基于shapelet算法的情绪分类方法研究

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情绪的好坏决定着人们的生活状态,快乐、满足和喜悦等积极情绪能够提升幸福感,相反,焦虑、忧愁和厌恶等消极情绪会使人患上精神疾病甚至威胁生命。如何提高情绪分类的准确率并提高在日常生活场景应用的普适性越来越受到研究者的关注。传统的基于生理信号的情绪分类主要通过特征提取和训练分类器进行分类,传统方法的不足之处是准确率低并且可解释性差。Shapelet是时间序列的子序列,它能够出现在时间序列的任何位置,并且具备辨别力,可以把不同种类的时间序列区别开来。由于生理信号的波形是时间序列,可以采用shapelet的算法进行分析,因此论文围绕基于shapelet的算法与基于生理信号的情绪分类方法开展了研究,并进行了结合,论文的主要研究内容如下:(1)快速shapelet发现算法使用符号聚合近似(Symbolic Aggregate appro Ximation,SAX)对时间序列进行降维并进行符号化表示,容易丢失时间序列的趋势信息进而导致分类准确率的下降。针对此不足,提出了基于趋势特征表示(Trend Symbolic Aggregate appro Ximation,TSAX)的快速shapelet发现算法(FS-TSAX)。FS-TSAX结合了快速shapelet发现算法和TSAX的思想,提高了shapelet分类的准确性。首先采用趋势特征符号化的方法来表示时间序列,然后应用随机掩码选择shapelets候选集合并计算信息增益,最后选择出最佳的shapelet。实验证明,所提出的FS-TSAX算法在多个数据集上的准确率都高于现有的快速shapelet发现算法,尤其是在一些趋势特征明显的时间序列上。(2)传统的基于生理信号的情绪分类的可解释性不强,并且脑电信号的采集成本比较高。针对这些问题,提出了基于shapelet算法和决策级融合的多生理信号情绪分类方法(PMSEC)。相比于采用脑电信号的情绪分类方法,PMSEC采用了心电信号(Electrocardiograph,ECG)、皮肤电信号(Galvanic Skin Response,GSR)和呼吸幅度信号(Respiratory Amplitude,RA),具备很强的普适性并拥有广阔的应用前景。该方法引入了shapelet转换的概念,分别对ECG、GSR和RA进行了shapelet转换和特征提取,然后针对不同的生理信号构造了6个子分类器,并实现了决策级融合,最后从多个角度分析了基于shapelet算法和决策级融合的多生理信号情绪分类方法的分类结果。
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