CN111387978B - 一种表面肌电信号的动作段检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
一种表面肌电信号的动作段检测方法、装置、设备及介质，该方法包括：采集初始表面肌电信号；对初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号；对表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号；基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号；通过核函数对校正信号进行等距积分处理，得到判定信号；当判定信号大于预设阈值时，确定判定信号对应的表面肌电信号处于动作段。本申请实施例先将采集到的初始表面肌电信号进行预处理、转换、基线校正，然后利用核函数对校正信号进行处理得到判定信号，减弱由于肌肉紧张造成的表面肌电信号的波动，降低了由肌肉紧张造成的活动段的误判，减小了计算量，缩短了检测时间延迟，提高了检测的准确率和精度。
Description
技术领域
本申请涉及可穿戴设备领域，尤其涉及一种表面肌电信号的动作段检测方法、装置、设备及介质。
背景技术
表面肌电信号通常分为静息电位段和动作电位段，表面肌电信号的动作段的检测是指确定动作电位段的起始和终止位置，而准确有效地区分静息电位段和动作电位段是肌电信号手势动作识别的重要步骤之一，常用的动作电位段的检测方法有如下几种：
(1)移动平均法，先求表面肌电信号的平均值，然后求其平均值的范数，采用窗函数对表面肌电信号瞬时能量进行移动平均处理，得出的值与适当的阈值判断，认为大于该阈值的信号为动作电位段，小于该阈值的信号为静息电位段；
(2)标准差与绝对均值检测：利用表面肌电信号的标准差和绝对均值，建立单一或双阈值进行判断；
(3)小波变换法：利用连续小波变换分解，计算不同尺度下的一组匹配滤波器输出的最大值，通过将该值与阈值进行比较，判断动作段的起始与终止位置；
(4)统计判据决策法：一种基于模型的动作段检测方法，动作段的起始在统计过程模型的时变参数中作为一种突变量来适应所测量的信号，且该算法的准确性可通过统计模型来评估。
在实现过程中发现，上述移动平均法的计算量较大，采用滑动窗口加上算法本身运行时间均会产生相应延迟，而且在表面肌电信号的噪声量比较大时，检测精度较低；标准差与绝对均值检测方法的在滑动窗口的数据量较少时导致检测精度较低，在滑动窗口的数据量较大时会产生延迟；小波变换法的计算量大，准确率较低；统计判据决策法的计算量比较大。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种表面肌电信号的动作段检测方法、装置、设备及介质，可以减小计算量，缩短延迟，降低由肌肉紧张造成的活动段的误判，提高检测精度和准确率。
第一方面，本申请提供了一种表面肌电信号的动作段检测方法，所述方法包括以下步骤：
采集初始表面肌电信号；
对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号；
对所述表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号；
基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号；
通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号；
当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实施方式中，根据以下公式确定所述基线阈值：
thr＝mean{MAV1,MAV2,MAV3,...,MAVm}+A；
其中，thr为基线阈值，MAVi为表面肌电信号的静息态数据中滑动窗口内信号的最大值，i为1到k之间的正整数，m为滑动窗口个数，A为常数。
结合第一方面，在第一方面第二种可能的实施方式中，所述通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号，包括：
对所述核函数进行初始化；
将所述校正信号逐个导入核函数中，并在每导入一个所述校正信号后更新所述核函数；
基于梯形法计算所述核函数单位等距积分，得到与所述校正信号对应的判定信号。
结合第一方面，在第一方面第三种可能的实施方式中，所述当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段，包括：
如果前一个或多个所述判定信号小于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为大于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的起始位置；
如果前一个或多个所述判定信号大于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为小于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的终止位置。
结合第一方面，在第一方面第四种可能的实施方式中，所述初始表面肌电信号的时间序列采用以下公式表示：
转换信号采用以下公式表示：
{S1，S2，S′3，S′4，...}；
其中，S1＝{s1，s2，s3，...sk}；S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3′＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}＝min(max(S1)，max(S2)，max(S3))；
S4′＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}＝min(max(S2)，max(S3)，max(S4))；
将窗口数据S＝{s1，...,sk,sk+1，...,s2k,s2k+1,...,s3k}均分为三份，得到：；
S1＝{s1，s2，s3，...sk}；
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
由当前窗口滑动到下一个窗口，得到窗口数据：
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
S4＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}；
其中，k为窗口步长，窗口数据的大小为m，m＝3×k。
第二方面，本申请提供了一种表面肌电信号的动作段检测装置，所述装置包括：
信号采集单元，用于采集初始表面肌电信号；
