康复运动中表面肌电信号分析方法研究

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1、硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目康复运动中表面肌电信号分析方法研究作者姓名马静云学科专业检测技术与自动化装置指导教师谢平教授2015年05月-I-中图分类号：TP391.41学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文康复运动中表面肌电信号分析方法研究硕士研究生：马静云导师：谢平教授副导师：杜义浩讲师申请学位：工学硕士学科专业：检测技术与自动化装置所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学硕士研究生：马静云-II-ADissertationinDetectionTechno

2、logyandAutomaticEquipmentSTUDYONSURFACEEMGANALYSISMETHODSUNDERREHABILITATIONEXERCISEbyMaJingYunSupervisor:ProfessorXiePingYanshanUniversityMay,2015燕山大学工学硕士学位论文燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《康复运动中表面肌电信号分析方法研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的

3、研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《康复运动中表面肌电信号分析方法研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分

4、内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-IV-摘要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(surfaceElectromyographic,sEMG)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(EnsembleEmpiricalModeDecomposit

5、ion,EEMD)、信息熵和肌间一致性分析方法对sEMG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sEMG的特点设计有效的预处理方法。其次，基于sEMG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

6、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sEMG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sEMG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-V-燕山大学工学硕士学位论文

7、AbstractWiththedevelopmentoftheneurorehabilitation,theanalysisofbio-signalandbiofeedbackhavebeenintroducedtotherehabilitationexercise.Consideringthefeaturesthattheconvenient,non-invasivesurfaceelectromyographic(sEMG)withsmalldisturbancenoisecanwellreflectthemotionintentiona

8、ndmusclefatigue,thesEMGanalysishasbeenwidelyused.AndasthehotspotfortheresearchofsE