[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110529422.8
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN113367698B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝龍漢;魏昫陽;陳彥
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/22
• 分類號(hào): A61B5/22;A61B5/389;G06F17/18;G06N20/00;G16H15/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強(qiáng)

1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

基于生理信息和最大肌力預(yù)測數(shù)學(xué)模型獲取理論肌肉力量極限值,所述最大肌力預(yù)測數(shù)學(xué)模型為

F_max＝C×C_com×W^k

F_max為理論肌肉力量極限，C為回歸系數(shù)，C_com為校正系數(shù)，W為體重，k為回歸斜率；

采集目標(biāo)肌肉肌力與對應(yīng)sEMG樣本點(diǎn)；

基于SVR回歸模型對樣本點(diǎn)進(jìn)行回歸，得到肌力-sEMG回歸曲線，并結(jié)合所述肌力-sEMG回歸曲線對實(shí)時(shí)的sEMG信號(hào)進(jìn)行肌肉激活程度的標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化后的肌肉激活程度；

在虛擬環(huán)境對肌肉骨骼模型進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染；

所述標(biāo)準(zhǔn)化后的肌肉激活程度獲取方式的步驟包括：

將sEMG樣本點(diǎn)輸入SVR回歸模型，選用核函數(shù)生成回歸曲線；

基于理論肌肉力量極限值在回歸曲線上截取標(biāo)準(zhǔn)化基準(zhǔn)值，對實(shí)時(shí)sEMG信號(hào)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；

所述標(biāo)準(zhǔn)化基準(zhǔn)值為最大肌電特征值E_max，基于所述最大肌電特征值E_max進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到肌肉激活程度s；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述生理信息包括年齡、性別、體重以及目標(biāo)肌群信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述采集目標(biāo)肌肉肌力與對應(yīng)sEMG樣本點(diǎn)中，在目標(biāo)肌群處放置肌電采集裝置來采集。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述采集目標(biāo)肌肉肌力與對應(yīng)sEMG樣本點(diǎn)，以等長收縮的方式隨機(jī)進(jìn)行若干組發(fā)力，記錄肌力數(shù)值與對應(yīng)的sEMG信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述核函數(shù)采用線性核、多項(xiàng)式核或高斯核函數(shù)中任一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述在虛擬環(huán)境對肌肉骨骼模型進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染，包括：

在三維建模軟件中建立肌肉骨骼模型；

在虛擬環(huán)境中，將標(biāo)準(zhǔn)化肌肉激活程度數(shù)值與RGB空間進(jìn)行映射，形成可視化基礎(chǔ)；

在虛擬環(huán)境中，基于標(biāo)準(zhǔn)化肌肉激活程度數(shù)值，對肌肉骨骼模型貼圖進(jìn)行色彩渲染；

基于顯示設(shè)備進(jìn)行肌肉狀態(tài)實(shí)時(shí)展示。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，所述三維建模軟件為Maya、Blender和3D?Max中的任一種。

8.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一所述的方法，包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集使用者基本信息以及肌力和sEMG信號(hào)數(shù)據(jù)；

校準(zhǔn)預(yù)測模塊，用于對sEMG樣本點(diǎn)進(jìn)行回歸分析，從而預(yù)測最大肌力及對應(yīng)sEMG指標(biāo)數(shù)值；

映射與可視化模塊，用于將肌肉激活程度與虛擬環(huán)境三維模型的色彩空間進(jìn)行映射，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可視化；

監(jiān)測顯示模塊，用于將肌肉激活程度可視化結(jié)果進(jìn)行展示。