经典方法

TS+LR and MDM:在公开 EEG 数据集上的结果

黎曼分类作用在每个 EEG 时间窗的空间协方差矩阵上,这个矩阵是对称正定矩阵流形上的一个点。这里运行 Barachant、Bonnet、Congedo 和 Jutten 提出的两种解码器(IEEE Transactions on Biomedical Engineering,2012):最小距离均值(MDM)分类器,把时间窗划给平均协方差在黎曼距离上最近的类别;以及切空间逻辑回归(TS+LR),把协方差映射到某个参考点处的切空间,再在其中拟合逻辑回归。本站通过 pyRiemann 以固定设置和 OAS 协方差估计运行两者,所用的被试留出协议与其他方法相同;设置沿用 MOABB 参考流程(TSLR.yml 提高了 max_iter,MDM.yml 不变)。

测量所用数据集:ds003810、EEGMAT、ds005342 · 协议:运动想象与静息、心算与静息、空闲与指令

又称 TS+LR · tangent space + logistic regression · tangent-space logistic regression · MDM · minimum distance to mean · Barachant et al. 2012

参考文献 Barachant A, Bonnet S, Congedo M, Jutten C. Multiclass brain–computer interface classification by Riemannian geometry. IEEE Transactions on Biomedical Engineering 59(4):920–928, 2012. ↗

官方代码 ↗ · 简介来源 doi.org · github.com · github.com

已发布的结果

只在组内比较:不同组的任务、队列、随机水平与电极布局可能不同。只有 95% 区间不重叠时,才说一行高于另一行。

ds003810 · 核心矩阵 · 运动想象与静息

来源页面:核心矩阵协议:运动想象与静息 · 随机水平 50.0% · core-matrix-20261106-mi-rest.csv

TS+LR · OAS · 4–40 Hz
58.9% (54.9%–63.9%)
MDM · OAS · 4–40 Hz
53.8% (50.8%–57.9%)
平衡准确率,2 个配置。 点为估计值,横线为 95% 区间,虚线(如有)为随机水平。
方法条件指标数值被试
TS+LR · OAS · 4–40 HzRest versus right-hand imagery平衡准确率58.9%54.9%–63.9%主要行 · 一种固定配置(MOABB 参考设置)10
MDM · OAS · 4–40 HzRest versus right-hand imagery平衡准确率53.8%50.8%–57.9%次要行 · 一种固定配置(MOABB 参考设置)10

EEGMAT · 核心矩阵 · 心算与静息

来源页面:核心矩阵协议:心算与静息 · 随机水平 50.0% · core-matrix-20261106-arithmetic-rest.csv

TS+LR · OAS · 4–40 Hz
65.5% (59.6%–71.8%)
MDM · OAS · 4–40 Hz
71.5% (65.5%–77.8%)
平衡准确率,2 个配置。 点为估计值,横线为 95% 区间,虚线(如有)为随机水平。
方法条件指标数值被试
TS+LR · OAS · 4–40 HzSerial subtraction versus resting EEG平衡准确率65.5%59.6%–71.8%主要行 · 一种固定配置(MOABB 参考设置)36
MDM · OAS · 4–40 HzSerial subtraction versus resting EEG平衡准确率71.5%65.5%–77.8%次要行 · 一种固定配置(MOABB 参考设置)36

ds005342 · 核心矩阵 · 空闲与指令

来源页面:核心矩阵协议:空闲与指令 · core-matrix-20261106-idle.csv

方法条件指标数值被试
TS+LR · OASSeated motor imagery · cue-gated replay指令检出率 ≤3 秒35.0%合计的测试试次。固定的校准规则;每名被试 60 个训练试次和 30 个校准试次。四人个案研究;只给出队列汇总,不作子群或总体层面的断言。4
TS+LR · OASSeated motor imagery · cue-gated replay空闲误触发率6.7%合计的测试试次。固定的校准规则;每名被试 60 个训练试次和 30 个校准试次。四人个案研究;只给出队列汇总,不作子群或总体层面的断言。4
MDM · OASSeated motor imagery · cue-gated replay指令检出率 ≤3 秒35.0%合计的测试试次。固定的校准规则;每名被试 60 个训练试次和 30 个校准试次。四人个案研究;只给出队列汇总,不作子群或总体层面的断言。4
MDM · OASSeated motor imagery · cue-gated replay空闲误触发率1.7%合计的测试试次。固定的校准规则;每名被试 60 个训练试次和 30 个校准试次。四人个案研究;只给出队列汇总,不作子群或总体层面的断言。4

