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1、基于ARM肌电信号采集开题报告续写,2 一、课题 二、研究背景 外表肌电信号(surface myoelectric signal,SMES)是一种神经肌肉进行随意性或非随意性活动的时候生物电变化经外表时产生的电极引导、放大、显示和记录所获得的信号，它是在构成骨骼肌的肌肉纤维准随机性活动时发生的，它表达了肌肉的解剖和生理学性质和特征。通过外表肌电信号的检测和处理，可对肌肉收缩时骨骼肌的电生理特性进行研究1。 根据外表肌电信号所提供的数据而研究出来 sEMG,虽然 sEMG 的空间分辨率较低，但是探测出的空间大，重复性好，所以它对于体育科学研究、康复医学临床和根底研究等具有重要的作用。 外表肌电
2、信号分析是加拿大 Thought Technology 公司面向康复领域的新一代多功能肌电功能诊断、评定分析仪器。它主要是针对广阔的社会群众而研发出现的，它对被检查的肌肉进行工作状况、工作效率的比对和量化，并以此来指导病患者做神经、肌肉的锻炼和恢复。对外表肌电信号分析适当地加以运用、处理和解释，就可以利用此来做正常和非正常神经肌肉功能的分析这就会产生适当的价值。由于外表的估价因为其之间的关系不同，所以产生的信号的强弱、变换特征和一些变化之间就存在着某种因果的联系，成为了研究运动性肌肉疲劳生理机制的重要依据。目前有很多研究在寻找评定和预防肌肉疲劳方法,大多数的研究是从全身的生理、生化状况来推断肌
3、肉的功能状况,直接进行局部肌肉的研究还很少。它与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性, 因而能在一定的程度上反映神经肌肉的活动, 对临床诊断、康复医学、运动医学等具有重要意义。外表肌电信号采集属无创性，操作简单，使用者易接受，2 过去很长一段时期,肌电信号的处理依靠医生目测和作一些简单的统计处理。随着电子技术的开展,微处理器和计算机引入肌电测量领域,使肌电的数字化分析处理成为可能,由此产生了多种肌电信号分析方法和手段 三、研究目的和意义 外表肌电信号的开展给人类的开展做出了巨大奉献并且也取得了很好的成就。这些成就在很多方面都做出了卓业的奉献例如在医学和生物学方面都是比比皆是，现在
4、在运动体育上的研究，在身体康复上，它研究出有助于身体截肢后的康复，除此之外的生物学上开展也是很卓越，例如，生命科学上的研究一比拟显著。 在人体中肌肉是重要的组成局部，肌肉具有微小的串、并联结构，这个特点决定肌肉能完成精细的运动，有快速、有力、平稳的特点，此外骨骼肌系统也可以借助骨杠杆系统完成各种巧妙的运动，例如移动身体，控制姿态，以及操作各种熟练操作等，肌肉的运动信息存在多样化。 人体动作的电信号主要是由神经和肌肉的运动产生,然后再由肌肉进行协同作用,这种双重作用完成人体动作。这些动作完成的过程中,所表现的电信号主要通过人体组织在皮肤外表上输出, 所以这样经过皮肤处的电极最后被设备采集到。采集
5、到的电信号称为外表肌电信号。外表肌电信号与肌肉活动情况和功能特性之间存在着不同程度的关联性,在一定程度上反映了神经肌肉的状况和活动情况。4 四、国内外研究现状 随着生活水平的提高，人们越来越关注生命健康水平，由于对健康水平的关注也引起了生物界乃至医学界的变革，外表肌电信号的研究和开展带来一系列的改变，目前国内外的很多专家乃至学者都在这个领域进行了探讨和研究，他们发现外表肌电信号这个肌肉收缩时伴随的电信号对于人体的康复和开展具有无穷的价值。所以外表肌电信号的研究引起了越来越多的人（不仅仅是这专家学者）兴趣，外表肌电的检测分析已成为医学和生物医学工程界的研究热点问题。这些研究成果的创造对于医学问题
6、的解决具有很大的帮助，但是外表肌电信号的开发与引用毕竟是一个新的征途，这个过程肯定充满了艰难，存在缺乏也是不可防止的。 由此产生了多种肌电信号分析方法和手段，这些手法主要包括： 一、时频分析法： 外表肌电信号本质上是非平稳信号。所以这个信号存在着一些不确定性，对于不确定性的现象我们采用的就是时频分析法，近年来产生的将时域和频域结合起来的时频分析法引起人们的关注，根据时域的变换特征，总结经验，以小见大，用小范围的经验来测试大范围的特征，虽然有些繁琐但不乏是一种变换的好方法。 其次就是维格纳分布和小波变换换在生物医学信号处理领域（包括肌电分析）的应用。 维格纳分布是信号在由时间、频率组成的二维平面
