[發明專利]一種針對多通道的面部表面肌電信號的活躍段檢測方法

在審

• 申請號: 202010611510.8
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111898445A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 楊夢
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;A61B5/0488;A61B5/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

本發明公開了一種針對多通道的面部表面肌電信號的活躍段檢測方法，利用多個表面電極采集多個肌肉簇的肌電信號數據段；利用寬度為wlen、步長為inc的滑動窗口，對所采集的肌電信號數據段進行滑動分割，得到肌電信號窗口數據集；對所述肌電信號窗口數據集中的每個窗口數據進行RMS值計算，最終得到RMS序列；對所得到的RMS序列按時間順序對每個窗口的狀態進行判定，并綜合各個通道的狀態來判決活躍段的開始和結束點，實現活躍段檢測。該方法即能表示說話是同一時間段內多個肌肉共同作用的產物，又能針對同一時刻每個通道的不同狀態，從而適應信號多通道且各通道相對獨立的特點。

技術領域

本發明涉及表面肌電信號處理技術領域，尤其涉及一種針對多通道的面部表面肌電信號的活躍段檢測方法。

背景技術

表面肌電信號(Surface Electromyogram,SEMG)是通過粘貼于人體皮膚表面的表面電極記錄的生物電信號，該信號能夠反映神經和肌肉系統的功能和生理狀態，并且從人體皮膚表面獲取，不會對人體造成損傷。基于表面肌電信號(SEMG)可以作為無聲語音接口(Silent Speech Interface,SSI)提供一種基于非聲學信號捕獲的，在安靜或嘈雜環境中進行語言或語義識別的通信方式，目前已經在多種場景下被研究應用。該無聲語音信號的識別的過程主要包括4個步驟，分別是：肌電信號采集與預處理、肌電信號的活躍段檢測、信號的特征參數提取、模式識別。其中，活躍段檢測的目的是定位到因說話動作產生的肌電信號，也就是找出說話動作的開始點和結束點，然后對活躍段進行特征提取后利用模式識別得到說話人要表達的內容。

活躍段檢測是識別的基礎，是識別系統中的關鍵技術之一，話語聲音的產生是一系列面部以及其他部位的肌肉蔟活動復合協作完成的，一般而言，會采用多個電極貼附在不同肌肉簇位置，因此肌電信號是由這些多個電極同時采集的多通道時間序列數據，且每個通道的狀態都由說話人的不同或說話內容的不同而改變。現有的活躍段檢測方式都是借用語音識別領域的端點檢測技術，對單通道時間序列數據進行分析，通過在多通道信號中選取一個信號或者將多通道信號值線性疊加后進行活躍段檢測，這兩種方法都是假設多個肌肉簇完全在同一時刻且同步變化，無法體現多通道間的獨立性。此外在實際應用中，可能因電極接觸不良等原因使得部分通道數據異常，上述檢測方法也無法有效處理這類問題，進而對識別結果產生直接影響。由此可見，現有的活躍段檢測技術無法適應信號多通道且各通道相對獨立的特點。

發明內容

本發明的目的是提供一種針對多通道的面部表面肌電信號的活躍段檢測方法，該方法即能表示說話是同一時間段內多個肌肉共同作用的產物，又能針對同一時刻每個通道的不同狀態，從而適應信號多通道且各通道相對獨立的特點。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種針對多通道的面部表面肌電信號的活躍段檢測方法，所述方法包括：

步驟1、利用多個表面電極采集多個肌肉簇的肌電信號數據段；其中，所述肌電信號數據段中包含與說話相關的活躍段表面肌電信號，以及未說話時的不活躍信號；

步驟2、利用寬度為wlen、步長為inc的滑動窗口，對所采集的肌電信號數據段進行滑動分割，得到肌電信號窗口數據集；

步驟3、對所述肌電信號窗口數據集中的每個窗口數據進行均方根值計算，最終得到均方根值序列；

步驟4、對步驟3所得到的均方根值序列按時間順序對每個窗口的狀態進行判定，并綜合各個通道的狀態來判決活躍段的開始和結束點，實現活躍段檢測。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，上述方法即能表示說話是同一時間段內多個肌肉共同作用的產物，又能針對同一時刻每個通道的不同狀態，從而適應信號多通道且各通道相對獨立的特點。

附圖說明