[发明专利]一种寻找肌肉电流信号起始点和终止点的算法

权利要求书

1.一种寻找肌肉电流信号起始点和终止点的方法，包括，直流分量消除步骤，陷波滤波步骤，起始点寻找步骤，终止点寻找步骤；

设有L个通道的EMG信号分别为x_i(n)，其中i＝1，2，…，L是通道数目，n是时间上的采样点，首先对每路信号进行直流分量消除，消除算法如下：

w_i(n)＝x_i(n)-d_i(n)；

其中d_i(n)是第i路通道信号在时刻n计算出的直流分量，直流分量的计算方法，采用分段IIR滤波的方法实现，首先对ADC输入的每个通道的数据进行分段，每段长度为N_dc，第k段内直流分量计算方法如下：

di,nofllter(k)=1NΣl=0N-1xi[(k-1)N+l];]]>

l是窗口内的样本点的序号；段内的直流分量都是一样的，再经过IIR滤波得到最终的段内直流分量；IIR滤波器采用一阶滤波器，滤波结果如下d_i，flter(k)＝αd_i，noflter(k-1)+(1-α)d_i，noflter(k)；

该段内每个样点都采用滤波后的直流分量进行消除：

d_i(n)＝d_i，flter(k) n∈[(k-1)N，kN-1]；

将消除直流分量后的L个通道的信号每一路都经过一个陷波器，消除窄带干扰，经过滤波后的第i路信号为：

zi(n)=wi(n)⊗f(n);]]>

式中表示卷积，f(n)是陷波器的时域冲激响应；

将经过陷波器后的L路信号叠加成一路信号，有：

对叠加后的信号y(n)寻找有效信号的起始点和终止点，采用滑窗的方式进行寻找，设长度为L1个采样点的噪声窗和长度为L2个采样点的信号窗，噪声窗与信号窗紧邻，噪声窗在信号窗之前；假设噪声窗起始采样点为n1，则噪声窗内的信号为y(n₁+i)，i＝0，…，L₁-1，信号窗内的信号为y(n₁+L₁+i),i＝0,…,L₂-1，滑窗寻找信号有效起始点的算法描述如下：

步骤1.初始，噪声窗起始点为n₁＝0，为信号起始点；

步骤2.计算噪声窗内信号的功率

步骤3.计算信号窗内信号的功率

步骤4.根据信噪比准则1判断是否是可能的起始点，如果是，进入步骤5，否则进入步骤7；

步骤5.记录噪声窗的起始点Start_index，清空有效信号计数器Counter＝0，初始化最大功率存储器以及P_2，max＝P₂；

步骤6.窗起始点后移一个采样点，继续计算噪声窗内信号的功率P₁和信号窗内噪声功率P₂，根据最大值准则2更新Start_index，Counter，P_1，max和P_2，max，根据信号持续时间准则3判断起始点是否有效，如果有效，则返回找到起始点标识以及信号起始点位置Start_index，退出；如果无效，则进入步骤7；

步骤7.若已到达信号最后一个采样点，则退出，否则噪声窗右移一个采样点，噪声窗起始点n₁＝n₁+1，进入步骤2；

算法中，几个准则描述如下：

信噪比准则1：P₂/P₁＞Thresh_start，Thresh_start是一个预先设置好的固定阈值；

最大值准则2：若P₂/P₁＞P_2，max/P_1，max并且Counter＜Thresh_eff，则更新起始点，清空有效信号计数器Counter＝0，初始化最大功率存储器以及P_2，max＝P₂，否则，Counter自动加1，其中Thresh_eff是一个预设的有效信号长度的阈值；

持续时间准则3：若Counter>＝Thresh_eff，则认为起始点有效，否则认为起始点无效；

找到起始点后，就需要找信号的终止点，寻找终止点仍采用滑窗算法，计算噪声窗内信号的功率P₁和信号窗内噪声功率P₂，根据终止点准则4，判断是否是信号终止点；终止点准则如下：

终止点准则4：若P₂/P₁＜Thresh_end，则认为该点是信号终止点；Thresh_end是预先设定好的阈值。