基于表面肌电信号的动作识别方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明实施例涉及动作识别技术，尤其涉及一种基于表面肌电信号的动作识别方 法和设备。
【背景技术】
[0002] 表面肌电信号（Electromyography,简称EMG)是一种与神经肌肉活动相关的生物 电信号，表面肌电信号能够反应肌肉的收缩模式以及收缩强度等信息，不同的肢体动作对 应不同的表面肌电信号，通过分析表面肌电信号可以判别出该表面肌电信号对应的具体动 作，因此，表面肌电信号被广泛应用于临床医学、运动医学、生物医学与康复工程等诸多领 域。
[0003] 现有技术中，以表面肌电信号的幅值特征作为识别参数进行肢体动作的识别，该 方法通过将采集到的表面肌电信号取滑动加窗，得到每个滑动窗口的窗口序列，然后，计算 每个窗口的窗口序列的幅度得到幅值特征，将该幅值特征与预先训练得到的各肢体动作对 应的表面肌电信号幅值特征进行比较以确定该幅值特征对应的肢体动作。
[0004] 现有技术的方法存在以下问题：由于用户的其他动作也会产生表面肌电信号，当 用户进行其他运动（跑步、打字等）时，产生的干扰表面肌电信号与目标表面肌电信号会 发生叠加，导致识别准确率低，另外，表面肌电信号的幅值的大小正比于用户肢体动作的幅 度，为了达到较高的信噪比，用户需要进行较大的力度的肢体动作，在长时间操作的情况 下，会使用户感到吃力。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种基于表面肌电信号的动作识别方法和设备，能够提高基于 表面肌电信号的动作识别的准确率。
[0006] 本发明第一方面提供一种基于表面肌电信号的动作识别方法，包括：
[0007] 获取多个通道的表面肌电信号；
[0008] 根据所述多个通道的表面肌电信号确定有效表面肌电信号；
[0009] 确定所述有效表面肌电信号的频率；
[0010] 根据所述有效表面肌电信号的频率确定所述多个通道的表面肌电信号对应的肢 体动作。
[0011] 结合本发明第一方面，在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据 所述多个通道的表面肌电信号确定有效表面肌电信号，包括：
[0012] 将所述多个通道的表面肌电信号叠加在一起，对叠加后的表面肌电信号除以通道 数量得到单通道的表面肌电信号；
[0013] 从所述单通道的表面肌电信号的起始时间开始，在每个滑动时刻对所述单通道的 表面肌电信号进行滑动得到所述每个滑动时刻对应的窗口，确定所述每个滑动时刻对应的 窗口序列，计算所述每个滑动时刻对应的窗口序列的表面肌电信号平均幅值，其中，所述每 个滑动时刻之间相差一个滑动间隔，所述窗口序列的表面肌电信号平均幅值为所述窗口序 列内表面肌电信号的幅值的绝对值的平均值，所述滑动时刻对应的窗口序列包括所述滑动 时刻对应的窗口以及所述滑动时刻之前的N-I个滑动时刻对应的N-I个窗口共N个连续的 窗口，N为大于等于2的正整数；
[0014] 若所述每个滑动时刻中的滑动时刻T对应的窗口序列的表面肌电信号平均幅值 不小于预设幅值，将所述滑动时刻T对应的窗口序列的起始时间作为所述有效表面肌电信 号的起始时间，将所述有效表面肌电信号的起始时间加上预设时间得到所述有效表面肌电 信号的截止时间，截取所述有效表面肌电信号的开始时间和截止时间之间的所述多个通道 的表面肌电信号作为所述有效表面肌电信号。
[0015] 结合本发明第一方面的第一种可能的实现方式，在本发明第一方面的第二种可能 的实现方式中，所述预设幅值为所述多个通道的表面肌电信号叠加后的表面肌电信号的幅 值的绝对值的平均值。
[0016] 结合本发明第一方面以及本发明第一方面的第一种和第二种可能的实现方式，在 本发明第一方面的第三种可能的实现方式中，所述确定所述有效表面肌电信号的频率，包 括：
[0017] 分别计算所述有效表面肌电信号与多个正余弦矩阵的相关系数，其中，所述正余 弦矩阵由基频和倍频的正弦函数与余弦函数组成，每个正余弦矩阵的基频不同；
[0018] 判断所述有效表面肌电信号与所述多个正余弦矩阵的相关系数中的最大相关系 数是否大于预设的相关系数；
[0019] 若所述最大相关系数大于所述预设的相关系数，则将所述最大相关系数对应的正 余弦矩阵的基频作为所述有效表面肌电信号的频率。
[0020] 本发明第二方面提供一种基于表面肌电信号的动作识别方法，包括：
[0021] 获取多个通道的表面肌电信号；
[0022] 根据所述多个通道的表面肌电信号确定有效表面肌电信号；
[0023] 确定所述有效表面肌电信号的频率；
[0024] 提取所述有效表面肌电信号的幅值特征；
[0025] 根据所述有效表面肌电信号的幅值特征和所述有效表面肌电信号的频率确定所 述多个通道的表面肌电信号对应的肢体动作。
[0026] 结合本发明第二方面，在本发明第二方面的第一种可能的实现方式中，所述根据 所述多个通道的表面肌电信号确定有效表面肌电信号，包括：
[0027] 将所述多个通道的表面肌电信号叠加在一起，对叠加后的表面肌电信号除以通道 数量得到单通道的表面肌电信号；
