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2026-09-22 00:00 中国 论文发表 基础与方法 原文语言 EN

西北工业大学团队提出扩散引导去噪网络,清除脑电伪迹约需17毫秒

内容概述 脑电信号很容易被眨眼、肌肉活动和心跳混入的干扰(伪迹)污染,进而拖累脑机接口读取意图的准确率。西北工业大学自动化学院与软件学院的研究团队提出名为Diff-ADN的单通道去噪框架,先按污染严重程度重建信号,再由扩散模型引导做一次残差修正,可处理眼电、肌电、心电及混合伪迹。在-7至+2 dB的污染水平下,重建信号与干净脑电的平均皮尔逊相关系数在0.839到0.936之间。在4个公开运动想象数据集上,去除心电伪迹后解码准确率回升4.88至5.59个百分点,单项最大回升21.90个百分点。处理一段2秒脑电在测试CPU上只需12.52至17.08毫秒。研究同时发现,波形重建得更好,并不等于解码准确率同步回升。
推荐理由 多数扩散模型去噪要反复迭代采样,难以实时运行;这项方法推理时只做一次确定性残差修正,2秒脑电约17毫秒内处理完,更接近在线脑机接口的需要。但结果全部来自公开数据集上的人为混合伪迹,心电伪迹去除后解码准确率回升仅约5个百分点。

脑机百科消息(bciwiki.com),西北工业大学的研究团队提出一种名为Diff-ADN的扩散引导伪迹去噪网络,可从单通道脑电中去除眼电、肌电、心电及混合伪迹;在4个公开运动想象数据集上,去除心电伪迹后解码准确率回升4.88至5.59个百分点。相关论文发表于2026年9月22日的《Journal of Neural Engineering》(PMID 42772331,DOI 10.1088/1741-2552/aeab36)。

眨眼、肌肉活动和心跳等生理伪迹会降低脑电记录质量,并影响下游的脑机接口分析。Diff-ADN采用两阶段框架:第一阶段根据污染严重程度进行条件重建,第二阶段由扩散模型引导做残差修正。训练时用前向加噪和速度预测监督第二阶段编码器,推理时只需一次确定性残差修正,无需迭代的反向扩散采样。

研究人员在-7至+2 dB的污染水平下评估该框架。Diff-ADN对眼电、肌电、心电及眼电加肌电混合伪迹的平均皮尔逊相关系数分别为0.936、0.839、0.886和0.844。换用独立记录的伪迹来源测试时,表现因伪迹类型而异:眼电和肌电下降更明显,PTB和INCART心电与MIT-BIH参考结果的差值分别为0.026和0.014。解码准确率的最大回升出现在BCI IV-2a数据集、PTB心电伪迹、-6 dB条件下,为21.90个百分点。

该框架在测试CPU上处理2秒脑电片段耗时12.52至17.08毫秒。作者指出,跨独立伪迹来源和多个运动想象数据集的结果显示,波形重建的改善并不一定带来脑机接口解码准确率的同步回升。

本文由 BCIwiki 根据公开信息撰写

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