Acrophobia Quantified by EEG Based on CNN Incorporating Granger Causality

任务(项目管理) 班级(哲学) 计算机科学 人工智能 机器学习 工程类 系统工程
作者
Fo Hu,Hong Wang,Qiaoxiu Wang,Naishi Feng,Jichi Chen,Tao Zhang
出处
期刊:International Journal of Neural Systems [World Scientific]
卷期号:31 (03): 2050069-2050069 被引量:12
标识
DOI:10.1142/s0129065720500690
摘要

The aim of this study is to quantify acrophobia and provide safety advices for high-altitude workers. Considering that acrophobia is a fuzzy quantity that cannot be accurately evaluated by conventional detection methods, we propose a comprehensive solution to quantify acrophobia. Specifically, this study simulates a virtual reality environment called High-altitude Plank Walking Challenge, which provides a safe and controlled experimental environment for subjects. Besides, a method named Granger Causality Convolutional Neural Network (GCCNN) combining convolutional neural network and Granger causality functional brain network is proposed to analyze the subjects’ noninvasive scalp EEG signals. Here, the GCCNN method is used to distinguish the subjects with severe acrophobia, moderate acrophobia, and no acrophobia in a three-class classification task or no acrophobia and acrophobia in a two-class classification task. Compared with the mainstream methods, the GCCNN method achieves better classification performance, with an accuracy of 98.74% for the two-class classification task (no acrophobia versus acrophobia) and of 98.47% for the three-class classification task (no acrophobia versus moderate acrophobia versus severe acrophobia). Consequently, our proposed GCCNN method can provide more accurate quantitative results than the comparative methods, making it to be more competitive in further practical applications.
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