7、上的能量密度分布，根据这个能量密布状况，总结出密布的特征和密布的特点，然后根据密布的方面变化，做出进一步的研究，在时频空间上能提供高分辨率的信号特征和很好的抗噪声性能，。利用在时频空间上观察由不用肌肉动作而产生的肌电信号的不同分布特征，成功地对上肢动作进行识别。所以现在采集外表肌电信号也可以用于动作识别。在信号处理中颇具有前景 小波变换是傅立叶变换的新开展。通俗来讲就是剥大蒜，不断地分层，这一过程要用到低通滤波器和高通滤波器，而小波就是在高频局部运用算法去除一些混油噪声的数字，然后再运用重构低通滤波器和高通滤波器分层的频段加起来，差不多就是拼凑大蒜的过程。使得信号拆分成个钟频段，小波分析即能在
8、整体上提供信号的全部信息，又能提供在任一局部时段信号变化剧烈程度的信息。小波变换的特点就是整体联系着局部，整体出发，局部入手，从局部用小见大，用大衬小，利用小波变换的时频定位特征，可以实现信号的时变谱分析，可以在任意细节上分析信号，而且对噪声不敏感因此小波变换是外表肌电信号分析的有力工具， 小波变换的开展在很多方面给我国的研究带来了很大的方便，建立在此根底傻瓜的研究成果也比拟明显。 另外的研究还有一些利用 （1） 人工神经网络： 人工神经网络是是在目前研究中受到广泛关注的信号处理一种有效的方法，它可以充分逼近任意复杂的非线性关系，所有定量或定性的信息都等它主要是根据生物神经元结构和神经信息都等
9、势分布贮存于网络内的各神经元，故有很强的容错性，它采用并行分布处理方法，使得快 速进行大量运算成为可能，传递机理，而诞生出的一套研究方法，具有并行计算、分布式存储、自适应学习以及优秀的容错性等优良特点使其能在系统辨识和模式识别方面显示出很大的优越性。 （2） 混沌和分形分析: 这种混沌分析的方法的过程是一个具有很多确实定性的机制过程。这种过程具有很多特性，诸如不管是非周期、还是非随意或非线性等特点。这种分析特点我们可以通过李雅谱诺夫指数、相平面图和功率谱等特征这些参数来表示。分形的原理的出现给生物信号的研究提供了一个很好的渠道和方法，它的出现给生物界带来了以此改变，它主要采用经典数据的表述做为
10、一个主要的参考依据。对于混沌和分析的分析方法，现在无论国内还是外国有很多的研究小组展开了广泛的研究，也取得了很多的研究成果，他们对于研究的实验结果创立了肌肉外表分析维数图。 除此之外，基于对外表肌电信号数据和理论的研究根底上，外表肌信号根据现实存在的问题还研发出很多种新成果，例如：临床肌电图检查，它多采用针电极肌肉检测肌电图，具有干扰小定位性好，易识别的优良特点；还有几年来，外表电极阵列成为研究外表肌电的热点之一，还有就是外表肌电传数字感器，它是根据外表肌电信号产生特点和采集技术的根本要求而研究出来的，无论在医学应用还是在其它方面都发挥着重要的作用。 五、论文的设计方案 1 5.1 预计到达的
11、目标 利用所得到的数据在理论的根底上作出进一步的分析，研究相关肌电肌电信号系统对肌电分析系统进行全面的了解和分析 利用肌电信号图进行数据分析得出相关的资源数据 综合数学模型和生物知识涉及一个有效的，准确的肌电信号分析 2 5.2 关键理论和技术、芯片选型 基于 ARM 的肌电信号采集 空间数据理论知识 肌电信号的成因 高级芯片的选定测试 3 5.3 完成课题的方案及主要措施 基于 ARM 的肌电信号采集利用这个数据在做进一步的数据库 利用高科技软件进行分析，总结，得出成果 基于现有数据分析成果，进行进一步的研究 六、课题研究进展方案 xx.12.25xx.2.10 阅读相关文献，翻译文献，并撰
12、写开题报告 xx.3.11xx.3.31 电路板的设计与绘制 xx.4.1xx.5.10 编写 ARM 板程序代码 xx.5.10xx.6.1 撰写毕业论文 xx.6.2xx.6.15 修改完善毕业论文 七、参考文献 1基于时频和时间尺度分析的外表肌电信号研究及应用重庆大学 博士论文 xx 年 2 速度攀岩运发动肌肉疲劳的外表肌电信号分析方法（四川体育科学xx 年 04 期） 3 Deluca Carlo J Physiology and mathematics of myoelectric signals J.IEEE Transactions on Biomedical Engineering,1979,26(6):313-325 4 动作外表肌电信号的非线性特性研究 （邹晓阳上海交通大学 xx 年） 5 Saridis G et al. EMG pattern analysis and classification for a prothetic arm J .IEEE Trans BME ,1982,29(6):403-412 6Basano L ,Ottonello P .Real time FFT to momitor muscle fatigueJLEEE Trans BME, 1986,33(11):1049-1051 模板,内容仅供参考
