表面肌電信號(hào)（Surface Electromyography sEMG）,是一種電信號(hào),并且在人體的無創(chuàng)肌肉檢查時(shí),也是一種非常有效且使用的辦法,我們分析研究表面肌電信號(hào)的檢測(cè)和分析方法,而本文主要通過這項(xiàng)已比較完善和成熟的方法,并對(duì)其中一些部分加以改進(jìn),運(yùn)用到評(píng)估手臂識(shí)別不同力度下演奏吉他時(shí)候的電信號(hào),從而評(píng)估一個(gè)人演奏吉他時(shí)按和弦的手指力度的標(biāo)準(zhǔn)。本文主要對(duì)力度這單一的方面進(jìn)行深入研究。第一步,先通過采集肌電信號(hào)和預(yù)處理過程,進(jìn)一步了解小臂的運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)和發(fā)力肌肉群信號(hào)之間的聯(lián)系,也明確本文手臂發(fā)力的肌肉群。并對(duì)所采集的兩通道肌電信號(hào)進(jìn)行了比較分析,選擇了合適信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行了濾波、活動(dòng)段端點(diǎn)檢測(cè)等預(yù)處理。然后是特征提取與分析�，F(xiàn)階段比較常用的方法有三種,分別是時(shí)域法、頻域法、時(shí)頻域法。也了解了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn),最終選取了時(shí)頻域中的小波和小波包的奇異值特征,最大值特征,以及能量系數(shù)特征幾個(gè)特征分布,然后對(duì)其做了一定樣本的統(tǒng)計(jì)分析,最終選取出了小波系數(shù)奇異值作為特征向量進(jìn)行下一步的識(shí)別分類訓(xùn)練。最后是模式識(shí)別與探究。本文選擇的是兩種比較常用的算法,BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和DBN算法進(jìn)行... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

表面電極貼片

情況下，通�？梢皂樌粰z測(cè)到。表面肌電圖也是由多個(gè)運(yùn)動(dòng)單位的動(dòng)作電位組成的時(shí)空復(fù)合信號(hào)，也體現(xiàn)了人體的生理結(jié)構(gòu)特征就是人體肌肉收縮。神經(jīng)的放電頻率決定了運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)作電位的頻率，并且運(yùn)動(dòng)單位中肌肉動(dòng)作的頻率次數(shù)決定了振幅。當(dāng)人體有運(yùn)動(dòng)的需求時(shí)，大腦馬上就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的指令控制，并且由根據(jù)人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)接受它。這時(shí)，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元也會(huì)沿著人的神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)到軸突的末端，并沿電位傳播，導(dǎo)致肌纖維收縮、肌肉緊張，最后生成并識(shí)別相應(yīng)的人類行為。表面肌電信號(hào)是由表面電極測(cè)得的電位差。具體形成過程如下圖2.1所示。圖2.1電位差形成過程圖Fig.2.1Formationprocessofpotentialdifference在更深的意義上，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)單元（隱藏在脊髓中）的細(xì)胞中存在肌電信號(hào)。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)單元也存在于人體當(dāng)中。神經(jīng)軸突延伸到肌肉纖維，通過肌纖維與終板之間的融合。任何大量的肌肉纖維都與神經(jīng)元相連，然后匯合變成成一個(gè)全新的運(yùn)動(dòng)單元。靜止?fàn)顟B(tài)的時(shí)候，在細(xì)胞膜內(nèi)中的電壓為負(fù)，細(xì)胞膜外的電壓為正。當(dāng)發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)，我們稱之為增強(qiáng)，它的電壓值稱為靜態(tài)電位。在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，我們稱如果肌肉細(xì)胞處于激發(fā)狀態(tài)時(shí)，膜電位會(huì)產(chǎn)生極化變化，并向周圍區(qū)域擴(kuò)展。這樣的稱之為電位差，此時(shí)的電位為動(dòng)作電位。運(yùn)動(dòng)單位是由同一個(gè)神經(jīng)分支控制的大量肌肉纖維組成。當(dāng)肌肉受到外神經(jīng)或中樞神經(jīng)的強(qiáng)烈刺激時(shí)，同一運(yùn)動(dòng)單元中的無數(shù)肌肉纖維將同時(shí)受到刺激。我們稱所有肌肉細(xì)胞動(dòng)作電位為運(yùn)動(dòng)單位動(dòng)作電位。人體的中樞系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)單位如下圖2.2所示。沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文

第2章基于肌肉和弦力度表面肌電信號(hào)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與預(yù)處理9圖2.2中樞運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)圖Fig.2.2centralmotorsystemdiagram2.1.2表面肌電信號(hào)的主要特點(diǎn)表面肌電信號(hào)是人類活動(dòng)的一種非一般狀態(tài)，它是多相性誘發(fā)電位在時(shí)間和空間上疊加的結(jié)果。相對(duì)來說它具有一定的波動(dòng)性，既能反映肌肉在不同運(yùn)動(dòng)中力量的變化幅度，其相關(guān)信息是又能反映肌肉運(yùn)動(dòng)過程中神經(jīng)和肌肉。肌電信號(hào)的特性總結(jié)如下：（1）肌電幅度：肌電信號(hào)的幅度與肌肉收縮的程度一般成正比。肌肉收縮程度越大，肌電信號(hào)的幅度越大。（2）高阻抗：采集表面肌電信號(hào)時(shí)，由于皮膚皮下組織中含有天然電阻和電容，信號(hào)的輸入阻抗相對(duì)比較高。人體阻抗由于外界環(huán)境發(fā)生變化而變化。當(dāng)皮膚出現(xiàn)干燥的情況時(shí)，人體阻抗大約為一定值；阻抗將降低到干燥狀態(tài)的一半如果出現(xiàn)人體的表皮有汗或者潮濕的情況下。（3）光譜特性：sEMG的能量主要分布在1000Hz以下。所以只有選擇了合適的儀器，通過有目的性的測(cè)量途徑，才能達(dá)到為上肢康復(fù)運(yùn)動(dòng)識(shí)別提供更好的數(shù)據(jù)，才能較為準(zhǔn)確、快速地獲取到需要的的肌電信號(hào)。2.1.3基于肌肉和弦力度的表面肌電信號(hào)的實(shí)驗(yàn)采集系統(tǒng)本文選擇了國內(nèi)的肌電信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)備，包括肌電傳感器、表貼式電極，前置放大器等。由于侵入型進(jìn)入人體后會(huì)造成一定的危害，所以沒有得到很廣泛的社會(huì)應(yīng)用。目前比較常用的方法是非侵入式，也稱為表面電極式，可以同時(shí)采集四個(gè)通道的信號(hào)，本文采取兩個(gè)通道，電極位置和采樣頻率可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行自由選擇。實(shí)驗(yàn)選擇了上臂肱橈饑屈肌側(cè)腕屈肌位置。采樣頻率是通過手動(dòng)設(shè)置的。實(shí)驗(yàn)中，將采集到的多個(gè)通道表面肌電信號(hào)保存到PC機(jī)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的處理，通過在PC機(jī)上實(shí)時(shí)顯示各通道的時(shí)域電流信號(hào)幅度。很高的靈活性和穩(wěn)定性在整個(gè)


本文編號(hào)：3374106