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专利号: 2017101314461
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种融合小波包和双谱分析的肌电信号特征提取方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、输入表面肌电sEMG信号,采用小波包对sEMG信号进行j层分解;步骤S1中采用小波包对表面肌电sEMG信号进行j层分解,小波包对sEMG进行分解的算法为:式中 为上层小波包分解结果, 和 为下一级分解结果,j是尺度指标,为位置指标,n为频率指标,k为变量,h0和h1为分解使用的多分辨率滤波器系数;

S2、选取n个有效频带,求出每个频带的能量,具体包括:假设信号的采样频率为2f,如果对信号进行j层小波包分解,就可以形成2j个等宽频带,每个区间频宽为f/(2j),小波包分解之后,得到j层小波包系数Cj,m,k,k=0,1,…,2j-1,m为小波包空间位置标识;

由Parseval能量积分等式,sEMG信号x(t)在时域上的能量为: 根据该能量积分等式关联起来可知,式子与x(t)的小波包变换系数Cj,k具有能量量纲,将原始信号的能量分布用小波包能量谱来表示;

S3、将步骤S2求出的频带能量进行归一化处理,作为表面肌电sEMG信号的特征向量;将步骤S2求出的频带能量进行归一化处理的公式为:Tj,k表示频带能量;T′j,k表示归一化处理的频带能量;

并将其当作sEMG信号的特征向量,即:

T=[T′1,T′2,…,T′n];

S4、小波包重构sEMG信号的时域信号;S5、对表面肌电sEMG的时域信号进行双谱分析,提取出双谱特征;S6、融合小波包和双谱分析的肌电信号特征向量;

所述融合小波包和双谱分析的肌电信号特征向量,其具体步骤为:每个样本的双谱值为Bj(f1,f2),j=1,2,…,n,n为样本数,对每个样本分别进行双谱计算,取平均可得样本双谱为:fi为频率变量;

接下来再对每个样本求极大值Max(Bj(f1,f2))所对应的(f1j,f2j)即为特征向量,然后与能量特征组合作为新的特征向量:

2.根据权利要求1所述的融合小波包和双谱分析的肌电信号特征提取方法,其特征在于,步骤S4采用小波包重构表面肌电sEMG的时域信号,其中小波包重构算法为:式中 为上层小波包分解结果, 和 为下一级分解结果,j是尺度指标,为位置指标,n为频率指标,k为变量,h0和h1为分解使用的多分辨率滤波器系数。

3.根据权利要求1所述的融合小波包和双谱分析的肌电信号特征提取方法,其特征在于,S5、对表面肌电sEMG的时域信号进行双谱分析,提取出双谱特征,具体包括步骤:设一离散、平稳时间序列{x(i)},i=1,2,...N,根据信号的离散傅里叶变换,双谱定义为:Bx(f1,f2)=E[X(f1)X(f2)X*(f1+f2)],式中fi为频率变量;X(fi)为信号的离散傅里叶变换;i=1,2;E[]为数学期望,双谱估计采用双谱估计间接法,首先估计实验数据{x(i)}的三阶累积量,然后对该累积量进行二维DFT变换,这样就得到随机序列的双谱估计。

4.根据权利要求3所述的融合小波包和双谱分析的肌电信号特征提取方法,其特征在于,所述双谱估计间接法算法的具体描述如下:a、将长度为N的实验数据{x(i)}分成K段,每段有M个数据,即N=KM;

b、进行去均值操作,去除每段数据的均值,使将分析数据的均值为0;

c、假设{xj(i)}(i=1,2,…,M;j=1,2,…,K)为第j段的数据,估计每段数据的三阶累积量:表示第j段数据的三阶积

累量,

k1=max{1,-m,-n},k1表示1、-m、-n中最大值;

k2=min{M,M-m,M-n};k2表示M、M-m、M-n中最小值;

d、对 进行统计平均,得到K组数据的累积量估计,即:e、对三阶累积量估计 进行二维DFT变换,即得双谱估计。