基于表面肌電信號(hào)的動(dòng)作識(shí)別方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例涉及動(dòng)作識(shí)別技術(shù)，尤其涉及一種基于表面肌電信號(hào)的動(dòng)作識(shí)別方 法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面肌電信號(hào)（Electromyography,簡稱EMG)是一種與神經(jīng)肌肉活動(dòng)相關(guān)的生物 電信號(hào)，表面肌電信號(hào)能夠反應(yīng)肌肉的收縮模式以及收縮強(qiáng)度等信息，不同的肢體動(dòng)作對(duì) 應(yīng)不同的表面肌電信號(hào)，通過分析表面肌電信號(hào)可以判別出該表面肌電信號(hào)對(duì)應(yīng)的具體動(dòng) 作，因此，表面肌電信號(hào)被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)與康復(fù)工程等諸多領(lǐng) 域。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，以表面肌電信號(hào)的幅值特征作為識(shí)別參數(shù)進(jìn)行肢體動(dòng)作的識(shí)別，該 方法通過將采集到的表面肌電信號(hào)取滑動(dòng)加窗，得到每個(gè)滑動(dòng)窗口的窗口序列，然后，計(jì)算 每個(gè)窗口的窗口序列的幅度得到幅值特征，將該幅值特征與預(yù)先訓(xùn)練得到的各肢體動(dòng)作對(duì) 應(yīng)的表面肌電信號(hào)幅值特征進(jìn)行比較以確定該幅值特征對(duì)應(yīng)的肢體動(dòng)作。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)的方法存在以下問題：由于用戶的其他動(dòng)作也會(huì)產(chǎn)生表面肌電信號(hào)，當(dāng) 用戶進(jìn)行其他運(yùn)動(dòng)（跑步、打字等）時(shí)，產(chǎn)生的干擾表面肌電信號(hào)與目標(biāo)表面肌電信號(hào)會(huì) 發(fā)生疊加，導(dǎo)致識(shí)別準(zhǔn)確率低，另外，表面肌電信號(hào)的幅值的大小正比于用戶肢體動(dòng)作的幅 度，為了達(dá)到較高的信噪比，用戶需要進(jìn)行較大的力度的肢體動(dòng)作，在長時(shí)間操作的情況 下，會(huì)使用戶感到吃力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于表面肌電信號(hào)的動(dòng)作識(shí)別方法和設(shè)備，能夠提高基于 表面肌電信號(hào)的動(dòng)作識(shí)別的準(zhǔn)確率。
[0006] 本發(fā)明第一方面提供一種基于表面肌電信號(hào)的動(dòng)作識(shí)別方法，包括：
[0007] 獲取多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)；
[0008] 根據(jù)所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)確定有效表面肌電信號(hào)；
[0009] 確定所述有效表面肌電信號(hào)的頻率；
[0010] 根據(jù)所述有效表面肌電信號(hào)的頻率確定所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)對(duì)應(yīng)的肢 體動(dòng)作。
[0011] 結(jié)合本發(fā)明第一方面，在本發(fā)明第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù) 所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)確定有效表面肌電信號(hào)，包括：
[0012] 將所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)疊加在一起，對(duì)疊加后的表面肌電信號(hào)除以通道 數(shù)量得到單通道的表面肌電信號(hào)；
[0013] 從所述單通道的表面肌電信號(hào)的起始時(shí)間開始，在每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)所述單通道的 表面肌電信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)得到所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口，確定所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 窗口序列，計(jì)算所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值，其中，所述每 個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻之間相差一個(gè)滑動(dòng)間隔，所述窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值為所述窗口序 列內(nèi)表面肌電信號(hào)的幅值的絕對(duì)值的平均值，所述滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口序列包括所述滑動(dòng) 時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口以及所述滑動(dòng)時(shí)刻之前的N-I個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的N-I個(gè)窗口共N個(gè)連續(xù)的 窗口，N為大于等于2的正整數(shù)；
[0014] 若所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻中的滑動(dòng)時(shí)刻T對(duì)應(yīng)的窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值 不小于預(yù)設(shè)幅值，將所述滑動(dòng)時(shí)刻T對(duì)應(yīng)的窗口序列的起始時(shí)間作為所述有效表面肌電信 號(hào)的起始時(shí)間，將所述有效表面肌電信號(hào)的起始時(shí)間加上預(yù)設(shè)時(shí)間得到所述有效表面肌電 信號(hào)的截止時(shí)間，截取所述有效表面肌電信號(hào)的開始時(shí)間和截止時(shí)間之間的所述多個(gè)通道 的表面肌電信號(hào)作為所述有效表面肌電信號(hào)。
