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一種基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備及其與終端的交互方法與流程

文檔序號(hào):12198798閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備與終端的交互方法,其特征在于,包括步驟:

根據(jù)操作手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算操作肌電信號(hào)特征值,將所述操作肌電信號(hào)特征值組成操作特征矩陣;

將所述操作特征矩陣與預(yù)設(shè)特征矩陣進(jìn)行比對(duì),獲取與所述操作特征矩陣相對(duì)應(yīng)的終端操作指令。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備與終端的交互方法,其特征在于,在根據(jù)操作手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算操作肌電信號(hào)特征值時(shí),包括步驟:

對(duì)所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)進(jìn)行濾波降噪處理后;

通過公式(1)對(duì)進(jìn)行濾波降噪處理后的所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)進(jìn)行加窗處理;

<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>T</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>T</mi> </mrow> </msubsup> <msup> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中,Qn為該段信號(hào)的總能量值,tn為某一時(shí)刻信號(hào)的起點(diǎn),x表示該段信號(hào),T表示根據(jù)所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)的能量閾值獲取的信號(hào)段長(zhǎng)度;

采用sym8小波作為基函數(shù),對(duì)長(zhǎng)度為N的所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)進(jìn)行小波包分解,并分別計(jì)算每層小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備與終端的交互方法,其特征在于,在采用sym8小波作為基函數(shù),對(duì)長(zhǎng)度為N的所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)進(jìn)行小波包分解,并分別計(jì)算每層小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征時(shí),包括步驟:

通過公式(2)計(jì)算每層小波系數(shù)的能量;

<mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msubsup> <mi>r</mi> <mi>i</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中,j為通道數(shù)且j=1:4;Ej為小波系數(shù)的總能量值,N為該段信號(hào)內(nèi)小波系數(shù)的個(gè)數(shù),ri為對(duì)應(yīng)點(diǎn)的小波系數(shù);

通過公式(3)計(jì)算小波系數(shù)的總能量;

E=E1+E2+E3+E4 (3);

通過公式(4)計(jì)算每層小波系數(shù)的能量百分比;

ρj=Ej/E (4);

通過公式(5)計(jì)算小波系數(shù)的絕對(duì)平均值;

<mrow> <mi>A</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>N</mi> </mfrac> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <mo>|</mo> <msub> <mi>r</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>|</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

通過公式(6)計(jì)算小波系數(shù)的方差;

<mrow> <mi>V</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mfrac> <munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <msubsup> <mi>r</mi> <mi>i</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>.</mo> </mrow>

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備與終端的交互方法,其特征在于,在根據(jù)操作手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算操作肌電信號(hào)特征值之前,還包括步驟:檢測(cè)所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)的強(qiáng)度;若所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)的強(qiáng)度高于預(yù)設(shè)強(qiáng)度值,則進(jìn)入下一步驟。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備與終端的交互方法,其特征在于,所述預(yù)設(shè)特征矩陣是根據(jù)預(yù)設(shè)手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算得出的預(yù)設(shè)肌電信號(hào)特征值組成的;還包括對(duì)所述預(yù)設(shè)特征矩陣的校準(zhǔn)步驟:

采集與所述預(yù)設(shè)手勢(shì)相一致的標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)并根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)肌電信號(hào)特征值;將所述標(biāo)準(zhǔn)肌電信號(hào)特征值寫入與所述預(yù)設(shè)手勢(shì)相對(duì)應(yīng)的所述預(yù)設(shè)特征矩陣內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備與終端的交互方法,其特征在于,還包括對(duì)預(yù)設(shè)特征矩陣的擴(kuò)展步驟:

采集自定義的第一手勢(shì),根據(jù)所述第一手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算第一肌電信號(hào)特征值,并將所述第一肌電信號(hào)特征值組成第一特征矩陣;

再次采集所述第一手勢(shì),根據(jù)所述再次采集的第一手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算第二肌電信號(hào)特征值,并將所述第二肌電信號(hào)特征值寫入所述第一特征矩陣內(nèi);

當(dāng)所述第一手勢(shì)的采集次數(shù)直至達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)后,接收其對(duì)應(yīng)的終端操作指令,并將所述第一特征矩陣與所述對(duì)應(yīng)的終端操作指令相關(guān)聯(lián);

