發(fā)布時(shí)間：2020-03-29 07:20

【摘要】：我國(guó)現(xiàn)有肢體運(yùn)動(dòng)障礙患者2400多萬(wàn)人,這些患者的肢體運(yùn)動(dòng)障礙主要由于腦卒中、腦癱和脊髓損傷等。其中,由腦卒中導(dǎo)致的肢體運(yùn)動(dòng)功能患者約500萬(wàn)人,并預(yù)計(jì)在2050年會(huì)達(dá)到1500萬(wàn)人。對(duì)于偏癱病人的肢體運(yùn)動(dòng)功能重建一直是一個(gè)醫(yī)學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題。針對(duì)目前幫助偏癱病人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)重建的功能性電刺激設(shè)備存在著動(dòng)作功能單一、動(dòng)作轉(zhuǎn)換不靈活和人機(jī)交互性不強(qiáng)的特點(diǎn),本課題開(kāi)展基于肌電信號(hào)處理的肢體動(dòng)作模式識(shí)別研究,特點(diǎn)是根據(jù)患者的肌電信號(hào)識(shí)別其動(dòng)作意圖,提供動(dòng)作控制指令給功能電刺激裝置。本課題主要完成了對(duì)肢體動(dòng)作模式識(shí)別算法的研究設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了多通道肌電信號(hào)肢體動(dòng)作模式識(shí)別的軟硬件系統(tǒng)。最終,本課題的模式識(shí)別系統(tǒng)能夠?qū)ν笄�、腕伸、指伸和抓握這四種動(dòng)作進(jìn)行正確的識(shí)別,并給出發(fā)力軌跡的波形。首先,課題對(duì)肌電信號(hào)的生理學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行了調(diào)研,探究了肌電信號(hào)在應(yīng)用中的采集和處理方式,并根據(jù)肌電信號(hào)的特性設(shè)計(jì)了肌電信號(hào)模式識(shí)別系統(tǒng)的整體架構(gòu),分析了各個(gè)構(gòu)成模塊的需求。其次,課題對(duì)肌電信號(hào)的模式識(shí)別算法進(jìn)行了研究分析,提出了一種自適應(yīng)集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,探究了不同特征值與特征約簡(jiǎn)對(duì)肌電信號(hào)模式識(shí)別的影響,并對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。最后,課題對(duì)肌電信號(hào)模式識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行了硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),包括多通道采集系統(tǒng)和Android識(shí)別系統(tǒng),系統(tǒng)可以識(shí)別用戶動(dòng)作,給出結(jié)果并顯示發(fā)力波形。本課題設(shè)計(jì)的肢體動(dòng)作模式識(shí)別系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性,可以根據(jù)不同情境設(shè)計(jì)成穿戴式設(shè)備,并可接入電刺激治療裝置或者無(wú)線控制假肢等,具有重要的工程價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
【圖文】：

圖 1.1 連續(xù)互補(bǔ)的 256ms 寬度 32ms 遞進(jìn)的窗體10 年，Yang Wang 等人提出了一種基于最小誤差估計(jì)的貝葉斯決策規(guī)則的肌電信號(hào)模式出采用功率譜比值作為肌電信號(hào)模式識(shí)別的特征值，對(duì)人體下肢進(jìn)行模式識(shí)別，，最終對(duì)休跑三種下肢的狀態(tài)達(dá)到了 78%的識(shí)別率[7]。uoYina 等人在 2012 年的論文中提出了一種盲識(shí)別模型進(jìn)行肌電信號(hào)模式識(shí)別，提出在多模式識(shí)別的情況下，可以提取單通道獨(dú)立成分作為新的各個(gè)通道的數(shù)據(jù)。他們?cè)谥蟮膶?shí)通道電極采集的肌電信號(hào)的方均根構(gòu)成特征向量，并使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為模式識(shí)別的狀態(tài)下對(duì)抓握，中指彎曲和腕屈動(dòng)作進(jìn)行訓(xùn)練和識(shí)別并獲得了 99%的動(dòng)作識(shí)別率[8]。13 年，AJ Young 等人提出采用平行分類器來(lái)提高模式識(shí)別分類的準(zhǔn)確性。他們?cè)O(shè)計(jì)了一理論的平行動(dòng)作分類器設(shè)計(jì)，在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中先采用 6 對(duì)電極在實(shí)驗(yàn)者前臂采集肌電信號(hào)取連續(xù)互補(bǔ)的 250ms 寬 50ms 步進(jìn)的窗體進(jìn)行特征提取，提取特征為平均絕對(duì)值、過(guò)零點(diǎn)和斜率變化次數(shù)，證明相對(duì)于單一的分類器，組合分類器能夠降低分類錯(cuò)誤率，提高分類能夠增加系統(tǒng)的魯棒性[9]。2014 年，DingGuoZhang 等人研究了手臂狀態(tài)對(duì)于前臂肢體動(dòng)影響后指出，訓(xùn)練和識(shí)別如果處于不同的手臂狀態(tài)，將會(huì)嚴(yán)重干擾動(dòng)作的識(shí)別率。他們提采集不同手臂狀態(tài)下的同一個(gè)動(dòng)作的肌電信號(hào)組合成為新的特征數(shù)據(jù)來(lái)提高分類器對(duì)訓(xùn)

于肌電信號(hào)可以反映出肌肉在動(dòng)作過(guò)程中的發(fā)力情況的區(qū)分�？梢詸z測(cè)手術(shù)過(guò)程中注射的麻醉藥物是否有過(guò)多的病的檢測(cè)和區(qū)分方面，在肌電信號(hào)也被經(jīng)常應(yīng)用在肌uction study, NCS)。在對(duì)人體進(jìn)行神經(jīng)壓迫損傷診斷健過(guò)程中，也可以使用針狀電極采集肌電信號(hào)進(jìn)行原理骨骼結(jié)構(gòu)和肌肉伸縮。肌肉能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化成為運(yùn)生于骨骼肌的收縮和伸展，能夠反映出肌肉在不同的受控于自脊髓前角發(fā)出的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)單元。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)單終板區(qū)與多條肌纖維耦合。這樣的一個(gè)神經(jīng)元耦合多
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R496;TN911.7

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 陳楊林;劉業(yè);;AR(p)模型參數(shù)估計(jì)方法比較和實(shí)證分析[J];南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(理科版);2014年02期

2 白雪飛;李茹;;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成的多表情人臉識(shí)別方法[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2010年04期

3 崔建新;洪文學(xué);高海波;王金甲;;基于樣本類可分性分析的特征選擇研究[J];燕山大學(xué)學(xué)報(bào);2008年06期

4 周志華,陳世福;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2002年01期

本文編號(hào)：2605655