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核心矩阵

核心矩阵中的各行:方案与配对差值

发布:core-matrix-update-20261106

这些行的运行方式

方法方案MOABB 参考流水线实现代码许可
TS+LR有监督拟合OAS · 4–40 Hz;OAS · 空闲任务自有时间窗MOABB TSLR.yml,max_iter 提高到 5000pyRiemann 0.12(wheel SHA-256 74a90b2ef0938c94fe9bf90b6506991fc19da55850aae5fdf992026b3845d43a)与 scikit-learnBSD-3-Clause
MDM有监督拟合OAS · 4–40 Hz;OAS · 空闲任务自有时间窗MOABB MDM.yml,未改动pyRiemann 0.12(wheel SHA-256 74a90b2ef0938c94fe9bf90b6506991fc19da55850aae5fdf992026b3845d43a)与 scikit-learnBSD-3-Clause

每种方法一种固定配置:库或 MOABB 参考的设置,偏离之处另行说明。4–40 Hz 带通(ERP 协议上为去均值加 50 Hz 降采样)是配方的一部分,并对每个时间窗单独应用。

EEGMAT 信号经过 ICA 清理,可能秩亏;此时 OAS 收缩会主导 TS+LR 与 MDM 所读协方差中方差较小的方向。

敏感性分析行

同一方法换用其他输入滤波的结果,单独标注;它们不是矩阵中的行。

配对差值

每个差值是在同一批时间窗与被试上,每名被试平衡准确率之差在被试间的均值,单位为百分点(pp)。

配对被试 bootstrap(10,000 次抽样)。对照 Spectral ridge 单元格的四项对比使用 98.75 % 区间(四项上的 Bonferroni 校正);其余对比使用名义 95 % 区间,不作整体性断言。「更高」或「更低」指区间整个落在零之上或之下;「无法判定」指区间包含零。

十名被试:对十名被试做百分位 bootstrap,得到的区间往往比其名义水平更窄。

主要对比:对照 Spectral ridge 单元格

差值均值(pp)98.75% 区间,按四项对比做 Bonferroni 校正95% 区间,未校正判读
TS+LR − Spectral ridge运动想象与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz+4.0 pp−1.1 至 11.5−0.3 至 9.7无法判定
TS+LR − Spectral ridge心算与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz+8.8 pp1.6 至 16.13.0 至 14.6更高

对照 EEGNet

对照为矩阵中单种子的 EEGNet 单元格;未包含训练方差
差值均值(pp)名义 95% 区间判读
TS+LR − EEGNet运动想象与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz−12.1 pp−18.1 至 −5.4更低
MDM − EEGNet运动想象与静息MDM · OAS · 4–40 Hz−17.2 pp−23.7 至 −10.6更低
TS+LR − EEGNet心算与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz−2.1 pp−8.0 至 3.8无法判定
MDM − EEGNet心算与静息MDM · OAS · 4–40 Hz+3.8 pp−1.3 至 9.3无法判定

次要行对照 Spectral ridge 单元格

差值均值(pp)名义 95% 区间判读
MDM − Spectral ridge运动想象与静息MDM · OAS · 4–40 Hz−1.1 pp−4.7 至 3.8无法判定
MDM − Spectral ridge心算与静息MDM · OAS · 4–40 Hz+14.7 pp8.9 至 20.5更高

