[发明专利]一种基于微控制器的肌电信号处理及特征提取方法

摘要

本发明公开了一种基于微控制器的肌电信号处理及特征提取方法，包括信号采集放大处理、窗函数移动平均处理、阈值处理和波形长度特征提取四个步骤；其中，信号采集放大处理过程由硬件完成，采用三点式差动输入电极采集表面肌电信号；窗函数移动平均处理过程在极小运算量下对信号做平滑处理；阈值处理过程在极小的运算量下从肌电信号中提取出肌肉的收缩‑舒张状态；波形特征提取过程在极小的运算量下获得波形变化幅度特征。本发明方法可以应用于运算资源与存储资源极为有限的微控制器上，利用较低成本采集处理肌电信号，获得肌肉的收缩‑舒张状态与波形变化幅度特征。

主权项

1.一种基于微控制器的肌电信号处理及特征提取方法，其特征在于：首先，采用三点式差动输入电极采集表面肌电信号，并对该肌电信号进行放大以及整流平滑处理后由微控制器的ADC模块进行离散化采样；然后，采用窗函数且以P个采样周期大小的窗口对离散化后的肌电采样信号进行移动平均处理，所采用的窗函数表达式如下：其中：signal(j)为离散化后的肌电采样信号中第j时刻的信号值，signalMAV(i)为经窗函数移动平均处理后的肌电采样信号中第i时刻的信号值，P为大于1的自然数，i为自然数，j为自然数且i‑P+1≤j≤i；最后，基于窗函数移动平均处理后的肌电采样信号进行特征提取，获得肌肉的收缩及舒张状态以及肌电信号波形变化幅度；其中：根据以下表达式对窗函数移动平均处理后的肌电采样信号进行阈值处理，获得肌肉的收缩及舒张状态；其中：signalthreshold(i)为经阈值处理后的肌电采样信号中第i时刻的信号值，signalMAV(i‑k)为经窗函数移动平均处理后的肌电采样信号中第i‑k时刻的信号值，TH为设定的阈值，i为自然数，k为自然数且0≤k≤T，T为设定的保持周期数且T为大于1的自然数，signalthreshold(i)＝1表示第i时刻肌肉处于收缩状态，signalthreshold(i)＝0表示第i时刻肌肉处于舒张状态；根据以下表达式对窗函数移动平均处理后的肌电采样信号进行波形长度特征提取，获得肌电信号波形变化幅度；其中：signalWL(i)为第i时刻肌电信号波形的线段长度和，signalMAV(p‑1)和signalMAV(p)分别为经窗函数移动平均处理后的肌电采样信号中第p‑1时刻和第p时刻的信号值，N为统计波形长度的采样周期数且N为大于1的自然数，i为自然数，p为自然数且i‑N+1≤p≤i。