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一种基于时空频多维特征的短时窗口脑电听觉注意解码网络
1
作者
王春丽
李金絮
+2 位作者
高玉鑫
王晨名
张珈豪
《电子与信息学报》
北大核心
2025年第3期814-824,共11页
在鸡尾酒会场景中,听力正常的人有能力选择性地注意特定的说话者语音,但听力障碍者在这种场景中面临困难。听觉注意力解码(AAD)的目的是通过分析听者的脑电信号(EEG)响应特征来推断听者关注的是哪个说话者。现有的AAD模型只考虑脑电信...
在鸡尾酒会场景中,听力正常的人有能力选择性地注意特定的说话者语音,但听力障碍者在这种场景中面临困难。听觉注意力解码(AAD)的目的是通过分析听者的脑电信号(EEG)响应特征来推断听者关注的是哪个说话者。现有的AAD模型只考虑脑电信号的时域或频域单个特征或二者的组合(如时频特征),而忽略了时-空-频域特征之间的互补性,这在一定程度上限制了模型的分类能力,进而影响了模型在决策窗口上的解码精度。同时,已有AAD模型大多在长时决策窗口(1~5 s)中有较高的解码精度。该文提出一种基于时-空-频多维特征的短时窗口脑电信号听觉注意解码网络(TSF-AADNet),用于提高短时决策窗口(0.1~1 s)的解码精度。该模型由两个并行的时空、频空特征提取分支以及特征融合和分类模块组成,其中,时空特征提取分支由时空卷积块和高阶特征交互模块组成,频空特征提取分支采用基于频空注意力的3维卷积模块(FSA-3DCNN),最后将双分支网络提取的时空和频空特征进行融合,得到最终的听觉注意力二分类解码结果。实验结果表明,TSF-AADNet模型在听觉注意检测数据集KULeuven(KUL)和听觉注意检测的脑电和音频数据集(DTU)的0.1 s决策窗口下,解码精度分别为91.8%和81.1%,与最新的AAD模型一种基于时频融合的双分支并行网络(DBPNet)相比,分别提高了5.40%和7.99%。TSF-AADNet作为一种新的短时决策窗口的AAD模型,可为听力障碍诊断以及神经导向助听器研发提供有效参考。
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关键词
脑电信号
听觉注意力解码
短时决策窗口
时空频特征
神经导向助听器
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职称材料
题名
一种基于时空频多维特征的短时窗口脑电听觉注意解码网络
1
作者
王春丽
李金絮
高玉鑫
王晨名
张珈豪
机构
兰州交通大学电子与信息工程学院
出处
《电子与信息学报》
北大核心
2025年第3期814-824,共11页
基金
兰州交通大学-天津大学高校联合创新基金(LH2023002),天津市自然科学基金(21JCZXJC00190)。
文摘
在鸡尾酒会场景中,听力正常的人有能力选择性地注意特定的说话者语音,但听力障碍者在这种场景中面临困难。听觉注意力解码(AAD)的目的是通过分析听者的脑电信号(EEG)响应特征来推断听者关注的是哪个说话者。现有的AAD模型只考虑脑电信号的时域或频域单个特征或二者的组合(如时频特征),而忽略了时-空-频域特征之间的互补性,这在一定程度上限制了模型的分类能力,进而影响了模型在决策窗口上的解码精度。同时,已有AAD模型大多在长时决策窗口(1~5 s)中有较高的解码精度。该文提出一种基于时-空-频多维特征的短时窗口脑电信号听觉注意解码网络(TSF-AADNet),用于提高短时决策窗口(0.1~1 s)的解码精度。该模型由两个并行的时空、频空特征提取分支以及特征融合和分类模块组成,其中,时空特征提取分支由时空卷积块和高阶特征交互模块组成,频空特征提取分支采用基于频空注意力的3维卷积模块(FSA-3DCNN),最后将双分支网络提取的时空和频空特征进行融合,得到最终的听觉注意力二分类解码结果。实验结果表明,TSF-AADNet模型在听觉注意检测数据集KULeuven(KUL)和听觉注意检测的脑电和音频数据集(DTU)的0.1 s决策窗口下,解码精度分别为91.8%和81.1%,与最新的AAD模型一种基于时频融合的双分支并行网络(DBPNet)相比,分别提高了5.40%和7.99%。TSF-AADNet作为一种新的短时决策窗口的AAD模型,可为听力障碍诊断以及神经导向助听器研发提供有效参考。
关键词
脑电信号
听觉注意力解码
短时决策窗口
时空频特征
神经导向助听器
Keywords
ElectroEncephaloGram(EEG)
auditory
attention
decoding
(
aad
)
Short-term decision window
Temporal-Spatial-Frequency features(TSF)
Neuro-oriented hearing aids
分类号
TN911.7 [电子电信—通信与信息系统]
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作者
出处
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被引量
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1
一种基于时空频多维特征的短时窗口脑电听觉注意解码网络
王春丽
李金絮
高玉鑫
王晨名
张珈豪
《电子与信息学报》
北大核心
2025
0
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