[發明專利]一種基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法

在審

• 申請號: 202010009854.1
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111209857A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 程揚威;李公法;蔣國璋;陶波;余明超;徐超
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

1.一種基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過n個肌電特征向量構建肌電特征集；

步驟2：計算每個肌電特征向量的方差以及互信息，剔除肌電特征集中無貢獻的機電特征向量或者評分最低的前m₁個肌電特征向量，m₁0.1n，得到第一次迭代肌電特征集合；

步驟3：從過濾后肌電特征總集中隨機挑選一定數量的肌電特征向量構建隨機肌電特征集，計算隨機肌電特征集的組合數和識別率；

步驟4：剔除候選肌電特征集中相對冗余特征；

步驟5：更新動態遞歸系數，確定候選肌電特征集；

步驟6：重復步驟3–步驟5，直至動態遞歸系數達到最大迭代次數，輸出前向最佳肌電特征組合；

步驟7：輸入n個肌電特征構建的肌電特征集，確定反向肌電特征組合；

步驟8：計算肌電特征子集的識別率，確定后向候選肌電特征集；

步驟9：重復步驟8，直至達到迭代條件，輸出后向最佳肌電特征組合；

步驟10：通過取前向最佳肌電特征組合和后向最佳肌電特征組合的交集得到最佳肌電特征集。

2.根據權利要求1所述的基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法，其特征在于：步驟1中所述肌電特征集為迭代次數為h∈[0,step_max]，b為輸入肌電特征向量個數，b∈[0,n]，為初始肌電特征集；

所述初始肌電特征集為：

其中，X_i，i∈[1,n]為第i個肌電特征向量，為l維度向量，具體定義為：

其中，X_i,j，i∈[1,n]，j∈[1,l]為第i個肌電特征向量中第j個肌電特征。

3.根據權利要求1所述的基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法，其特征在于：步驟2中所述每個肌電特征向量的方差為：

其中，X_i表示第i組離散目標特征向量，l表示特征向量中的樣本數，X_i,j表示特征向量中第i個樣本值，μ(X_i)表示該特征向量的平均值；

步驟2中所述計算每個原始肌電特征的互信息為：

其中，Y表示手勢的標簽向量，p(x_i,j,y)表示X_i與Y兩個變量之間的聯合概率密度分布函數，p(x_i)和p(y)分別表示X_i和Y兩者的邊緣概率分布；

步驟2中所述剔除肌電特征集中無貢獻或貢獻小的肌電特征向量，具體為：

Var(X)＜α或I(X；Y)＜β認為是貢獻小的肌電特征向量，其中α,β分別是方差閾值和互信息閾值；

從步驟1的特征集合中篩選出貢獻小的肌電特征向量，然后剔除貢獻小較低的前m₁個肌電特征向量，m₁0.1n；

步驟2中所述第一次迭代肌電特征集合為：

T₁^k＝{X₁,X₂,…,X_k,kn}。

4.根據權利要求1所述的基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法，其特征在于：步驟3中所述隨機挑選一定數量的過濾后肌電特征向量構建隨機肌電特征集為：

從T₁^k中任意挑選組(p₁·k)種組合肌電特征特征向量，其中，p₁為第一動態遞歸系數，q為降采樣系數；

利用支持向量機(SVM)f(·)計算所有特征向量組合的識別率具體計算過程為：

將訓練集輸入到SVM中，得到決策邊界：

其中，為拉格朗日算子對偶最優解，K(X_i,X)為高斯核函數，b^*為最優截距，y_i∈Y；

再將測試集輸入到SVM中，可計算出

為前向第一次迭代中第一個特征向量組合的識別率；

選擇識別率最高特征向量組合作為該批次下的次優特征向量組合，并放入候選肌電特征集中：