基于肌電信號(hào)的下肢步態(tài)特征提取及其識(shí)別方法.pdf

1、表面肌電信號(hào)(Surface Electromyography，sEMG)是骨骼肌隨意收縮期間，活躍的運(yùn)動(dòng)單元產(chǎn)生的，可通過(guò)表面電極進(jìn)行拾取。肌電信號(hào)與肌肉的活動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)的功能狀態(tài)之間存在著關(guān)聯(lián)性，它包含相關(guān)運(yùn)動(dòng)單元的組合及分解、運(yùn)動(dòng)意圖和神經(jīng)肌肉系統(tǒng)生理學(xué)狀態(tài)信息，被廣泛應(yīng)用在假肢控制、人機(jī)交互、骨骼參數(shù)預(yù)測(cè)和神經(jīng)肌肉疾病診斷等方面。不同的肢體動(dòng)作間的差異可通過(guò)肌電信號(hào)的特征來(lái)體現(xiàn)，對(duì)這些特征的研究，有助于進(jìn)行下肢行走狀態(tài)的識(shí)別和分

2、析。
　　本文以實(shí)驗(yàn)獲取的人體下肢表面肌電信號(hào)為研究對(duì)象，研究基于肌電信號(hào)的下肢步態(tài)特征提取及其識(shí)別方法。通過(guò)信號(hào)消噪、特征提取與分類、模式識(shí)別等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)下肢步態(tài)的有效識(shí)別。本文主要工作包括：
　　(1)針對(duì)肌電信號(hào)非線性、非平穩(wěn)、非周期的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于多尺度熵的表面肌電信號(hào)特征提取方法，實(shí)現(xiàn)了表面肌電信號(hào)在不同尺度上的復(fù)雜性測(cè)度。同時(shí)通過(guò)提取肌電信號(hào)的積分肌電值、絕對(duì)值方差時(shí)域特征，得到了特征向量的樣本集。

3、>　　(2)針對(duì)支持向量機(jī)的參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，構(gòu)建PSO-SVM的分類器，采用PSO對(duì)SVM進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化選擇，優(yōu)化支持向量機(jī)的懲罰參數(shù)和核函數(shù)參數(shù)。并對(duì)優(yōu)化前后的步態(tài)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PSO-SVM優(yōu)化方法，在明顯提高步態(tài)識(shí)別率的同時(shí)，兼顧了分類的準(zhǔn)確性和自適應(yīng)性。
　　(3)針對(duì)步態(tài)特異性和個(gè)體差異性問(wèn)題，通過(guò)對(duì)采集的實(shí)際步態(tài)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究了人體行走時(shí)存在步態(tài)周期非均勻性（非等時(shí)性）特點(diǎn)，并通過(guò)對(duì)不同步態(tài)周期長(zhǎng)度數(shù)據(jù)