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基于3D卷积神经网络的IR-BCI脑电视频解码研究

论文摘要

采用3D卷积神经网络模型,对脑电信号进行解码研究,旨在挖掘其深层的特征表达,以提高脑-机接口系统的性能.实验在获取"模拟阅读"脑-机接口系统的多维脑电信号后,将原始的通道特征构建成"脑电视频"的格式.其构造方法为:将通道按实际空间排布为二维矩阵,这样某时刻的多通道采样点在空间上形成一个"视频帧",这些空间信息在连续时间帧上的堆叠,形成"脑电视频".这种自然表达信息的方法,不仅包含大脑的空间分布信息,还反映了时间信息的关联,丰富了数据所包含的事件相关信息.借鉴图像领域特征学习的"局部感受野"和"权值共享"思想,搭建了自主学习脑电信号特征的3D卷积神经网络模型,将已打标签的脑电视频数据对模型进行训练,之后对测试集进行测试.与经典的卷积神经网络和传统的最佳单通道算法相比,分类正确率有了进一步的提高.实验表明,基于脑电视频的3D卷积神经网络能够更有效地学习脑电特征,改善了模拟阅读脑-机接口系统的性能.

论文目录

  • 1 实验模式与数据获取
  •   1.1 实验模式
  •   1.2 数据获取
  • 2 方法
  •   2.1 ERP时域分析及特征选择
  •   2.2 空域下脑电视频信息分析
  •   2.3 网络结构
  •     2.3.1 卷积神经网络
  •     2.3.2 3D卷积神经网络
  •   2.4 网络参数的设置
  • 3 实验结果
  • 4 讨论
  •   4.1 3DCNN网络层数选择对结果的影响
  •   4.2 三种方法对比结果讨论
  • 5 结语
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 官金安,汪鹭汐,赵瑞娟,李东阁,吴欢

    关键词: 脑机接口,深度学习,模拟阅读,脑电视频,卷积神经网络

    来源: 中南民族大学学报(自然科学版) 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,医药卫生科技,信息科技

    专业: 生物学,生物医学工程,计算机软件及计算机应用,自动化技术

    单位: 中南民族大学生物医学工程学院认知科学国家民委重点实验室,中南民族大学医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室

    基金: 国家自然科学基金资助项目(91120017),中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CZY19040)

    分类号: R318;TP391.41;TP183

    页码: 538-546

    总页数: 9

    文件大小: 2485K

    下载量: 132

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    本文来源: https://www.lunwen90.cn/article/8b157f349965eb2208a1b401.html