[发明专利]基于肌电信号采集的健身动作自识别与报警系统

说明书

本发明提供了一种基于肌电信号采集的健身动作自识别与报警系统，包括肌电信号采集模块、处理器模块、控制模块和显示模块；肌电信号采集模块的电极与被测对象受试部位导联进行肌电信号采集，采集的肌电信号传送至处理器模块，处理器模块对肌电信号进行预处理后，提取信号内的特征量，并进行模式识别；控制模块分别与肌电信号采集模块和处理器模块相连，用于控制肌电信号采集模块和处理器模块的运行；显示模块与控制模块相连，用于显示控制模块的图形用户界面。本发明通过肌电信号采集与分析来监测健身人员运动时不同部位的肌肉发力程度，进而直观的反馈用户的健身动作是否标准，以给健身人员提供科学的健身指导，提高运动健身效率。

技术领域

本发明涉及生物电信号识别与分析领域，具体涉及一种基于肌电信号采集的健身动作自识别与报警系统。

背景技术

随着国民素质的发展，越来越多的人认识到健身运动的重要性，但非专业的健身者在运动过程中很难判断自身动作是否标准、肌肉发力是否恰当，盲目进行运动锻炼，反而易因错误的运动方式导致身体疲劳损伤的情况出现。因此，对健身动作进行监测识别与评估报警具有重要的现实意义。

而如今市场上便携式、智能化的健身设备大多致力于心率、心电、血压、睡眠监测以及运动量计算等，基于肌肉收缩、舒张程度来反馈健身动作是否标准的辅助健身设备尚未听闻；涉及运动强度计算的健身可穿戴设备也主要是依靠心率采集技术，健身强度反馈过于笼统，不能很好的反应健身者的运动状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于肌电信号采集的健身动作自识别与报警系统，通过肌电信号采集与分析来监测健身人员运动时不同部位的肌肉发力程度，进而反馈用户的健身动作是否标准，以给健身人员提供科学的健身指导，提高运动健身效率。

本发明所提供的基于肌电信号采集的健身动作自识别与报警系统，包括肌电信号采集模块、处理器模块、控制模块和显示模块；

肌电信号采集模块的电极与被测对象受试部位导联进行肌电信号采集，采集的肌电信号传送至处理器模块，处理器模块对肌电信号进行预处理后，提取信号内的特征量，并进行模式识别；

控制模块分别与肌电信号采集模块和处理器模块相连，用于控制肌电信号采集模块和处理器模块的运行；

显示模块与控制模块相连，用于显示控制模块的图形用户界面。

本发明的一个实施例中，所述处理器模块为STM32F103单片机。

本发明的一个实施例中，所述处理器模块对肌电信号进行预处理的步骤为：

S1：进行放大与滤波，消除工频干扰和直流偏置；

S2：识别活动段；

其中，所述识别活动段的方法为：采用短时能量的移动平均法，结合阈值比较来进行活动段识别；具体为：

采用固定长度的滑动窗逐一推进并计算活动窗内数据的平均能量值，来反映信号的当前变化的趋势；

其中，所述阈值的标准量定义为：选取窗口数据内的标准差作为阈值的标准量；

则所述识别活动段的方法为：给定动作数据预期长度，根据同类动作数据的相似性原理，采用循环降阈值的平均能量法来进行活动段的识别与提取。

本发明的一个实施例中，所述处理器模块对肌电信号进行预处理的步骤S1中进行信号放大处理的电路采用AD620仪表放大器，其增益公式为:

本发明的一个实施例中，所述处理器模块对预处理后的肌电信号进行特征量提取的方法，具体为：

S3：提取5种时域特征量，即过零点数、标准差、肌电积分值、峰值平均、周期数；