[發明專利]基于肌電信號采集的健身動作自識別與報警系統

有效

• 申請號: 202210154935.X
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114288634B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 杜玲艷;楊蘭;徐小入;陳香遠;張文文;尹冬生;任玉琴
• 申請（專利權）人: 四川輕化工大學
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06
• 代理公司: 成都欣圣知識產權代理有限公司 51292
• 代理人: 王淇

本發明提供了一種基于肌電信號采集的健身動作自識別與報警系統，包括肌電信號采集模塊、處理器模塊、控制模塊和顯示模塊；肌電信號采集模塊的電極與被測對象受試部位導聯進行肌電信號采集，采集的肌電信號傳送至處理器模塊，處理器模塊對肌電信號進行預處理后，提取信號內的特征量，并進行模式識別；控制模塊分別與肌電信號采集模塊和處理器模塊相連，用于控制肌電信號采集模塊和處理器模塊的運行；顯示模塊與控制模塊相連，用于顯示控制模塊的圖形用戶界面。本發明通過肌電信號采集與分析來監測健身人員運動時不同部位的肌肉發力程度，進而直觀的反饋用戶的健身動作是否標準，以給健身人員提供科學的健身指導，提高運動健身效率。

技術領域

本發明涉及生物電信號識別與分析領域，具體涉及一種基于肌電信號采集的健身動作自識別與報警系統。

背景技術

隨著國民素質的發展，越來越多的人認識到健身運動的重要性，但非專業的健身者在運動過程中很難判斷自身動作是否標準、肌肉發力是否恰當，盲目進行運動鍛煉，反而易因錯誤的運動方式導致身體疲勞損傷的情況出現。因此，對健身動作進行監測識別與評估報警具有重要的現實意義。

而如今市場上便攜式、智能化的健身設備大多致力于心率、心電、血壓、睡眠監測以及運動量計算等，基于肌肉收縮、舒張程度來反饋健身動作是否標準的輔助健身設備尚未聽聞；涉及運動強度計算的健身可穿戴設備也主要是依靠心率采集技術，健身強度反饋過于籠統，不能很好的反應健身者的運動狀態。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于肌電信號采集的健身動作自識別與報警系統，通過肌電信號采集與分析來監測健身人員運動時不同部位的肌肉發力程度，進而反饋用戶的健身動作是否標準，以給健身人員提供科學的健身指導，提高運動健身效率。

本發明所提供的基于肌電信號采集的健身動作自識別與報警系統，包括肌電信號采集模塊、處理器模塊、控制模塊和顯示模塊；

肌電信號采集模塊的電極與被測對象受試部位導聯進行肌電信號采集，采集的肌電信號傳送至處理器模塊，處理器模塊對肌電信號進行預處理后，提取信號內的特征量，并進行模式識別；

控制模塊分別與肌電信號采集模塊和處理器模塊相連，用于控制肌電信號采集模塊和處理器模塊的運行；

顯示模塊與控制模塊相連，用于顯示控制模塊的圖形用戶界面。

本發明的一個實施例中，所述處理器模塊為STM32F103單片機。

本發明的一個實施例中，所述處理器模塊對肌電信號進行預處理的步驟為：

S1：進行放大與濾波，消除工頻干擾和直流偏置；

S2：識別活動段；

其中，所述識別活動段的方法為：采用短時能量的移動平均法，結合閾值比較來進行活動段識別；具體為：

采用固定長度的滑動窗逐一推進并計算活動窗內數據的平均能量值，來反映信號的當前變化的趨勢；

其中，所述閾值的標準量定義為：選取窗口數據內的標準差作為閾值的標準量；

則所述識別活動段的方法為：給定動作數據預期長度，根據同類動作數據的相似性原理，采用循環降閾值的平均能量法來進行活動段的識別與提取。

本發明的一個實施例中，所述處理器模塊對肌電信號進行預處理的步驟S1中進行信號放大處理的電路采用AD620儀表放大器，其增益公式為:

本發明的一個實施例中，所述處理器模塊對預處理后的肌電信號進行特征量提取的方法，具體為：

S3：提取5種時域特征量，即過零點數、標準差、肌電積分值、峰值平均、周期數；