基于单双频超声探头的手势识别与肌肉性能评价探索

发布时间：2024-12-11 00:04

　　现有的人机接口技术都存在一定的缺陷,从而严重影响了其临床应用。而基于超声信号的人机接口相较于其他生理信号人机接口技术而言,具有高的空间分辨率,能够获得深层的肌肉信息,并且对人体无害。然而,医学领域常用的B超设备笨重昂贵,不满足可穿戴的要求;加之超声频率对于探测深度与分辨率具有制约关系;因此,本文提出了一种基于单双频单振元超声探头(A型超声探头)的人机接口技术,并将之应用到灵巧手势识别以及肌肉性能评价中。首先,本文着眼于现有人机接口技术的发展现状,重点阐述了超声人机接口的优势与存在问题,从而确定了本文的主要研究内容。其次,本文进行了单频率A型超声探头的结构设计与有限元仿真。探头频率被确定为5 MHz;换能器材料选取厚度为0.34 mm,直径为6mm的1-3复合压电材料;匹配层的厚度为波长的0.2-0.3倍,声阻抗是压电材料的0.2-0.35倍。同时,对比定制探头和商用探头的性能指标,证明了定制探头在探测人体肌肉组织上的优越性。在此基础上,本文提出了并排式和圆环式双频A型超声探头的结构并进行了参数仿真。得到最优参数后,通过对比仿真和实际探头在同一负载位置的声波声压图以及频谱图,验证了仿真的结...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1常见的人机接口：sEMG，EEG，ECoG[57]

1.2.3基于其他生理信号的人机接口除了基于肌电信号和脑电信号人机接口之外，还存在基于其他生理信号的人机接口技术，主要包括肌肉血氧含量、肌音信号等。肌音信号研究起步较晚，是伴随着神经元活动的肌肉纤维的低频振动，一般通过麦克风或者加速度计进行测量。美国密歇根大学医学中心Barr....

图1-2前臂处的超声图像

图1-2前臂处的超声图像[50]Fig.1-2Ultrasoundimageoftheforearm[50]主要是由肌肉驱动的，当肌肉收缩时，能够引起进行运动[32]。当人的手势发生变化时，前臂肌肉化，比如肌肉厚度、肌肉横截面积等。这些变化，经过一定的信息提取，按照....

图1-5上海交通大学实验设置图

图1-4乔治梅森大学实验设置图[48]TheexperimentalsetupofGeorgeMasonUniv机接口技术的团队主要是上海交通大学列特征，模拟一维超声信号，针对14个确率的对比。超声信号的特征选取为每别分析分类器（LDA）进行分类，能够信号的....

图1-6迈瑞公司的B超设备和上海交通大学的可穿戴A超设备Fig.1-6B-modeultrasoundequipmentofMindrayandwearableA-modeultrasoundequipmentof

接口存在的问题人机接口设备具有空间分辨率高，非侵境的影响等优势，但是基于超声的人机备方面，可穿戴性是设备的一个难点，也超声的发射接收设备以及超声传感器（无法实现可穿戴的要求，而这大大限制我们提出了采用一维超声，即A型超声声图像，A超信号信息量更少，但是由息量依旧足够丰富。而....

本文编号：4015866