【技术实现步骤摘要】
本申请涉及生物信号分析，更具体地，涉及一种环形表面肌电传感器位置偏移校准方法、设备及介质。
技术介绍
1、表面肌电信号(surface electromyography，semg)是从人体表皮层直接采集的肌肉电活动信号，该信号能够反映肢体的行为动作信息。由于表面肌电信号的无创采集方式、信号分布广泛以及相对稳定的信号特性，使其成为了智能假肢、外骨骼装置及其他人机交互系统中不可或缺的信息来源。
2、然而，表面肌电传感器在实际使用的过程中存在一定的局限性。特别是在频繁穿戴或使用中，表面肌电传感器的电极容易发生位置偏移，这种偏移会导致采集到的信号发生变化，进而影响到基于这些信号的动作分类和识别精度。电极偏移问题因此成为限制表面肌电技术广泛应用的一个技术瓶颈。
3、现有的表面肌电传感器偏移校准技术中的一种方法是采用改进的灰度共生矩阵纹理特征结合高密度表面肌电特征，该技术具有明显的空间位置无关性。相较于传统的时域、频域特征，此方法在动作识别的准确性上取得了显著提升。然而，该方法主要适用于高密度阵列式肌电信号传感器，而对于广泛使用的稀疏表面电极传感器的兼容性尚未得到充分验证，从而限制了其应用范围。
技术实现思路
1、针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本申请提供了一种环形表面肌电传感器位置偏移校准方法、设备及介质，用于至少适用于稀疏表面电极传感器的偏移校准，从而可扩展偏移校准方法适配传感器的应用范围。
2、为实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种环形表面肌
3、对环形表面肌电传感器各通道电极在第一动作时获取的表面肌电信号进行去噪预处理；
4、对经过去噪预处理后的表面肌电信号进行时域特征提取，得到各通道相应的特征值；
5、将各通道相应的特征值作为各通道对应的极角的极径投射到极坐标系中；
6、将各通道相应的特征值在所述极坐标系中对应的矢量做矢量叠加处理，得到有关叠加总矢量的活跃极角；
7、将所述活跃极角与所述环形表面肌电传感器的初始放置角度比对，获取通道电极偏移量；
8、根据各通道相应的特征值的映射变换与所述通道电极偏移量的关系，构建通道电极偏移校正矩阵；
9、基于所述通道电极偏移校正矩阵，对当前电极位置下获取的表面肌电信号对应的特征值进行校正，获取校正后的特征值；
10、所述环形表面肌电传感器包括沿周向均匀分布的若干个电极，每个采集所述表面肌电信号的电极为一个通道。
11、进一步地，所述根据各通道相应的特征值的映射变换与所述通道电极偏移量的关系，构建通道电极偏移校正矩阵的公式包括：
12、
13、其中，δα表示所述通道电极偏移量；f(δα)表示通道偏移关系值；e表示所述环形表面肌电传感器沿周向均匀分布的电极的数量；te×e(δα)表示所述通道电极偏移校正矩阵。
14、进一步地，所述基于所述通道电极偏移校正矩阵，对当前电极位置下获取的表面肌电信号对应的特征值进行校正，获取校正后的特征值的公式包括：
15、
16、其中，x表示所述当前电极位置下获取的表面肌电信号对应的特征值；表示所述校正后的特征值。
17、进一步地，所述对经过去噪预处理后的表面肌电信号进行时域特征提取，得到各通道相应的特征值的公式包括：
18、
19、其中，l表示时间窗口长度；fs表示所述环形表面肌电传感器各通道电极的采样频率；xi表示时间窗口中第i个采样点所采集到的表面肌电信号的幅值；frms(x)表示单一通道中单个时间窗口的均方根特征值；使用rms作为特征提取函数，rms表示均方根。
20、进一步地，所述将各通道相应的特征值作为各通道对应的极角的极径投射到极坐标系中包括：
21、以第一通道所在的方向为所述极坐标系的极轴参考方向，第二通道至第e通道分别对应所述极坐标系中的的极角方向；
22、采用均方根作为特征提取函数的特征提取方法，将e个通道中各时间窗口内表面肌电信号的均方根特征值的大小分别作为各个对应的极角上的极径；针对来自e个通道电极的任意样本点，有：
23、x＝(pn,1,pn,2,...,pn,m)；
24、其中，pn,m表示来自第n个时间窗口、第m个通道的均方根特征值，m＝1,2,3,...,e；将以极坐标点的表示形式绘制在所述极坐标系内，各均方根特征值大小作为散点绘制的极径。
25、进一步地，所述将各通道相应的特征值在所述极坐标系中对应的矢量做矢量叠加处理，得到有关叠加总矢量的活跃极角包括：
26、将前述得到的若干个所述极坐标点作为矢量进行矢量叠加运算，即将所述极坐标系内的任意散点作为矢量，由所述极坐标系到直角坐标系的映射关系，在所述直角坐标系内可表示为pn,m；
27、
28、利用矢量叠加运算获取所述第一动作下的叠加总矢量：
29、
30、
31、其中，h表示所述第一动作引导下获得的肌电特征样本量；表示所述叠加总矢量的矢量点坐标；px表示所述叠加总矢量的矢量点横坐标；py表示所述叠加总矢量的矢量点纵坐标；α表示有关所述叠加总矢量的活跃极角。
32、进一步地，所述将所述活跃极角与所述环形表面肌电传感器的初始放置角度比对，获取通道电极偏移量包括：
33、用所述环形表面肌电传感器的初始放置角度减去所述活跃极角，得到所述通道电极偏移量。
34、进一步地，所述去噪预处理包括：
35、去基线漂移、去工频干扰、高通滤波、全波整流、低通滤波和归一化中的一种或多种去噪预处理方式。
36、进一步地，所述环形表面肌电传感器包括沿周向均匀分布的e个电极，其中，3≤e≤16。
