从肌电信号中减少工频干扰方法的性能比较分析_张浩诗(emg信号处理)

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1、第1卷第1期集成技术Vol.1No.12012年5月JOURNALOFINTEGRATIONTECHNOLOGYMay.2012从肌电信号中减少工频干扰方法的性能比较分析张浩诗武振兴田岚杨琳李光林（中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所深圳518055）摘要如何从肌电信号中有效地减少工频干扰一直是肌电信号检测与应用中的突出问题。本文总结数字陷波、LMS自适应滤波、卡尔曼（Kalman）滤波和S变换等几种适合进行实时工频干扰去除的方法，研究和分析它们在去除肌电信号中工频干扰的性能。初步结果表明：Kalman滤波方法在从肌电信号中减少工频干扰方面表现出了较好的整体性能，而S变换方法

2、对具有严重工频干扰的肌电信号具有较好的噪声抑制效果。关键词肌电信号；工频干扰；滤波方法；干扰减少AComparativeAnalysisofPerformanceofSomeProcessingMethodsinReducingPower-LineInterferencefromEMGRecordingsZHANGHao-shiWUZhen-xingTIANLanYANGLinLIGuang-lin(InstituteofBiomedicalandHealthEngineering,ShenzhenInstitutesofAdvancedTechnology,ChineseAcademyof

3、Sciences,Shenzhen518055)AbstractEffectivelyreducingpowerlineinterferenceisalwaysanimportantissueinelectromyography(EMG)signalrecordingsandanalysis.Inthisstudy,fourcommonlyusedde-noisingmethods,includingdigitalnotch,LMSbasedadaptivefilter,KalmanfilterandStransform,whichmaybesuitableforthereductionofpo

4、werlineinterferenceinreal-timeEMGrecordings,werechosenandtheirperformanceinreducingthepowerlineinterferencefromEMGsignalrecordingswerequantitativelyanalyzedandcompared.ThepilotresultsofthisstudyshowedthatKalmanfilterpresentedthebestwholeperformanceinattenuatingpowerlineinterferencefromEMGsignalsandS

5、transformde-noisingmethodillustratedthebestperformancewhenthepowerlineinterferencewassevere.KeywordsEMGsignal;powerlineinterference;filteringmethods;interferencereduction间存在着不同程度的关联性，能在一定程度上反映神1引言经、肌肉的活动，因此其被广泛地应用于临床诊断、[1-3]康复评估、仿生控制和肌肉疲劳监测等领域。在表面肌电(electromyography,EMG)信号是从人体肌电信号检测与分析应用过程中，势必会引入干扰噪

6、骨骼肌表面通过电极引导、记录下来的神经肌肉活动声，难以直接对其进行分析研究，工频干扰由于强度发射的生物电信号，与肌肉的活动状态和功能状态之大且频率处于肌电信号主要频带范围内，一直是肌电基金项目：国家自然科学基金（60971076、61135004）；深圳市政府基础研究计划（JC201005270295A）；深圳市生物医疗电子与健康信息公共技术服务平台；广东省低成本健康技术创新团队基金；深圳市个性化骨科技术与服务平台。张浩诗，研究助理，主要从事人体电生理信号的采集分析，运动模式识别和肌电假肢的控制研究，在数字信号处理方面具有一定的经验。E-mail:zhanghaoshi@siat.ac.cn

7、。武振兴，硕士，研究助理，研究方向为生物电信号的采集与处理，控制系统的硬件设计与开发。田岚，研究助理，主要研究方向为运动神经信息采集与分析、神经假肢控制器设计。杨琳，博士，助理研究员，研究方向为临床应用解剖及医学生物力学，目前从事运动神经功能康复及重建研究。李光林，博士，研究员，主要研究方向为神经康复工程、生物医学信号处理及生物医学仪器等。E-mail:gl.li@siat.ac.cn。1期张浩诗等:从肌电信