[發明專利]一種基于腦電信號檢測的手部動作自動矯正識別方法

有效

• 申請號: 201610036688.8
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105653039B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 孫杳如;宋亞林
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/62
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明涉及一種基于腦電信號檢測的手部動作自動矯正識別方法，包括以下步驟：1)獲取健康受試者的腦電信號的ERP成份；2)獲取活動嚴重受限患者相應腦區的腦電信號；3)設定特征計算時間窗F_w，分別獲取健康受試者和嚴重受限患者進行手指動作自動矯正試驗的腦電信號在特征計算時間窗F_w內的峰值、平均值Mean、標準差SD、采集電極信號的相關系數CORR、自回歸模型系數AR和腦電信號能量E；4)采用二分類的支持向量機進行分類識別，判斷受試者在手部動作的自動矯正實驗中完成的動作是否為正確完成自動矯正的動作。與現有技術相比，本發明具有適用于手部動作自動矯正、識別結果準確、應用前景廣等優點。

技術領域

本發明涉及腦電信號檢測領域，尤其是涉及一種基于腦電信號檢測的手部動作自動矯正識別方法。

背景技術

人體動作檢測是指對人體運動的模式進行分析和識別，是近年來模式識別領域的熱點問題，它被廣泛應用于人機交互、運動分析與醫學康復等諸多領域。人類手部動作的自動矯正是一種特殊且極為重要的動作行為，是人類伸手指向等動作時，相應的手部運動會隨著目標物體的突然變化而快速的不受意圖的控制地做出調整，而后頂葉皮層腦區被認為是手部自動導向行為機制的大腦神經基礎。利用手部動作自動矯正的動作訓練可作為人類肢體康復的手段，而動作檢測方法則是康復訓練系統中的重要部分，對于手部活動正常或輕度受損的患者可采用運動捕捉設備來檢測動作，如紅外跟蹤、加速度儀等，但對于手部活動嚴重受限患者(如：僅能手指運動等)自動矯正的動作檢測，還缺乏有效地檢測手段方法，導致此類康復訓練系統的適用人群大大降低。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用于手部動作自動矯正、識別結果準確、應用前景廣的基于腦電信號檢測的手部動作自動矯正識別方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于腦電信號檢測的手部動作自動矯正識別方法，用于康復運動訓練中判斷活動嚴重受限患者的手部動作自動矯正的動作是否正確完成，包括以下步驟：

1)多次檢測健康受試者進行手指動作自動矯正試驗的腦電信號，疊加平均后獲取健康受試者的腦電信號的ERP成份，所述的ERP成分包括波峰幅值V和波峰幅值V對應的潛伏期L；

2)檢測活動嚴重受限患者進行手指動作自動矯正試驗的腦電信號，獲取活動嚴重受限患者相應腦區的腦電信號，并對腦電信號進行濾波和基線校正預處理；

3)根據潛伏期L和波峰幅值V設定特征計算時間窗F_w，分別獲取健康受試者和嚴重受限患者進行手指動作自動矯正試驗的腦電信號在特征計算時間窗F_w內的峰值、平均值Mean、標準差SD、采集電極信號的相關系數CORR、自回歸模型系數AR和腦電信號能量E；

4)采用二分類的支持向量機對腦電信號在特征計算時間窗F_w內的峰值、平均值Mean、標準差SD、采集電極信號的相關系數CORR、自回歸模型系數AR和腦電信號能量E進行分類識別，根據識別結果判斷受試者在手部動作的自動矯正實驗中完成的動作是否為正確完成自動矯正的動作。

所述的步驟1)和步驟2)中，腦電信號包括C_z電極、CP_z電極和P_z電極腦電信號。

所述的步驟1)和步驟2)中，手指動作自動矯正試驗為健康受試者或活動嚴重受限患者使用搖桿游戲手柄控制屏幕上的光標點觸目標圖形的手部動作自動矯正實驗，在實驗過程中通過配戴的腦電采集帽采集相應腦區的腦電信號。

所述的步驟3)中，特征計算時間窗F_w的大小為潛伏期L分別向前和向后擴展50ms。