基于電子鼻傳感器性能的互信息特征選擇算法
2021年電子技術應用第10期
陶 洋，劉翔宇，梁志芳
重慶郵電大學 通信與信息工程學院，重慶400065
摘要： 當前的互信息特征選擇算法為提高泛化性能而未對專一應用領域進行優化，電子鼻傳感器陣列優化作為一類特殊的特征選擇問題，使用傳統算法難以搜索出最優的特征子集。結合氣體傳感器陣列特殊的冗余性和特有的敏感性，提出了一種基于電子鼻傳感器性能的互信息特征選擇算法并對陣列進行優化，通過兩種不同的電子鼻公開數據集驗證了傳感器特性對識別精度的影響，證明了所提出算法的有效性。
中圖分類號： TN102
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201007
中文引用格式： 陶洋，劉翔宇，梁志芳. 基于電子鼻傳感器性能的互信息特征選擇算法[J].電子技術應用，2021，47(10)：86-89.
英文引用格式： Tao Yang，Liu Xiangyu，Liang Zhifang. Mutual information feature selection algorithm based on electronic nose sensor performance[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：86-89.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201007
中文引用格式： 陶洋，劉翔宇，梁志芳. 基于電子鼻傳感器性能的互信息特征選擇算法[J].電子技術應用，2021，47(10)：86-89.
英文引用格式： Tao Yang，Liu Xiangyu，Liang Zhifang. Mutual information feature selection algorithm based on electronic nose sensor performance[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：86-89.
Mutual information feature selection algorithm based on electronic nose sensor performance
Tao Yang，Liu Xiangyu，Liang Zhifang
School of Communication and Information Engineering，Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 400065，China
Abstract： In order to improve the generalization performance, most of the current mutual information feature selection algorithms have not optimized the specific application field, and electronic nose sensor array optimization is a special feature selection problem. It is difficult to search for the optimal feature subset using traditional algorithms. Combining the special redundancy and unique sensitivity of the gas sensor array, this paper proposes a mutual information feature selection optimization algorithm based on the performance of the electronic nose sensor. The influence of the sensor characteristics on the recognition accuracy is verified through two different electronic nose public data sets，which proved the effectiveness of the proposed algorithm.
Key words : electronic nose；sensor array；mutual information；feature selection
0 引言
相較于視覺的發達，人類的嗅覺并不出色。因此機器嗅覺可以在多個領域替代人工[1]，實現對氣體的檢測與分析，例如環境質量監測[2]、食品安全[3]、醫療衛生等[4]，對電子鼻系統的研究具有重大的價值。
電子鼻傳感器陣列的優化是一類特殊的特征選擇問題[5]，主要表現在兩個方面：
(1)電子鼻系統中的傳感器普遍具有廣譜效應[5]，因此傳感器之間的冗余有別于傳統特征之間的冗余，在冗余度相同的情況下前者更傾向于較大的冗余分布，即篩選出較少重疊的特征；
(2)與傳統特征選擇不同，電子鼻傳感器陣列更傾向于篩選出高敏感特征，即傳感器對不同氣體的響應有更大的幅度差。
綜上所述，本文提出一種電子鼻傳感器性能的互信息特征選擇算法(Sensor Performance Mutal Information，SPMI)，結合傳感器特性進行特征子集的篩選，相較于現有算法獲得了更優的識別精度。該算法的主要創新點有：
(1)針對候選特征與已選特征之間的冗余度設計權重函數，降低聯合冗余信息離散程度小的特征權值，使得篩選出的特征之間相互冗余的數量降低；
(2)設計基于方差的特征敏感性評價函數，使得篩選的特征對目標響應具有更高的辨識度。
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作者信息：
陶 洋，劉翔宇，梁志芳
(重慶郵電大學 通信與信息工程學院，重慶400065)
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