基于Matlab的表面肌电信号处理软件设计与开发

【摘要】：研究目的通过使用Matlab平台,实现运动生物力学研究中常用的表面肌电(s EMG)信号处理方法,为不会使用编程进行表面肌电(s EMG)信号数据处理的体育科研人员在表面肌电(s EMG)信号的处理过程中提供一个高效、简单的处理软件。研究方法通过对运动人体科学文献中常用的表面肌电信号(s EMG)处理方法进行总结,并获取进行表面肌电信号处理时常用的处理方法的算法,然后利用Matlab编程语言对各处理方法进行实现,并且实现为交互式的GUI软件。通过与现有商用软件处理结果的比较,对实现的各方法在数据处理过程中的准确性进行验证。然后将其应用到实验室的表面肌电(s EMG)信号数据处理当中,通过招募无编程基础的人员使用实验室的商业软件和本软件分别进行相同的数据处理过程,比较两者的效率。结果Matlab编写完成了一套涵盖表面肌电信号(s EMG)在体育科学研究中处理基本功能的软件。除了包含现有商业软件实现的处理功能外,还包括一些体育研究中未使用,而在其他领域使用的信号降噪方法,以及指标提取方法。该软件涵盖了传统表面肌电s EMG信号处理过程中常用的信号处理函数,主要包括预处理、指标提取和统计分析等函数;预处理主要是进行降噪处理和指标提取前的数据准备;指标提取包括时域、频域、时频特征指标提取;以及后期对指标的部分整合处理函数。且提出了一种用于肌肉激活和失活点检测的预处理新方法。并比较了使用新的预处理方法以后再使用单阈值和双阈值方法检测效果,结果表明使用本文提出的预处理方法检测的精确度高于未使用该方法处理的结果。经过对实验室数据分析的实测,该平台的效率明显高于实验室的商用表面肌电信号处理软件。结论该软件能满足常用运动人体科学表面肌电(s EMG)信号处理方面的需求,且处理效率高于本实验室的商用表面肌电(s EMG)信号处理软件的效率。为不会编程进行表面肌电(s EMG)信号研究的运动人体科学工作人员提供了一个有用的平台。