校准预算 · 同一次会话与下一次会话

EEG 解码器需要多少校准数据?

在 12 目标可穿戴协议上,仅用目标被试数据的 spectral ridge(频谱特征岭回归)逐步提升,但始终偏低;单频带集成 TRCA 在湿电极上从 24 增加到 48 个校准试次时提升明显,在干电极上只有小幅提升。在同一批被试的两次会话之间,新会话的少量校准试次使一个运动想象基线平均有所提升,但仍有人下降;另一个基线的提升不能认定。

测量所用数据集:Wearable SSVEP BCI dataset (dry and wet electrodes)、OpenBMI motor imagery (Lee et al. 2019) · 方法:CCA、eTRCA

简答

取决于方法,也取决于测试离校准有多远。在同一次会话内——12 目标的可穿戴 SSVEP 任务,同样 102 名被试、相同的后续测试组块——目标被试校准试次从 24 增加到 48 时,单频带 eTRCA 在湿电极记录上的平衡准确率从 39.8% 升到 64.0%,在干电极记录上只从 12.4% 升到 15.1%;校准后的 eTRCA 没有一个超过免训练的 CCA 参考(湿电极 81.1%,干电极 65.1%);这里的 eTRCA 只用一个固定频带,而不是原方法的滤波器组。跨会话时——OpenBMI 运动想象,用每名被试的第一次会话训练、在第二次会话上测试——加入第二次会话的 40 个校准试次后,对数协方差解码器的平衡准确率平均提升 +4.6 pp(pp 即百分点;51 名被试,区间 +2.3 至 +6.9 pp),但仍有 13 人下降;相对 PSD 解码器提升 +1.7 pp,区间包含零,所以这一提升不能认定,且有 16 人下降。

CCA · 0 个校准试次湿电极记录 · 免训练参考
81.1% (77.2%–84.8%)
Spectral ridge · 12 个校准试次湿电极记录 · 仅用目标被试数据
15.3% (13.7%–17.1%)
Spectral ridge · 24 个校准试次湿电极记录 · 仅用目标被试数据
18.2% (15.9%–20.7%)
Spectral ridge · 48 个校准试次湿电极记录 · 仅用目标被试数据
21.3% (18.3%–24.5%)
单频带 eTRCA · 24 个校准试次湿电极记录 · 仅用目标被试数据
39.8% (34.1%–45.8%)
单频带 eTRCA · 48 个校准试次湿电极记录 · 仅用目标被试数据
64.0% (57.1%–70.7%)
CCA · 0 个校准试次干电极记录 · 免训练参考
65.1% (60.0%–70.0%)
Spectral ridge · 12 个校准试次干电极记录 · 仅用目标被试数据
15.0% (13.6%–16.5%)
Spectral ridge · 24 个校准试次干电极记录 · 仅用目标被试数据
18.3% (16.3%–20.7%)
Spectral ridge · 48 个校准试次干电极记录 · 仅用目标被试数据
21.8% (19.3%–24.5%)
单频带 eTRCA · 24 个校准试次干电极记录 · 仅用目标被试数据
12.4% (10.4%–15.0%)
单频带 eTRCA · 48 个校准试次干电极记录 · 仅用目标被试数据
15.1% (12.6%–18.2%)
同样 102 名被试的各档校准试次,均在相同的后续组块上测试。 12 目标、两秒 SSVEP 上的被试平均平衡准确率。点为估计值,横线为被试 bootstrap 95% 区间,虚线为随机水平(12 选 1)。锈色行为湿电极记录,深色行为干电极记录。CCA 不使用校准试次;仅源域迁移是另一种机制,不在图中。

仅用目标被试数据的 spectral ridge

12、24 与 48 个校准试次

每名目标被试的模型只用该被试自己的有标签校准记录训练。所有条件都在相同的后续组块(第 5–10 组块)上评测,共 102 名被试、7,344 个测试试次。

湿电极 · 12 个校准试次

15.3%
平衡准确率 15.3%

被试平均平衡准确率

95% 区间 13.7%–17.1%

湿电极 · 24 个校准试次

18.2%
平衡准确率 18.2%

被试平均平衡准确率

95% 区间 15.9%–20.7%

湿电极 · 48 个校准试次

21.3%
平衡准确率 21.3%

被试平均平衡准确率

95% 区间 18.3%–24.5%

干电极 · 12 个校准试次

15.0%
平衡准确率 15.0%

被试平均平衡准确率

95% 区间 13.6%–16.5%

干电极 · 24 个校准试次

18.3%
平衡准确率 18.3%

被试平均平衡准确率

95% 区间 16.3%–20.7%

干电极 · 48 个校准试次

21.8%
平衡准确率 21.8%

被试平均平衡准确率

95% 区间 19.3%–24.5%

试次数不等于分钟数。

单独的对照组

零个校准试次,即仅源域迁移

校准预算为零的 spectral ridge 各行,使用的是在其他被试、单一源传感器上训练好的模型。

共同的后续测试组块(第 5–10 组块)上的被试平均平衡准确率 · 0 个目标被试校准试次。
训练来源在湿电极上测试在干电极上测试
以湿电极为源域仅使用其他被试39.2%35.4%–43.0%35.4%32.0%–39.0%
以干电极为源域仅使用其他被试39.0%35.2%–42.9%37.2%33.6%–40.9%

