基于KAN的多模态自动睡眠分期
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作者:
作者单位:

1.河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室 天津 300130; 2.河北工业大学电气工程学院 天津 300072

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

TN911

基金项目:

河北工业大学2024年交叉方向研究生培养项目(XKJC-2024026)资助


Multimodal automatic sleep staging based on KAN
Author:
Affiliation:

1.State Key Laboratory of Reliability and Intelligence of Electrical Equipment, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China;2. School of Electrical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300072,China

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    摘要:

    当前的自动睡眠分期模型存在特征提取能力不足以及多模态特征融合效果欠佳的问题。为了更有效地处理非线性信号,本文利用科尔莫戈罗夫-阿诺德网络(KAN)动态学习非线性激活函数,采用基于KAN和迁移学习的特征提取网络分别提取睡眠状态下的脑电和心电信号特征。利用外部注意力机制对不同模态分别施加注意力,通过结合外部注意力机制的多模态门控融合方案进行特征整合,缓解数据类不平衡对N1期精度的影响。在ISRUC-S3数据集上实现了85.6%的总体准确率、84.9%的宏平均F1值,N1期的F1分数为67.7%。相较于当前的其他先进方法,有效提升了自动睡眠分期算法的性能。

    Abstract:

    The current automatic sleep staging model has the problems of insufficient feature extraction ability and poor multimodal feature fusion effect. In order to deal with nonlinear signals more effectively, the Kolmogorov-Arnold networks (KAN) is used to dynamically learn nonlinear activation functions, and the feature extraction network based on KAN and transfer learning is used to extract the features of EEG and ECG signals in sleep state respectively. The external attention mechanism is used to apply attention to different modalities respectively, and the multi-modal gated fusion scheme combined with the external attention mechanism is used for feature integration to alleviate the influence of data class imbalance on N1 stage accuracy. On the ISRUC-S3 dataset, we achieve an overall accuracy of 85.6%, a macro-average F1 value of 84.9%, and an F1 score of 67.7% for N1 stage. Compared with other advanced methods, the performance of the automatic sleep staging algorithm is effectively improved.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张昌涛,耿读艳,殷玥.基于KAN的多模态自动睡眠分期[J].电子测量技术,2025,48(16):54-59

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