一种基于模式识别的肌电生物反馈设备及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于模式识别的肌电生物反馈设备及系统，实时采集肌电数据，获取N个通道中每一个通道中距离当前时刻最近的M个原始肌电数据，根据所述N个通道中的每一个的M个原始肌电数据得到目标肌电数据；根据所述目标肌电数据进行活动段的提取；提取活动段的特征，对特征提取后的活动段，利用模式识别方法识别用户的动作，根据所述动作控制肌电生物反馈设备的输出反馈信息。本发明专利技术能够准确对肌电生物反馈设备中模式识别的活动段进行识别，提高了模式识别的准确率，便于用户准确控制游戏，提高儿童进行康复训练的积极性。提高儿童进行康复训练的积极性。提高儿童进行康复训练的积极性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模式识别的肌电生物反馈设备及系统


[0001]本申请涉及医疗器械领域，尤其涉及基于模式识别的肌电生物反馈设备及系统。

技术介绍

[0002]儿童是身体、智力发育的关键时期，儿童的健康成长对于人的一生至关重要，但是受到遗传、环境等因素的影响，多动症、孤独症、语言障碍等时有发生，儿童训练有助于以上病症的改善。所谓儿童是指采用科学的方式，有针对性的采取一些措施，以完全或部分的恢复儿童身心的健康。我国的儿童起步于20世纪80年代，经过这些年的发展，很多医院以及机构建立了儿童科，而且采用的方式也越来越科学、规范。
[0003]生物反馈治疗法是儿童训练中常用的方式，主要包括肌电生物反馈治疗、皮电生物反馈治疗、脑电生物反馈治疗等，其中肌电生物反馈可以用于辅助治疗儿童运动障碍、注意力不集中等，为了吸引儿童的注意力，肌电生物反馈主要是以游戏的方式与儿童交互。但是目前用肌电信号控制游戏延迟较大，精确度不高，往往儿童做出对应动作后，游戏中的角色延迟一定时间后才做出反应，这就导致无法实现精确的游戏控制，对于一些稍微复杂点的游戏，操控性更差，儿童的兴趣降低，效果也明显下降。如何提高肌电生物反馈设备动作识别的准确度是提高儿童参与训练以及提高康复效果的关键。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，一方面，本专利技术提供了一种基于模式识别的肌电生物反馈设备，所述设备包括电极、主机、显示器，所述设备还包括以下模块：
[0005]采集与预处理模块，用于实时采集肌电数据，获取N个通道中每一个通道中距离当前时刻最近的M个原始肌电数据，根据所述N个通道中的每一个的M个原始肌电数据得到目标肌电数据；所述N为正偶数
[0006]活动段提取模块，根据所述目标肌电数据进行活动段的提取；
[0007]识别与反馈模块，用于提取活动段的特征，对特征提取后的活动段，利用模式识别方法识别用户的动作，根据所述动作控制肌电生物反馈设备的输出反馈信息。
[0008]优选地，所述根据所述目标肌电数据进行活动段的提取，具体为：
[0009]对于每组所述目标肌电数据，根据游戏难度和所述肌电生物反馈设备的资源利用率，将所述目标肌电数据按顺序划分为H段，分别计算每段的信号的平方和的平均值V1；
[0010]若所述平均值V1逐步增加，且从H段中的第K段开始，所述平均值V1大于第一阈值，则将所述第K段的起始点作为活动段的确认起始点；
[0011]若所述平均值V1逐步减小，且从H段中的第L段开始，所述平均值V1小于第一阈值，则将所述第L段的末尾作为活动段的确认结尾点；
[0012]根据所述确认起始点和所述确认结尾点提取每个通道的活动段；
[0013]所述K＝1、2、...、H，所述L＝1、2、...、H。
[0014]优选地，根据游戏难度和所述肌电生物反馈设备的资源利用率，将所述目标肌电
数据按顺序划分为H段，具体为：根据计算划分的段数H，其中，β为游戏难度系数，ε为所述资源利用率，M1为最小分段肌电数据个数。
[0015]优选地，所述若N>2，将N个通道分为N/2组，具体为：
[0016]获取N个通道中每一个的M个原始肌电数据的平方和的平均值V2，按照V2从大到小的顺序所述N个通道进行排序，将第L个和第N/2+L个分配到一组，所述L＝1、2、...、N/2。
[0017]优选地，所述根据所述N个通道中的每一个的M个原始肌电数据得到目标肌电数据，具体为：将N个通道分为N/2组，每组保护两个通道的M个原始肌电数据，将所述两个通道的M个原始肌电数据相减后作为提取活动段的目标肌电数据。
[0018]另一方面，本专利技术还提供了一种基于模式识别的肌电生物反馈系统，所述系统包括以下模块：
[0019]采集与预处理模块，用于实时采集肌电数据，获取N个通道中每一个通道中距离当前时刻最近的M个原始肌电数据，根据所述N个通道中的每一个的M个原始肌电数据得到目标肌电数据；所述N为正偶数
[0020]活动段提取模块，根据所述目标肌电数据进行活动段的提取；
[0021]识别与反馈模块，用于提取活动段的特征，对特征提取后的活动段，利用模式识别方法识别用户的动作，根据所述动作控制肌电生物反馈设备的输出反馈信息。