eTRCA 与 CCA

单频带 eTRCA 的反应不同

仅用目标被试数据的 eTRCA 组使用 24 或 48 个校准试次,并在相同的后续测试组块上评测。零校准试次的 CCA 是免训练参考方法。

+24.2 pp湿电极 eTRCA:48 减 24 个校准试次(pp 为百分点)

增加校准预算对湿电极帮助大得多

被试配对区间为 +19.7 至 +28.8 pp。干电极 eTRCA 提升了 +2.7 pp,区间 +1.3 至 +4.2 pp。两个校准后的结果都没有超过同一测试组块上的免训练 CCA 参考。

被试平均平衡准确率 · 原生 8 通道 · 2 秒 · 12 个目标。
方法与目标被试校准试次湿电极干电极
CCA · 0 个校准试次直接作用于目标记录的免训练参考81.1%77.2%–84.8%65.1%60.0%–70.0%
单频带 eTRCA · 24 个校准试次仅用目标被试数据适配39.8%34.1%–45.8%12.4%10.4%–15.0%
单频带 eTRCA · 48 个校准试次仅用目标被试数据适配64.0%57.1%–70.7%15.1%12.6%–18.2%

下一次会话 · OpenBMI 运动想象

下一次会话:少量校准试次能帮多少?

这一结果与上面的 SSVEP 结果分开解读:数据集、任务和测试都不同。在 OpenBMI 中,被试在两次会话中都做左手与右手的运动想象。每名被试的解码器用其第一次会话训练——前 80 个试次拟合分类器,后 20 个用于概率校准——再加入其第二次会话最前面的 0、10、20 或 40 个校准试次,并在第二次会话最后的 60 个试次上测试。每档预算都在这些相同的试次上测试。

评测的被试

51

采集 54 人,减去 1 人工程排除、2 人因输入质量暂缓。

留出的测试试次

3,060

每人 60 个,即第二次会话最后的试次。

预测任务

408

每名被试 × 两个基线 × 四档预算;没有一个失败。

第二次会话最后同一批试次上的被试平均平衡准确率,51 名被试,附以被试为单位的 bootstrap 95% 区间。随机水平为 50.0%。每个格子的准确率与宏平均 F1 在下载文件中。
第二次会话校准试次对数协方差 + 收缩 LDA相对 PSD + 标准化岭回归
无 · 只用第一次会话67.9%95% 区间 63.6%–72.4%57.3%95% 区间 54.4%–60.5%
10 个试次69.1%95% 区间 64.8%–73.5%57.4%95% 区间 54.5%–60.5%
20 个试次69.2%95% 区间 65.3%–73.4%57.9%95% 区间 55.2%–60.8%
40 个试次72.4%95% 区间 68.9%–76.2%59.0%95% 区间 56.0%–62.1%
+4.6 pp对数协方差 LDA:40 个第二次会话校准试次减不加,相同的 51 名被试

平均更好——但对一些人仍然更差

配对区间 +2.3 至 +6.9 pp,高于零。然而 51 名被试中仍有 13 人加入这些试次后得分更低,其中 6 人下降 5 pp 及以上。相对 PSD 基线的平均变化为 +1.7 pp(−0.1 至 +3.5 pp):区间包含零,所以这一提升不能认定;51 名被试中有 16 人下降,其中 6 人下降 5 pp 及以上。

与不加第二次会话试次相比,被试平均平衡准确率的变化;相同被试与测试试次,附配对的以被试为单位的 bootstrap 95% 区间——每个均值旁都给出有多少人下降。
比较对数协方差 + 收缩 LDA相对 PSD + 标准化岭回归
10 个试次减不加+1.2 pp95% 区间 −0.6 至 +3.3 pp51 人中 21 人下降 · 8 人下降 5 pp 及以上区间包含零:不能认定。+0.1 pp95% 区间 −1.1 至 +1.2 pp51 人中 25 人下降 · 6 人下降 5 pp 及以上区间包含零:不能认定。
20 个试次减不加+1.4 pp95% 区间 −0.3 至 +3.2 pp51 人中 24 人下降 · 6 人下降 5 pp 及以上区间包含零:不能认定。+0.6 pp95% 区间 −0.9 至 +2.0 pp51 人中 19 人下降 · 10 人下降 5 pp 及以上区间包含零:不能认定。
40 个试次减不加+4.6 pp95% 区间 +2.3 至 +6.9 pp51 人中 13 人下降 · 6 人下降 5 pp 及以上+1.7 pp95% 区间 −0.1 至 +3.5 pp51 人中 16 人下降 · 6 人下降 5 pp 及以上区间包含零:不能认定。

