一种基于表面肌电信号的人体上肢肌肉状态监测系统及判断方法与流程

文档序号:11115550阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于表面肌电信号的人体上肢肌肉状态监测系统,其特征在于,包括信号采集模块、信号处理模块及模式分类模块;所述信号采集模块用于采集人体上肢表面肌电信号,并将模拟信号转换为数字信号,传送给信号处理模块;所述信号处理模块用于对信号采集模块送来的数字信号进行预处理和特征提取;所述模式分类模块用于对输入的特征向量进行辨识,并将这些特征向量所属的类型输出,判断上肢肌肉状态;

所述信号采集模块包括稳压电源单元、传感器单元、模拟信号放大单元、带通滤波单元、A/D转换单元及数据传送单元,所述稳压电源单元分别与信号采集模块的各个单元连接,所述传感器单元、模拟信号放大单元、带通滤波单元、A/D转换单元及数据传送单元依次连接;

所述稳压电源单元用于将220伏交流电压转换为高精度直流5伏电压,为所述信号采集模块提供稳定电压;

所述传感器单元用于采集肌肉活动所产生的生理电信号;

所述模拟信号放大单元用于将采集到的表面肌电信号模拟量进行放大处理,避免肌电信号幅值过于微弱的影响;

所述带通滤波单元用于将放大后的表面肌电信号模拟量进行滤波处理,选取通过20~450Hz的信号,消除噪声干扰;

所述A/D转换单元,用于将采集到的表面肌电信号模拟量转换为数字量;

所述数据传送单元,用于将处理后的表面肌电信号数字量快速送给信号处理模块进行下一步的处理。

2.根据权利要求1所述的基于表面肌电信号的人体上肢肌肉状态监测系统,其特征在于,所述信号处理模块包括信号预处理单元、采样单元、特征提取单元及数据存储单元;所述信号预处理单元用于将信号采集模块送来的表面肌电信号进行放大、滤波处理;所述采样单元用于将数据进行筛选,选取合适的数据段;所述特征提取单元,用于提取采样数据段的均值与均方根值;所述数据存储单元,用于将上述采样单元处理后的数据进行存储,用于离线分析用。

3.根据权利要求2所述的基于表面肌电信号的人体上肢肌肉状态监测系统,其特征在于,所述模式分类模块包括模式分类器单元和人工神经网络训练单元,所述模式分类器单元用于将表面肌电信号特征进行组合判断,分辨出使用者的上肢正在进行何种动作;所述人工神经网络训练单元用于将表面肌电信号特征与对应的上肢动作模式组合构成多个训练样本,并完成对模式分类器的训练。

4.根据权利要求3所述的基于表面肌电信号的人体上肢肌肉状态监测系统,其特征在于,所述模式分类模块还包括输出单元,所述输出单元用于输出模式分类器单元识别出的肌肉状态。

5.基于表面肌电信号的人体上肢肌肉状态的判断方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1,通过信号采集模块采集人体表面肌电信号;

S2,通过信号处理模块对人体表面肌电信号进行处理;

S3,通过模式分类模块对人体表面肌电信号进行模式识别。

6.根据权利要求5所述的基于表面肌电信号的人体上肢肌肉状态的判断方法,其特征在于,在步骤S1中,所述信号采集模块的传感器单元由多个Ag/AgCl表面电极组成,使用前应先用医用酒精棉将人体皮肤粘贴处擦拭干净,然后将电极贴在皮肤上;采集到的表面肌电信号经模拟信号放大单元进行放大处理,避免肌电信号幅值过于微弱的影响;放大后的表面肌电信号模拟量经带通滤波单元,进行滤波处理,选取通过20~450Hz的信号,滤波后的信号经A/D转换单元,将模拟量转换为数字量;表面肌电信号数字量经数据传送单元,通过USB传输到信号处理模块。

7.根据权利要求6所述的基于表面肌电信号的人体上肢肌肉状态的判断方法,其特征在于,在步骤S3中包括:

步骤S31、离线将表面肌电信号特征与对应的上肢动作模式组合构成多个训练样本,并完成对模式分类器的训练;

步骤S32、在线将特征提取单元输出的特征值输入到模式分类器中,进行组合判断,分辨出使用者的上肢正在进行何种动作;

步骤S33、在电脑显示屏上输出模式分类器判断结果。

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