Is Riemannian Geometry Better than Euclidean in Averaging Covariance Matrices for CSP-based Subject-Independent Classification of Motor Imagery?

2021

Закрытый доступ Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.1109/embc46164.2021.9629816
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Common Spatial Pattern (CSP) is a popular feature extraction algorithm used for electroencephalogram (EEG) data classification in brain-computer interfaces. One of the critical operations used in CSP is taking the average of trial covariance matrices for each class. In this regard, the arithmetic mean, which minimizes the sum of squared Euclidean distances to the data points, is conventionally used; however, this operation ignores the Riemannian geometry in the manifold of covariance matrices. To alleviate this problem, Fréchet mean determined using different Riemannian distances have been used. In this paper, we are primarily concerned with the following question: Does using the Fréchet mean with Riemannian distances instead of arithmetic mean in averaging CSP covariance matrices improve the subject-independent classification of motor imagery (MI)? To answer this question we conduct a comparative study using the largest MI dataset to date, with 54 subjects and a total of 21,600 trials of left-and right-hand MI. The results indicate a general trend of having a statistically significant better performance when the Riemannian geometry is used.