Multimodal Multitask Neural Network for Motor Imagery Classification With EEG and fNIRS Signals

脑-机接口 脑电图 计算机科学 人工智能 模式识别(心理学) 运动表象 特征提取 功能近红外光谱 解码方法 卷积神经网络 多任务学习 人类多任务处理 语音识别 机器学习 任务(项目管理) 认知 心理学 前额叶皮质 电信 管理 精神科 神经科学 经济 认知心理学
作者
Qun He,Lufeng Feng,Guoqian Jiang,Ping Xie
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:22 (21): 20695-20706 被引量:46
标识
DOI:10.1109/jsen.2022.3205956
摘要

Brain–computer interface (BCI) based on motor imagery (MI) can control external applications by decoding different brain physiological signals, such as electroencephalography (EEG) and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS). Traditional unimodal-based MI decoding methods cannot obtain satisfactory classification performance due to the limited representation ability in EEG or fNIRS signals. Usually, different brain signals have complementarity with different sensitivity to different MI patterns. To improve the recognition rate and generalization ability of MI, we propose a novel end-to-end multimodal multitask neural network (M2NN) model with the fusion of EEG and fNIRS signals. M2NN method integrates the spatial–temporal feature extraction module, multimodal feature fusion module, and multitask learning (MTL) module. Specifically, the MTL module includes two learning tasks, namely one main classification task for MI and one auxiliary task with deep metric learning. This approach was evaluated using a public multimodal dataset, and experimental results show that M2NN achieved the classification accuracy improvement of 8.92%, 6.97%, and 8.62% higher than multitask unimodal EEG signal model (MEEG), multitask unimodal HbR signal model (MHbR), and multimodal single-task (MDNN), respectively. Classification accuracies of multitasking methods of MEEG, MHbR, and M2NN are improved by 4.8%, 4.37%, and 8.62% compared with single-task methods EEG, HbR, and MDNN, respectively. The M2NN method achieved the best classification performance of the six methods, with the average accuracy of 29 subjects being 82.11% ± 7.25%. The effectiveness of multimodal fusion and MTL was verified. The M2NN method is superior to baseline and state-of-the-art (SOTA) methods.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
左左曦完成签到,获得积分10
7秒前
上上签完成签到,获得积分10
7秒前
无心的星月完成签到 ,获得积分10
10秒前
好吃的小米完成签到,获得积分10
10秒前
怡然猎豹完成签到,获得积分0
12秒前
13秒前
上下完成签到 ,获得积分10
15秒前
Mr.Ren完成签到,获得积分10
16秒前
xu完成签到 ,获得积分10
17秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
妍宝贝完成签到 ,获得积分10
19秒前
22秒前
23秒前
小成完成签到,获得积分10
25秒前
香蕉发布了新的文献求助10
25秒前
爱科研的小虞完成签到 ,获得积分10
25秒前
康康爱研究完成签到 ,获得积分10
26秒前
拾一完成签到,获得积分10
26秒前
陈昱桦完成签到,获得积分10
28秒前
橘子石榴完成签到,获得积分10
29秒前
在水一方应助DDD采纳,获得10
29秒前
柳树完成签到,获得积分10
29秒前
hony完成签到,获得积分10
31秒前
31秒前
32秒前
香蕉完成签到,获得积分10
33秒前
花花完成签到,获得积分10
33秒前
浮尘完成签到 ,获得积分0
36秒前
37秒前
任伟超完成签到,获得积分10
39秒前
40秒前
Isabel完成签到 ,获得积分10
41秒前
木雨亦潇潇完成签到,获得积分10
43秒前
43秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
43秒前
43秒前
44秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 6000
Real World Research, 5th Edition 680
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 660
Superabsorbent Polymers 600
Handbook of Migration, International Relations and Security in Asia 555
A retrospective multi-center chart review study on the timely administration of systemic corticosteroids in children with moderate-to-severe asthma exacerbations 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5677086
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4970454
关于积分的说明 15159354
捐赠科研通 4836760
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2591317
邀请新用户注册赠送积分活动 1544792
关于科研通互助平台的介绍 1502815