基于表面肌電信號的動作識別方法和設備的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明實施例涉及動作識別技術(shù)，尤其涉及一種基于表面肌電信號的動作識別方 法和設備。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面肌電信號（Electromyography,簡稱EMG)是一種與神經(jīng)肌肉活動相關(guān)的生物 電信號，表面肌電信號能夠反應肌肉的收縮模式以及收縮強度等信息，不同的肢體動作對 應不同的表面肌電信號，通過分析表面肌電信號可以判別出該表面肌電信號對應的具體動 作，因此，表面肌電信號被廣泛應用于臨床醫(yī)學、運動醫(yī)學、生物醫(yī)學與康復工程等諸多領 域。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，以表面肌電信號的幅值特征作為識別參數(shù)進行肢體動作的識別，該 方法通過將采集到的表面肌電信號取滑動加窗，得到每個滑動窗口的窗口序列，然后，計算 每個窗口的窗口序列的幅度得到幅值特征，將該幅值特征與預先訓練得到的各肢體動作對 應的表面肌電信號幅值特征進行比較以確定該幅值特征對應的肢體動作。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)的方法存在以下問題：由于用戶的其他動作也會產(chǎn)生表面肌電信號，當 用戶進行其他運動（跑步、打字等）時，產(chǎn)生的干擾表面肌電信號與目標表面肌電信號會 發(fā)生疊加，導致識別準確率低，另外，表面肌電信號的幅值的大小正比于用戶肢體動作的幅 度，為了達到較高的信噪比，用戶需要進行較大的力度的肢體動作，在長時間操作的情況 下，會使用戶感到吃力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例提供一種基于表面肌電信號的動作識別方法和設備，能夠提高基于 表面肌電信號的動作識別的準確率。
[0006] 本發(fā)明第一方面提供一種基于表面肌電信號的動作識別方法，包括：
[0007] 獲取多個通道的表面肌電信號；
[0008] 根據(jù)所述多個通道的表面肌電信號確定有效表面肌電信號；
[0009] 確定所述有效表面肌電信號的頻率；
[0010] 根據(jù)所述有效表面肌電信號的頻率確定所述多個通道的表面肌電信號對應的肢 體動作。
[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現(xiàn)方式中，所述根據(jù) 所述多個通道的表面肌電信號確定有效表面肌電信號，包括：
[0012] 將所述多個通道的表面肌電信號疊加在一起，對疊加后的表面肌電信號除以通道 數(shù)量得到單通道的表面肌電信號；
[0013] 從所述單通道的表面肌電信號的起始時間開始，在每個滑動時刻對所述單通道的 表面肌電信號進行滑動得到所述每個滑動時刻對應的窗口，確定所述每個滑動時刻對應的 窗口序列，計算所述每個滑動時刻對應的窗口序列的表面肌電信號平均幅值，其中，所述每 個滑動時刻之間相差一個滑動間隔，所述窗口序列的表面肌電信號平均幅值為所述窗口序 列內(nèi)表面肌電信號的幅值的絕對值的平均值，所述滑動時刻對應的窗口序列包括所述滑動 時刻對應的窗口以及所述滑動時刻之前的N-I個滑動時刻對應的N-I個窗口共N個連續(xù)的 窗口，N為大于等于2的正整數(shù)；
[0014] 若所述每個滑動時刻中的滑動時刻T對應的窗口序列的表面肌電信號平均幅值 不小于預設幅值，將所述滑動時刻T對應的窗口序列的起始時間作為所述有效表面肌電信 號的起始時間，將所述有效表面肌電信號的起始時間加上預設時間得到所述有效表面肌電 信號的截止時間，截取所述有效表面肌電信號的開始時間和截止時間之間的所述多個通道 的表面肌電信號作為所述有效表面肌電信號。
