[发明专利]一种寻找肌肉电流信号起始点和终止点的算法

摘要

本发明提出一种如何在肌肉电流信号中找到代表肌肉状态变化的起始点和终止点的算法。算法说明如下设有L个通道的肌肉电流信号，先对每路信号进行直流分量消除，然后每路信号分别经过陷波器，以消除窄带干扰，再将经过陷波器后的L路信号叠加成一路信号，对叠加后的信号，采用滑窗的方式进行有效信号的起始点和终止点的寻找。

主权项

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xi(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：wi(n)＝xi(n)‑di(n)；其中di(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Ndc，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di，flter(k)＝αdi，noflter(k‑1)+(1‑α)di，noflter(k)；该段内每个样点都采用滤波后的直流分量进行消除：di(n)＝di，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P2，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，P1，max和P2，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＞Threshstart，Threshstart是一个预先设置好的固定阈值；最大值准则2：若P2/P1＞P2，max/P1，max并且Counter＜Thresheff，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P2，max＝P2，否则，Counter自动加1，其中Thresheff是一个预设的有效信号长度的阈值；持续时间准则3：若Counter>＝Thresheff，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＜Threshend，则认为该点是信号终止点；Threshend是预先设定好的阈值。