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Try to do some research on EEG signal decoding

About-EEG

Try to do some research on EEG signal decoding

主要分为三类:提供脑电信号解码的真实证据(Evidence for decoding EEG signals)、脑电信号解码--情绪识别(EEG Decoding---Emotion Recognition)、脑电信号解码--运动想象(EEG-Decoding---Motor Imagery)

EEG-Decoding Evidence

脑电信号解码的真实证据

复现了19年neuro science的一篇论文,介绍了跨时域解码/跨任务解码,并介绍了相应的论文

Classic Deep Learning + EEG Decoding

EEG-Decoding-Cognition

是一篇 脑电信号认知任务量解码+深度学习 的经典文章,2016年发表于ICLR,尽管其网络结构并不复杂,但几乎是首次结合深度学习方法来进行EEG-Cognition-Decoding的工作。github中有多个复现版本,我个人对其中tensorflow版本与pytorch版本进行修改与重运行,并增加了我个人的理解

EEG Decoding---Emotion Recognition

1.4D CRNN---DE+PSD

使用DeapSeed数据集,复现了两篇脑电情绪识别的代码,综合时域的切片、频域的4个频带提取微分熵DE和功率谱PSD特征、空间域的等距投影等,结合深度学习的CNN和LSTM网络进行了综合的训练和验证,提到的文章是我个人能够发现的、最为清楚的展示深度学习方法在脑电信号情绪识别中应用的,具有典型性/可解释性。

2.TScetion

一种多尺度卷积神经网络,用于从EEG中捕获时间动态和空间不对称。在每个时间/空间层中设计并行多尺度时间/空间核,以丰富学习的时间/频率表示并捕获情感不对称模式。设计了一个高级融合层,以进一步学习EEG的半球/全局表示。

3.ECNN-C

开发了一种简单有效的EEG---Emotion Recognition方法,充分利用情感标签信息,使用一个卷积块来代替标准卷积,大大减少了ECNN模型的计算负担。在实现高识别精度的同时,可以解决数据压缩问题。此外,在模型中引入对比学习来提高情绪样本间的区分能力。该方法可以进一步分离具有不同标签的情感样本,而具有相同标签的情感样品在情感表示空间中彼此靠近。使用对比和交叉熵损失函数来训练ECNN框架。在两个数据集上的实验结果表明,与使用简单的交叉熵损失方法相比,此方法可以达到更高的精度。

4.MTCA-CapsNet

使用的是一种名为MTCA CapsNet网络,胶囊网络多任务学习+通道注意力机制 模型的整体结构由以下四个部分构成:1.通道注意力也就是代码中的ChannelAttention模块,2.一个普通的卷积层nn.Conv2d,3.初级胶囊层,PrimaryCaps模块,4.情绪胶囊层,也就是最后一层DenseCapsule.这个模型的准确率应该是我所想介绍的里面最高的,但是存在的问题是非常复杂且较为新颖,后续看吧,怎么能简单明了的解释

5.ACRNN

卷积递归神经网络,为基于EEG的情绪识别开发了一个数据驱动的ACRNN框架。该框架将通道式注意机制集成到CNN中,以探索空间信息,它可以考虑通道式注意对不同通道的重要性以及CNN对多通道EEG信号的空间信息。此外,ACRNN将扩展自我注意机制集成到RNN中,以探索脑电信号的时间信息,它可以考虑LSTM的不同时间信息和扩展自我注意的每个脑电样本的内在相似性。

EEG-Decoding---Motor Imagery

1.EEG-MI-ATCNet

使用的数据集为BCI Competition IV-2a,ATCNet结构主要由三个模块构成:卷积块,注意力(AT)块,时间卷积块,并且包含一个滑动卷积结构。相较于经典的EEGNet、DeepConvNet等网络效果更好,可解释性更强。该模型借鉴于TCNet也就是前几年非常火爆的TCN结构在EEG-MI任务上的应用进行改进,加入了注意力机制与滑动卷积结构增加了数据量。

另外,关于这篇文章的复现代码中包含EEGNet、DeepConvNet、ShallowConvNet等多种经典EEG-MI网络模型可供读者比较使用,各种模型代码均可运行。

2.MMCNN

多分支多尺度卷积,提出的MMCNN由5个并行EEG初始网络(EIN)组成,包括15种卷积核大小.该模型在不进行任何预处理(包括滤波)的情况下有效地解码原始EEG信号,具有很大的实际应用前景。其次,多分支多尺度卷积结构可以成功地解决基于并行处理的MI分类的受试者差异和时间差异问题。并且此模型可以基于更少的EEG信道(具体地,论文中作者只用了三个通道)获得更高的分类结果。

3.FBCNet

提出了一种用于MI分类的新型滤波器组卷积网络(FBCNet)。FBCNet采用多视图数据表示,然后进行空间滤波,以提取光谱空间分辨特征。即使在有限的训练数据可用时,这种多级方法也能够有效地训练网络。更重要的是,在FBCNet中,我们提出了一种新的方差层,可以有效地聚集EEG时域信息并减少参数。

4.FBMSNet

对FBCNet中进行了翻版改进,利用的是FBCNet中提供的训练逻辑、数据结构(多滤波器机制)、SCB模块、方差层结构等等。加入新的东西:一个是在SCB模块之前加入了混合卷积Mixconv,一个是加入了中心损失,与交叉熵损失一起联合监督,最后便是在训练的过程中能够把分类层前的特征层提取出来,然后利用T-SNE画出在288个数据在进入分类层之前的大致分布情况。

😄关于代码的后续更新复现需要根据我本人的进度来决定,目前情绪识别(emiton Recognition)与运动想象任务(Motor Imagery)分别只更新了一篇,但我个人会在接下来的时间了陆续更新已写下的内容。读者可以自行下载并复现,如遇到数据问题或其它问题均可与我取得联系。