外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法、系统、以及终端技术方案

本申请提供一种外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法、系统以及终端，解决现有技术中在sEMG信号的激活特征识别过程中泛用性稳定性都较差、效率低以及泛用性差的问题，本申请提出了一种基于信号极值点空间的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，增加了表面肌电信号在外骨骼系统中的实用性、稳定性和泛用性。该方法可以以较小的计算消耗获得所需的sEMG信号激活情况，为将来将搭配有sEMG传感器的各类自动化系统在不同使用者中的复用和推广提供了可能性，降低企业和用户使用相关产品的成本。

【技术实现步骤摘要】
外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法、系统、以及终端
本申请涉及一种外骨骼
，特别是涉及一种外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法、系统、以及终端。
技术介绍
在外骨骼系统中，表面肌电(surfaceelectromyography,sEMG)信号是一个重要的人机接口信息来源，其作为肌肉的激活状态信号，具有先于实际动作的预测功能，对实现在线的实时外骨骼控制系统来说具有重要的价值，识别sEMG信号是否激活和确定激活的强度情况就成了能否从sEMG传感器获得有用信息的重要标志。在近年的应用过程中，sEMG信号展现出了信号复杂、不稳定、不同个体和动作的信号幅值差距明显等不易于应用的特点。因此，为了从sEMG信号中提取出肌肉的激活特征就需要进行一些特殊的信号处理和识别的工作。在sEMG信号的激活特征识别中，常用的方法主要有三大类：时域分析、频域分析和时频域分析。时域分析和频域分析的过程较为简单方便，但泛用性稳定性都较差；时频域分析的工作有很多，多是基于小波分析等，虽然精度较高，但也存在效率低，泛用性差的情况，因此都存在局限性。申请内容鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法、系统、以及终端，用于解决现有技术中在sEMG信号的激活特征识别过程中泛用性稳定性都较差、效率低以及泛用性差的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，包括：获取包含信号短期的极值点的第一空间的容量值、包含信号长期的极值点的第二空间的空间容量值、灵敏度值以及灵敏度上限值；当检测到信号值点为局部极大值点时，所述局部极大值点根据与所述第一空间以及所述第二空间的空间容量值相关的填充规则，分别对所述第一空间以及第二空间进行填充直至所述第二空间达到该空间的空间容量；根据所述处于第一空间以及第二空间的局部极大值点的电压值点计算激活特征分数，以判断当前信号的激活状态；根据所述激活特征分数的分别更新所述第一空间以及第二空间的各局部极值点，以保证所述第一空间以及第二空间能量分布差异小于一阈值。于本申请的一实施例中，所述填充规则包括：第一空间填充规则以及第二空间填充规则；其中，所述第一空间填充规则，包括根据所述第一空间的局部极大值的数量来填充所述第一空间；所述第二空间填充规则，包括将该局部极大值点的电压值直接填充至所述第二空间内。于本申请的一实施例中，根据所述第一空间的局部极大值的数量来进行填充所述第一空间的方式包括：判断所述第一空间的局部最大值点的数量是否小于所述第一空间的空间容量；若是，直接将该局部最大值点的电压值直接填充至所述第一空间；若否，将最早填充至所述第一空间的局部极大值点剔除，将该局部最大值点的电压值填充至所述第一空间。于本申请的一实施例中，根据所述处于第一空间以及第二空间的局部极大值点的电压值点计算激活特征分数，以判断当前信号的激活状态的方式包括：通过对比在所述灵敏度下的第一空间和第二空间的局部极大值点的电压值，以及所述灵敏度上限值下的第二空间的局部极大值点的电压值，来计算激活特征分数，以判断当前信号的激活状态。于本申请的一实施例中，通过对比在所述灵敏度下的第一空间和第二空间的局部极大值点的电压值，以及所述灵敏度上限值下的第二空间的局部极大值点的电压值，来计算激活特征分数的方式包括：第一方式、第二方式以及第三方式中的一种；其中，所述第一方式包括：当处于所述灵敏度条件下，所述第一空间的局部极大值点的电压值不大于所述第二空间的局部极大值点的电压值时，所述激活特征分数为0，对应的激活状态为未激活状态；所述第二方式包括：当在所述灵敏条件下的第一空间的局部极大值点的电压值不仅大于在所述灵敏度条件下的第二空间的局部极大值的电压值，还小于在所述灵敏度极限条件下的所述第一空间的局部极大值的电压值时，所述激活特征分数小于1且大于0，对应的激活状态为部分激活状态；所述第三方式包括：当在所述灵敏度条件下的第一空间的局部极大值的电压值不小于在所述灵敏度极限条件下的所述第一空间的局部极大值的电压值时，所述激活特征分数为1，对应的激活状态为完全激活状态。于本申请的一实施例中，根据所述激活特征分数更新所述第一空间的方式包括：当检测到信号值点为局部极大值点时，所述局部极大值点根据与所述第一空间以及所述第二空间的空间容量值相关的填充规则，分别对所述第一空间进行填充；其中，所述第一空间填充规则，包括根据所述第一空间的局部极大值的数量来填充所述第一空间。于本申请的一实施例中，根据所述激活特征分数更新所述第二空间的各局部极值点的方式包括：在新的局部极大值点中随机在阈值范围内抽取服从均匀分布的随机局部极大值点的电压值，若该电压值小于等于所述激活特征分数，则随机抽取所述新的局部极大值点中的一个填充所述第二空间。于本申请的一实施例中，所述方法还包括：在填充所述第一空间以及第二空间的过程中，每一个填充的局部最大值点都会以电压值从小到大的方式顺序排列形成极值点空间曲线。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种外骨骼表面肌电信号激活特征提取系统，所述系统包括：获取输入值模块，用于获取包含信号短期的极值点的第一空间的容量值、包含信号长期的极值点的第二空间的空间容量值、灵敏度值以及灵敏度上限值；填充模块，用于在当检测到信号值点为局部极大值点时，所述局部极大值点根据与所述第一空间以及所述第二空间的空间容量值相关的填充规则，分别对所述第一空间以及第二空间进行填充直至所述第二空间达到该空间的空间容量；激活特征分数模块，用于根据所述处于第一空间以及第二空间的局部极大值点的电压值点计算激活特征分数，以判断当前信号的激活状态；自适应更新模块，用于根据所述激活特征分数的分别更新所述第一空间以及第二空间的各局部极值点，以保证所述第一空间以及第二空间能量分布差异小于一阈值。为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种外骨骼表面肌电信号激活特征提取终端，包括：一或多个通信器，用于与外部通信；一或多个存储器，用于存储计算机程序；一或多个处理器，用于运行所述计算机程序，以执行所述的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法。如上所述，本申请的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法、系统、以及终端，具有以下有益效果：本申请提出了一种基于信号极值点空间的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，增加了表面肌电信号在外骨骼系统中的实用性、稳定性和泛用性。该方法可以以较小的计算消耗获得所需的sEMG信号激活情况，为将来将搭配有sEMG传感器的各类自动化系统在不同使用者中的复用和推广提供了可能性，降低企业和用户使用相关产品的成本。附图说明图1显示为本申请一实施例中的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法的流程示意图。图2显示为本申请一实施例中的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法的流程示意图。图3显示为本申请一实施例中的外骨骼表面肌电信号激活特征提取系统的结构示意图。图4显示为本申请一实施例中的外骨骼表面肌电信号激活特征提取终端的结构示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取包含信号短期的极值点的第一空间的容量值、包含信号长期的极值点的第二空间的空间容量值、灵敏度值以及灵敏度上限值；/n当检测到信号值点为局部极大值点时，所述局部极大值点根据与所述第一空间以及所述第二空间的空间容量值相关的填充规则，分别对所述第一空间以及第二空间进行填充直至所述第二空间达到该空间的空间容量；/n根据所述处于第一空间以及第二空间的局部极大值点的电压值点计算激活特征分数，以判断当前信号的激活状态；/n根据所述激活特征分数的分别更新所述第一空间以及第二空间的各局部极值点，以保证所述第一空间以及第二空间能量分布差异小于一阈值。/n