对照 CSP+LDA 行

展开表格
差值均值(pp)名义 95% 区间判读
TS+LR − CSP+LDA运动想象与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz+11.8 pp7.9 至 16.8更高
TS+LR − CSP+LDA运动想象与静息TS+LR · OAS · raw+7.3 pp3.8 至 11.6更高
TS+LR − CSP+LDA运动想象与静息TS+LR · OAS · 8–32 Hz+13.0 pp7.8 至 18.6更高
MDM − CSP+LDA运动想象与静息MDM · OAS · 4–40 Hz+6.8 pp3.3 至 10.8更高
MDM − CSP+LDA运动想象与静息MDM · OAS · raw+4.9 pp1.3 至 9.2更高
MDM − CSP+LDA运动想象与静息MDM · OAS · 8–32 Hz+8.9 pp4.6 至 13.7更高

CSP+LDA 行读取未经带通的时间窗;raw 臂的各行读取相同的输入。

对照冻结编码器 LaBraM 与 CBraMod

差值均值(pp)名义 95% 区间判读
TS+LR − LaBraM运动想象与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz+5.4 pp0.3 至 11.3更高
TS+LR − CBraMod运动想象与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz−4.0 pp−8.4 至 0.9无法判定
TS+LR − LaBraM心算与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz+0.9 pp−4.6 至 6.6无法判定
TS+LR − CBraMod心算与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz+3.2 pp−1.5 至 8.0无法判定

这些配对只使用矩阵中的 LaBraM 与 CBraMod 行(冻结编码器 + 岭回归头)。

方案分支:同一方法、不同的输入滤波

展开表格
差值均值(pp)名义 95% 区间判读
TS+LR · OAS · 4–40 Hz − TS+LR · OAS · raw运动想象与静息+4.5 pp0.6 至 7.9更高
MDM · OAS · 4–40 Hz − MDM · OAS · raw运动想象与静息+1.8 pp−1.5 至 6.3无法判定
TS+LR · OAS · 4–40 Hz − TS+LR · OAS · 8–32 Hz运动想象与静息−1.2 pp−6.0 至 2.6无法判定
MDM · OAS · 4–40 Hz − MDM · OAS · 8–32 Hz运动想象与静息−2.2 pp−3.8 至 −0.8更低
TS+LR · OAS · 4–40 Hz − TS+LR · OAS · raw心算与静息+2.4 pp−3.0 至 8.1无法判定
MDM · OAS · 4–40 Hz − MDM · OAS · raw心算与静息+0.7 pp−5.3 至 7.2无法判定

方法族内:主要行对照次要行

差值均值(pp)名义 95% 区间判读
TS+LR − MDM运动想象与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz+5.1 pp2.3 至 7.8更高
TS+LR − MDM心算与静息TS+LR · OAS · 4–40 Hz−6.0 pp−11.6 至 −0.5更低

引用与署名

TS+LR 与 MDM:Barachant、Bonnet、Congedo 与 Jutten,IEEE TBME 2012 与 Neurocomputing 2013;xDAWN:Rivet、Souloumiac、Attina 与 Gibert,IEEE TBME 2009;XDAWNCov:Barachant 与 Congedo,2014;OAS:Chen、Wiesel、Eldar 与 Hero,IEEE TSP 2010;Ledoit 与 Wolf,2004;MOABB 参考流水线(BSD-3-Clause),Jayaram 与 Barachant,J. Neural Eng. 2018,仅为引用而阅读,未执行;pyRiemann 0.12(BSD-3-Clause)。

引用本页

BCI Report. TS+LR and MDM:在公开 EEG 数据集上的结果[EB/OL]. (2026-11-06). https://bci.report/zh/methods/riemannian/

数字来自发布 core-matrix-update-20261106(2026-11-06)、research-preview-20260920(2026-09-20)。也请同时引用上游数据集:每个数据集页面都写明了署名。

每个发布版本都在 Zenodo 存档:doi:10.5281/zenodo.23123296。 本站及各次发布的 BibTeX → · CITATION.cff ↗(英文)