[发明专利]一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环

权利要求书

1.一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，该手环包括：

塑料壳体(1)：内部设置肌音信号采集和wifi数据传输的信号采集电路板(2)以及为信号采集电路板(2)提供电能的可充电锂电池(3)；

弹性腕带(6)：与塑料壳体(1)铰接，其内侧分别设有四个分别通过FPC软排线束(4)与信号采集电路板(2)连接的加速度传感器，所述的加速度传感器分别与指总伸长肌、桡侧腕屈肌、尺侧腕屈肌和桡侧腕长伸肌紧贴设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，所述的信号采集电路板(2)为一基于STM32F405RG设计的智能采集芯片，包括STM32单片机最小系统以及分别与STM32单片机最小系统连接的WIFI芯片模块、电源管理模块和SPI通讯模块，所述的SPI通讯模块与加速度传感器无线通信，所述的WIFI芯片模块与外接上位机通信。

3.根据权利要求1所述的一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，所述的加速度传感器通过划扣设置在弹性腕带(6)上，并且通过划扣调节位置。

4.根据权利要求2所述的一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，所述的加速度传感器采用ADXL355芯片，依次通过ADC模数转换和数字式外设接口与SPI通讯模块通信。

5.根据权利要求4所述的一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，所述的加速度传感器的采样频率为2000Hz。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，该手环的使用方法如下：

1)手环穿戴：将手环穿戴在手臂前臂上，采用弹性腕带使四个加速度传感器紧贴在手臂上，通过划扣滑动调节四个加速度传感器的位置，使传感器分别紧贴在指总伸长肌、桡侧腕屈肌、尺侧腕屈肌和桡侧腕长伸肌四块肌肉上；

2)设备连接：打开信号采集电路板上的开关，手环开始工作，将计算机的网络连接到手环发出的wifi网络中，完成上位机与手环的通信连接；

3)信号传输与处理：调整手势动作，四个加速度传感器分别采集MMG信号，并通过信号采集电路板将信号传输给上位机，上位机通过对信号分析实现对手势手语动作的识别。

7.根据权利要求6所述的一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)信号预处理：将各通道采集到的加速度传感器的原始MMG信号去除高频噪声和低频基线，并进行归一化处理；

32)动作分割：对处理后的MMG信号采用基于二次包络线的非均匀分割方法提取单动作的分割波形信号；

33)特征提取：对每个通道的分割波形信号采用Coif4小波进行小波包四层分解，提取小波包变换系数能量特征；

34)降维处理：采用主成分分析法对小波包变换系数能量特征进行降维处理；

35)SVM分类：将降维处理后的特征作为训练SVM模型的输入，输出结果为手语动作，并将训练好的SVM模型进行手语动作识别。

8.根据权利要求7所述的一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，所述的步骤33)中，提取小波包变换系数能量特征F的表达式为：

F＝{log₁₀(E_i),i＝1,...,2^L}

其中，为第i层小波包分解的信号子带中的第j个系数，N_i为信号带的小波包变换系数平均能量值，L为分解层数，E_i为中间变量。

9.根据权利要求7所述的一种用于手语识别的肌音信号无线采集手环，其特征在于，所述的步骤35)中，SVM模型的采用的内核函数为径向基函数K(z,xc)，即：

其中，z为原低维空间中的点，xc为函数中心，σ为宽度参数。