[发明专利]一种基于表面肌电唇语识别的辅助沟通系统

说明书

本发明属于语音识别辅助沟通技术领域，尤其涉及一种基于表面肌电唇语识别的辅助沟通系统，包括：训练子系统，用于通过高密度阵列式电极采集唇语动作过程中的面颈部肌电信号，通过信号预处理算法提高信号质量，通过分类算法对唇语动作类型进行分类，通过通道选择算法选取最优电极个数和最优位置，并建立肌电信号与唇语信息之间的最优匹配模板，上传至网络终端存储；检测子系统，用于基于所述训练子系统选取的最优电极个数和位置，采集最优位置处唇语动作过程中的肌电信号，调用最优匹配模板，对肌电信号进行分类解码，识别唇语信息，并转化成对应的语音和图像信息，实时显示出来，实现唇语识别，从而大大提高了唇语识别的准确率。

技术领域

本发明属于语音识别辅助沟通技术领域，尤其涉及一种基于表面肌电唇语识别的辅助沟通系统。

背景技术

语言是人类特有的表达情感、传递信息、参与社会交往的重要能力，发音是语言表达的基础。发音是一个非常复杂的神经中枢系统控制肌肉协同运动的过程，是多个器官、多个肌群相互配合、相互协作的结果。在发音时，面部肌肉和颈部肌肉会相应地进行运动，发不同的音，对应的面颈部肌肉运动模式也不同。因此，可以通过采集面颈部的表面肌肉电信号，通过特征提取、分类，将不同的发音和不同的肌群电生理变化对应起来，从而识别发音信息，进而辅助患者与他人沟通。

根据2006年全国第二次残疾人抽样调查结果，我国有8296万残疾人，其中有127万唇语残疾人口，占总人口数的1.53％。发声障碍严重降低他们的生活质量，影响他们的日常生活交流，造成沟通的不便，对他们的家庭和社会来说都是沉重的负担。而发音障碍的诊断及治疗在临床上仍不够成熟，他们迫切需要辅助沟通产品来帮助他们表达、交流。

表面肌电信号是肌肉系统进行随意性和非随意性活动时产生的生物电变化经表面电极引导、放大、显示和记录所获得的一维电压时间序列信号，反映了运动神经元的生物电活动形成于众多外周运动单位电位在时间和空间上的总和，与肌肉活动情况有较大的关联，在一定程度上可以体现相关肌肉的活动水平，因此，通过对表面肌电进行分析可以观察到相关肌肉的运动情况。表面肌电作为一种客观量化的手段，具有无创、操作简单、成本较低和能提供定量定性分析等优点，因此被广泛应用于医学研究、人机交互等领域。

近年来，已经有一些研究使用肌电进行语音识别辅助沟通，但现有技术中肌电采集往往仅使用少数几个电极放置在已知的几块发音肌肉上，电极的个数和位置均是人为主观选取，所选取的电极个数和通道数不一定是最优方案，存在一定的局限性，唇语识别准确率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例为发音困难但可以用口形、唇语表达的患者提供了一种基于表面肌电唇语识别的辅助沟通系统，以解决现有技术中，通过人为主观选取电极的个数和位置，难以得到最优方案，语音信号识别准确率较低的问题。

本发明实施例提供的一种基于表面肌电唇语识别的辅助沟通系统，可以包括：

训练子系统，用于通过高密度阵列式电极采集唇语动作过程中的面颈部肌电信号，通过信号预处理算法提高信号质量，通过分类算法对唇语动作类型进行分类，通过通道选择算法选取最优电极个数和最优位置，并建立肌电信号与唇语信息之间的最优匹配模板，上传至网络终端存储；

检测子系统，用于基于所述训练子系统选取的最优电极个数和位置，采集最优位置处唇语动作过程中的肌电信号，调用最优匹配模板，对肌电信号进行分类解码，识别唇语信息，并转化成对应的语音和图像信息，实时显示出来，实现唇语识别。

进一步地，所述训练子系统可以包括训练子系统下位机和训练子系统上位机，所述训练子系统下位机可以包括：

高密度阵列式电极，用于通过粘贴在面颈部发音肌群上来获取使用者唇语过程中发音肌群的高密度肌电信号；

肌电采集模块，用于对高密度阵列电极采集到的信号进行放大、滤波、模数转换，并传输到训练子系统上位机。