>СОСТОЯНИЕ УТОМЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА</kwd>
    <kwd>МОДЕЛИРОВАНИЕ</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>PUPILLOGRAPHY</kwd>
    <kwd>PUPILLOGRAM</kwd>
    <kwd>DATA AUGMENTATION</kwd>
    <kwd>NEURAL NETWORK CONVOLUTIONAL MODEL</kwd>
    <kwd>HUMAN FATIGUE STATE</kwd>
    <kwd>MODELING</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list/>
 </back>
</article>