预处理单元，用于对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号；
信号转换单元，用于对所述初始表面肌电信号进行转换操作，得到转换信号；
信号校正单元，用于基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号；
信号处理单元，用于通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号；以及
确定单元，用于当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段。
结合第二方面，在第二方面第一种可能的实施方式中，根据以下公式确定所述基线阈值：
thr＝mean{MAV1,MAV2,MAV3,...,MAVm}+A；
其中，thr为基线阈值，MAVi为表面肌电信号的静息态数据中滑动窗口的最大值，i为1到k之间的正整数，m为滑动窗口个数，A为常数。
结合第二方面，在第二方面第二种可能的实施方式中，所述信号处理单元包括：
初始化子单元，用于对所述核函数进行初始化；
信号导入子单元，用于将所述校正信号逐个导入核函数中，并在每导入一个所述校正信号后更新所述核函数；
计算子单元，用于基于梯形法计算所述核函数单位等距积分，得到与所述校正信号对应的判定信号。
结合第二方面，在第二方面第三种可能的实施方式中，所述确定单元包括：
确定起始信号子单元，用于如果前一个或多个所述判定信号小于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为大于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的起始位置；
确定终止信号子单元，用于如果前一个或多个所述判定信号大于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为小于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的终止位置。
结合第二方面，在第二方面第四种可能的实施方式中，所述初始表面肌电信号的时间序列采用以下公式表示：
转换信号采用以下公式表示：
{S1，S2，S3，S4，...}；
其中，S1＝{s1，s2，s3，...sk}；S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3′＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}＝min(max(S1)，max(S2)，max(S3))；
S4′＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}＝min(max(S2)，max(S3)，max(S4))；
将窗口数据S＝{s1，...,sk,sk+1，...,s2k,s2k+1,...,s3k}均分为三份，得到：；
S1＝{s1，s2，s3，...sk}；
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
由当前窗口滑动到下一个窗口，得到窗口数据：
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
S4＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}；
其中，k为窗口步长，窗口数据的大小为m，m＝3×k。
第三方面，本申请提供了一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括：处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现如第一方面所述的表面肌电信号的动作段检测方法。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的表面肌电信号的动作段检测方法的步骤。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该方法，一种表面肌电信号的动作段检测方法、装置、设备及介质，该方法包括：采集初始表面肌电信号；对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号；对所述表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号；基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号；通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号；当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段。本申请实施例先将采集到的初始表面肌电信号进行预处理、转换、基线校正，然后利用核函数对校正信号进行处理得到判定信号，相当于对初始表面肌电信号进行了简单的二次转换，减弱由于肌肉紧张造成的表面肌电信号的波动，降低了由肌肉紧张造成的活动段的误判，增大了静息电位段与动作电位段之间微小的差异值，减小了计算量，缩短了检测时间延迟，提高了动作电位段检测的准确率和精度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种表面肌电信号的动作段检测方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种表面肌电信号的动作段检测方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种表面肌电信号的动作段检测方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种表面肌电信号的动作段检测装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种可穿戴设备的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种智能肌电臂环的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供的一种表面肌电信号的动作段检测方法的流程示意图，该方法具体包括以下步骤：
S101、采集初始表面肌电信号，例如，可以通过可穿戴设备采集初始表面肌电信号。
表面肌电信号是一种非平稳、非线性的微弱电信号，其具有随机性，极易受到外界干扰，信噪比较低，本申请实施例主要应用在利用表面肌电信号进行手部动作在线识别时，实现对动作电位段起始的精确检测，不仅可以应用在干电极肌电信号在线识别中，还可以应用在湿电极肌电采集系统中，能得到较准确的检测结果。