[0015] 結(jié)合本發(fā)明第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在本發(fā)明第一方面的第二種可能 的實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)幅值為所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)疊加后的表面肌電信號(hào)的幅 值的絕對(duì)值的平均值。
[0016] 結(jié)合本發(fā)明第一方面以及本發(fā)明第一方面的第一種和第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在 本發(fā)明第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述確定所述有效表面肌電信號(hào)的頻率，包 括：
[0017] 分別計(jì)算所述有效表面肌電信號(hào)與多個(gè)正余弦矩陣的相關(guān)系數(shù)，其中，所述正余 弦矩陣由基頻和倍頻的正弦函數(shù)與余弦函數(shù)組成，每個(gè)正余弦矩陣的基頻不同；
[0018] 判斷所述有效表面肌電信號(hào)與所述多個(gè)正余弦矩陣的相關(guān)系數(shù)中的最大相關(guān)系 數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的相關(guān)系數(shù)；
[0019] 若所述最大相關(guān)系數(shù)大于所述預(yù)設(shè)的相關(guān)系數(shù)，則將所述最大相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的正 余弦矩陣的基頻作為所述有效表面肌電信號(hào)的頻率。
[0020] 本發(fā)明第二方面提供一種基于表面肌電信號(hào)的動(dòng)作識(shí)別方法，包括：
[0021] 獲取多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)；
[0022] 根據(jù)所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)確定有效表面肌電信號(hào)；
[0023] 確定所述有效表面肌電信號(hào)的頻率；
[0024] 提取所述有效表面肌電信號(hào)的幅值特征；
[0025] 根據(jù)所述有效表面肌電信號(hào)的幅值特征和所述有效表面肌電信號(hào)的頻率確定所 述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)對(duì)應(yīng)的肢體動(dòng)作。
[0026] 結(jié)合本發(fā)明第二方面，在本發(fā)明第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù) 所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)確定有效表面肌電信號(hào)，包括：
[0027] 將所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)疊加在一起，對(duì)疊加后的表面肌電信號(hào)除以通道 數(shù)量得到單通道的表面肌電信號(hào)；
[0028] 從所述單通道的表面肌電信號(hào)的起始時(shí)間開始，在每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)所述單通道的 表面肌電信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)得到所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口，確定所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 窗口序列，計(jì)算所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值，其中，所述每 個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻之間相差一個(gè)滑動(dòng)間隔，所述窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值為所述窗口序 列內(nèi)表面肌電信號(hào)的幅值的絕對(duì)值的平均值，所述滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口序列包括所述滑動(dòng) 時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口以及所述滑動(dòng)時(shí)刻之前的N-I個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的N-I個(gè)窗口共N個(gè)連續(xù)的 窗口，N為大于等于2的正整數(shù)；
[0029] 當(dāng)所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻中的滑動(dòng)時(shí)刻T對(duì)應(yīng)的窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值 不小于預(yù)設(shè)幅值時(shí)，將所述滑動(dòng)時(shí)刻T對(duì)應(yīng)的窗口序列的起始時(shí)間作為所述有效表面肌電 信號(hào)的起始時(shí)間，將所述有效表面肌電信號(hào)的起始時(shí)間加上預(yù)設(shè)時(shí)間得到所述有效表面肌 電信號(hào)的截止時(shí)間，截取所述有效表面肌電信號(hào)的開始時(shí)間和截止時(shí)間之間的所述多個(gè)通 道的表面肌電信號(hào)作為所述有效表面肌電信號(hào)。
[0030] 結(jié)合本發(fā)明第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在本發(fā)明第二方面的第二種可能 的實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)幅值為所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)疊加后的表面肌電信號(hào)的幅 值的絕對(duì)值的平均值。
[0031] 結(jié)合本發(fā)明第二方面以及本發(fā)明第二方面的第一種和第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在 本發(fā)明第二方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述確定所述有效表面肌電信號(hào)的頻率，包 括：
[0032] 分別計(jì)算所述有效表面肌電信號(hào)與多個(gè)正余弦矩陣的相關(guān)系數(shù)，其中，所述正余 弦矩陣由基頻和倍頻的正弦函數(shù)與余弦函數(shù)組成，每個(gè)正余弦矩陣的基頻不同；
