表面肌電信號（Surface Electromyography sEMG）,是一種電信號,并且在人體的無創(chuàng)肌肉檢查時,也是一種非常有效且使用的辦法,我們分析研究表面肌電信號的檢測和分析方法,而本文主要通過這項已比較完善和成熟的方法,并對其中一些部分加以改進,運用到評估手臂識別不同力度下演奏吉他時候的電信號,從而評估一個人演奏吉他時按和弦的手指力度的標準。本文主要對力度這單一的方面進行深入研究。第一步,先通過采集肌電信號和預處理過程,進一步了解小臂的運動的電信號和發(fā)力肌肉群信號之間的聯(lián)系,也明確本文手臂發(fā)力的肌肉群。并對所采集的兩通道肌電信號進行了比較分析,選擇了合適信號并對其進行了濾波、活動段端點檢測等預處理。然后是特征提取與分析。現(xiàn)階段比較常用的方法有三種,分別是時域法、頻域法、時頻域法。也了解了它們各自的優(yōu)缺點,最終選取了時頻域中的小波和小波包的奇異值特征,最大值特征,以及能量系數(shù)特征幾個特征分布,然后對其做了一定樣本的統(tǒng)計分析,最終選取出了小波系數(shù)奇異值作為特征向量進行下一步的識別分類訓練。最后是模式識別與探究。本文選擇的是兩種比較常用的算法,BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法和DBN算法進行... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

表面電極貼片

情況下，通�？梢皂樌粰z測到。表面肌電圖也是由多個運動單位的動作電位組成的時空復合信號，也體現(xiàn)了人體的生理結(jié)構(gòu)特征就是人體肌肉收縮。神經(jīng)的放電頻率決定了運動單位動作電位的頻率，并且運動單位中肌肉動作的頻率次數(shù)決定了振幅。當人體有運動的需求時，大腦馬上就會發(fā)出相應的指令控制，并且由根據(jù)人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)接受它。這時，運動神經(jīng)元也會沿著人的神經(jīng)系統(tǒng)傳導到軸突的末端，并沿電位傳播，導致肌纖維收縮、肌肉緊張，最后生成并識別相應的人類行為。表面肌電信號是由表面電極測得的電位差。具體形成過程如下圖2.1所示。圖2.1電位差形成過程圖Fig.2.1Formationprocessofpotentialdifference在更深的意義上，運動神經(jīng)單元（隱藏在脊髓中）的細胞中存在肌電信號。運動神經(jīng)單元也存在于人體當中。神經(jīng)軸突延伸到肌肉纖維，通過肌纖維與終板之間的融合。任何大量的肌肉纖維都與神經(jīng)元相連，然后匯合變成成一個全新的運動單元。靜止狀態(tài)的時候，在細胞膜內(nèi)中的電壓為負，細胞膜外的電壓為正。當發(fā)生這種現(xiàn)象時，我們稱之為增強，它的電壓值稱為靜態(tài)電位。在運動狀態(tài)下，我們稱如果肌肉細胞處于激發(fā)狀態(tài)時，膜電位會產(chǎn)生極化變化，并向周圍區(qū)域擴展。這樣的稱之為電位差，此時的電位為動作電位。運動單位是由同一個神經(jīng)分支控制的大量肌肉纖維組成。當肌肉受到外神經(jīng)或中樞神經(jīng)的強烈刺激時，同一運動單元中的無數(shù)肌肉纖維將同時受到刺激。我們稱所有肌肉細胞動作電位為運動單位動作電位。人體的中樞系統(tǒng)的運動單位如下圖2.2所示。沈陽工業(yè)大學碩士學位論文

第2章基于肌肉和弦力度表面肌電信號實驗設計與預處理9圖2.2中樞運動系統(tǒng)圖Fig.2.2centralmotorsystemdiagram2.1.2表面肌電信號的主要特點表面肌電信號是人類活動的一種非一般狀態(tài)，它是多相性誘發(fā)電位在時間和空間上疊加的結(jié)果。相對來說它具有一定的波動性，既能反映肌肉在不同運動中力量的變化幅度，其相關信息是又能反映肌肉運動過程中神經(jīng)和肌肉。肌電信號的特性總結(jié)如下：（1）肌電幅度：肌電信號的幅度與肌肉收縮的程度一般成正比。肌肉收縮程度越大，肌電信號的幅度越大。（2）高阻抗：采集表面肌電信號時，由于皮膚皮下組織中含有天然電阻和電容，信號的輸入阻抗相對比較高。人體阻抗由于外界環(huán)境發(fā)生變化而變化。當皮膚出現(xiàn)干燥的情況時，人體阻抗大約為一定值；阻抗將降低到干燥狀態(tài)的一半如果出現(xiàn)人體的表皮有汗或者潮濕的情況下。（3）光譜特性：sEMG的能量主要分布在1000Hz以下。所以只有選擇了合適的儀器，通過有目的性的測量途徑，才能達到為上肢康復運動識別提供更好的數(shù)據(jù)，才能較為準確、快速地獲取到需要的的肌電信號。2.1.3基于肌肉和弦力度的表面肌電信號的實驗采集系統(tǒng)本文選擇了國內(nèi)的肌電信號采集系統(tǒng)設備，包括肌電傳感器、表貼式電極，前置放大器等。由于侵入型進入人體后會造成一定的危害，所以沒有得到很廣泛的社會應用。目前比較常用的方法是非侵入式，也稱為表面電極式，可以同時采集四個通道的信號，本文采取兩個通道，電極位置和采樣頻率可根據(jù)具體實驗要求進行自由選擇。實驗選擇了上臂肱橈饑屈肌側(cè)腕屈肌位置。采樣頻率是通過手動設置的。實驗中，將采集到的多個通道表面肌電信號保存到PC機上，對實驗數(shù)據(jù)進行基本的處理，通過在PC機上實時顯示各通道的時域電流信號幅度。很高的靈活性和穩(wěn)定性在整個


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