可选的，本申请实施例在被测对象的上肢前臂上佩戴如图6所示的8通道的智能肌电臂环600(即本申请实施例的可穿戴设备)采集得到初始表面肌电信号，以Matlab 2015a软件进行仿真，将初始表面肌电信号预处理之后得到的表面肌电信号代入到该算法代码中，即可得到活动段的起始位置，将处于活动段的数据进行特征提取、模式识别后可以得到手势动作的标签。
可选的，初始表面肌电信号的时间序列采用以下公式表示：
转换信号采用以下公式表示：
{S1，S2，S′3S′1，...}；
其中，S1＝{s1，s2，s3，...sk}；S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3′＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}＝min(max(S1)，max(S2)，max(S3))；
S4′＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}＝min(max(S2)，max(S3)，max(S4))；
将窗口数据S＝{s1，...,sk,sk+1，...,s2k,s2k+1,...,s3k}均分为三份，得到：；
S1＝{s1，s2，s3，...sk}；
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
由当前窗口滑动到下一个窗口，得到窗口数据：
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
S4＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}；
其中，k为窗口步长，窗口数据的大小为m，m＝3×k。
S102、对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号。
可选的，预处理包括但不限于滤波处理、降采样处理，得到的表面肌电信号与初始表面肌电信号相比，降低了噪声含量。
S103、对所述表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号。
通过将表面肌电信号进行转换操作，针对不同被测对象的差异进行有效校正，降低阻抗以及肌肉紧张对基线阈值的影响。
S104、基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号。
可选的，根据以下公式确定所述基线阈值：
thr＝mean{MAV1,MAV2,MAV3,...,MAVm}+A
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
其中，thr为基线阈值，MAVi为表面肌电信号的静息态数据中滑动窗口的最大值，i为1到k之间的正整数，m为滑动窗口个数，A为常数。
通过利用基线阈值对经过表面肌电信号转换得到的转换信号进行校正，然后利用核函数对校正信号进行处理得到判定信号，该判定信号增大了初始表面肌电信号中动作电位段与静息电位段之间的微小差异，减弱由于肌肉紧张造成的表面肌电信号的波动，降低了由肌肉紧张造成的活动段的误判。
S105、通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号。
S106、当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段。
由于现有的动作电位段通常需要做一些处理后再与设定的阈值对比找到动作电位的发起点，但由于不同被测对象之间皮肤阻抗以及肌肉紧张程度的差异，导致静息电位基线的波形幅度变化较大，加上外界噪声的干扰，极易在动作未开始时误判成动作的起始点，动作未结束时误判为终止点，准确精度达不到检测需求。
本申请实施例先将采集到的初始表面肌电信号进行滤波或者降采样等预处理得到表面肌电信号，对表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号，转换后再计算基线阈值，利用基线阈值对转换得到的表面肌电信号进行校正得到校正信号，可以针对不同被测对象的差异进行有效校正，降低阻抗以及肌肉紧张对基线阈值的影响，然后利用核函数对校正信号进行处理得到判定信号，该判定信号增大了初始表面肌电信号中动作电位段与静息电位段之间的微小差异，相当于对初始表面肌电信号进行了简单的二次转换，再将判定信号与预设阈值进行对比以判定判定信号对应的表面肌电信号是否处于动作段时，提高了动作段的检测准确率。减弱由于肌肉紧张造成的表面肌电信号的波动，降低了由肌肉紧张造成的活动段的误判，增大了静息电位段与动作电位段之间微小的差异值，减小了计算量，缩短了检测时间延迟，提高了动作电位段检测的准确率和精度。
为了便于理解本申请实施例，下面采用具体的实施例进行描述。
在图1所示实施例的基础上，本申请实施例还提供了一种表面肌电信号的动作段检测方法，如图2所示，包括以下步骤：
S201、采集初始表面肌电信号，例如，可以通过可穿戴设备采集初始表面肌电信号。
S202、对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号。
S203、对所述表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号。
S204、基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号。
S205、对所述核函数进行初始化。
初始化的核函数表示为：kernel(jk)＝0，j1,j2,j3,...jn。
S206、将所述校正信号逐个导入核函数中，并在每导入一个所述校正信号后更新所述核函数。
将校正信号si导入核函数中，核函数更新为kernel＝{j2,...jn,si},j2,...jn＝0，基于梯形法计算该核函数单位等距积分，得到判定信号yi；
将校正信号si+1导入核函数中，核函数更新为kernel＝{j3,...jn,si,si+1},j3,j4...jn＝0，基于梯形法计算该核函数单位等距积分，得到判定信号yi+1；
以此类推，由校正信号{s1,s2,s3,...si,...}计算得到判定信号{y1,y2,y3,...yi,...}。
S207、基于梯形法计算所述核函数单位等距积分，得到与所述校正信号对应的判定信号。
S208、当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段。
动作段包括起始位置和终止位置，后面将对起始位置和终止位置的判定规则进行描述，在此不再赘述。
在图1所示实施例的基础上，本申请实施例还提供了一种表面肌电信号的动作段检测方法，如图3所示，包括以下步骤：
S301、采集初始表面肌电信号，例如，可以通过可穿戴设备采集初始表面肌电信号。
