[发明专利]一种基于互相关熵的共用空间模式空域特征提取方法

摘要

本发明公开了一种基于互相关熵的共用空间模式空域特征提取方法，对传统共用空间模式算法的改进，提升对离群点的鲁棒性，互相关熵诱导测度能够在不同的动态区域内估计L2，L1和L0范数，因此可以被用来构建鲁棒代价函数，使用互相关熵诱导测度代替传统算法代价函数中的L2范数，即可得到新的鲁棒算法，该算法对离群点有很好的效果。

主权项

基于互相关熵的共用空间模式空域特征提取方法，其特征在于：假设有两类运动想象数据和c是通道数量，m＝l×Nx，l是每一个运动想象数据段的采样点数，Nx是一类的试验次数，n＝l×Ny，Ny是另一类的试验次数，m和n是这两类数据总样本点数；对这些数据的预处理分为三步：带通滤波器，中心化，尺度缩放，预处理后两类数据的协方差矩阵为和共用空间模式算法的目标函数为J(ω)=ωTRxωωTRyω=1Nx||ωTX||221Ny||ωTY||22---(1)]]>式中ω为需要求解的空域滤波器，代表向量二范数的平方，该目标函数通过求解广义特征值方程Rxω＝λRyω来优化，λ为特征值，度量了两类数据方差的比值；假设有两个N维向量x＝[x1,x2,L,xN],y＝[y1,y2,L,yN]，互相关熵诱导测度定义为CIM(x,y)=[κ(0)-V(x,y)]12---(2)]]>式中为高斯核，为互相关熵，σ为核宽度，(1)式中含有L2范数，因此共用空间模式算法对离群值敏感，使用互相关熵诱导测度代替(1)式中的L2范数，得到以下目标函数J~(ω)=CIM(ωTX,0)CIM(ωTY,0)=[κ(0)-V(ωTX,0)]12[κ(0)-V(ωTY,0)]12=[1-1mΣi=1mEi]12[1-1mΣj=1mEj]12---(3)]]>式中xi和yj分别为X和Y的第i列和第j列数据，对(3)式两边取对数得到logJ~(ω)=12log[1-1mΣi=1mEi]-12log[1-1nΣj=1nEj]---(4)]]>对(4)式关于ω求导得到∂logJ~(ω)∂(ω)=121mΣi=1mxiEi(ωTxiσ2)/(-1mΣi=1mEi)-121nΣj=1nyjEj(ωTyiσ2)/(1-1nΣj=1nEj)---(5)]]>在t时刻得到的空域滤波器为ω(t)，则t+1时刻为ω(t+1)=ω(t)+η∂logJ~(ω)∂(ω)---(6)]]>式中η为学习速率；求解多个空域滤波器，分为两组，其中一组ω1,ω2,K,ωp通过最大化得到，另外一组ω′1,ω′2,K,ω′q通过最大化得到，p和q分别为两组滤波器的数量，一般p＝q，每一组内的滤波器之间相互正交；假设一个新的数据段为由(p+q)个空域滤波器计算特征为f＝[f1,K,fp,f1′,K,fq′]T，其中fk′=(1lΣi=1l(1-exp(-(ωk′Tzi)22σ2)))12,fk′=(1lΣi=1l(1-exp(-(ωk′Tzi)22σ2)))12---(7)]]>式中1≤k′≤p,1≤k≤q。