In this work, we explore the possibility of decoding Imagined Speech brain waves using machine learning techniques. We propose a covariance matrix of Electroencephalogram channels as input features, projection to tangent space of covariance matrices for obtaining vectors from covariance matrices, principal component analysis for dimension reduction of vectors, an artificial feed-forward neural network as a classification model and bootstrap aggregation for creating an ensemble of neural network models. After the classification, two different Finite State Machines are designed that create an interface for controlling a computer system using an Imagined Speech-based BCI system. The proposed approach is able to decode the Imagined Speech signal with a maximum mean classification accuracy of 85% on binary classification task of one long word and a short word. We also show that our proposed approach is able to differentiate between imagined speech brain signals and rest state brain signals with maximum mean classification accuracy of 94%. We compared our proposed method with other approaches for decoding imagined speech and show that our approach performs equivalent to the state of the art approach on decoding long vs. short words and outperforms it significantly on the other two tasks of decoding three short words and three vowels with an average margin of 11% and 9%, respectively. We also obtain an information transfer rate of 21-bits-per-minute when using an IS based system to operate a computer. These results show that the proposed approach is able to decode a wide variety of imagined speech signals without any human-designed features.


翻译:在这项工作中,我们探索了使用机器学习技术解码模拟语音的脑波的可能性。 我们提出一个电子脑图频道的共变矩阵,作为输入功能,投影到从共变矩阵获取矢量的共变矩阵的正反差矩阵空间,为减少矢量而进行主要组成部分分析,为建立神经网络模型的混合分类模型而人工进化前神经网络,为创造神经网络模型的组合而将人工进化前螺旋网作为分类模型和靴套集合。在分类后,设计了两种不同的“芬特国机器”,为使用以想象为基础的语音BCI系统控制计算机系统创造了一个界面。提议的方法能够将想象式语音信号的特性与从一个长单词和一个短字和一个短字的双词分类任务中85%的最大平均分类精确空间进行解码解码。 我们还表明,我们提出的方法可以区分想象式脑脑信号和最大平均分类精确度为9 %的状态信号。 我们比较了我们提出的方法,并表明我们的方法在解码以其他方法中与以短期语言解码方式进行等同状态。 短话和超值信号信号信号信号的快速转换为最高值信号,我们使用两种任务中, 也显示以正常格式运行的顺序运行中的一种第9位。

0
下载
关闭预览

相关内容

【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
【CMU】机器学习导论课程(Introduction to Machine Learning)
专知会员服务
58+阅读 · 2019年8月26日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
语音顶级会议Interspeech2018接受论文列表!
专知
6+阅读 · 2018年6月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
推荐|深度强化学习聊天机器人(附论文)!
全球人工智能
4+阅读 · 2018年1月30日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Arxiv
3+阅读 · 2020年7月16日
Arxiv
4+阅读 · 2020年5月25日
Arxiv
23+阅读 · 2017年3月9日
VIP会员
相关资讯
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
语音顶级会议Interspeech2018接受论文列表!
专知
6+阅读 · 2018年6月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
推荐|深度强化学习聊天机器人(附论文)!
全球人工智能
4+阅读 · 2018年1月30日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员