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，其特征在于，所述方法包括：
获取包含信号短期的极值点的第一空间的容量值、包含信号长期的极值点的第二空间的空间容量值、灵敏度值以及灵敏度上限值；
当检测到信号值点为局部极大值点时，所述局部极大值点根据与所述第一空间以及所述第二空间的空间容量值相关的填充规则，分别对所述第一空间以及第二空间进行填充直至所述第二空间达到该空间的空间容量；
根据所述处于第一空间以及第二空间的局部极大值点的电压值点计算激活特征分数，以判断当前信号的激活状态；
根据所述激活特征分数的分别更新所述第一空间以及第二空间的各局部极值点，以保证所述第一空间以及第二空间能量分布差异小于一阈值。


2.根据权利要求1所述的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，其特征在于，所述填充规则包括：第一空间填充规则以及第二空间填充规则；其中，
所述第一空间填充规则，包括根据所述第一空间的局部极大值的数量来填充所述第一空间；
所述第二空间填充规则，包括将该局部极大值点的电压值直接填充至所述第二空间内。


3.根据权利要求2所述的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，其特征在于，根据所述第一空间的局部极大值的数量来进行填充所述第一空间的方式包括：
判断所述第一空间的局部最大值点的数量是否小于所述第一空间的空间容量；
若是，直接将该局部最大值点的电压值直接填充至所述第一空间；
若否，将最早填充至所述第一空间的局部极大值点剔除，将该局部最大值点的电压值填充至所述第一空间。


4.根据权利要求1所述的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，其特征在于，根据所述处于第一空间以及第二空间的局部极大值点的电压值点计算激活特征分数，以判断当前信号的激活状态的方式包括：
通过对比在所述灵敏度下的第一空间和第二空间的局部极大值点的电压值，以及所述灵敏度上限值下的第二空间的局部极大值点的电压值，来计算激活特征分数，以判断当前信号的激活状态。


5.根据权利要求4所述的外骨骼表面肌电信号激活特征提取方法，其特征在于，通过对比在所述灵敏度下的第一空间和第二空间的局部极大值点的电压值，以及所述灵敏度上限值下的第二空间的局部极大值点的电压值，来计算激活特征分数的方式包括：第一方式、第二方式以及第三方式中的一种；其中，
所述第一方式包括：当处于所述灵敏度条件下，所述第一空间的局部极大值点的电压值不大于所述第二空间的局部极大值点的电压值时，所述激活特征分数为0，对应的激活状态为未激活状态；
所述第二方式包括：当在所述灵敏条件下的第一空间的局部极大值点的电压值不仅大于在...

【专利技术属性】
技术研发人员：董济铭，马斌，陈小刚，桂剑，赵婷，于朱庭，沈芸，江海岳，王崇亮，
申请(专利权)人：上海中研久弋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31