S302、对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号。
S303、对所述表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号。
S304、基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号。
S305、通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号。
S306、如果前一个或多个所述判定信号小于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为大于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为动作段的起始位置。
可选的，当判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段，动作段包括起始位置以及终止位置。
S307、如果前一个或多个所述判定信号大于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为小于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的终止位置。
通常记录的表面肌电信号包含静息段和动作段两部分，而静息段对后续的模式识别是没有用处的，静息段是指肌肉处于放松状态，在该段信号中无动作执行，对模式识别来说属于噪声类的无用信号，因此需将静息段和活动段进行有效分离。
如图4所示，本申请实施例还提供了一种表面肌电信号的动作段检测装置，所述装置包括：
信号采集单元41，用于采集初始表面肌电信号；
预处理单元42，用于对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号
信号转换单元43，用于对所述表面肌电信号进行转换操作，得到转换信号；
信号校正单元44，用于基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号；
信号处理单元45，用于通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号；以及
确定单元46，用于当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段。
可选的，根据以下公式确定所述基线阈值：
thr＝mean{MAV1,MAV2,MAV3,...,MAVm}+A；
其中，thr为基线阈值，MAVi为表面肌电信号的静息态数据中滑动窗口的最大值，i为1到k之间的正整数，m为滑动窗口个数，A为常数。
可选的，所述信号处理单元45包括：
初始化子单元451，用于对所述核函数进行初始化；
信号导入子单元452，用于将所述校正信号逐个导入核函数中，并在每导入一个所述校正信号后更新所述核函数；
计算子单元453，用于基于梯形法计算所述核函数单位等距积分，得到与所述校正信号对应的判定信号。
可选的，所述确定单元46包括：
确定起始信号子单元461，用于如果前一个或多个所述判定信号小于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为大于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的起始位置；
确定终止信号子单元462，用于如果前一个或多个所述判定信号大于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为小于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的终止位置。
可选的，所述初始表面肌电信号的时间序列采用以下公式表示：
转换信号采用以下公式表示：
{S1，S2，S′3，S′4，...}；
其中，S1＝{s1，s2，s3，...sk}；S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3′＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}＝min(max(S1)，max(S2)，max(S3))；
S4′＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}＝min(max(S2)，max(S3)，max(S4))；
将窗口数据S＝{s1，...,sk,sk+1，...,s2k,s2k+1,...,s3k}均分为三份，得到：；
S1＝{s1，s2，s3，...sk}；
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
由当前窗口滑动到下一个窗口，得到窗口数据：
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
S4＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}；
其中，k为窗口步长，窗口数据的大小为m，m＝3×k。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有资源分配程序，所述资源分配程序被处理器执行时实现如各方法实施例所述的步骤，例如包括：
采集初始表面肌电信号；
对初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号；
对表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号；
基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号；
通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号；
当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段。
图5是本发明另一个实施例提供的可穿戴设备的结构示意图。本发明实施例中提供的可穿戴设备可以采用8通道的智能肌电臂环600，该穿戴设备可以包括：RF(RadioFrequency，射频)单元、WiFi模块、音频输出单元、A/V(音频/视频)输入单元、传感器、显示单元、用户输入单元、接口单元、存储器、处理器、以及电源等部件。