[0015] 結(jié)合本發(fā)明第一方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在本發(fā)明第一方面的第二種可能 的實現(xiàn)方式中，所述預設幅值為所述多個通道的表面肌電信號疊加后的表面肌電信號的幅 值的絕對值的平均值。
[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現(xiàn)方式，在 本發(fā)明第一方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述確定所述有效表面肌電信號的頻率，包 括：
[0017] 分別計算所述有效表面肌電信號與多個正余弦矩陣的相關(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，每個正余弦矩陣的基頻不同；
[0018] 判斷所述有效表面肌電信號與所述多個正余弦矩陣的相關(guān)系數(shù)中的最大相關(guān)系 數(shù)是否大于預設的相關(guān)系數(shù)；
[0019] 若所述最大相關(guān)系數(shù)大于所述預設的相關(guān)系數(shù)，則將所述最大相關(guān)系數(shù)對應的正 余弦矩陣的基頻作為所述有效表面肌電信號的頻率。
[0020] 本發(fā)明第二方面提供一種基于表面肌電信號的動作識別方法，包括：
[0021] 獲取多個通道的表面肌電信號；
[0022] 根據(jù)所述多個通道的表面肌電信號確定有效表面肌電信號；
[0023] 確定所述有效表面肌電信號的頻率；
[0024] 提取所述有效表面肌電信號的幅值特征；
[0025] 根據(jù)所述有效表面肌電信號的幅值特征和所述有效表面肌電信號的頻率確定所 述多個通道的表面肌電信號對應的肢體動作。
[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現(xiàn)方式中，所述根據(jù) 所述多個通道的表面肌電信號確定有效表面肌電信號，包括：
[0027] 將所述多個通道的表面肌電信號疊加在一起，對疊加后的表面肌電信號除以通道 數(shù)量得到單通道的表面肌電信號；
[0028] 從所述單通道的表面肌電信號的起始時間開始，在每個滑動時刻對所述單通道的 表面肌電信號進行滑動得到所述每個滑動時刻對應的窗口，確定所述每個滑動時刻對應的 窗口序列，計算所述每個滑動時刻對應的窗口序列的表面肌電信號平均幅值，其中，所述每 個滑動時刻之間相差一個滑動間隔，所述窗口序列的表面肌電信號平均幅值為所述窗口序 列內(nèi)表面肌電信號的幅值的絕對值的平均值，所述滑動時刻對應的窗口序列包括所述滑動 時刻對應的窗口以及所述滑動時刻之前的N-I個滑動時刻對應的N-I個窗口共N個連續(xù)的 窗口，N為大于等于2的正整數(shù)；
[0029] 當所述每個滑動時刻中的滑動時刻T對應的窗口序列的表面肌電信號平均幅值 不小于預設幅值時，將所述滑動時刻T對應的窗口序列的起始時間作為所述有效表面肌電 信號的起始時間，將所述有效表面肌電信號的起始時間加上預設時間得到所述有效表面肌 電信號的截止時間，截取所述有效表面肌電信號的開始時間和截止時間之間的所述多個通 道的表面肌電信號作為所述有效表面肌電信號。
[0030] 結(jié)合本發(fā)明第二方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在本發(fā)明第二方面的第二種可能 的實現(xiàn)方式中，所述預設幅值為所述多個通道的表面肌電信號疊加后的表面肌電信號的幅 值的絕對值的平均值。
[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現(xiàn)方式，在 本發(fā)明第二方面的第三種可能的實現(xiàn)方式中，所述確定所述有效表面肌電信號的頻率，包 括：
[0032] 分別計算所述有效表面肌電信號與多個正余弦矩陣的相關(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，每個正余弦矩陣的基頻不同；
