标题:运用 EEG-TCNET 实现脑机接口中的运动想象分类
摘要:本文介绍了一种基于 TensorFlow 的 EEG-TCNET 模型,该模型是一种新的时间卷积网络
(TCN),通过使用少量可训练参数,实现了出色的准确性。其低内存占用和低计算复杂度使其适用于
资源有限的边缘设备上的嵌入式分类。通过在 BCI Competition IV2a 数据集上的实验,我们证明
了 EEG-TCNET 在运动想象分类中的高准确率。
1. 引言
脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI),作为一种新兴的交互方式,通过记录和解读人
脑活动来实现与外部设备的无线交互。其中,运动想象(Motor Imagery,MI)是一种常见的 BCI
任务,它通过识别被试者对运动进行想象的特征来完成动作分类。
2. 相关工作
在过去的研究中,很多学者通过使用机器学习算法来实现 MI 任务的分类。然而,这些方法往往需要
大量的可训练参数,导致模型复杂且计算量大。为了解决这个问题,本文提出了一种基于 EEG-
TCNET 的新型分类方法。
3. EEG-TCNET 模型介绍
3.1. 时间卷积网络(TCN)
时间卷积网络是一种能够处理时间序列数据的卷积神经网络(Convolutional Neural Network
,CNN)。相比于传统的 RNN 模型,TCN 具有较低的内存占用和计算复杂度。本文使用 TCN 作为
EEG-TCNET 模型的基础结构。
3.2. EEG-TCNET 模型的设计
EEG-TCNET 模型采用了多层 TCN 结构,通过堆叠多个 TCN 层来提取时间序列数据中的特征。在每个
TCN 层中,我们使用了卷积层、残差连接和标准化层,以增强模型的表示能力和稳定性。
4. 实验设计与结果分析
4.1. 数据集介绍
本文使用了 BCI Competition IV2a 数据集作为实验样本,该数据集包含了多个被试者进行 MI 任
务时的脑电信号记录。
4.2. 实验流程
我们将数据集进行预处理,包括信号滤波、切分和降采样等。然后,我们将数据集分为训练集和测试
集,并按照交叉验证的方式进行实验。在训练过程中,我们使用了网格搜索方法来寻找每个主题的最
优网络超参数。
4.3. 实验结果