[发明专利]一种基于多通道表面肌电信号的手绘轨迹重建方法

摘要

本发明涉及一种基于多通道表面肌电信号的手绘轨迹重建方法，可达到重建原始绘图轨迹的效果。本发明中的预测模型以坐标差而非原始坐标为目标向量，动态地反映了肌肉动作，与肌电信号的变化形成直接的因果关系，提高了重建精度；以拇指肌肉按压启动按钮的动作作为肌电信号采集的触发动作，应用自然；仅用表面肌电信号和绘图轨迹的非线性横、纵坐标回归模型，简洁高效，在肌电信号识别领域表现出了很大的应用潜力，对康复工程、计算机辅助设计、机器人控制等领域的研究具有一定的参考意义。

主权项

1.一种基于多通道表面肌电信号的手绘轨迹重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、建立基本手绘形状集；步骤2、在受试者的实验肌肉所对应的皮肤位置贴上电极片，实验肌肉包含触发肌肉与功能肌肉，其中触发肌肉为拇收肌，用于绘画动作起点判断，功能肌肉为三角肌、桡侧伸腕短肌、肱三头肌、指伸肌、桡侧腕屈肌、尺侧腕伸肌与肱二头肌，用于特征提取与进一步的轨迹重建；步骤3、受试者从基本手绘形状集中选取一副基本绘画形态开始进行手绘，手绘开始时，受试者用拇指按压电子笔的启动按钮并保持该动作，此时拇收肌的肌电信号发生剧烈起伏，通过该肌电信号通道判断出手绘动作的起点，并触发与功能肌肉对应的七个通道的肌电信号有效记录；步骤4、在绘制过程中，将手绘动作的起点设为特征提取的起点，此后每Ams连续进行提取功能肌肉的表面肌电信号，根据每Ams的表面肌电信号计算出一个肌电均方根值作为特征值；步骤5、将特征值代入肌电手绘轨迹重建模型，相应地计算输出横、纵坐标上Nms前后的重建坐标差，其中，所述肌电手绘轨迹重建模型的获取方法包括以下步骤：步骤5.1、追踪受试者每一次绘画试验中的绘图轨迹，以Ams为间隔收集各个时刻下的绘画轨迹坐标，并进行坐标形式转换，将原始坐标转换为坐标差的形式，i时刻的坐标可以表示为(xi，yi)，i-1时刻的坐标可以表示为(xi-1，yi-1)，则i时刻与i-1时刻的坐标差(Δxi，Δyi)计算为：Δxi＝xi-xi-1，i＝1，2，3，...，nΔyi＝yi-yi-1，i＝1，2，3，...，n步骤5.2、同时跟踪采集表面肌电信号，从中提取特征值，分析窗口的特征提取时间间隔同为Ams，连续分析窗口相邻且不相交；步骤5.3、以转换得到的坐标差为目标向量、以步骤5.2中提取的特征为输入向量，应用基因表达式编程算法，建立横、纵坐标的非线性肌电轨迹重建模型；步骤6、以(0,0)为坐标原点，根据重建的坐标差，递归地算得每经过Ams的前后各时刻的预测坐标，最终连续为重建的绘图轨迹，绘制完成时，释放电子笔的启动按钮，停止肌电信号的追踪与采集。