[發明專利]一種無監督式的傳感器陣列干擾特征去除方法

有效

• 申請號: 201911101048.0
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110826640B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 孫彤;張旭;胡東華;張建偉;錢慎一;肖林聲;任潔
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 鄭州睿途知識產權代理事務所(普通合伙) 41183
• 代理人: 李伊寧

1.一種無監督式的傳感器陣列干擾特征去除方法，其特征在于，包括以下步驟：

A：對待選的傳感器陣列特征提取方法進行識別性能評估，然后根據評估結果，從多種傳感器陣列特征提取方法中選擇識別性能高的若干種提取方法作為本傳感器陣列特征提取方法使用；并將所選擇的若干種本傳感器陣列特征提取方法所對應的傳感器陣列特征作為初始特征；

B：根據步驟A中得到若干種初始特征，構成初始特征數據集X＝[x_i，j]_p×n，其中，p代表特征維度數目，n代表樣本個數，i是第i維特征，j是第j個樣本，i，j均為自然數；

C：對初始特征數據集X進行標準化后做PCA變換，計算經標準化后的初始特征數據集X中每一維特征的重要程度F_j，然后根據計算得到的每一維特征的重要程度F_j，按照降序對標準化后的初始特征進行排序，得到特征列表L₁，L₁(i)表示特征列表L₁中的第i個特征；

D：基于特征列表L₁，通過計算特征間的相關性去掉相關性的絕對值低于所設定閾值的特征，得到最終的特征列表L₂，最終的特征列表L₂中的s個特征即為使用所述方法進行干擾特征去除后，所得到的未被嚴重干擾的特征；

所述的步驟A中，某種傳感器陣列特征提取方法的識別性能按照單獨使用該特征提取方法下，傳感器陣列的識別精度來評價；

所述的識別精度按照多次隨機劃分數據集下的測試集平均識別率計算；

所述的步驟C包含以下具體步驟：

C1：對初始特征數據集X劃分訓練集和測試集；

C2：對訓練集中的數據，按照公式(1)進行標準化，得到標準化后的初始特征數據集

其中，x_i，j是初始特征數據，代表矩陣中的元素即標準化后的初始特征數據，i，j為矩陣中的第i行和第j列，μ_i是第i維初始特征均值，σ_i是第i維初始特征標準差；

C3：對標準化后的初始特征數據集做PCA變換，變換過程用公式(2)表示

其中，A＝(a_i，j)是變換系數矩陣，p代表特征維度數目，n代表樣本個數，(a_i，j)是變換系數矩陣A中第i行第j列的元素，Y是變換后在變換空間中的數據；變換系數矩陣A的第i行a_i，為矩陣的協方差矩陣第i個最大特征值λ_i所對應的特征向量，也是變換空間的第i個維度方向；

C4：去掉特征值λ_i≤1所對應的維度方向后得到新的變換系數矩陣B_t×p＝(b_i，j)，其中b_i，j為變換系數矩陣B中第i行第j列的元素，t代表去掉特征值λ_i≤1所對應的維度方向后剩余的特征維度，p代表特征維度；

按照評分公式(3)和公式(4)，對中每一維特征的重要程度F_j進行計算：

其中，下角標j表示中第j維特征，P_i是變換空間內第i個特征維度的重要性，λ_i是第i個維度方向對應的特征值；b_i，j是第i個維度方向b_i的第j維分量，|b_ij|^r是新的變換系數矩陣B中第i行第j列元素的絕對值的r次冪，||b_i||^r是新的變換系數矩陣B的第i行的r階范數；

C5：根據計算得到的標準化后的初始特征數據集中的特征的重要程度F_j，經由大到小排序，得到特征列表L₁；

所述的相關性的計算采用皮爾森相關系數；

所述的步驟D包含以下具體步驟：

D1：新建并初始化一個特征列表L₂，令L₂(1)＝L₁(1)；對特征列表L₁中的第2個特征及往后所有的特征分別進行考察，分別計算特征列表L₁中每個特征與特征列表L₂中每個特征的相關性，相關性通過皮爾森相關系數R來表示，L₂(i)表示特征列表L₂中的第i個特征；

D2：如果特征列表中L₁中的第i個特征L₁(i)與特征列表L₂中的某個特征的皮爾森相關系數R的絕對值低于所設定的閾值TH_R，則認為該特征L₁(i)是受到干擾的特征，然后繼續考察特征列表L₁中的下一個特征；如果特征列表中L₁中的第i個特征L₁(i)與特征列表L₂中的所有特征的皮爾森相關系數R的絕對值均高于閾值TH_R，則把特征列表中L₁中的第i個特征L₁(i)放置到特征列表L₂中的最后一個特征，并更新特征列表L₂ ；TH_R的取值范圍為(0，0.4]；

按照上述方法依次考察特征列表L₁中的第二個特征L₁(2)到最后一個特征L₁(p)，得到最終的特征列表L₂，令s表示最終的特征列表L₂所含有的特征數目；最終的特征列表L₂中的s個特征即為使用所述方法進行干擾特征去除后，所得到的未被嚴重干擾的特征。

2.根據權利要求1所述的無監督式的傳感器陣列干擾特征去除方法，其特征在于：所述的皮爾森相關系數的計算公式為：

其中，R是皮爾森相關系數，Cov(ξ，ζ)表示兩個特征ξ和ζ的協方差，σ_ξ和σ_ζ分別表示兩個特征ξ和ζ的標準差。