當(dāng)所述操作手勢(shì)為所述第一手勢(shì),且所述第一特征矩陣內(nèi)的肌電信號(hào)特征值未達(dá)到閾值時(shí),將所述第一手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作肌電信號(hào)特征值寫入第一特征矩陣。

7.一種基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備,包括控制系統(tǒng),其特征在于,所述控制系統(tǒng)包括:

操作特征矩陣計(jì)算單元,用于根據(jù)操作手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算操作肌電信號(hào)特征值,將所述操作肌電信號(hào)特征值組成操作特征矩陣;

終端操作指令獲取單元,用于將所述操作特征矩陣與預(yù)設(shè)特征矩陣進(jìn)行比對(duì),獲取與所述操作特征矩陣相對(duì)應(yīng)的終端操作指令。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備,其特征在于,所述操作特征矩陣計(jì)算單元包括:

濾波降噪處理模塊,用于對(duì)所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)進(jìn)行濾波降噪處理;

加窗處理模塊,用于通過公式(1)對(duì)進(jìn)行濾波降噪處理后的所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)進(jìn)行加窗處理;

<mrow> <msub> <mi>Q</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>=</mo> <msubsup> <mo>&Integral;</mo> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>T</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>T</mi> </mrow> </msubsup> <msup> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中,Qn為該段信號(hào)的總能量值,tn為某一時(shí)刻信號(hào)的起點(diǎn),x表示該段信號(hào),T表示根據(jù)所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)的能量閾值獲取的信號(hào)段長(zhǎng)度;

統(tǒng)計(jì)特征計(jì)算模塊,用于采用sym8小波作為基函數(shù),對(duì)長(zhǎng)度為N的所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)進(jìn)行小波包分解,并分別計(jì)算每層小波系數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備,其特征在于,所述控制系統(tǒng)還包括信號(hào)檢測(cè)單元,用于檢測(cè)所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)的強(qiáng)度;若所述操作手勢(shì)的肌電信號(hào)的強(qiáng)度高于預(yù)設(shè)強(qiáng)度值,則使所述控制系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于肌電信號(hào)的穿戴設(shè)備,其特征在于,所述預(yù)設(shè)特征矩陣是根據(jù)預(yù)設(shè)手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算得出的預(yù)設(shè)肌電信號(hào)特征值組成的;所述控制系統(tǒng)還包括預(yù)設(shè)特征矩陣校準(zhǔn)單元與預(yù)設(shè)特征矩陣擴(kuò)展單元中的至少一個(gè);

所述預(yù)設(shè)特征矩陣校準(zhǔn)單元用于采集與所述預(yù)設(shè)手勢(shì)相一致的標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)并根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)肌電信號(hào)特征值;還用于將所述標(biāo)準(zhǔn)肌電信號(hào)特征值寫入與所述預(yù)設(shè)手勢(shì)相對(duì)應(yīng)的所述預(yù)設(shè)特征矩陣內(nèi);

所述預(yù)設(shè)特征矩陣擴(kuò)展單元包括:

采集計(jì)算模塊,用于采集自定義的第一手勢(shì),根據(jù)所述第一手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算第一肌電信號(hào)特征值,并將所述第一肌電信號(hào)特征值組成第一特征矩陣;

所述采集計(jì)算模塊還用于再次采集所述第一手勢(shì),根據(jù)所述再次采集的第一手勢(shì)的肌電信號(hào)計(jì)算第二肌電信號(hào)特征值,并將所述第二肌電信號(hào)特征值寫入所述第一特征矩陣內(nèi);

關(guān)聯(lián)模塊,用于當(dāng)所述第一手勢(shì)的采集次數(shù)直至達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)后,接收其對(duì)應(yīng)的終端操作指令,并將所述第一特征矩陣與所述對(duì)應(yīng)的終端操作指令相關(guān)聯(lián);

特征值補(bǔ)充模塊,用于當(dāng)所述操作手勢(shì)為所述第一手勢(shì),且所述第一特征矩陣內(nèi)的肌電信號(hào)特征值未達(dá)到閾值時(shí),將所述第一手勢(shì)對(duì)應(yīng)的操作肌電信號(hào)特征值寫入第一特征矩陣。

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