專利名稱：人體表面肌電信號單通道盲源分離法的制作方法
技術領域：
本發明屬于電子信息技術領域，具體涉及一種人體表面肌電信號單通道盲源分離法。
背景技術：
人體表面肌電信號是神經肌肉系統進行隨意性和非隨意性活動時，生物電變化經表面電極引導而獲得到的一維電壓時間序列信號。肌電電極所采集到的表面肌電信號，幅值較低，易受到周圍環境噪聲干擾，盲源分離方法能夠對于噪聲的抑制具有較好的效果。在脫機的情況下，采用盲源分離方法處理人體前臂的表面肌電信號后，識別人的各種手勢準確率高達99%。對于信號的多通道傳輸，大都采用多接口和連線，或者復用和解復用技術，這些方法缺點是采用設備復雜度較高，花費成本高。單通道盲源分離是盲源分離的一種極端的情況，即在未知信號混合的方式的情況下，憑借單通道信號恢復出多通道信號，人們在這方面的探索也是剛剛展開，目前常見的方式是將單通道通過某種方法轉化為“虛擬多通道”，最后利用獨立成分分析ICA進行分離得出原信號。目前主要的單通道盲源分離法有以下三種類型①單通道ICA分析(single channel ICA)即SCICA,當信號的頻譜相距較近,對于如母
嬰心跳的混合信號，用SCICA方法不能進行分離；@對信號奇異值分解(Singular Value
Decomposition, SVD)后再進行 ICA 處理，即 SVD_ICA 和奇異譜分析 Singular SpectrumAnalysis, SSA)后進行ICA處理，即SSA_ICA，此兩種方法對于信號頻譜重疊時，分離信號
效果較差，出現混疊；@小波分解(Wavelet Decomposition)后進行ICA處理，即Wavelet_
ICA 和經驗模態分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)后進行 ICA 處理，即 EMD_ICA,此兩種方法在信號的頻譜重疊的情況下仍能進行分離，運用小波分解時需要針對不同的信號進行選取小波，而EMD分解是根據信號的特征提取出本征模態函數(Intrinsic ModelFunction)，即MF，具有很強的自適應性；由于所采集到的人體表面肌電信號頻譜在一定情況下會重疊，實際對比Wavelet_ICA和EMD_ICA，發現EMD_ICA分離效果波形平滑，更接近原信號，但EMD_ICA方法處理過程速度較慢，過程中需要人憑借經驗進行信號的挑選，智能性不高。

發明內容
本發明目的是提供一種利用單通道盲源分離法對人體肌電信號進行采集的方法， 可以有效地克服現有技術的缺點。
本發明是這樣實現的，其特征在于采用的模塊包括有多通道輸入單通道輸出的肌電信號預處理模塊和單通道輸入多通道輸出的肌電信號單通道盲源分離模塊，其實施步驟是
A、將采集到多路肌電信號通過屏蔽導線送到肌電信號預處理模塊直接相加，得到預處理單通道肌電信號X ；
B、將預處理所得到的單通道肌電信號4 送到肌電信號盲源分離模塊，進行總體經驗模態分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition),即 EEMD 分解,主成份分析PCA 降維和獨立成分分析ICA，實現多路表面肌電信號通過一個輸入口采集，多路輸出口輸出
B.I、總體經驗模態分解EEMD處理得到本征模態函數MFs ；
a、將預處理所得到的單通道肌電信號4 ，多次加入具有均值為零、標準差為常數的白噪聲巧⑴，即為^) =，其中巧(0為加入白噪聲之后的信號，％(X)為第i次
加入的白噪聲，白噪聲叫⑴的準則為O <a<·^，a二子，σ=+ ,其中，，表示加入的高斯
2eo
白噪聲標準差4表示肌電信號中有效高頻成分的幅值標準差，4表示肌電信號幅值標準差，α為比例系數，通常情況下 =^4能有效避免肌電信號分解中的模式混淆；
b、對所得到的信號進行經驗模態分解EMD，得到各自的MF記為％ ，和余項.卩(X)。其中表示加入白噪聲后分解得到的第j個IMF ；
C、將步驟b所得到的MF進行總體平均運算，得到MFs為
權利要求
1.ー種人體表面肌電信號單通道盲源分離法，其特征是采用的模塊包括有多通道輸入單通道輸出的肌電信號預處理模塊和單通道輸入多通道輸出的肌電信號單通道盲源分離模塊，實施步驟是 A、將采集到多路肌電信號通過屏蔽導線送到肌電信號預處理模塊直接相加，得到預處理單通道肌電信號； B、將預處理所得到的單通道肌電信號X 送到肌電信號盲源分離模塊，進行總體經驗模態分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition),即 EEMD 分解,主成份分析PCA 降維和ICA分析，實現多路表面肌電信號通過ー個輸入口采集，多路輸出口輸出 B.I、總體經驗模態分解EEMD處理得到本征模態函數MFs a、將預處理所得到的單通道肌電信號^X)，多次加入具有均值為零、標準差為常數的白噪聲％(1)，即為
全文摘要
一種人體表面肌電信號單通道盲源分離法，屬于電子信息技術領域，特征是采用多通道輸入單通道輸出的肌電信號預處理模塊和單通道輸入多通道輸出的單通道盲源分離模塊，實施步驟是把多路表面肌電信號在肌電信號預處理模塊直接相加混合為單通道信號進行傳輸，最后在肌電信號單通道盲源分離模塊在不影響后期模式識別效果條件下，簡單、快捷、有效的恢復出源信號，實現多路輸出口輸出，以此來替代傳統采用多接口和多通道、或者復用和解復用的多通道傳輸技術。本發明能夠有效地減少傳輸通道數量，達到降低硬件復雜度，節約設備成本的目的。
文檔編號A61B5/0488GK102631195SQ20121011409
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者卓東風, 李秋果, 王清華, 郭一娜, 黃書華 申請人:太原科技大學