[0033] 判斷所述有效表面肌電信號(hào)與所述多個(gè)正余弦矩陣的相關(guān)系數(shù)中的最大相關(guān)系 數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的相關(guān)系數(shù)；
[0034] 若所述最大相關(guān)系數(shù)大于所述預(yù)設(shè)的相關(guān)系數(shù)，則將所述最大相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的正 余弦矩陣的基頻作為所述有效表面肌電信號(hào)的頻率。
[0035] 結(jié)合本發(fā)明第二方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在本發(fā)明第二方面的第四種可能 的實(shí)現(xiàn)方式中，所述提取所述有效表面肌電信號(hào)的幅值特征，包括：
[0036] 對(duì)所述有效表面肌電信號(hào)的每個(gè)通道的表面肌電信號(hào)分別進(jìn)行滑動(dòng)窗口處理；
[0037] 計(jì)算所述有效表面肌電信號(hào)的每個(gè)通道的表面肌電信號(hào)的每個(gè)滑動(dòng)窗口的平均 幅值，其中，所述每個(gè)滑動(dòng)窗口的平均幅值為所述每個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)表面肌電信號(hào)的幅值的 絕對(duì)值的平均值，將所述有效表面肌電信號(hào)的每個(gè)滑動(dòng)窗口的平均幅值作為所述有效表面 肌電信號(hào)的幅值特征。
[0038] 結(jié)合本發(fā)明第二方面以及本發(fā)明第二方面的第一種和第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在 本發(fā)明第二方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述有效表面肌電信號(hào)的幅值特征 和所述有效表面肌電信號(hào)的頻率確定所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)對(duì)應(yīng)的肢體動(dòng)作，包 括：
[0039] 根據(jù)所述有效表面肌電信號(hào)的頻率確定所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)對(duì)應(yīng)的多 個(gè)備選肢體動(dòng)作；
[0040] 將所述有效表面肌電信號(hào)的幅值特征與預(yù)先訓(xùn)練得到所述多個(gè)備選肢體動(dòng)作的 幅值特征進(jìn)行匹配，得到與所述有效表面肌電信號(hào)的幅值特征匹配的肢體動(dòng)作，將與所述 有效表面肌電信號(hào)的幅值特征匹配的肢體動(dòng)作作為所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)對(duì)應(yīng)的 肢體動(dòng)作。
[0041] 本發(fā)明第三方面提供一種基于表面肌電信號(hào)的動(dòng)作識(shí)別設(shè)備，包括：
[0042] 獲取模塊，用于獲取多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)；
[0043] 第一確定模塊，用于根據(jù)所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)確定有效表面肌電信號(hào)；
[0044] 第二確定模塊，用于確定所述有效表面肌電信號(hào)的頻率；
[0045] 識(shí)別模塊，用于根據(jù)所述有效表面肌電信號(hào)的頻率確定所述多個(gè)通道的表面肌電 信號(hào)對(duì)應(yīng)的肢體動(dòng)作。
[0046] 結(jié)合本發(fā)明第三方面，在本發(fā)明第三方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一 確定模塊具體用于：
[0047] 將所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)疊加在一起，對(duì)疊加后的表面肌電信號(hào)除以通道 數(shù)量得到單通道的表面肌電信號(hào)；
[0048] 從所述單通道的表面肌電信號(hào)的起始時(shí)間開始，在每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)所述單通道的 表面肌電信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)得到所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口，確定所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 窗口序列，計(jì)算所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值，其中，所述每 個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻之間相差一個(gè)滑動(dòng)間隔，所述窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值為所述窗口序 列內(nèi)表面肌電信號(hào)的幅值的絕對(duì)值的平均值，所述滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口序列包括所述滑動(dòng) 時(shí)刻對(duì)應(yīng)的窗口以及所述滑動(dòng)時(shí)刻之前的N-I個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的N-I個(gè)窗口共N個(gè)連續(xù)的 窗口，N為大于等于2的正整數(shù)；
[0049] 若所述每個(gè)滑動(dòng)時(shí)刻中的滑動(dòng)時(shí)刻T對(duì)應(yīng)的窗口序列的表面肌電信號(hào)平均幅值 不小于預(yù)設(shè)幅值，將所述滑動(dòng)時(shí)刻T對(duì)應(yīng)的窗口序列的起始時(shí)間作為所述有效表面肌電信 號(hào)的起始時(shí)間，將所述有效表面肌電信號(hào)的起始時(shí)間加上預(yù)設(shè)時(shí)間得到所述有效表面肌電 信號(hào)的截止時(shí)間，截取所述有效表面肌電信號(hào)的開始時(shí)間和截止時(shí)間之間的所述多個(gè)通道 的表面肌電信號(hào)作為所述有效表面肌電信號(hào)。
[0050] 結(jié)合本發(fā)明第三方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在本發(fā)明第三方面的第二種可能 的實(shí)現(xiàn)方式中，所述預(yù)設(shè)幅值為所述多個(gè)通道的表面肌電信號(hào)疊加后的表面肌電信號(hào)的幅 值的絕對(duì)值的平均值。
[0051] 結(jié)合本發(fā)明第三方面以及第三方面的第一種和第