[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 |
| 地址： | 430081 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 電信號 雙向 遞歸 特征 選擇 方法 | ||
本發明是一種基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法，所述方法包括基于最大相關的前向動態遞歸特征選擇和基于最小冗余的后向動態過濾特征選擇。對于前向選擇，首先構建原始肌電特征集，并通過使用互信息準則去除對手勢識別貢獻最低的特征產生肌電特征總集；其次，結合本文所提特征搜索策略和特定機器學習模型對肌電特征總集進行相關性分析，得到前向最佳候選肌電特征子集。對于后向選擇，從原始肌電特征集開始，通過本文所提評估方式，每次迭代去除一個最不相關的肌電特征，分析特征集的冗余性，直至得到后向最佳候選肌電特征子集。最后取前向與后向最佳候選肌電特征子集的交集，并進行結果驗證，輸出最佳肌電特征集。
技術領域
本發明涉及信號處理與人機交互領域，特別涉及一種基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法。
背景技術
隨著科技的發展，人機交互的研究與應用受到越來越多的學者關注。其中，手勢識別作為人機交互的一個主要分支，是人機交互領域的重要研究課題之一。人機交互中的手勢對使用者來說具有便捷、交互性強、表達內容豐富等優點，一直是人機交互領域的首要選擇。肌電信號是在人體肌肉活動過程中產生的一種生物電信號，是不同的運動單位動作電勢在肌肉纖維和細胞組織中傳導疊加的綜合結果。肌電信號主要是通過提取肌電特征進行手勢識別，選擇合適的肌電特征進行組合可以獲得更高的手勢識別率。
鑒于此需要一種肌電特征選擇方法，通過意大利經濟學家帕累托的關鍵少數法則，利用20％的最佳肌電特征代替余下80％的肌電特征所做的貢獻，在取得最佳效果的同時減少資源損耗，并提高識別效率。
發明內容
本發明提供了一種基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法，可以從多種肌電特征中，通過前向動態遞歸特征選擇(FDRFS)和后向動態過濾特征選擇(BDFFS)分別得到前向和后向最佳肌電特征組合，然后將它們取交集得到最佳肌電特征組合。
為解決上述技術問題，根據發明內容，采用如下技術方案為一種基于肌電信號的雙向遞歸肌電特征選擇方法，具體包括以下步驟：
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(m10.1n)個肌電特征向量，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。
作為優選，步驟1中所述初始肌電特征集為迭代次數為h∈[0,stepmax]，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，Xi，i∈[1,n]為第i個肌電特征向量，為l維度向量，具體定義為：
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