1.基于特征融合和粒子群优化算法的MI脑电信号识别方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、采集MI脑电信号,并对采集到的MI脑电信号进行带通滤波,随后通过小波软阈值法进行去噪操作,并提取脑电特征信号;
S2、采用PSO-RF对脑电特征信号进行特征筛选。
2.根据权利要求1所述的基于特征融合和粒子群优化算法的MI脑电信号识别方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下子步骤:S11、采集一段时间内的MI脑电信号,将采集到的MI脑电信号进行带通滤波;
S12、采用小波软阈值法对滤波后的MI信号进行去噪处理;
S13、进行SCSP筛选通道,包括以下步骤:S131、根据采样点和通道数所构成的矩阵来计算协方差矩阵,采样点即为信号采集时间内电极采集MI脑电信号的次数,一个电极即为一个采样通道;
S132、对协方差矩阵进行正交白化变换并对角化;
S133、计算投影矩阵;
S134、根据投影矩阵计算各个通道的得分;
S135、筛选得分最高的16个通道;
S136、将想象右手运动和想象右脚运动的两类不同样本进行合并;
S14、特征提取:建立自回归模型:
式中,P为自回归模型的阶数;a为自回归模型系数;e(k)表示的是自回归模型的残差,是均值为0、方差为or2的白噪声序列;x(k)表示所构建好的自回归模型;
采用最小二乘法对自回归模型进行参数估计;
自回归模型构建出来之后,利用自回归模型系数a来作为MI脑电信号的特征;
S15、进行特征融合:将SCSP筛选通道提取到的16维的特征向量、小波软阈值法去噪得到的64维的特征向量和自回归模型提取到的32维的特征向量进行随机组合,构成一个112维的特征向量。
3.根据权利要求1所述的基于特征融合和粒子群优化算法的MI脑电信号识别方法,其特征在于,所述步骤S2具体实现方法为:S21、对所有粒子进行随机初始化,粒子初始化为单个MI脑电信号的特征向量;
S22、根据适应度函数计算由所有粒子构成的种群的适应值,并将初始适应值中的最优值赋给全局最优值gbest;
适应度函数的计算公式为:
Fitness=Accuracy+AUC+F_score式中,Accuracy代表分类正确率,AUC代表ROC面积值,F-score代表分数;
分类正确率取为正确分类的样本数与样本总数之比,具体的计算公式为:式中,Exactly值是分类正确的样本数量,Total指的是总样本数量;
F分数是衡量二分类的一种评价指标,它结合了精确率和召回率,具体公式为:式中,Precision和Recall分别是模型的精确率和召回率,其计算公式为:其中,TP是真阳性样本数,FN是假阴性样本数,FP是假阳性样本数。
S23、判断是否满足迭代结束条件;迭代的结束条件有两个:一个是超过了预设的最大迭代次数;另一个是已经达到了最优值;若满足其中任意一个迭代结束条件则保存粒子参数后跳出迭代循环;否则执行步骤S24;
S24、更新每个粒子当前的速度和位置:根据下式更新每个粒子的速度v和位置x:v=v+c1*rand()*(pbest-x)+c2*rand()*(gbest-x)
x=x+v
v是粒子的速度,rand()是介于(0,1)之间的随机数,x表示粒子当前的位置,c1和c2是两个学习因子;
S25、评估每个粒子的适应度函数值:根据S24得到的粒子当前的速度和位置评估每个粒子的适应值;
S26、对每个粒子的历史最优位置进行更新:将每个粒子当前位置与历史位置上的适应值进行比较,选择适应值最优结果作为该粒子的局部最优值;
S27、对群体的全局最优位置进行更新:将所有粒子的局部最优值进行比较,选择适应值最优结果作为新的全局最优值pbest,替代更新原有的gbest;然后返回步骤S23。