論文の概要: A Lightweight Domain Adversarial Neural Network Based on Knowledge
Distillation for EEG-based Cross-subject Emotion Recognition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.07446v1
- Date: Fri, 12 May 2023 13:05:12 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-15 12:59:33.341975
- Title: A Lightweight Domain Adversarial Neural Network Based on Knowledge
Distillation for EEG-based Cross-subject Emotion Recognition
- Title(参考訳): eegに基づくクロスサブジェクト感情認識のための知識蒸留に基づく軽量ドメイン逆ニューラルネットワーク
- Authors: Zhe Wang, Yongxiong Wang, Jiapeng Zhang, Yiheng Tang, Zhiqun Pan
- Abstract要約: 脳波(EEG)の個人差は、ドメインシフトを引き起こす可能性があり、これはクロスオブジェクト戦略の性能を著しく低下させる。
本研究では,知識蒸留(KD)に基づく軽量DANNを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 8.9104681425275
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Individual differences of Electroencephalogram (EEG) could cause the domain
shift which would significantly degrade the performance of cross-subject
strategy. The domain adversarial neural networks (DANN), where the
classification loss and domain loss jointly update the parameters of feature
extractor, are adopted to deal with the domain shift. However, limited EEG data
quantity and strong individual difference are challenges for the DANN with
cumbersome feature extractor. In this work, we propose knowledge distillation
(KD) based lightweight DANN to enhance cross-subject EEG-based emotion
recognition. Specifically, the teacher model with strong context learning
ability is utilized to learn complex temporal dynamics and spatial correlations
of EEG, and robust lightweight student model is guided by the teacher model to
learn more difficult domain-invariant features. In the feature-based KD
framework, a transformer-based hierarchical temporalspatial learning model is
served as the teacher model. The student model, which is composed of Bi-LSTM
units, is a lightweight version of the teacher model. Hence, the student model
could be supervised to mimic the robust feature representations of teacher
model by leveraging complementary latent temporal features and spatial
features. In the DANN-based cross-subject emotion recognition, we combine the
obtained student model and a lightweight temporal-spatial feature interaction
module as the feature extractor. And the feature aggregation is fed to the
emotion classifier and domain classifier for domain-invariant feature learning.
To verify the effectiveness of the proposed method, we conduct the
subject-independent experiments on the public dataset DEAP with arousal and
valence classification. The outstanding performance and t-SNE visualization of
latent features verify the advantage and effectiveness of the proposed method.
- Abstract(参考訳): 脳波の個人差(eeg)はドメインシフトを引き起こし、クロスサブジェクト戦略の性能を著しく低下させる可能性がある。
分類損失とドメイン損失が特徴抽出器のパラメータを共同で更新するドメイン逆ニューラルネットワーク(DANN)を採用し、ドメインシフトに対処する。
しかし,脳波データ量の制限と個体差の強いダンは,異常な特徴抽出器を用いた場合の課題である。
本研究では,知識蒸留(KD)に基づく軽量DANNを提案する。
具体的には,eegの複雑な時間的ダイナミクスと空間相関を学習するために,強い文脈学習能力を持つ教師モデルを用い,教師モデルにより頑健な軽量学生モデルを指導し,より難しいドメイン不変特徴を学習する。
機能ベースのkdフレームワークでは、トランスフォーマティブベースの階層型時空間学習モデルが教師モデルとして機能する。
Bi-LSTMユニットで構成される学生モデルは、教師モデルの軽量版である。
したがって、教師モデルの頑健な特徴表現を模倣するために、補完的な潜時的特徴と空間的特徴を利用することができる。
DANNを用いたクロスオブジェクト感情認識では,得られた学生モデルと,特徴抽出器として時間空間間相互作用モジュールを組み合わせる。
そして、特徴集約は、ドメイン不変の特徴学習のための感情分類器とドメイン分類器に供給される。
提案手法の有効性を検証するために,公的なデータセットdaapにおける被験者非依存実験を行い,覚醒度と原子価の分類を行った。
潜在特徴の優れた性能とt-sne可視化は,提案手法の利点と有効性を検証する。
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