后续描述中将以可穿戴设备为例进行说明，请参阅图5其为实现本发明各个实施例的一种可穿戴设备的硬件结构示意图，该可穿戴设备500可以包括：RF(RadioFrequency，射频)单元501、WiFi模块502、音频输出单元503、A/V(音频/视频)输入单元504、传感器505、显示单元506、用户输入单元507、接口单元508、存储器509、处理器510、以及电源511等部件。本领域技术人员可以理解，图5中示出的可穿戴设备结构并不构成对可穿戴设备的限定，可穿戴设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
下面结合图5对可穿戴设备的各个部件进行具体的介绍：
射频单元501可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，具体的，射频单元501可以将上行信息发送给基站，另外也可以将基站发送的下行信息接收后，发送给可穿戴设备的处理器510处理，基站向射频单元501发送的下行信息可以是根据射频单元501发送的上行信息生成的，也可以是在检测到可穿戴设备的信息更新后主动向射频单元501推送的，例如，在检测到可穿戴设备所处的地理位置发生变化后，基站可以向可穿戴设备的射频单元501发送地理位置变化的消息通知，射频单元501在接收到该消息通知后，可以将该消息通知发送给可穿戴设备的处理器510处理，可穿戴设备的处理器510可以控制该消息通知显示在可穿戴设备的显示面板5061上；通常，射频单元501包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器、双工器等。此外，射频单元501还可以通过无线通信与网络和其他设备通信，具体的可以包括：通过无线通信与网络系统中的服务器通信，例如，可穿戴设备可以通过无线通信从服务器中下载文件资源，比如可以从服务器中下载应用程序，在可穿戴设备将某一应用程序下载完成之后，若服务器中该应用程序对应的文件资源更新，则该服务器可以通过无线通信向可穿戴设备推送资源更新的消息通知，以提醒用户对该应用程序进行更新。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于GSM(Global System of Mobile communication，全球移动通讯系统)、GPRS(GeneralPacket Radio Service，通用分组无线服务)、CDMA2000(Code Division Multiple Access2000，码分多址2000)、WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access,宽带码分多址)、TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)、FDD-LTE(Frequency Division Duplexing-Long Term Evolution，频分双工长期演进)和TDD-LTE(Time Division Duplexing-Long Term Evolution，分时双工长期演进)等。
在一种实施方式中，可穿戴设备500可以通过插入SIM卡来接入现有的通信网络。
在另一种实施方式中，可穿戴设备500可以通过设置esim卡(Embedded-SIM)，来实现接入现有的通信网络，采用esim卡的方式，可以节省可穿戴设备的内部空间，降低厚度。
可以理解的是，虽然图1示出了射频单元501，但是可以理解的是，射频单元101其并不属于可穿戴设备的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。，可穿戴设备500可以单独通过wifi模块102来实现与其他设备或通信网络的通信连接，本发明实施例并不以此为限。
WiFi属于短距离无线传输技术，可穿戴设备通过WiFi模块502可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图5示出了WiFi模块502，但是可以理解的是，其并不属于可穿戴设备的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。
音频输出单元503可以在可穿戴设备500处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时，将射频单元501或WiFi模块502接收的或者在存储器509中存储的音频数据转换成音频信号并且输出为声音。而且，音频输出单元503还可以提供与可穿戴设备500执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出单元503可以包括扬声器、蜂鸣器等等。
A/V输入单元504用于接收音频或视频信号。A/V输入单元504可以包括图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)1041和麦克风5042，图形处理器5041对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置(如摄像头)获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元506上。经图形处理器5041处理后的图像帧可以存储在存储器509(或其它存储介质)中或者经由射频单元501或WiFi模块502进行发送。麦克风5042可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风5042接收声音(音频数据)，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由射频单元501发送到移动通信基站的格式输出。麦克风5042可以实施各种类型的噪声消除(或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。
在一种实施方式中，可穿戴设备500包括有一个或多个摄像头，通过开启摄像头，能够实现对图像的捕获，实现拍照、录像等功能，摄像头的位置可以根据需要进行设置。
可穿戴设备500还包括至少一种传感器505，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板5061的亮度，接近传感器可在可穿戴设备500移动到耳边时，关闭显示面板5061和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等。
在一种实施方式中，可穿戴设备500还包括接近传感器，通过采用接近传感器，可穿戴设备能够实现非接触操控，提供更多的操作方式。
在一种实施方式中，可穿戴设备500还包括心率传感器，在佩戴时，通过贴近使用者，能够实现心率的侦测。
在一种实施方式中，可穿戴设备500还可以包括指纹传感器，通过读取指纹，能够实现安全验证等功能。
