基于MSAPNet的青少年精神分裂症脑电识别研究
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作者:
作者单位:

1.北京工商大学中国轻工业工业互联网与大数据重点实验室;2.北京工商大学计算机与人工智能学院

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中图分类号:

TN911.7

基金项目:

北京市自然科学基金资助项目(6214034)


Research on adolescent schizophrenia EEG recognition based on MSAPNet
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    摘要:

    为了更好地利用脑电信号特征所表达的相关信息,提高青少年精神分裂症的识别准确率,本研究提出了一种基于三维脑电模糊熵特征和多尺度卷积神经网络模型(MSAPNet)的方法,进行青少年精神分裂症患者和健康青少年脑电信号分类。该方法首先提取脑电各节律波段的模糊熵作为特征,根据电极空间排布位置构建三维特征矩阵,并用多尺度级联模块对输入的包含原始脑电空间信息的三维特征矩阵进行特征提取。其次,通过设计的特征融合模块将不同层级的特征进行融合。接着,使用设计的多尺度降采样模块对特征图进行降维处理。最后,使用分类模块完成对病症的识别与检测。实验结果表明,MSAPNet对病症的识别准确率、敏感性、精确率、F1分数和特异性分别可以达到97.21%、97.51%、97.29%、97.40%和96.86%、,和相关研究相比具有更好的病症检测性能,证明了研究所提出方法的有效性。

    Abstract:

    Aiming at the problem that it is difficult to fully extract deeper features using single-scale convolution and traditional ReLU activation function when using deep learning models to identify EEG signals of adolescent schizophrenia. Put forward a kind of multi-scale convolutional neural network model with adaptive ReLU(MSAPNet) for adolescent patients with schizophrenia and healthy adolescent brain electrical signal classification. Firstly, a multi-scale cascade module is used to extract the input 3D feature matrix containing the original EEG spatial information. Secondly, the features at different levels were fused through the designed feature fusion module. Multi-scale down sampling module is then used to decrease the dimension of feature maps. Finally, using the classification module to complete identification and detection of disease. The experimental results show that the MSAPNet of disease identification accuracy, sensitivity, specificity and accurate rates and F1 score can be achieved respectively 97.21%, 97.51%, 96.86%, 97.29% and 97.40%, compared with the related research has better detection performance, proved the effectiveness of the proposed method.

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  • 收稿日期:2024-07-05
  • 最后修改日期:2024-07-17
  • 录用日期:2024-07-18
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