基于互信息正则化的sEMG-ACC双分支融合手势识别方法

《Sensors》:Mutual Information Regularization for Cross-Subject Gesture Recognition Using Surface Electromyography and Acceleration

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月10日 来源:Sensors 4.0

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特征融合使得表面肌电图(sEMG)和加速度(ACC)信号能够联合分类,但仅靠分类监督并不能显式优化其学习表示之间的统计依赖性。为解决这一问题,我们提出了一种结合监督分类与互信息(MI)正则化的双分支手势识别方法。基于互信息神经估计(MINE)的依赖正则化器在训练过程中鼓励跨模态依赖;在推理阶段移除辅助投影和判别器。实验包括 11 名参与者在四种姿势下进行 10 种手势的五个重复,采用被试内测试和严格的留一被试法评估。该方法在被试内达到了 93.78%/93.74% 的准确率/Macro-F1,跨被试适配前为 37.02%/34.72%,在使用一个目标重复周期(40 次手势 - 姿势试验,预定录制时间为 9 分 20 秒)进行适配后达到 85.61%/85.57%。与使用相同识别架构但不包含 MI 正则化的基本 sEMG-ACC 融合基线相比,准确率在上述三种设置中分别提高了 2.52、6.00 和 3.06 个百分点;所有配对比较在 Holm 校正后仍保持显著性。在一次重复适配后,MI 还优于所评估的 MSCNN-TL 本地实现以及经过微调的 ACC 适配多流 CNN。MI 的平均性能高于单独的跨时间注意力(CTA-only)及其与 MI 的组合(CTA+MI),尽管跨被试差异在 Holm 校正后不显著。这些结果支持在评估的跨被试 sEMG-ACC 框架中,将 MI 正则化作为分类监督的有效补充。当前评估侧重于离线稳态动作分类,未涵盖手势检测和过渡处理等连续交互场景。
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