[发明专利]用于减轻神经肌肉信号伪像的方法和装置

说明书

描述了用于减轻神经肌肉信号伪像的方法和装置。该方法包括由至少一个计算机处理器实时检测由多个神经肌肉传感器记录的多个神经肌肉信号中的一个或更多个伪像，至少部分地基于检测到的一个或更多个伪像，确定多个导出的神经肌肉信号以减轻一个或更多个伪像，以及将多个导出的神经肌肉信号作为输入提供给一个或更多个经训练的统计模型。

相关申请

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年1月25日提交的题为“METHODS ANDAPPARATUS FOR MITIGATING NEUROMUSCULAR SIGNAL ARTIFACTS”、序列号为62/621,829的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

背景

在生成人体的表示的一些计算机应用中，希望应用知道用户身体的空间定位、定向(orientation)和移动，以提供身体移动的现实表示。例如，在虚拟现实(VR)环境中，跟踪用户手部的空间位置使得应用能够在VR环境中表示手部运动，这允许用户(例如，通过抓握或操纵)与VR环境中的虚拟对象进行交互。使用可穿戴传感器跟踪用户身体移动的一些现有技术包括，使用从附着于用户身体不同部位的多个惯性测量单元(IMU)获得的信息，以及使用外部成像设备(例如，固定位置照相机)来重建用户身体部位的位置和定向。

概述

一些实施例涉及预测关于用户手臂和/或手的部分的定位和移动的信息，用户手臂和/或手的部分被表示为多节段铰接刚体系统(multi-segment articulated rigidbody system)，其具有连接刚体系统的多个节段的关节(joint)。当用户执行一个或更多个移动时，由放置在用户身体上多个定位处的可穿戴的神经肌肉传感器记录的信号作为输入被提供给统计模型，该统计模型被训练来预测与基于计算机的肌肉骨骼表示(musculoskeletal representation)中的多个刚性节段相关联的位置(例如，绝对位置、相对位置、定向)和力的估计，该基于计算机的肌肉骨骼表示与手相关联。与和手相关联的肌肉骨骼表示的节段相关联的位置信息和力信息的组合在本文中被通俗地称为肌肉骨骼表示的“手部状态(handstate)”。当用户执行不同的移动时，经训练的统计模型将由可穿戴的神经肌肉传感器记录的神经肌肉信号解析为位置和力估计(手部状态信息)，这些估计用于更新肌肉骨骼表示。随着神经肌肉信号被连续记录，肌肉骨骼表示被实时地(或者接近实时地)更新，并且手部的(例如，在虚拟现实环境内的)视觉表示基于当前的手部状态估计被可选地再现。

其他实施例涉及一种计算机化系统。该计算机化系统包括被配置成连续记录来自用户的多个神经肌肉信号的多个神经肌肉传感器，以及至少一个计算机处理器，其中该多个神经肌肉传感器被布置在一个或更多个可穿戴设备上。该至少一个计算机处理器被编程为：实时地(或接近实时地)检测所记录的多个神经肌肉信号中的一个或更多个伪像(artifact)，至少部分地基于检测到的一个或更多个伪像来确定多个导出的神经肌肉信号以减轻该一个或更多个伪像，并且将多个导出的神经肌肉信号作为输入提供给一个或更多个经训练的统计模型。

在一个方面，检测所记录的多个神经肌肉信号中的一个或更多个伪像包括：为多个神经肌肉传感器中的每一个神经肌肉传感器确定与由该神经肌肉传感器记录的多个神经肌肉信号相关联的至少一个质量度量；以及基于该至少一个质量度量来检测所记录的多个神经肌肉信号中的一个或更多个伪像。

在另一方面，检测所记录的多个神经肌肉信号中的一个或更多个伪像包括：识别其中至少一个质量度量偏离阈值超过特定量的第一神经肌肉传感器，并且至少部分地基于检测到的一个或更多个伪像来确定多个导出的神经肌肉信号包括：处理由该第一神经肌肉传感器记录的神经肌肉信号。

在另一方面，处理神经肌肉信号包括对由第一神经肌肉传感器记录的神经肌肉信号进行滤波，以去除至少一个外部噪声分量。

在另一方面，处理神经肌肉信号包括用来自第一神经肌肉传感器的先前记录的神经肌肉信号替换该神经肌肉信号。