[發(fā)明專利]一種基于膠囊網(wǎng)絡(luò)的表面肌電信號(hào)分類方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110034453.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN112733721B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王萬良;尤文波;趙燕偉;陳嘉誠(chéng);王鐵軍;錢宇彤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;A61B5/389
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

1.一種基于膠囊網(wǎng)絡(luò)的表面肌電信號(hào)分類方法，其特征在于：包含以下步驟：

S1：原始信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理，即窗口分析法；針對(duì)表面肌電信號(hào)，使用長(zhǎng)為w的窗口截取信號(hào)；其中，w為窗口長(zhǎng)度，t是增量區(qū)間，τ為信號(hào)處理并得到預(yù)測(cè)結(jié)果的時(shí)間；每經(jīng)一個(gè)時(shí)間間隔t之后，同時(shí)對(duì)所有通道順序截取數(shù)據(jù)；

S2：對(duì)每一個(gè)通道的每一個(gè)窗口提取特征，得到一維多通道特征序列x，x＝[x₁,x₂,...,x_m]，m代表特征個(gè)數(shù)；

S3：將特征序列和原始信號(hào)分別二維化；將一維特征矩陣增加“1”后乘以它的轉(zhuǎn)置矩陣，得到二維化的特征矩陣，具體見S31到S32；將每一個(gè)已窗口化的原始信號(hào)進(jìn)行切割并堆疊，得到二維原始信號(hào)矩陣，具體見S33到S34；

S31：向序列x中加入1，如公式(1)所示，得到序列f；

f＝[1,x₁,x₂,...,x_m] (1)

S32：使用矩陣運(yùn)算對(duì)特征向量進(jìn)行特征組合，具體轉(zhuǎn)換如公式(2)(3)所示；

F＝G(α*(f×f^T)^β) (2)

其中，α和β為轉(zhuǎn)換參數(shù)，都設(shè)置為0.5；F為轉(zhuǎn)換得到的特征圖；G為非線性激活函數(shù)sigmoid，用以將抽象特征值限制在[0,1]之間；

S33：將每個(gè)長(zhǎng)度為w的窗口按照尺度l₁切割成n₁段，n₁滿足公式(4)；設(shè)置l₁為20，n₁為15；

n₁＝w/l₁ (4)

S34：將n₁段短序列豎直堆疊，得到l₁×n₁的二維矩陣；

S4：將兩種通過二維化方法得到的矩陣分別以不同尺寸的卷積核進(jìn)行卷積，最終得到同樣大小的兩個(gè)多通道的二維矩陣；將兩種矩陣在通道上進(jìn)行堆疊；

S5：送入到膠囊網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行訓(xùn)練，并保存網(wǎng)絡(luò)權(quán)重。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于膠囊網(wǎng)絡(luò)的表面肌電信號(hào)分類方法，其特征在于：步驟S2提取的特征如下表所示：

其中，S_i定義為一段隨時(shí)間變化的信號(hào)值，S^f為信號(hào)S經(jīng)過快速傅里葉變換得到的頻譜，P(S^f)是該頻段的功率譜強(qiáng)度。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于膠囊網(wǎng)絡(luò)的表面肌電信號(hào)分類方法，其特征在于：堆疊的具體做法是：對(duì)于得到的二維特征矩陣，采用3×8×128，步長(zhǎng)為2的卷積核；對(duì)于得到的二維原始信號(hào)矩陣，采用3×3×128，步長(zhǎng)為2的卷積核；堆疊得到7×7×256的特征圖S₁。