Hybrid CNN–LSTM network for cross-subject EEG emotion recognition

2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1007/s44163-026-01314-z
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Detecting human emotions from brain signals is fundamental for building intuitive and adaptive human–computer interfaces (HCI); However, Electroencephalography (EEG) remains challenging to interpret because the signals are non-stationary, high-dimensional, and noisy. This study evaluated whether an attention-guided hybrid deep-learning architecture can deliver reliable, subject-independent emotion recognition from EEG. To answer this, a lightweight CNN–LSTM–CBAM network model is proposed that (i) extracts spatial–frequency features from time–frequency spectrograms with a convolutional neural network (CNN), (ii) captures temporal dynamics in principal-component EEG time-series with a long short-term memory (LSTM) layer, and (iii) refines both via a convolutional block attention module (CBAM) that applies channel- and spatial-wise attention. The model has been evaluated on the four-class SEED-IV dataset (happy, sad, fear, neutral) using a rigorous leave-one-subject-out (LOSO) protocol across 15 participants. Compared with a spectrogram-only CNN (64.21% accuracy) and a CNN–LSTM ensemble lacking attention (64.63%), the proposed network achieves 68.67% cross-subject accuracy and a 68.22% macro-F1 score, while substantially reducing class imbalance and raising the accuracy of the most challenging class, ‘happy’, by 5.4% points. A Wilcoxon signed-rank test on per-subject accuracies confirmed that the 4.0%-point improvement over the baseline, CNN–LSTM ensemble model without attention, has been statistically significant ( \(p<0.01\) ). In contrast to recent literature (2020–present), including recent online-first publications, this method offers competitive performance with significantly fewer parameters and consistent subject-to-subject results. These findings demonstrate that channel-and spatial attention embedded in a hybrid CNN–LSTM pipeline can mitigate EEG noise, balance class performance, and advance practical, real-time affective brain–computer interfaces.