[发明专利]一种寻找肌肉电流信号起始点和终止点的算法

说明书

技术领域

本发明给出了一种能够有效识别肌肉电流（EMG）信号起始点和终止点的算法，本发明具有以下优势：

不受前端放大器放大倍数的影响；能够有效检测SNR高的信号，自动滤除SNR低的信号；对干扰有一定的抵抗作用。

背景技术

肌肉电流信号从人体中提取出来后，经过滤波，放大，数字化等一系列预处理，从中找到信号的起始点和终止点，是后续信号处理的前提和关键。

发明内容

设有L个通道的EMG信号分别为，其中是通道数目，是时间上的采样点，首先对每路信号进行直流分量消除，消除算法如下

其中是第i路通道信号在时刻n计算出的直流分量，直流分量的计算方法，采用分段IIR滤波的方法实现，首先对ADC输入的每个通道的数据进行分段，每段长度为，第k段内直流分量计算方法如下

段内的直流分量都是一样的，再经过IIR滤波得到最终的段内直流分量。IIR滤波器采用一阶滤波器，滤波结果如下

该段内每个样点都可以采用滤波后的直流分量进行消除

将消除直流分量后的L个通道的信号每一路都经过一个陷波器，消除窄带干扰，经过滤波后的第i路信号为

式中表示卷积，是陷波器的时域冲激响应。

将经过陷波器后的L路信号叠加成一路信号，有

对叠加后的信号寻找有效信号的起始点和终止点，采用滑窗的方式进行寻找，设长度为L1个采样点的噪声窗和长度为L2个采样点的信号窗，噪声窗与信号窗紧邻，噪声窗在信号窗之前。假设噪声窗起始采样点为n1，则噪声窗内的信号为，信号窗内的信号为，滑窗寻找信号有效起始点的算法描述如下

1.初始，噪声窗起始点为，为信号起始点

2.计算噪声窗内信号的功率

3.计算信号窗内信号的功率

4.根据信噪比准则1判断是否是可能的起始点，如果是，进入步骤5，否则进入步骤7

5.记录噪声窗的起始点，清空有效信号计数器，初始化最大功率存储器以及

6.窗起始点后移一个采样点，继续计算噪声窗内信号的功率和信号窗内噪声功率，根据最大值准则2更新，，和，根据信号持续时间准则3判断起始点是否有效，如果有效，则返回找到起始点标识以及信号起始点位置，退出；如果无效，则进入步骤7

7.若已到达信号最后一个采样点，则退出，否则噪声窗右移一个采样点，噪声窗起始点，进入步骤2

算法中，几个准则描述如下：

信噪比准则1：

，是一个预先设置好的固定阈值

最大值准则2：

若并且，则更新起始点，清空有效信号计数器，初始化最大功率存储器以及，否则，自动加1，其中是一个预设的有效信号长度的阈值

持续时间准则3：

若>=，则认为起始点有效，否则认为起始点无效

找到起始点后，就需要找信号的终止点，寻找终止点仍采用滑窗算法，计算噪声窗内信号的功率和信号窗内噪声功率，根据终止点准则4，判断是否是信号终止点。终止点准则如下：

终止点准则4：

若，则认为该点是信号终止点。是预先设定好的阈值。