結(jié)合腦電信息的多自由度肌電假手研究.pdf

1、多自由度肌電假手研究是康復(fù)醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題之一，對提高肢體殘疾人生活質(zhì)量和促進(jìn)殘疾人康復(fù)事業(yè)的發(fā)展都有十分重要的意義。
　　 肌電信號(EMG)發(fā)源于神經(jīng)肌肉系統(tǒng)運(yùn)動單位的生物電活動，它反映了神經(jīng)、肌肉的功能狀態(tài)，其中蘊(yùn)涵了豐富的肢體動作模式信息，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于肌肉損傷診斷，生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。腦電信號(EEG)是人腦神經(jīng)細(xì)胞電生理活動在大腦皮層以及頭皮的總體反映，與各種生理活動相關(guān)，因此通過對腦電信號的分析可找到大腦控

2、制人體手部動作的信息。盡管采用腦電信號單獨(dú)控制假手的技術(shù)尚不成熟，作為一種嘗試，本文采用腦電與肌電信號相結(jié)合的方式實現(xiàn)多自由度肌電假手控制。
　　 本文在肌電與腦電信號的拾取、去噪，肌電與腦電信號的特征提取，多自由度肌電假手，基于肌電與腦電信號的信息融合以及模式分類等多個方面進(jìn)行了研究和實踐，完成的主要工作和取得的創(chuàng)新之處如下：
　　 (1)從腦電信號的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，總結(jié)了腦電信號的特性，給出了腦電信號的采集過程、腦電信

3、號中常見干擾和消除噪聲干擾的方法，并有針對性地設(shè)計了腦電信號的多種濾波電路和漂移抑止電路，對處理前后的效果進(jìn)行了對比。
　　 (2)介紹了多自由度肌電假手的組成，肌電信號采集、特征提取和模式處理算法、假手的控制系統(tǒng)等，分析了肌電信號實時控制多自由度假手的特點(diǎn)，指出采用腦電與肌電信號相結(jié)合的方式是提升假手識別準(zhǔn)確率的一種途徑。
　　 (3)研究了基于小波包變換的特征提取方法，給出了基于小波包分解系數(shù)及子帶能量的信號特征算法

4、。特征向量的提取方法充分地考慮了肌電信號和腦電信號的非平穩(wěn)性，提取的特征具有對同一動作之間穩(wěn)定、不同動作之間信息差別明顯的特點(diǎn)。
　　 (4)研究了腦電和肌電的特征向量構(gòu)成和基于反向傳播(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息融合方法和模式分類的實現(xiàn)過程。通過對支持向量機(jī)的塊選算法和分解算法的優(yōu)缺點(diǎn)的分析，提出了將一種序貫最小最優(yōu)化算法(SMO算法)應(yīng)用到腦電和肌電的信息融合和模式分類上。該方法作為分解算法中的一個特例，每次迭代過程中只要調(diào)整兩個