專利名稱：人體表面肌電信號單通道盲源分離法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種人體表面肌電信號單通道盲源分離法。
背景技術(shù)：
人體表面肌電信號是神經(jīng)肌肉系統(tǒng)進(jìn)行隨意性和非隨意性活動時，生物電變化經(jīng)表面電極引導(dǎo)而獲得到的一維電壓時間序列信號。肌電電極所采集到的表面肌電信號，幅值較低，易受到周圍環(huán)境噪聲干擾，盲源分離方法能夠?qū)τ谠肼暤囊种凭哂休^好的效果。在脫機(jī)的情況下，采用盲源分離方法處理人體前臂的表面肌電信號后，識別人的各種手勢準(zhǔn)確率高達(dá)99%。對于信號的多通道傳輸，大都采用多接口和連線，或者復(fù)用和解復(fù)用技術(shù)，這些方法缺點是采用設(shè)備復(fù)雜度較高，花費(fèi)成本高。單通道盲源分離是盲源分離的一種極端的情況，即在未知信號混合的方式的情況下，憑借單通道信號恢復(fù)出多通道信號，人們在這方面的探索也是剛剛展開，目前常見的方式是將單通道通過某種方法轉(zhuǎn)化為“虛擬多通道”，最后利用獨(dú)立成分分析ICA進(jìn)行分離得出原信號。目前主要的單通道盲源分離法有以下三種類型①單通道ICA分析(single channel ICA)即SCICA,當(dāng)信號的頻譜相距較近,對于如母
嬰心跳的混合信號，用SCICA方法不能進(jìn)行分離；@對信號奇異值分解(Singular Value
Decomposition, SVD)后再進(jìn)行 ICA 處理，即 SVD_ICA 和奇異譜分析 Singular SpectrumAnalysis, SSA)后進(jìn)行ICA處理，即SSA_ICA，此兩種方法對于信號頻譜重疊時，分離信號
效果較差，出現(xiàn)混疊；@小波分解(Wavelet Decomposition)后進(jìn)行ICA處理，即Wavelet_
ICA 和經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)后進(jìn)行 ICA 處理，即 EMD_ICA,此兩種方法在信號的頻譜重疊的情況下仍能進(jìn)行分離，運(yùn)用小波分解時需要針對不同的信號進(jìn)行選取小波，而EMD分解是根據(jù)信號的特征提取出本征模態(tài)函數(shù)(Intrinsic ModelFunction)，即MF，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性；由于所采集到的人體表面肌電信號頻譜在一定情況下會重疊，實際對比Wavelet_ICA和EMD_ICA，發(fā)現(xiàn)EMD_ICA分離效果波形平滑，更接近原信號，但EMD_ICA方法處理過程速度較慢，過程中需要人憑借經(jīng)驗進(jìn)行信號的挑選，智能性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種利用單通道盲源分離法對人體肌電信號進(jìn)行采集的方法， 可以有效地克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，其特征在于采用的模塊包括有多通道輸入單通道輸出的肌電信號預(yù)處理模塊和單通道輸入多通道輸出的肌電信號單通道盲源分離模塊，其實施步驟是
A、將采集到多路肌電信號通過屏蔽導(dǎo)線送到肌電信號預(yù)處理模塊直接相加，得到預(yù)處理單通道肌電信號X ；
B、將預(yù)處理所得到的單通道肌電信號4 送到肌電信號盲源分離模塊，進(jìn)行總體經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition),即 EEMD 分解,主成份分析PCA 降維和獨(dú)立成分分析ICA，實現(xiàn)多路表面肌電信號通過一個輸入口采集，多路輸出口輸出
B.I、總體經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解EEMD處理得到本征模態(tài)函數(shù)MFs ；
a、將預(yù)處理所得到的單通道肌電信號4 ，多次加入具有均值為零、標(biāo)準(zhǔn)差為常數(shù)的白噪聲巧⑴，即為^) =，其中巧(0為加入白噪聲之后的信號，％(X)為第i次
加入的白噪聲，白噪聲叫⑴的準(zhǔn)則為O <a<·^，a二子，σ=+ ,其中，，表示加入的高斯
2eo
白噪聲標(biāo)準(zhǔn)差4表示肌電信號中有效高頻成分的幅值標(biāo)準(zhǔn)差，4表示肌電信號幅值標(biāo)準(zhǔn)差，α為比例系數(shù)，通常情況下 =^4能有效避免肌電信號分解中的模式混淆；
b、對所得到的信號進(jìn)行經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解EMD，得到各自的MF記為％ ，和余項.卩(X)。其中表示加入白噪聲后分解得到的第j個IMF ；
C、將步驟b所得到的MF進(jìn)行總體平均運(yùn)算，得到MFs為
權(quán)利要求
1.ー種人體表面肌電信號單通道盲源分離法，其特征是采用的模塊包括有多通道輸入單通道輸出的肌電信號預(yù)處理模塊和單通道輸入多通道輸出的肌電信號單通道盲源分離模塊，實施步驟是 A、將采集到多路肌電信號通過屏蔽導(dǎo)線送到肌電信號預(yù)處理模塊直接相加，得到預(yù)處理單通道肌電信號； B、將預(yù)處理所得到的單通道肌電信號X 送到肌電信號盲源分離模塊，進(jìn)行總體經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition),即 EEMD 分解,主成份分析PCA 降維和ICA分析，實現(xiàn)多路表面肌電信號通過ー個輸入口采集，多路輸出口輸出 B.I、總體經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解EEMD處理得到本征模態(tài)函數(shù)MFs a、將預(yù)處理所得到的單通道肌電信號^X)，多次加入具有均值為零、標(biāo)準(zhǔn)差為常數(shù)的白噪聲％(1)，即為
全文摘要
一種人體表面肌電信號單通道盲源分離法，屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特征是采用多通道輸入單通道輸出的肌電信號預(yù)處理模塊和單通道輸入多通道輸出的單通道盲源分離模塊，實施步驟是把多路表面肌電信號在肌電信號預(yù)處理模塊直接相加混合為單通道信號進(jìn)行傳輸，最后在肌電信號單通道盲源分離模塊在不影響后期模式識別效果條件下，簡單、快捷、有效的恢復(fù)出源信號，實現(xiàn)多路輸出口輸出，以此來替代傳統(tǒng)采用多接口和多通道、或者復(fù)用和解復(fù)用的多通道傳輸技術(shù)。本發(fā)明能夠有效地減少傳輸通道數(shù)量，達(dá)到降低硬件復(fù)雜度，節(jié)約設(shè)備成本的目的。
文檔編號A61B5/0488GK102631195SQ20121011409
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者卓東風(fēng), 李秋果, 王清華, 郭一娜, 黃書華 申請人:太原科技大學(xué)