[發明專利]一種基于表面肌電信號連續估計人體關節角度的方法

有效

• 申請號: 201810850181.5
• 申請日: 2018-07-28
• 公開（公告）號: CN108874149B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 張琴;杜進;熊蔡華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

1.一種基于表面肌電信號連續估計人體關節角度的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(a)選取待預測對象的關節部位，按照預設采樣頻率采集所述待預測對象的關節部位的肌電信號及關節角度信號；

(b)分別對采集的所述肌電信號和關節角度信號進行預處理，并使得預處理后的所述關節角度信號與肌電信號按照采樣時間一一對應；其中，所述對采集的肌電信號進行預處理包括：

首先采用梳妝陷波濾波器對采集的所述肌電信號進行陷波濾波處理，去除信號中50Hz及其整數倍頻率的分量，以此實現去噪；

然后采用滑動窗技術以絕對平均值作為特征量提取去噪后的所述肌電信號中的肌電特征，并將該肌電特征進行歸一化處理，以此實現所述肌電信號的預處理；

(c)將預處理后的所述肌電信號和關節角度信號作為樣本數據，利用稀疏偽輸入高斯過程回歸算法構建關于肌電信號和關節角度信號的預測模型；其中，所述預測模型采用下列表達式：

其中，

式中，表示輸出y_*的概率，且y_*的條件概率分布滿足均值為μ_*，標準差為σ_*的高斯分布，y_*是人體關節角度的預測值，x_*是采集待預測對象的實時肌電信號，X是預處理后的肌電信號，Y是預處理后的人體關節角度信號，是構建的稀疏偽輸入數據集，Q_M和Λ是計算的中間變量，K_MN是預處理后的肌電信號與偽輸入集組成的核函數矩陣，K_NM是K_MN的轉置矩陣，σ_n是采集的關節角度信號的觀測誤差，I是單位對角矩陣，K_**是待預測樣本集的核函數矩陣，k_*是待預測樣本集的核函數矢量，K_M是偽輸入集的核函數矩陣，μ_*是高斯分布的均值，σ_*是高斯分布的標準差，diag(λ)是對角線元素全為λ的對角矩陣；

(d)采集待預測對象的實時肌電信號，并將其輸入所述預測模型中，以此獲得所需的關節角度信號，由此實現所述人體關節角度的連續估計。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，采用濾波器對采集的肌電信號去噪具體包括：首先對采集的所述肌電信號進行了陷波濾波處理，以此去除該肌電信號中50Hz及其整數倍頻率的分量，然后采用Butterworth高通濾波去除信號中的運動偽跡，以此排除待預測對象低頻運動對信號產生的影響。

3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中，對采集的關節角度信號進行預處理采用插值的方法。