基于听觉诱发脑-机接口的识别模型研究Research on Recognition Model Based on Auditory Evoked Brain-Computer Interface
魏佳鑫,张晓飞,龚真颖,郭一娜
摘要(Abstract):
针对听觉诱发脑-机接口存在的“BCI盲”、泛化能力差等问题,设计基于听觉诱发的脑-机接口实验范式,提出了惩罚式长短期记忆神经网络融合全连接层的识别算法。首先,将实验采集到的脑电数据处理后作为神经网络的数据集输入,然后对长短期记忆神经网络中输出门的损失函数添加惩罚项,减少模型的参数,将其输出输入到DENSE层,解决模型训练过程中不易收敛的问题。实验表明,文中算法的识别率达到91.59%,解决了“BCI盲”的问题,有效解决了算法过拟合与不易收敛的问题。其分类性能不仅高于长短期记忆神经网络,而且相比一些其他代表性的算法也有一定优势。
关键词(KeyWords): 脑-机接口;听觉诱发;长短期记忆神经网络;L2范数正则化;全连接层
基金项目(Foundation): 山西省重点研发计划(201803D421035)
作者(Author): 魏佳鑫,张晓飞,龚真颖,郭一娜
参考文献(References):
- [1] 姚林.刺激辅助的脑电信号特征增强方法与混合式脑机接口[D].上海:上海交通大学,2015.
- [2] CHEN J A,DRIVER J,SEGAR D,et al.Medullary Infarction Leading to Locked-In Syndrome Following Lumbar Puncture in a Patient with Basilar Invagination[J].World Neurosurgery,2020,137:292-295.
- [3] 汪鑫.基于随机刺激速率的听觉诱发电位检测方法研究[D].深圳:中国科学院大学,2020.
- [4] 杨晨.面向应用的稳态视觉诱发电位脑—机接口算法及系统研究[D].北京:清华大学,2018.
- [5] FURDEA A,HALDER S,KRUSIENSKI D J,et al.An auditory oddball(P300) spelling system for brain-computer interfaces[J].Psychophysiology,2009,46(3):617-625.
- [6] AKBARI H,KHALIGHINEJAD B,HERRERO J L,et al.Towards reconstructing intelligible speech from the human auditory cortex[J].Scientific Reports,2019,9(1):874.
- [7] ANUMANCHIPALLI G K,CHARTIER J,CHANG E F.Speech synthesis from neural decoding of spoken sentences[J].Nature,2019,568:493-498.
- [8] GUO JING,GAO SHANGKAI,HONG BO.An Auditory Brain-Computer Interface Using Active Mental Response.IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering,2010,18(3),230-235.
- [9] 蒋本聪.基于中潜伏期听觉诱发电位的脑—机接口研究[D].广州:广州大学,2018.
- [10] 郑玉甫,许敏鹏,明东.脑-机接口操控效果差异及其预测研究综述[J].中国生物医学工程学报,2018,37(6):749-755.
- [11] 邹小武,盛蒙蒙,毛家发,等.一种用于人体行为识别的CNN-BLSTM模型[J].小型微型计算机系统,2019,40(11):2313-2317.