人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统及反馈信号生成方法技术方案

本发明专利技术涉及人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统及反馈信号生成方法，所述系统包括肌肉电信号传感器，振动反馈设备，虚拟现实眼镜设备，虚拟现实场景模块等，所述方法包括：1，构建虚拟现实场景平台,2，肌肉电信号的预处理等，本发明专利技术所述方法优越效果在于：用户通过执行正确的敲击姿势时，即在训练初期给定一个规范的敲击姿势，用户能够得到振动反馈会随敲击力量的改变而线性变化，通过使用精简的振动反馈设备，并由相应的振动反馈算法驱动，在训练过程中产生因敲击不同材质的相对应特征的振动反馈，给予用户更高的活动自由度和用户体验。

【技术实现步骤摘要】
人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统及反馈信号生成方法
本专利技术涉及虚拟现实领域，具体涉及基于多通道人体肌肉电信号(EMG，electromyogram)虚拟打击振动反馈系统及其反馈信号生成方法。
技术介绍
打击乐一直是乐器演奏中的最常见最受欢迎的音乐表达方式。众所周知，要想熟练的掌握一门打击乐器，一个充分条件即需要长期的重复性训练正确的敲击姿势和力量，形成相应的肌肉记忆和运动技能。随着虚拟现实技术的发展和可穿戴设备的普及，用户可以不约束于传统的训练场地、器材、临场教学等因素，沉浸在虚拟环境中进行打击乐的演奏是一个有效的解决方案，归功于场景的可编程性，不但能够减少训练成本，而且还能够提高训练的质量。但是目前在该场景下，现有的技术以及解决方案仍存在以下几点问题：1.当涉及到人体的姿势判别时，可以采用安置在肢体表面的加速度仪去研究人体的物理运动状态，然而当具体研究人体前肢的敲击行为时，由于碰撞产生的振动会对肢体固定的加速度仪造成很大程度的噪声，所以在该场景下加速度并不是一个很合理的解决方案。类似的，还可以采用计算机视觉的方式对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统，其特征在于，包括：/n肌肉电信号传感器，佩戴于用户在前手臂，用于探测用户在敲击时刻的肌肉电信号；/n振动反馈设备，由用户手持，用于模拟在虚拟环境中的物体碰撞产生的振动；/n虚拟现实眼镜设备，戴于用户头部用于反馈虚拟场景中的场景画面；/n定位基站，振动反馈设备和虚拟眼镜设备均通过定位基站进行空间位置的实时定位；/n虚拟现实场景平台模块，虚拟现实场景平台模块包括肌肉电信号传感器，振动反馈设备，虚拟现实眼镜设备，虚拟现实场景模块，定位基站，虚拟现实场景平台模块运行于计算机上。/n

【技术特征摘要】
1.一种人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统，其特征在于，包括：
肌肉电信号传感器，佩戴于用户在前手臂，用于探测用户在敲击时刻的肌肉电信号；
振动反馈设备，由用户手持，用于模拟在虚拟环境中的物体碰撞产生的振动；
虚拟现实眼镜设备，戴于用户头部用于反馈虚拟场景中的场景画面；
定位基站，振动反馈设备和虚拟眼镜设备均通过定位基站进行空间位置的实时定位；
虚拟现实场景平台模块，虚拟现实场景平台模块包括肌肉电信号传感器，振动反馈设备，虚拟现实眼镜设备，虚拟现实场景模块，定位基站，虚拟现实场景平台模块运行于计算机上。


2.一种人体肌电信号虚拟打击振动反馈信号生成方法，包括以下步骤：
步骤1，构建虚拟现实场景平台，虚拟现实场景平台包括肌肉电信号传感器，振动反馈设备，虚拟现实眼镜设备，虚拟现实场景模块，定位基站，虚拟现实场景平台运行于计算机上；
步骤2，肌肉电信号的预处理；
步骤3，建立基于肌肉电信号的振动反馈模型；
步骤4，设计针对低保真度电机的振动反馈信号的生成方法。


3.按照权利要求2所述人体肌电信号虚拟打击振动反馈信号生成方法，其特征在于，步骤2所述肌肉电信号的预处理包含：
步骤2.1，用户在前手臂佩戴肌肉电信号传感器，在虚拟环境中，通过敲击触发系统的碰撞检测，用于探测用户在敲击的时刻的肌肉电信号；
步骤2.2，通过Unity3D平台对虚拟场景的碰撞检测触发，驱动肌肉电信号传感器读取该时刻的原始肌肉电信号，并通过平均绝对值对原始肌肉电信号进行预处理，如下式(1)所示：



上式(1)中：|xi|对原始的正负肌肉电信号值进行了绝对值处理，N则是对采样的肌肉电信号块中的样本数，MAV则是预处理后的肌肉电信号值；
步骤2.3，在训练起始阶段，根据给定一个标准的敲击姿势，获取600组用户在标准的敲击姿势下敲击的肌肉电数据，用户使用的力量分布均匀，将获取的600组肌肉电数据输入到主成分分析模型中进行参数训练，得出每个肌肉电传感器对应通道的权重值，再得出如公式(2)所示的加权平均的肌肉电信号值：

【专利技术属性】
技术研发人员：付艳，徐鹏飞，武仲科，王醒策，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11