[0022]优选地，所述根据所述目标肌电数据进行活动段的提取，具体为：
[0023]对于每组所述目标肌电数据，根据游戏难度和所述肌电生物反馈设备的资源利用率，将所述目标肌电数据按顺序划分为H段，分别计算每段的信号的平方和的平均值V1；
[0024]若所述平均值V1逐步增加，且从H段中的第K段开始，所述平均值V1大于第一阈值，则将所述第K段的起始点作为活动段的确认起始点；
[0025]若所述平均值V1逐步减小，且从H段中的第L段开始，所述平均值V1小于第一阈值，则将所述第L段的末尾作为活动段的确认结尾点；
[0026]根据所述确认起始点和所述确认结尾点提取每个通道的活动段；
[0027]所述K＝1、2、...、H，所述L＝1、2、...、H。
[0028]优选地，根据游戏难度和所述肌电生物反馈设备的资源利用率，将所述目标肌电数据按顺序划分为H段，具体为：根据计算划分的段数H，其中，β为游戏难度系数，ε为所述资源利用率，M1为最小分段肌电数据个数。
[0029]优选地，所述若N>2，将N个通道分为N/2组，具体为：
[0030]获取N个通道中每一个的M个原始肌电数据的平方和的平均值V2，按照V2从大到小的顺序所述N个通道进行排序，将第L个和第N/2+L个分配到一组，所述L＝1、2、...、N/2。
[0031]优选地，所述根据所述N个通道中的每一个的M个原始肌电数据得到目标肌电数据，具体为：将N个通道分为N/2组，每组保护两个通道的M个原始肌电数据，将所述两个通道的M个原始肌电数据相减后作为提取活动段的目标肌电数据。
[0032]本专利技术针对肌电生物反馈仪中用户动作识别不准确的问题，通过对多通道采集的肌电信号进行分组，将信号相差较大的通道进行相减，不仅有助于抑制噪声，而且避免了对每个通道在活动段提取时分别设置阈值的问题；
[0033]此外，根据游戏难度和所述肌电生物反馈设备的资源利用率，对目标肌电数据进行分组，在游戏难度大、资源利用率的情况下，增加每个目标肌电数据的分段，提高了活动段检测的准确性，避免了分段过少时，无法及时发现活动启示和活动结束的问题。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为两通道采集的sEMG数据；
[0036]图2为模式识别框架图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模式识别的肌电生物反馈设备，所述设备包括电极、主机、显示器，其特征在于，所述设备还包括以下模块：采集与预处理模块，用于实时采集肌电数据，获取N个通道中每一个通道中距离当前时刻最近的M个原始肌电数据，根据所述N个通道中的每一个的M个原始肌电数据得到目标肌电数据；所述N为正偶数；活动段提取模块，根据所述目标肌电数据进行活动段的提取；识别与反馈模块，用于提取活动段的特征，对特征提取后的活动段，利用模式识别方法识别用户的动作，根据所述动作控制肌电生物反馈设备的输出反馈信息。2.如权利要求1所述的肌电生物反馈设备，其特征在于，所述根据所述目标肌电数据进行活动段的提取，具体为：对于每组所述目标肌电数据，根据游戏难度和所述肌电生物反馈设备的资源利用率，将所述目标肌电数据按顺序划分为H段，分别计算每段的信号的平方和的平均值V1；若所述平均值V1逐步增加，且从H段中的第K段开始，所述平均值V1大于第一阈值，则将所述第K段的起始点作为活动段的确认起始点；若所述平均值V1逐步减小，且从H段中的第L段开始，所述平均值V1小于第一阈值，则将所述第L段的末尾作为活动段的确认结尾点；根据所述确认起始点和所述确认结尾点提取每个通道的活动段；所述K＝1、2、...、H，所述L＝1、2、...、H。3.如权利要求2所述的肌电生物反馈设备，其特征在于，根据游戏难度和所述肌电生物反馈设备的资源利用率，将所述目标肌电数据按顺序划分为H段，具体为：根据计算划分的段数H，其中，β为游戏难度系数，ε为所述资源利用率，M1为最小分段肌电数据个数。4.如权利要求1所述的肌电生物反馈设备，其特征在于，所述若N>2，将N个通道分为N/2组，具体为：获取N个通道中每一个的M个原始肌电数据的平方和的平均值V2，按照V2从大到小的顺序所述N个通道进行排序，将第L个和第N/2+L个分配到一组，所述L＝1、2、...、N/2。5.如权利要求1
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4任一项所述的肌电生物反馈设备，其特征在于，所述根据所述N个通道中的每一个的M个原始肌电数据得到目标肌电数据，具体为：将N个通道分为N/2组，每组保护两个通道的M个原始肌电数据，将所述两个通道的M个原始肌电数据相减后作为提取活动段的目标肌电数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凌啸，
申请(专利权)人：驻马店市中心医院，
类型：发明
国别省市：