背景:脑机接口(BCI)系统帮助运动功能障碍患者与外界环境进行交互。随着技术的进步,BCI系统已在实践中得到应用,但其实用性和可用性仍然受到很大挑战。使用BCI系统前往往需要大量的校准时间,这会消耗患者的精力和耐心,并容易导致焦虑。针对这一问题,我们提出了一种与受试者无关的零校准方法。方法:提出一种双分支多尺度自编码网络(MSAENet)实现与受试者无关的运动想象分类,旨在实现BCI的即插即用。首先,该网络由一个多尺度分支和一个自动编码器(AE)组成,用于从不同角度进行特征学习。其次,以EEG信号与8-30 Hz频段内常见空间模式之间的协方差作为空谱特征,并将特征预提取信息作为MSAENet的输入。最后,网络引入中心损失函数提升分类能力。在三个公开数据集BCIV2a,SMR-BCI,OpenBMI上测试网络泛化能力。结果:结果表明,所提网络在三个数据集上均表现出良好的效果,在受试者独立的情况下,MSAENet在BCIV2a和SMR-BCI数据集上优于其他四种比较方法,而在OpenBMI数据集上F1得分值高达69.34%;分类性能最好的受试者相关结果明显优于其他四种先进的比较方法。我们的方法在保证较少的参数量和较短的预测时间的同时,能够保持较好的分类精度。结论:MSAENet验证了以下三点:(1)空间频域特征可以从原始EEG信号中提取有效信息。(2)双分支多尺度特征融合可以更全面地提取特征。 (3)中心损失函数的引入弥补了Softmax分类器只考虑类间距而忽略类内距离的缺陷,实现了零校准,有效解决了BCI应用中需要大量校准时间的问题。
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