利用可解释人工智能进行脑肿瘤检测和分类的视觉Transformer、集成模型以及迁移学习

由于脑肿瘤的高发病率和致命性,快速且准确地检测和分类脑肿瘤变得尤为重要。脑肿瘤包括恶性和非恶性两种类型,其异常生长会对大脑造成长期损害。磁共振成像(MRI)是一种常用的脑肿瘤检测方法。然而,依赖于专家手工分析 MRI 影像存在结果不一致的风险,同时仅仅识别肿瘤是不够的,快速确定肿瘤类型以尽早开始治疗同样重要。 为了提高肿瘤检测的速度、可靠性和公正性,本研究探索了多种深度学习(Deep Learning, DL)架构,包括 VGG16、InceptionV3、VGG19、ResNet50、InceptionResNetV2 和 Xception,并提出了基于最佳三种传递学习(Transfer Learning, TL)模型的新模型 IVX16。本文的多类分类模型旨在解决当前主要集中在二分类问题...

多视角时空图卷积网络与域泛化在睡眠阶段分类中的应用

睡眠阶段分类在睡眠质量评估和疾病诊断中至关重要。然而,现有的分类方法在处理时间延变的多通道脑信号的空间和时间特征、应对个体生物信号差异以及模型的可解释性方面仍然面临诸多挑战。传统的机器学习方法依赖于复杂的特征工程,而深度学习方法尽管在特征表示学习上表现出色,但在空间-时间特征利用、跨个体泛化能力以及模型可解释性方面仍有待提升。 为了应对上述挑战,北京交通大学的Ziyu Jia等人以及麻省理工学院的Li-Wei H. Lehman提出了一种多视角时空图卷积网络(Multi-View Spatial-Temporal Graph Convolutional Networks, MSTGCN),并结合域泛化用于睡眠阶段分类。 论文来源 这篇论文由北京交通大学计算机与信息技术学院的Ziyu Jia,...

EISATC-Fusion 模型用于运动想象EEG解码

EISATC-Fusion 模型用于运动想象EEG解码

研究背景 脑机接口技术(brain-computer interface, BCI)可以实现大脑与外部设备的直接通信,广泛应用于人机交互、运动康复、医疗等领域。BCI的常见范式包括稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potentials, SSVEP)、P300、运动想象(motor imagery, MI)等。其中,MI-BCI因其广泛应用前景而备受关注。 MI-BCI通常使用脑电图(electroencephalography, EEG)信号检测运动想象,使得用户能够通过想象运动来控制设备,如电动轮椅、光标和上肢机器人。然而,脑活动的不稳定性和低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR),以及个体间信号的差异和EEG信道间的相关性,...

系统评估欧几里德对齐与深度学习在EEG解码中的应用

系统评估欧几里德对齐与深度学习在EEG解码中的应用 背景介绍 脑电图(EEG)信号由于其无创性、便携性和低采集成本,广泛用于脑机接口(BCI)任务。然而,EEG信号存在低信噪比、易受电极位置影响及空间分辨率差等缺点。随着深度学习(DL)技术的进展,该技术在BCI领域表现出色,甚至在某些情况下超过了传统的机器学习方法。然而,DL模型对数据需求量大是其主要障碍。多受试者数据的迁移学习(Transfer Learning, TL)通过共享数据能够更高效地训练DL模型。欧几里得对齐(Euclidean Alignment,EA)因其易用性、低计算复杂度和与DL模型兼容性,逐渐受到关注。但现有研究对EA结合DL的全局和个体模型训练效果评估较少。这篇论文旨在系统性评估EA和DL结合对BCI信号解码训练性...