Multi-branch spatial-temporal-spectral convolutional neural networks for multi-task motor imagery EEG classification

卷积神经网络 计算机科学 运动表象 脑电图 解码方法 任务(项目管理) 人工智能 特征(语言学) 特征学习 模式识别(心理学) 特征提取 代表(政治) 二元分类 语音识别 脑-机接口 心理学 支持向量机 哲学 精神科 经济 政治 管理 法学 电信 语言学 政治学
作者
Zikun Cai,Tian-jian Luo,Xuan Cao
出处
期刊:Biomedical Signal Processing and Control [Elsevier]
卷期号:93: 106156-106156 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.bspc.2024.106156
摘要

Motor imagery electroencephalograph (MI-EEG) decoding plays a crucial role in developing motor imagery brain-computer interfaces (MI-BCIs). However, MI-EEG signals exhibit temporal variations and spatial coupling characteristics, necessitating effective feature representation for accurate classification. In this paper, we propose a Multi-Task Multi-Branch spatial-temporal-spectral feature representation model based on Convolutional Neural Network (MT-MBCNN) for MI-EEG classification. Our model encompasses three learning tasks: multi-branch spatial-temporal feature classification, multi-bands spectral feature contrastive learning, and class-prototype learning. These tasks are jointly learned during model training, with the losses of each task weighted and optimized to enhance MI-EEG decoding performance. To mitigate the issue of limited samples, we introduce a novel MI-EEG sample augmentation method to augment the diversity of the training set. Extensive experiments are conducted on three publicly available MI-EEG datasets, achieving outstanding average binary classification accuracies of 89.5%, 81.4%, and 70.13% for each dataset, respectively. Ablation studies demonstrate the necessity and significance of multi-task learning, multi-branch architecture, center-loss-based class-prototype learning, and sample augmentation for MI-EEG decoding using CNN models. Our MT-MBCNN model exhibits exceptional capabilities in spatial-temporal-spectral feature representations for constructing MI-BCIs. The source code of MT-MBCNN model is available at: https://github.com/my94my/MT-MBCNN.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
指尖的阿里阿德涅完成签到,获得积分10
刚刚
烟尘完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
mbl2006完成签到 ,获得积分10
1秒前
牛牛关注了科研通微信公众号
3秒前
家夜雪完成签到,获得积分10
4秒前
Wency发布了新的文献求助30
5秒前
CC驳回了sevenhill应助
5秒前
5秒前
qiqi发布了新的文献求助10
6秒前
L1发布了新的文献求助10
7秒前
chxh211完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
乱世完成签到,获得积分10
9秒前
KONG完成签到,获得积分10
9秒前
共享精神应助growl采纳,获得10
9秒前
开朗博涛完成签到,获得积分20
10秒前
10秒前
西喜完成签到,获得积分10
10秒前
bkagyin应助jerseyxin采纳,获得10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
动听的寻芹完成签到,获得积分10
13秒前
小羊学学学完成签到 ,获得积分10
13秒前
loseyourself发布了新的文献求助10
13秒前
15秒前
亦天凛完成签到,获得积分10
16秒前
洁净思天完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
18秒前
粗暴的平凡完成签到,获得积分10
20秒前
sunny完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
忧郁的蟑螂王完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
23秒前
23秒前
牛牛发布了新的文献求助10
23秒前
liufighter发布了新的文献求助10
26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
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Alloy Phase Diagrams 1000
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 891
Historical Dictionary of British Intelligence (2014 / 2nd EDITION!) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5424665
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4539081
关于积分的说明 14164862
捐赠科研通 4456109
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2444042
邀请新用户注册赠送积分活动 1435127
关于科研通互助平台的介绍 1412469