基于多任务学习的快速序列视觉呈现脑电图分类
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TH79

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国家自然科学基金(U20A20192,62076216)、河北省自然科学基金(F2022203079)项目资助


Classification of rapid serial visual presentation based EEG with multi-task learning
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    摘要:

    针对快速序列视觉呈现的脑电图数据存在样本不平衡问题,提出一种基于多任务学习的快速序列视觉呈现脑电图分类 模型。 首先,建立深度共享特征提取模块,利用卷积神经网络自动学习共享参数,提取与任务关联的深度特征;其次,基于分类 任务和超球约束任务构造多任务目标函数,利用两种任务的联合学习提取更有效的判别特征,提高模型泛化性。 在快速序列视 觉呈现公开数据集中进行实验,与常见的脑电分类模型 DeepConvNet、EEGInception、DRL 以及 EEGNet 相比,提出的 Multi-task EEGNet 在 32 个受试者中平均 AUC 分别提升 3. 57% 、1. 84% 、6. 22% 和 2. 09% 。 实验结果表明,提出的多任务学习模型能更充 分地提取判别特征,有效提升模型分类性能,较好地解决 EEG 分类任务中样本不平衡问题。

    Abstract:

    To address the issue of sample imbalance in EEG obtained through rapid serial visual presentation (RSVP), a multi-task learning model for EEG classification is proposed. Firstly, a deep shared feature extraction module is established, which utilizes a convolutional neural network to automatically learn shared parameters and extract depth-related features associated with tasks. Then, a multi-task objective function is constructed based on the classification task and hyper-sphere constraint task, utilizing the joint learning of these two tasks to extract more effective discriminative features and improving the model′s generalization performance. Experiments are implemented on a public RSVP EEG dataset. Compared with commonly used EEG classification models such as DeepConvNet, EEGInception, DRL, and EEGNet, the proposed model named Multi-task EEGNet can achieve the average AUC improvement of 3. 57% , 1. 84% , 6. 22% , and 2. 09% respectively, across 32 subjects. The results indicate that the proposed multi-task learning model can extract discriminative features more fully, effectively improve model classification performance, and better solve the sample imbalance problem in EEG classification tasks.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

谢 平,胡锦城,江国乾,王鹏宇,门延帝.基于多任务学习的快速序列视觉呈现脑电图分类[J].仪器仪表学报,2023,44(11):215-223

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  • 在线发布日期: 2024-01-29
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