37、进一步地，e＝8。
38、第二方面，本申请提供了一种电子设备，包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元能够执行上述任一项所述的位置偏移校准方法的步骤。
39、第三方面，本申请提供了一种存储介质，其存储有可由访问认证设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在访问认证设备上运行时，使得所述访问认证设备能够执行上述任一项所述的位置偏移校准方法的步骤。
40、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
41、本申请提出了一种环形表面肌电传感器位置偏移校准方法，该位置偏移校准方法建立了一个相对于环形表面肌电传感器静止的极坐标系。在此极坐标系中，通过监测极坐标系下的活跃极角的变化即可有效地追踪表面肌电信号的变化。当环形表面肌电传感器发生旋转偏移时，仅需少量的旋转后肌电信号数据与初始或标准位置的数据进行比较，即可准确地估计出环形表面肌电传感器的横向旋转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环形表面肌电传感器位置偏移校准方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述根据各通道相应的特征值的映射变换与所述通道电极偏移量的关系，构建通道电极偏移校正矩阵的公式包括：
3.如权利要求2所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述基于所述通道电极偏移校正矩阵，对当前电极位置下获取的表面肌电信号对应的特征值进行校正，获取校正后的特征值的公式包括：
4.如权利要求2-3任一项所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述对经过去噪预处理后的表面肌电信号进行时域特征提取，得到各通道相应的特征值的公式包括：
5.如权利要求4所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述将各通道相应的特征值作为各通道对应的极角的极径投射到极坐标系中包括：
6.如权利要求5所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述将各通道相应的特征值在所述极坐标系中对应的矢量做矢量叠加处理，得到有关叠加总矢量的活跃极角包括：
7.如权利要求6所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述将所述活跃极角与所述环形表面肌电传感器的初
8.如权利要求1-3、权利要求5-7任一项所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述环形表面肌电传感器包括沿周向均匀分布的e个电极，其中，3≤e≤16。
9.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理单元、以及至少一个存储单元，其中，所述存储单元存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理单元执行时，使得所述处理单元能够执行权利要求1-8任一项所述的位置偏移校准方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，其存储有可由访问认证设备执行的计算机程序，当所述计算机程序在访问认证设备上运行时，使得所述访问认证设备能够执行权利要求1-8任一项所述的位置偏移校准方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种环形表面肌电传感器位置偏移校准方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述根据各通道相应的特征值的映射变换与所述通道电极偏移量的关系，构建通道电极偏移校正矩阵的公式包括：
3.如权利要求2所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述基于所述通道电极偏移校正矩阵，对当前电极位置下获取的表面肌电信号对应的特征值进行校正，获取校正后的特征值的公式包括：
4.如权利要求2-3任一项所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述对经过去噪预处理后的表面肌电信号进行时域特征提取，得到各通道相应的特征值的公式包括：
5.如权利要求4所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述将各通道相应的特征值作为各通道对应的极角的极径投射到极坐标系中包括：
6.如权利要求5所述的位置偏移校准方法，其特征在于，所述将各通道相应的特征值在所述极坐标系...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄立，黄晟，胡炫烨，倪常茂，黄玉钊，姚娜，高兆龙，
申请(专利权)人：武汉衷华脑机融合科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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