[0033] 判斷所述有效表面肌電信號與所述多個正余弦矩陣的相關(guān)系數(shù)中的最大相關(guān)系 數(shù)是否大于預設的相關(guān)系數(shù)；
[0034] 若所述最大相關(guān)系數(shù)大于所述預設的相關(guān)系數(shù)，則將所述最大相關(guān)系數(shù)對應的正 余弦矩陣的基頻作為所述有效表面肌電信號的頻率。
[0035] 結(jié)合本發(fā)明第二方面的第三種可能的實現(xiàn)方式，在本發(fā)明第二方面的第四種可能 的實現(xiàn)方式中，所述提取所述有效表面肌電信號的幅值特征，包括：
[0036] 對所述有效表面肌電信號的每個通道的表面肌電信號分別進行滑動窗口處理；
[0037] 計算所述有效表面肌電信號的每個通道的表面肌電信號的每個滑動窗口的平均 幅值，其中，所述每個滑動窗口的平均幅值為所述每個滑動窗口內(nèi)表面肌電信號的幅值的 絕對值的平均值，將所述有效表面肌電信號的每個滑動窗口的平均幅值作為所述有效表面 肌電信號的幅值特征。
[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現(xiàn)方式，在 本發(fā)明第二方面的第五種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述有效表面肌電信號的幅值特征 和所述有效表面肌電信號的頻率確定所述多個通道的表面肌電信號對應的肢體動作，包 括：
[0039] 根據(jù)所述有效表面肌電信號的頻率確定所述多個通道的表面肌電信號對應的多 個備選肢體動作；
[0040] 將所述有效表面肌電信號的幅值特征與預先訓練得到所述多個備選肢體動作的 幅值特征進行匹配，得到與所述有效表面肌電信號的幅值特征匹配的肢體動作，將與所述 有效表面肌電信號的幅值特征匹配的肢體動作作為所述多個通道的表面肌電信號對應的 肢體動作。
[0041] 本發(fā)明第三方面提供一種基于表面肌電信號的動作識別設備，包括：
[0042] 獲取模塊，用于獲取多個通道的表面肌電信號；
[0043] 第一確定模塊，用于根據(jù)所述多個通道的表面肌電信號確定有效表面肌電信號；
[0044] 第二確定模塊，用于確定所述有效表面肌電信號的頻率；
[0045] 識別模塊，用于根據(jù)所述有效表面肌電信號的頻率確定所述多個通道的表面肌電 信號對應的肢體動作。
[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現(xiàn)方式中，所述第一 確定模塊具體用于：
[0047] 將所述多個通道的表面肌電信號疊加在一起，對疊加后的表面肌電信號除以通道 數(shù)量得到單通道的表面肌電信號；
[0048] 從所述單通道的表面肌電信號的起始時間開始，在每個滑動時刻對所述單通道的 表面肌電信號進行滑動得到所述每個滑動時刻對應的窗口，確定所述每個滑動時刻對應的 窗口序列，計算所述每個滑動時刻對應的窗口序列的表面肌電信號平均幅值，其中，所述每 個滑動時刻之間相差一個滑動間隔，所述窗口序列的表面肌電信號平均幅值為所述窗口序 列內(nèi)表面肌電信號的幅值的絕對值的平均值，所述滑動時刻對應的窗口序列包括所述滑動 時刻對應的窗口以及所述滑動時刻之前的N-I個滑動時刻對應的N-I個窗口共N個連續(xù)的 窗口，N為大于等于2的正整數(shù)；
[0049] 若所述每個滑動時刻中的滑動時刻T對應的窗口序列的表面肌電信號平均幅值 不小于預設幅值，將所述滑動時刻T對應的窗口序列的起始時間作為所述有效表面肌電信 號的起始時間，將所述有效表面肌電信號的起始時間加上預設時間得到所述有效表面肌電 信號的截止時間，截取所述有效表面肌電信號的開始時間和截止時間之間的所述多個通道 的表面肌電信號作為所述有效表面肌電信號。
[0050] 結(jié)合本發(fā)明第三方面的第一種可能的實現(xiàn)方式，在本發(fā)明第三方面的第二種可能 的實現(xiàn)方式中，所述預設幅值為所述多個通道的表面肌電信號疊加后的表面肌電信號的幅 值的絕對值的平均值。
[0051] 結(jié)合本發(fā)明第三方面以及第三方面的第一種和第