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专利号: 2016111819538
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于手臂表面肌电信号的手势识别方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)设采样频率为f,采样时间为T,重复多次对肌电信号进行采样,得到M段肌电信号;

(2)计算采集的肌电信号绝对值的均值,计算相邻两段肌电信号绝对值的均值的一阶差分,并将肌电信号绝对值的均值、相邻两段肌电信号绝对值的均值的一阶差分作为肌电信号的特征值,向各特征值分配权值后组成特征向量X;

(3)将特征向量X作为训练样本,采用K-means聚类算法对训练样本进行分类,得到K种手势以及每种手势对应的特征标签yk,k=1,2,…,K;

(4)以采样频率f、采样时间T采集待识别手势的肌电信号,将采集到的肌电信号的绝度值的均值、相邻两端肌电信号绝对值的均值的一阶差分作为特征值,向各特征值分配权值后组成特征向量X’;

(5)分别求特征向量X’与k个特征标签yk的相似度数据;

(6)舍弃k个相似度数据中大于预设阈值的相似度数据,根据保留的相似度数据进行手势识别。

2.根据权利要求1所述基于手臂表面肌电信号的手势识别方法,其特征在于:在步骤(2)中,采用下式计算肌电信号绝对值的均值:上式中,MAV(j)为采集的第j段肌电信号的绝对值的均值,Sj(t)为采集的第j段肌电信号的第t个采样值的绝对值,N为Sj(t)的长度,N=f·T;

采用下式计算相邻两端肌电信号绝对值的均值的一阶差分:R(i)=MAV(i+1)-MAV(i),i=1,2,…,M-1上式中,R(i)为第i+1段肌电信号与第i段肌电信号绝对值的均值的一阶差分;

则特征向量X=[μMAV(1) μMAV(2)...μMAV(M) τR(1) τR(2)...τR(M-1)],μ、τ为权值。

3.根据权利要求1所述基于手臂表面肌电信号的手势识别方法,其特征在于:在步骤(5)中,计算特征向量X’与k个特征标签yk的误差向量,将误差向量的2范数的平方值作为X’与yk的相似度数据:φ(k)=X′-yk

Z(k)=(||φ(k)||2)2

上式中,φ(k)是误差向量,Z(k)是相似度数据。

4.根据权利要求3所述基于手臂表面肌电信号的手势识别方法,其特征在于:在步骤(6)中,在保留的相似度数据中找出最小的相似度数据Z(k),则该最小相似度数据对应的特征标签yk所代表的手势即为识别结果。

5.根据权利要求2所述基于手臂表面肌电信号的手势识别方法,其特征在于:特征向量X的权值μ、τ满足:μ+τ=1。

6.根据权利要求5所述基于手臂表面肌电信号的手势识别方法,其特征在于:对特征向量X的权值μ、τ反复迭代优化,具体过程如下:(a)设μ的初始区间为(0,1),且在区间内设置μ的两个选值μ1、μ2,且μ1>μ2;

(b)分别计算μ1下的相似度数据 和μ2下的相似度数据(c)若 则μ1为较优值,则将μ的区间缩小为(μ2,1);若 则μ2为较优值,则将μ的区间缩小为(0,μ1);

(d)在步骤(c)中确定的μ的区间内,重新设置μ1、μ2的值,重复步骤(b)-(d)。

7.根据权利要求6所述基于手臂表面肌电信号的手势识别方法,其特征在于:在设置权值μ的两个选值μ1、μ2时,将μ1设置为μ的区间的黄金分割点值。