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循环神经网络RNN——利用LSTM对脑电波信号进行分类 Keras实现

时间:2024-03-10 01:27:23

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循环神经网络RNN——利用LSTM对脑电波信号进行分类 Keras实现

本文对脑电波信号进行分类。人类大脑在接受不同的刺激(光照、声音)时,脑电波的形状是不一样的。

因而,想通过对脑电波进行学习,从而判断大脑接受了哪种刺激。

我们在人的大脑上安装了32个芯片,芯片的分布如下图所示。这些芯片每隔一定的秒数就会测得信号、这些信号就是脑电波信号。显然,脑电波数据是时间序列。

脑电波的时间序列如下:

每一条脑电波都对应了一种刺激(共6种),结构如下:

本文构建了LSTM模型来对脑电波数据进行分类,深度学习平台采用的keras。核心代码如下:

# code for building an LSTM with 100 neurons and dropout. Runs for 50 epochs

model = Sequential()

model.add(LSTM(100, return_sequences=False, input_shape=(time_steps, n_features)))

参数解释:

1)每个脑电波信号都由time_steps个单元组成,而每个单元用n_features维的向量表示。

2)return_sequences:布尔值,默认False,控制返回类型。若为True则返回整个序列,否则仅返回输出序列的最后一个输出

model.add(Dropout(0.5))

model.add(Dense(1, activation='sigmoid'))

pile(loss='binary_crossentropy',

optimizer='rmsprop',

metrics=['accuracy'])

model.fit(X_train, y_train, batch_size=16, epochs=50)

score = model.evaluate(X_test, y_test, batch_size=16)

模型核心结构如下图所示:

(1)V1为32维的向量

(2)通过第一个LSTM输出为维度100,而return_sequences=True,我们可以获得time_steps个100维的向量,最后因为return_sequences=False,所以只输出了最后一个红色的向量

(3)为输入数据施加Dropout。Dropout将在训练过程中每次更新参数时随机断开一定百分比(p)的输入神经元连接,Dropout层用于防止过拟合。

keras.layers.core.Dropout(p)

p:0~1的浮点数,控制需要断开的链接的比例

(4)100维度的红色的向量输入到Dense层(全连接层),激活函数是sigmod

(5)全连接层的输出是类标向量

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