[0028] 从所述单通道的表面肌电信号的起始时间开始，在每个滑动时刻对所述单通道的 表面肌电信号进行滑动得到所述每个滑动时刻对应的窗口，确定所述每个滑动时刻对应的 窗口序列，计算所述每个滑动时刻对应的窗口序列的表面肌电信号平均幅值，其中，所述每 个滑动时刻之间相差一个滑动间隔，所述窗口序列的表面肌电信号平均幅值为所述窗口序 列内表面肌电信号的幅值的绝对值的平均值，所述滑动时刻对应的窗口序列包括所述滑动 时刻对应的窗口以及所述滑动时刻之前的N-I个滑动时刻对应的N-I个窗口共N个连续的 窗口，N为大于等于2的正整数；
[0029] 当所述每个滑动时刻中的滑动时刻T对应的窗口序列的表面肌电信号平均幅值 不小于预设幅值时，将所述滑动时刻T对应的窗口序列的起始时间作为所述有效表面肌电 信号的起始时间，将所述有效表面肌电信号的起始时间加上预设时间得到所述有效表面肌 电信号的截止时间，截取所述有效表面肌电信号的开始时间和截止时间之间的所述多个通 道的表面肌电信号作为所述有效表面肌电信号。
[0030] 结合本发明第二方面的第一种可能的实现方式，在本发明第二方面的第二种可能 的实现方式中，所述预设幅值为所述多个通道的表面肌电信号叠加后的表面肌电信号的幅 值的绝对值的平均值。
[0031] 结合本发明第二方面以及本发明第二方面的第一种和第二种可能的实现方式，在 本发明第二方面的第三种可能的实现方式中，所述确定所述有效表面肌电信号的频率，包 括：
[0032] 分别计算所述有效表面肌电信号与多个正余弦矩阵的相关系数，其中，所述正余 弦矩阵由基频和倍频的正弦函数与余弦函数组成，每个正余弦矩阵的基频不同；
[0033] 判断所述有效表面肌电信号与所述多个正余弦矩阵的相关系数中的最大相关系 数是否大于预设的相关系数；
[0034] 若所述最大相关系数大于所述预设的相关系数，则将所述最大相关系数对应的正 余弦矩阵的基频作为所述有效表面肌电信号的频率。
[0035] 结合本发明第二方面的第三种可能的实现方式，在本发明第二方面的第四种可能 的实现方式中，所述提取所述有效表面肌电信号的幅值特征，包括：
[0036] 对所述有效表面肌电信号的每个通道的表面肌电信号分别进行滑动窗口处理；
[0037] 计算所述有效表面肌电信号的每个通道的表面肌电信号的每个滑动窗口的平均 幅值，其中，所述每个滑动窗口的平均幅值为所述每个滑动窗口内表面肌电信号的幅值的 绝对值的平均值，将所述有效表面肌电信号的每个滑动窗口的平均幅值作为所述有效表面 肌电信号的幅值特征。
[0038] 结合本发明第二方面以及本发明第二方面的第一种和第二种可能的实现方式，在 本发明第二方面的第五种可能的实现方式中，所述根据所述有效表面肌电信号的幅值特征 和所述有效表面肌电信号的频率确定所述多个通道的表面肌电信号对应的肢体动作，包 括：
[0039] 根据所述有效表面肌电信号的频率确定所述多个通道的表面肌电信号对应的多 个备选肢体动作；
[0040] 将所述有效表面肌电信号的幅值特征与预先训练得到所述多个备选肢体动作的 幅值特征进行匹配，得到与所述有效表面肌电信号的幅值特征匹配的肢体动作，将与所述 有效表面肌电信号的幅值特征匹配的肢体动作作为所述多个通道的表面肌电信号对应的 肢体动作。
[0041] 本发明第三方面提供一种基于表面肌电信号的动作识别设备，包括：
[0042] 获取模块，用于获取多个通道的表面肌电信号；
[0043] 第一确定模块，用于根据所述多个通道的表面肌电信号确定有效表面肌电信号；
[0044] 第二确定模块，用于确定所述有效表面肌电信号的频率；
[0045] 识别模块，用于根据所述有效表面肌电信号的频率确定所述多个通道的表面肌电 信号对应的肢体动作。
[0046] 结合本发明第三方面，在本发明第三方面的第一种可能的实现方式中，所述第一 确定模块具体用于：
[0047] 将所述多个通道的表面肌电信号叠加在一起，对叠加后的表面肌电信号除以通道 数量得到单通道的表面肌电信号；
[0048] 从所述单通道的表面肌电信号的起始时间开始，在每个滑动时刻对所述单通道的 表面肌电信号进行滑动得到所述每个滑动时刻对应的窗口，确定所述每个滑动时刻对应的 窗口序列，计算所述每个滑动时刻对应的窗口序列的表面肌电信号平均幅值，其中，所述每 个滑动时刻之间相差一个滑动间隔，所述窗口序列的表面肌电信号平均幅值为所述窗口序 列内表面肌电信号的幅值的绝对值的平均值，所述滑动时刻对应的窗口序列包括所述滑动 时刻对应的窗口以及所述滑动时刻之前的N-I个滑动时刻对应的N-I个窗口共N个连续的 窗口，N为大于等于2的正整数；
[0049] 若所述每个滑动时刻中的滑动时刻T对应的窗口序列的表面肌电信号平均幅值 不小于预设幅值，将所述滑动时刻T对应的窗口序列的起始时间作为所述有效表面肌电信 号的起始时间，将所述有效表面肌电信号的起始时间加上预设时间得到所述有效表面肌电 信号的截止时间，截取所述有效表面肌电信号的开始时间和截止时间之间的所述多个通道 的表面肌电信号作为所述有效表面肌电信号。
[0050] 结合本发明第三方面的第一种可能的实现方式，在本发明第三方面的第二种可能 的实现方式中，所述预设幅值为所述多个通道的表面肌电信号叠加后的表面肌电信号的幅 值的绝对值的平均值。
[0051] 结合本发明第三方面以及第三方面的第一种和第