同一固定方法下扩大的队列,不是独立的重复验证:原有的 40 名被试、结果不变,加上之后符合条件的全部 11 名被试。原有被试的一个更早快照已准备好,但从未在本站发布。

下一次会话结果的局限

一个数据集,离线

在线闭环控制、临床疗效、消费级头戴设备与精简的电极布局都在这项测试之外。

同一被试

每个模型都针对被测试的那个人拟合。

两个固定的 CPU 基线

没有超参搜索、没有根据分数重跑、没有剔除试次,也没有基础模型或微调(LoRA/PEFT)。它们是参照,不是上限。

逐人估计噪声大

每个人的变化只基于 60 个测试试次,而四档预算复用这些试次,所以某个人的下降可能只是噪声。

物理单位尚未确定

记录的物理幅值单位尚未确定,所以只用无量纲的输入:每个试次滤波到 8–30 Hz,协方差除以其迹,频带功率取占比。

逐点区间

以被试为单位的 bootstrap,10,000 次抽样,所有基线与预算共用,没有做多重比较校正。

OpenBMI motor imagery (Lee et al. 2019)

Min-Ho Lee, O-Yeon Kwon, Yong-Jeong Kim, Hong-Kyung Kim, Young-Eun Lee, John Williamson, Siamac Fazli and Seong-Whan Lee · EEG dataset and OpenBMI toolbox for three BCI paradigms: an investigation into BCI illiteracy, GigaScience (2019), giz002, doi:10.1093/gigascience/giz002. Data: Supporting data, GigaScience Database, doi:10.5524/100542.

论文的伦理批准部分写明:研究经高丽大学(Korea University)机构审查委员会批准(1040548-KUIRB-16-159-A-2),所有被试在实验前都签署了书面知情同意。这里只发布队列均值、配对变化,以及有多少人下降——从不发布是谁。

GigaDB 数据集记录 ↗ · GigaScience 论文 ↗ · CC0-1.0

数据来源: large-source-update.json · schema bci-report-large-source-update-v1。

LaBraM 适配已有单独的页面

LaBraM 的适配结果(新被试、同一任务、不使用测试被试的任何标签)——只训分类头、最后一个 Transformer 块还是 LoRA——已移到单独的页面「新被试、第二天:预训练模型该更新哪一部分?」。

次日实验已移到模型适配页面

次日实验的状态——已运行、通过独立复核、暂缓发布、不公布任何数字——也在同一页面「新被试、第二天:预训练模型该更新哪一部分?」。

方法与局限

SSVEP 校准预算曲线的局限

预先指定的单一频带

eTRCA 使用固定的 6–80 Hz 预处理频带,而不是原方法的滤波器组(原论文与参考代码的教程都用 5 个子带),所以较低的分数并不代表 TRCA 经过优化后的上限。

描述性区间

bootstrap 区间概括的是本协议下的被试间分布,不包含重新训练带来的不确定性。

An Open Dataset for Wearable SSVEP-Based Brain-Computer Interfaces

Zhu, F., Jiang, L., Dong, G., Gao, X., & Wang, Y. (2021). An Open Dataset for Wearable SSVEP-Based Brain-Computer Interfaces (Version 4) [Data set]. Figshare. https://doi.org/10.6084/m9.figshare.13560281.v4

Zhu, F., Jiang, L., Dong, G., Gao, X., & Wang, Y. (2021). An Open Dataset for Wearable SSVEP-Based Brain-Computer Interfaces. Sensors, 21(4), 1256. https://doi.org/10.3390/s21041256

2026-09-20 获取的清华作者官方镜像快照 · CC BY 4.0。仅发布聚合结果。

数据集记录 ↗ · Sensors 论文 ↗

数据来源: 已审核的聚合 JSON · schema bci-report-public-deployment-topics-v1。

引用本页

BCI Report. EEG 解码器需要多少校准数据?[EB/OL]. (2026-10-03). https://bci.report/zh/topics/calibration-budget/

数字来自发布 large-source-update-20261003(2026-10-03)、deployment-topics-20260920-v1(2026-09-20)。也请同时引用上游数据集:署名就在本页。

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)