显示单元506用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息。显示单元506可包括显示面板5061，可以采用液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)等形式来配置显示面板5061。
在一种实施方式中，显示面板5061采用柔性显示屏，采用柔性显示屏的可穿戴设备在佩戴时，屏幕能够进行弯曲，从而更加贴合。可选的，所述柔性显示屏可以采用OLED屏体以及石墨烯屏体，在其他实施方式中，所述柔性显示屏也可以是其他显示材料，本实施例并不以此为限。
在一种实施方式中，可穿戴设备的显示面板5061可以采取长方形，便于佩戴时环绕。在其他实施方式中，也可以采取其他方式。
用户输入单元507可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与可穿戴设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，用户输入单元507可包括触控面板5071以及其他输入设备5072。触控面板5071，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板5071上或在触控面板5071附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。触控面板5071可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器510，并能接收处理器510发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板5071。除了触控面板5071，用户输入单元507还可以包括其他输入设备5072。具体地，其他输入设备5072可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种，具体此处不做限定。
在一种实施方式中，可穿戴设备500的侧边可以设置有一个或多个按钮。按钮可以实现短按、长按、旋转等多种方式，从而实现多种操作效果。按钮的数量可以为多个，不同的按钮之间可以组合使用，实现多种操作功能。
进一步的，触控面板5071可覆盖显示面板5061，当触控面板5071检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器510以确定触摸事件的类型，随后处理器510根据触摸事件的类型在显示面板5061上提供相应的视觉输出。虽然在图5中，触控面板5071与显示面板5061是作为两个独立的部件来实现可穿戴设备的输入和输出功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板5071与显示面板5061集成而实现可穿戴设备的输入和输出功能，具体此处不做限定。比如，当通过射频单元501接收到某一应用程序的消息通知时，处理器510可以控制将该消息通知显示在显示面板5061的某一预设区域内，该预设区域与触控面板5071的某一区域对应，通过对触控面板5071某一区域进行触控操作，可以对显示面板5061上对应区域内显示的消息通知进行控制。
接口单元508用作至少一个外部装置与可穿戴设备500连接可以通过的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。接口单元508可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到可穿戴设备500内的一个或多个元件或者可以用于在可穿戴设备500和外部装置之间传输数据。
在一种实施方式中，可穿戴设备500的接口单元508采用触点的结构，通过触点与对应的其他设备连接，实现充电、连接等功能。采用触点还可以防水。
存储器509可用于存储软件程序以及各种数据。存储器509可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器509可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
处理器510是可穿戴设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个可穿戴设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器509内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器509内的数据，执行可穿戴设备的各种功能和处理数据，从而对可穿戴设备进行整体监控。处理器510可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器510可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器510中。
可穿戴设备500还可以包括给各个部件供电的电源511(比如电池)，优选的，电源511可以通过电源管理系统与处理器510逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。
尽管图5未示出，可穿戴设备500还可以包括蓝牙模块等，在此不再赘述。可穿戴设备500通过蓝牙，可以与其他终端设备连接，实现通信以及信息的交互。
可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，DSP)、数字信号处理设备(DSPDevice，DSPD)、可编程逻辑设备(ProgrammableLogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本文所述功能的单元来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种表面肌电信号的动作段检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
采集初始表面肌电信号；
对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号；
对所述表面肌电信号执行转换操作，得到转换信号；
基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号；
通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号；
当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段；
所述初始表面肌电信号的时间序列采用以下公式表示：
{s1，s2，s3，...，Si，...，Sn}；
转换信号采用以下公式表示：
{S1，S2，S′3，S′4，...}；
