[發(fā)明專利]一種基于多通道矩陣隨機(jī)自編碼器的自動(dòng)特征提取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211042453.1
• 申請(qǐng)日: 2022-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN115345284A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王天磊;張?jiān)姵?/a>;曹九穩(wěn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06N3/04
• 分類號(hào): G06N3/04;G06N3/08;G06F17/16
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種基于多通道矩陣隨機(jī)自編碼器的自動(dòng)特征提取方法，其特征在于針對(duì)多通道矩陣數(shù)據(jù)，以矩陣形式分別獲取各通道的隱藏層輸出，并求和作為最終網(wǎng)絡(luò)的隱藏層輸出；然后根據(jù)隱藏層輸出，分別重建各個(gè)通道的輸入，在重建過程中學(xué)習(xí)到包含各個(gè)通道結(jié)構(gòu)信息的特征表示，保留原始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息的同時(shí)也綜合提取所有通道的有效特征，實(shí)現(xiàn)原始輸入的極小化誤差重建，使得能夠高效的處理多種復(fù)雜高維多通道特征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多通道矩陣隨機(jī)自編碼器的自動(dòng)特征提取方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

步驟1、給定經(jīng)過歸一化處理后的多通道訓(xùn)練樣本集X＝[x₁,x₂,…,x_N],i＝1,2,…,N,其中表示第i個(gè)尺寸為D₁×D₂×K的樣本，K表示通道數(shù)量，N表示樣本數(shù)量；

步驟2、以多通道訓(xùn)練樣本集X作為輸入，根據(jù)樣本x_i的通道數(shù)量隨機(jī)生成K個(gè)權(quán)重矩陣以及K個(gè)隱藏層偏置矩陣L表示隱藏層節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，其中k表示通道的編號(hào)，k＝1,2,…,K；

步驟3、構(gòu)建基于多通道的矩陣隨機(jī)自編碼器的損失函數(shù)；

步驟4、訓(xùn)練得到單側(cè)的輸出權(quán)重后，重復(fù)步驟2和步驟3訓(xùn)練另一側(cè)的輸出權(quán)重；

步驟5、基于訓(xùn)練好的多通道矩陣隨機(jī)自編碼器的輸出權(quán)重，即可獲得綜合所有通道的編碼輸出，也即自動(dòng)提取的特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多通道矩陣隨機(jī)自編碼器的自動(dòng)特征提取方法，其特征在于每個(gè)通道的隱藏層輸出計(jì)算如下：

其中g(shù)(·)激活函數(shù)，表示第i個(gè)尺寸為D₁×D₂×K的樣本中第k個(gè)通道的數(shù)據(jù)；由此可以得到隱藏層輸出：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多通道矩陣隨機(jī)自編碼器的自動(dòng)特征提取方法，其特征在于損失函數(shù)構(gòu)建如下：

其中，是需要進(jìn)行訓(xùn)練獲得的輸出權(quán)重，C為正則項(xiàng)參數(shù),表示取F范數(shù)；上述損失函數(shù)明顯屬于凸優(yōu)化問題，對(duì)輸出權(quán)重β^(k)求導(dǎo)后其導(dǎo)數(shù)表述為：

令上式(4)等于零可得到輸出權(quán)重的解析解：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于多通道矩陣隨機(jī)自編碼器的自動(dòng)特征提取方法，其特征在于在訓(xùn)練另一側(cè)的輸出權(quán)重前，對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行轉(zhuǎn)置處理，即將歸一化后的數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)化成而后重復(fù)步驟2和步驟3。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種基于多通道矩陣隨機(jī)自編碼器的自動(dòng)特征提取方法，其特征在于自動(dòng)提取的特征實(shí)現(xiàn)如下：