For EEG-based drowsiness recognition, it is desirable to use subject-independent recognition since conducting calibration on each subject is time-consuming. In this paper, we propose a novel Convolutional Neural Network (CNN)-Long Short-Term Memory (LSTM) model for subject-independent drowsiness recognition from single-channel EEG signals. Different from existing deep learning models that are mostly treated as black-box classifiers, the proposed model can explain its decisions for each input sample by revealing which parts of the sample contain important features identified by the model for classification. This is achieved by a visualization technique by taking advantage of the hidden states output by the LSTM layer. Results show that the model achieves an average accuracy of 72.97% on 11 subjects for leave-one-out subject-independent drowsiness recognition on a public dataset, which is higher than the conventional baseline methods of 55.42%-69.27%, and state-of-the-art deep learning methods. Visualization results show that the model has discovered meaningful patterns of EEG signals related to different mental states across different subjects.


翻译:对于基于 EEG 的沉睡识别,可取的做法是使用独立主题识别,因为对每个主题进行校准是耗时的。在本文中,我们提出一个新的新型革命神经网络(CNN)-Long 短期内存(LSTM)模型,以便从单通道 EEG 信号中独立沉睡识别。与现有的主要被视为黑盒分类器的深层次学习模型不同,拟议的模型可以通过披露样本中哪些部分含有分类模型确定的重要特征来解释对每个输入样本的决定。这是通过视觉化技术,利用LSTM层的隐藏状态输出实现的。结果显示,该模型在公共数据集中平均精确度达到72.97%,11个离校单一主题依赖沉睡识别科目,高于55.42%-69.27%的常规基线方法和最先进的深层学习方法。可视化结果显示,该模型发现了与不同学科的不同心理状态有关的EG信号的有意义模式。

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