其中，S1＝{s1，s2，s3，...sk}；S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3'＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}＝min(max(S1)，max(S2)，max(S3))；
S4'＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}＝min(max(S2)，max(S3)，max(S4))；
将窗口数据S＝{s1，...,sk,sk+1，...,s2k,s2k+1,...,s3k}均分为三份，得到：；
S1＝{s1，s2，s3，...sk}；
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
由当前窗口滑动到下一个窗口，得到窗口数据：
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
S4＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}；
其中，k为窗口步长，窗口数据的大小为m，m＝3×k。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下公式确定所述基线阈值：
thr＝mean{MAV1,MAV2,MAV3,...,MAVm}+A；
其中，thr为基线阈值，MAVi为表面肌电信号的静息态数据中滑动窗口的最大值，i为1到k之间的正整数，m为滑动窗口个数，A为常数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号，包括：
对所述核函数进行初始化；
将所述校正信号逐个导入核函数中，并在每导入一个所述校正信号后更新所述核函数；
基于梯形法计算所述核函数单位等距积分，得到与所述校正信号对应的判定信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段，包括：
如果前一个或多个所述判定信号小于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为大于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的起始位置；
如果前一个或多个所述判定信号大于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为小于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的终止位置。
5.一种表面肌电信号的动作段检测装置，其特征在于，所述装置包括：
信号采集单元，用于采集初始表面肌电信号；
预处理单元，用于对所述初始表面肌电信号进行预处理，得到表面肌电信号；
信号转换单元，用于对所述表面肌电信号进行转换操作，得到转换信号；
信号校正单元，用于基于基线阈值校正所述转换信号，得到校正信号；
信号处理单元，用于通过核函数对所述校正信号进行等距积分处理，得到判定信号；以及
确定单元，用于当所述判定信号大于预设阈值时，确定所述判定信号对应的表面肌电信号处于动作段；
所述初始表面肌电信号的时间序列采用以下公式表示：
{s1，s2，s3，...，si，...，sn}；
转换信号采用以下公式表示：
{S1，S2，S′3，S′4，...}；
其中，S1＝{s1，s2，s3，...sk}；S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3'＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}＝min(max(S1)，max(S2)，max(S3))；
S4'＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}＝min(max(S2)，max(S3)，max(S4))；
将窗口数据S＝{s1，...,sk,sk+1，...,s2k,s2k+1,...,s3k}均分为三份，得到：；
S1＝{s1，s2，s3，...sk}；
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
由当前窗口滑动到下一个窗口，得到窗口数据：
S2＝{sk+1，sk+2，sk+3，...s2k}；
S3＝{s2k+1，s2k+2，s2k+3，...s3k}；
S4＝{s3k+1，s3k+2，s3k+3，...s4k}；
其中，k为窗口步长，窗口数据的大小为m，m＝3×k。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，根据以下公式确定所述基线阈值：
thr＝mean{MAV1,MAV2,MAV3,...,MAVm}+A；
其中，thr为基线阈值，MAVi为表面肌电信号的静息态数据中滑动窗口的最大值，i为1到k之间的正整数，m为滑动窗口个数，A为常数。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号处理单元包括：
初始化子单元，用于对所述核函数进行初始化；
信号导入子单元，用于将所述校正信号逐个导入核函数中，并在每导入一个所述校正信号后更新所述核函数；
计算子单元，用于基于梯形法计算所述核函数单位等距积分，得到与所述校正信号对应的判定信号。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定单元包括：
确定起始信号子单元，用于如果前一个或多个所述判定信号小于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为大于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的起始位置；
确定终止信号子单元，用于如果前一个或多个所述判定信号大于或等于预设阈值，当所述判定信号切换为小于预设阈值时，则确定所述判定信号当前对应的表面肌电信号为所述动作段的终止位置。
9.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括：处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现如权利要求1至4中任一项所述的表面肌电信号的动作段检测方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的表面肌电信号的动作段检测方法的步骤。
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