康复运动中表面肌电信号分析方法研究

发布时间：2017-06-16 22:07

  本文关键词：康复运动中表面肌电信号分析方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着神经康复领域的发展,生物电信号分析及生物反馈技术被引入到康复运动中。由于表面肌电信号(surface Electromyographic,s EMG)能够反映人体运动意图及直接体现肌肉疲劳程度,且具有无创测量、获取方便、扰动噪声相对较小等优点,已被广泛应用。其中,肌电特征的有效获取是分析肌电信号的核心内容。本文运用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)、信息熵和肌间一致性分析方法对s EMG特征提取方法进行研究,并且在运动意图识别和疲劳估计中进行应用研究。论文主要工作如下:首先,设计表面肌电信号采集系统;并完成了实验数据的采集,根据s EMG的特点设计有效的预处理方法。其次,基于s EMG的产生机理及特点,对肌电信号的基本分析方法做了阐述;通过对上肢不同弯曲角度下实测的表面肌电信号分析,比较它们的优劣及性能。再次,提出EEMD能量熵特征提取方法来识别上肢不同屈伸角度;得出EEMD能量熵敏感性高于其它一些指标,且均方误差较小;同时将EEMD能量熵、EMD能量熵等指标送入支持向量机进行模式分类,对比研究本文特征提取方法的有效性。最后,构建基于EEMD的希尔伯特谱分析(EEMD-HHT)和肌间相干性模型,从不同层面分析肌电信号特征,并对运动过程中的肌肉疲劳特性进行估计。基于EEMD-HHT方法提取单块肌肉s EMG的平均瞬时频率;引入相干分析并计算相干显著面积指标定量描述多块肌肉间的耦合特性;在此基础上,基于测试数据分析研究运动过程中s EMG平均瞬时频率与肌间耦合性特征间的关联规律,为肌肉疲劳分析提供一种综合评估方法。
【关键词】：表面肌电信号 特征提取 EEMD能量熵 EEMD-HHT 肌间相干性
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R743.3;TN911.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 康复运动中肌电信号分析的研究现状11-17
• 1.2.1 神经康复中生物反馈技术及研究现状11-14
• 1.2.2 基于表面肌电信号运动意图识别的研究现状14-15
• 1.2.3 基于表面肌电信号肌肉疲劳估计的研究现状15-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第2章 表面肌电信号的采集及预处理19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 表面肌电信号采集系统19-21
• 2.3 实验数据的采集21-23
• 2.3.1 屈伸运动下下肌电信号采集21-22
• 2.3.2 上肢不同弯曲角度下肌电信号采集22-23
• 2.4 肌电信号预处理23-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 表面肌电信号的特点及基本分析方法30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 肌电信号的产生机理及特点30-32
• 3.2.1 肌电信号的产生机理30-31
• 3.2.2 表面肌电信号的特点31-32
• 3.3 肌电信号的基本分析方法32-41
• 3.3.1 肌电信号的时域分析方法32-34
• 3.3.2 肌电信号的频域分析方法34-36
• 3.3.3 肌电信号的时频分析方法36-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第4章 基于表面肌电信号的运动意图识别43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 基于EEMD能量熵的SEMG特征提取43-46
• 4.2.1 EEMD 分解44-45
• 4.2.2 能量熵的计算45-46
• 4.3 基于支持向量机的运动意图识别46-49
• 4.3.1 支持向量机简介46-48
• 4.3.2 肌电信号运动意图识别模型48-49
• 4.4 实验验证49-55
• 4.4.1 特征提取与分析49-53
• 4.4.2 基于SVM的特征分类53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第5章 康复运动中肌肉疲劳估计56-67
• 5.1 引言56
• 5.2 基于EEMD-HHT和相干性分析的SEMG特征提取56-60
• 5.2.1 基于EEMD-HHT的s EMG特征提取57-59
• 5.2.2 基于s EMG相干性分析的肌肉疲劳估计指标59-60
• 5.3 数据分析及实验验证60-66
• 5.3.1 数据分析60
• 5.3.2 基于平均瞬时频率的疲劳估计60-62
• 5.3.3 基于相干面积的疲劳估计62-64
• 5.3.4 运动疲劳综合分析64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果73-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 吴毅;徐丽丽;郑庆平;张蕙;;从脑功能重组发生机制探讨临床康复训练的方法[A];中华医学会第八次全国物理医学与康复学学术会议论文汇编[C];2006年

  本文关键词：康复运动中表面肌电信号分析方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：456560