[發(fā)明專利]一種基于肌電信號(hào)的網(wǎng)球肘的識(shí)別方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010735620.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN111653366A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐剛;伍川;邵長(zhǎng)專;王冬梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G16H50/50
• 分類號(hào): G16H50/50;G06N3/04;G06N3/08;G16H50/20
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種基于肌電信號(hào)的網(wǎng)球肘的識(shí)別方法。采用攝像頭來對(duì)病人肘屈伸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行捕捉，用Vicon軟件對(duì)捕捉到的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模，建立模型后，再對(duì)模型的肘屈伸運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行完善處理，得到運(yùn)動(dòng)模型，之后把Vicon處理得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入visual 3D軟件中去，分析肘屈伸運(yùn)動(dòng)，得到相應(yīng)的肌電圖形，再導(dǎo)入利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法(CNN)進(jìn)行學(xué)習(xí)的模型，識(shí)別網(wǎng)球肘。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及生物力學(xué)上的肌肉力計(jì)算識(shí)別領(lǐng)域，具體為一種基于肌電信號(hào)的網(wǎng)球肘的識(shí)別方法。

背景技術(shù)

網(wǎng)球肘是一種過勞引起的病癥，發(fā)病的主要特征是肘關(guān)節(jié)外側(cè)前臂伸肌發(fā)炎疼痛。患者在肘關(guān)節(jié)用力時(shí)會(huì)感覺到疼痛，而易發(fā)病人群主要為網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員，羽毛球運(yùn)動(dòng)員，舉重運(yùn)動(dòng)員，一些長(zhǎng)期使用肘關(guān)節(jié)的勞動(dòng)者也容易患上網(wǎng)球肘。網(wǎng)球肘的學(xué)名又叫“肱骨外上髁炎”，常選取用來研究的兩塊肌肉為肱橈肌和尺側(cè)腕伸肌。肱橈肌起點(diǎn)位于肱骨外上髁上方，止點(diǎn)是橈骨莖突，主要功能是近固定時(shí)，使肘關(guān)節(jié)屈，并使前臂內(nèi)旋或者外旋和保持正中位；尺側(cè)腕伸肌起點(diǎn)為肱骨外上髁，前臂筋膜和肘關(guān)節(jié)囊，止點(diǎn)為第五掌骨底，主要功能是近固定時(shí)，使橈腕關(guān)節(jié)伸，參與手關(guān)節(jié)內(nèi)收。

在人工智能發(fā)展迅速的現(xiàn)在，許多計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)學(xué)和生物力學(xué)，能夠方便快捷地找出病因并且對(duì)癥下藥。目前醫(yī)學(xué)上運(yùn)用肌電信號(hào)來識(shí)別的例子有很多，例如公開號(hào)為CN 105608432 A的中國(guó)專利“一種基于瞬時(shí)肌電圖像的手勢(shì)識(shí)別方法”，利用電極采集瞬時(shí)肌肉的電信號(hào)來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而識(shí)別手勢(shì)。公開號(hào)為CN 106308809 A的中國(guó)專利“大腿殘肢者的步態(tài)識(shí)別方法”，主要利用肌電采集設(shè)備，在大腿上布置肌電片，采集得到肌電信號(hào)來對(duì)殘肢者的步態(tài)進(jìn)行識(shí)別，能識(shí)別出典型的五種步態(tài)。這些例子都是采用肌電信號(hào)來識(shí)別簡(jiǎn)單的步態(tài)，對(duì)網(wǎng)球肘的識(shí)別，目前國(guó)內(nèi)還沒有相關(guān)的文獻(xiàn)公開。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于肌電信號(hào)的網(wǎng)球肘的識(shí)別方法，本發(fā)明具有高的準(zhǔn)確性，所使用的肌電信號(hào)是通過采集病人肘屈伸運(yùn)動(dòng)，建立三維運(yùn)動(dòng)模型，利用visual3D軟件分析得到。一種基于肌電信號(hào)的網(wǎng)球肘的識(shí)別方法，包括以下步驟：

步驟一：病人的肘屈伸運(yùn)動(dòng)捕捉，采用10個(gè)攝像頭，攝像頭的采樣頻率為100HZ；

步驟二：用Vicon軟件對(duì)手臂進(jìn)行建模，建成靜態(tài)模型，在此基礎(chǔ)上加入運(yùn)動(dòng)軌跡，建立手臂屈伸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)模型，所述建立的動(dòng)態(tài)模型，軌跡和點(diǎn)有缺失的地方，補(bǔ)全缺失的軌跡和點(diǎn)，得到完整的動(dòng)態(tài)模型，輸出C3D文件；

步驟三：打開Visual 3D軟件，導(dǎo)入C3D文件，分析得到網(wǎng)球肘病人相應(yīng)的肘屈伸運(yùn)動(dòng)肌電圖形；

步驟四：用Visual 3D軟件導(dǎo)出病人的肱橈肌和尺側(cè)腕伸肌的肌電圖形；

步驟五：將所述導(dǎo)出來的肌電圖形輸入訓(xùn)練完成的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，識(shí)別病人是否患有網(wǎng)球肘。

進(jìn)一步地，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)卷積層，二個(gè)池化層、一個(gè)全連接層和一個(gè)激活層；圖片由輸入層先進(jìn)入卷積層，然后到池化層，再到卷積層，再經(jīng)過一個(gè)池化層，卷積層，最后到全連接層和激活層。

進(jìn)一步地，所述攝像頭的空間布置：所測(cè)試人體前方向上的兩個(gè)攝像頭在垂直方向上距離0.5-1米并且平行，對(duì)水平方向上(人站立的地面)呈20-30度的夾角；人體后方向上兩個(gè)攝像頭在水平方向上距離1-2米并且平行，對(duì)水平方向(人站立的地面)呈20-30度的夾角；左方向上的三個(gè)攝像頭在水平方向上平行，三個(gè)攝像頭與水平方向(人站立的地面)呈20-30度的夾角；右方向上的三個(gè)攝像頭和左方向的三個(gè)攝像頭對(duì)稱。

附圖說明

圖1為網(wǎng)球肘識(shí)別流程圖；

圖2為輸入層和池化層到卷積層的運(yùn)算示意圖；

圖3為卷積層到池化層的運(yùn)算示意圖；