[发明专利]人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统及反馈信号生成方法

说明书

本发明涉及人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统及反馈信号生成方法，所述系统包括肌肉电信号传感器，振动反馈设备，虚拟现实眼镜设备，虚拟现实场景模块等，所述方法包括：1，构建虚拟现实场景平台,2，肌肉电信号的预处理等，本发明所述方法优越效果在于：用户通过执行正确的敲击姿势时，即在训练初期给定一个规范的敲击姿势，用户能够得到振动反馈会随敲击力量的改变而线性变化，通过使用精简的振动反馈设备，并由相应的振动反馈算法驱动，在训练过程中产生因敲击不同材质的相对应特征的振动反馈，给予用户更高的活动自由度和用户体验。

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，具体涉及基于多通道人体肌肉电信号(EMG，electromyogram)虚拟打击振动反馈系统及其反馈信号生成方法。

背景技术

打击乐一直是乐器演奏中的最常见最受欢迎的音乐表达方式。众所周知，要想熟练的掌握一门打击乐器，一个充分条件即需要长期的重复性训练正确的敲击姿势和力量，形成相应的肌肉记忆和运动技能。

随着虚拟现实技术的发展和可穿戴设备的普及，用户可以不约束于传统的训练场地、器材、临场教学等因素，沉浸在虚拟环境中进行打击乐的演奏是一个有效的解决方案，归功于场景的可编程性，不但能够减少训练成本，而且还能够提高训练的质量。

但是目前在该场景下，现有的技术以及解决方案仍存在以下几点问题：

1.当涉及到人体的姿势判别时，可以采用安置在肢体表面的加速度仪去研究人体的物理运动状态，然而当具体研究人体前肢的敲击行为时，由于碰撞产生的振动会对肢体固定的加速度仪造成很大程度的噪声，所以在该场景下加速度并不是一个很合理的解决方案。类似的，还可以采用计算机视觉的方式对人体的行为从光传播的捕捉，但由于行为的复杂性，光的衍射，环境光信号的干扰等等因素，在具体的实施阶段仍具有挑战性。此外，使用过多的传感设备对于用户体验也有着负面的影响。

2.当涉及到对用户作用振动反馈时，常用的振动反馈模型则是带阻尼的正弦曲线衰减模型，通过调节振幅系数、衰减率及正弦频率来模拟敲击不同材质的特性，但高保真度的振动反馈设备以及相应的信号生成器设备的使用则是不可避免的。这也导致，复杂繁重的设备在更加广泛的敲击应用中对用户体验上的质量的负面影响。

在现有专利文献中，例如专利公开号CN109799903A公开来发明名称本发明适用于虚拟现实技术领域，提供了基于虚拟现实的打击乐方法、终端设备及系统，其中所述方法包括：构建虚拟场景，其中所述虚拟场景包括虚拟打击乐器、目标演奏曲目以及根据所述目标演奏曲目标示于所述虚拟打击乐器上的提示信息；获取用户处于所述虚拟场景中的动作交互数据，并根据所述动作交互数据生成响应信息，其中所述响应信息包括视觉响应信息、听觉响应信息及力觉响应信息。

又如专利公开号CN109493685A公开来发明名称为一种基于增强现实的虚拟打击乐器训练系统，该打击乐器体验系统包括用于用户随身携带且具有识别模块、投影模块、重力测量模块、虚拟成像模块和音频播放模块的增强现实眼镜和用于可供用户手持的操作装置。用户可以手持该操作装置并根据被该投影模块投射至该受击装置上的图像指令对该虚拟打击乐器进行有规律的模拟击打，并且该音频播放模块可以在该操作装置模拟击打该虚拟打击乐器时播放对应的声音。用户可以通过调节该音频播放模块的音量大小，以防止发出过大的声音而影响到他人休息。同时，通过手持实体的该操作装置对该虚拟打击乐器进行模拟击打而直接体验敲击节奏。

上述发明专利申请均未涉及人体肌电信号的虚拟打击振动反馈信号生成方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统及反馈信号生成方法。

本发明所述人体肌电信号虚拟打击振动反馈系统包括：

肌肉电信号传感器，佩戴于用户的前手臂，用于探测用户在敲击时刻的肌肉电信号；

振动反馈设备，由用户手持，用于模拟在虚拟环境中的物体碰撞产生的振动；