基于表面肌電信號的人體下肢運動自動分類研究.pdf

1、表面肌電(surface Electromyography，sEMG)信號是一種復雜的人體表皮下肌肉電活動在皮膚表面處時間和空間上的綜合結(jié)果，是從人體骨骼肌表面通過非侵入方式記錄下來的神經(jīng)肌肉活動時發(fā)放的生物電信號，它能在非損傷狀態(tài)下實時反映神經(jīng)肌肉的功能狀態(tài)。本文主要研究人體下肢sEMG信號的采集與處理以及基于sEMG信號的運動模式辨識方法，研究內(nèi)容主要涉及神經(jīng)—肌肉學科中的神經(jīng)肌電信號、信號處理和模式識別等方面。
　　隨著材料

2、、傳感器和計算機等技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)外對表面肌電的研究也逐步深入，使得表面肌電信號不僅在運動醫(yī)學、臨床醫(yī)學及康復醫(yī)學等領域被廣泛應用，而且還成為了人工假肢的理想控制信號。sEMG信號的模式識別是其應用的基礎，為此，本文深入探討了如何由采集的sEMG信號來識別下肢不同的運動模式，其目的就是基于sEMG信號的非平穩(wěn)性和隨機性，運用現(xiàn)代信號處理方法尋求其內(nèi)在的本質(zhì)特征，并深入研究及運用現(xiàn)代模式識別理論設計模式分類器，使其能夠?qū)ο轮\動模式的本征值

3、進行有效識別，為揭示sEMG信號的本質(zhì)與多自由度肌電控制假肢的實用化提供理論依據(jù)，主要工作和創(chuàng)新之處如下:
　　1.設計了sEMG信號的放大濾波電路，sEMG信號的放大濾波電路是實現(xiàn)肌電信號采集系統(tǒng)的關鍵，根據(jù)sEMG信號的幅頻特性和外界信號對其影響，本文設計了較好的濾波電路，特別是設計出了一種新型的50Hz工頻陷波電路，能夠很好地解決工頻噪聲對sEMG信號的不良影響;
　　2.利用小波變換的多分辨率分析技術(shù)，利用小波分解系

4、數(shù)矩陣的奇異值構(gòu)建sEMG信號特征向量，結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡和支持向量機分類器，對人體下肢常見六種運動的分類進行了研究，并完成了對下肢肌肉的疲勞評估和基于sEMG信號的路況識別;
　　3.提出了基于粒子群優(yōu)化的過程神經(jīng)網(wǎng)絡分類算法，兼顧了采集信號的空間耦合作用和時間積累效應，避免了因特征提取而導致的信息流失，在無需進行特征提取的情況下，完成了對人體下肢不同運動模式的自動分類。與傳統(tǒng)的過程神經(jīng)網(wǎng)絡算法相比，本文采用的粒子群算法通過對網(wǎng)絡