用于肌肉活动的采集和分析的系统及其操作方法技术方案

公开了一种个人的肌肉活动的系统和对应的采集和分析的方法，至少包括肌电图描记采集部段(A)和视频采集部段(B)、计算机处理器(6)和使用者界面(12)，其中，肌电图描记采集部段(A)和视频采集部段(B)通过各自的传感器至少采集个人的肌肉群的第一电信号和至少所述肌肉群的第二数字视频信号，由所述计算机处理器(6)处理的输出通过使用者界面(12)提供。所述计算机处理器进一步包括与所述肌电图描记采集部段(A)和所述视频采集部段(B)通信的界面、演绎规则的数据库(11)以及分析和处理装置(9)，其中，分析和处理装置(9)设置有采用推导机制的专家系统(10)，利用所述推导机制，应用所述演绎规则，所述肌电图描记采集部段(A)和所述视频采集部段(B)的第一信号和第二信号被相关联，其中所述演绎规则特定于设置在所述数据库(11)中的人工智能的方法和工具；进一步提供了至少一个个人的皮肤阻抗的检测传感器，其确定阻抗值以用作肌电图描记采集部段(A)的所述传感器的增益的校正参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于肌肉活动的采集和分析的系统并且涉及其操作方法。
技术介绍
在运动或医学领域中存在执行检测并记录个人的肌肉功能的需要。经常用于该目的的仪器由肌电图描记(electromyographic)传感器组成，所述肌电图描记传感器能够在肌肉的活动期间采样肌肉产生的电信号。通过肌电图描记传感器可以获得的信息本身适合于理解肌肉的功能和局部反应，但是对于个人(意即复杂的人类)的完整的描述这通常是不足的，所述个人具有服从于多个神经刺激并服从于多种外力(不仅有外部反应，而且有导出自个人他/她自身的动力学状态的惯性力)的多块肌肉。用于采集个人的肢体或骨骼布置的位置的图像传感器也是已知的。使用该项技术以便能够控制操作设备(例如在视频游戏领域)或者操作为对人体进行治疗(可能是在增加检测精度的标志物的帮助下)。例如，一些已知的用于以上所述目的的采用肌电图描记传感器或图像传感器设备在WO2010/104879、EP310901和WO2010/95636中进行了描述。也已经建议的是，一定程度上结合肌电图描记传感器和图像传感器采集的两种类型的信息。在JP2009273551和US2012/4579中描述了现有技术实例。然而，在这些情况中，来自不同类型传感器的两个异种信号被分别处理，其并不提供由对非专家使用者是直接可用的自动的结果。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种装置和相关的方法，其克服了现有技术的缺陷，从而自动地提供关于个人的肌肉活动的信息，该信息是完整的、可靠的并且对并非专家的使用者而言是直接可用的。通过在权利要求1的必要条款中描述的特征来实现这样的目标。从属权利要求描述了本专利技术的优选的特征。从运动学状态和动力学状态的角度来看，根据本专利技术的系统包括两个有区别的采集部段以及能够识别由使用者执行的动作的处理单元。因此，系统能够通过利用视频摄像机和应用至使用者的身体的肌电图描记传感器的系统，在其他生物识别支持传感器(其类型和数量优选为对于也开发用于理解使用者的情绪状态的处理技术(情感计算)而言是充足的)的帮助下，理解使用者的动作。通过视频摄像机(第一采集部段)的使用，系统能够采集使用者的各个身体部分的位置、速度和加速度特征；同时通过肌电图描记技术(通过其他生物识别传感器的帮助)，采集了关于相同使用者的力、疲劳度和肌肉紧张度的信息。因而系统能够通过人工智能技术实时地识别所有这些信号并能够将它们合并，以便提取关于使用者的动作的信息并以便通过对该信息的知识和理解主动地与使用者交互。特别地，系统能够测量使用者的移动的肌肉活动和运动学状态，因而其能够确定各种肌肉群的活动量(引发率(firing rate)、疲劳度以及肌肉活动单元的活动的宽度和速度)连同使用者的移动(使用者的身体部分的位置、速度和加速度)，以便在各个不同领域(例如，在运动领域、康复和游戏领域)中的具有给定动作的完整测量。附图说明在任何情况下，通过优选的实施方案的如下详细描述，本专利技术的进一步特征和优点变得更加明显，这些优选的实施方案纯粹作为非限制性实例给出，并且在所附附图中示出，其中：图1A为根据本专利技术的系统的总流程图；图1B是根据本专利技术的采集和分析系统的示意图；图2是根据本专利技术的在系统中发生的操作过程的流程图；图3是根据本专利技术的在系统中发生的第一校准阶段的流程图；图4是根据本专利技术的在系统中发生的第二采集阶段的流程图；图5是根据本专利技术的在系统中发生的第三处理阶段的流程图；图6表示根据本专利技术的根据系统的时间采集的肌电图描记的和基于视频-时间的信号的一系列示例图；图7为肌电图描记信号的处理的示例流程图；图8为视频信号的处理的示例流程图；和图9为显示根据本专利技术的系统的可能的应用的示例视图。具体实施方式参照附图，个人的肌动活动的采集和分析系统由两个主要信号采集部段组成：用于肌电图描记信号的采集的第一部段A以及用于视频信号的采集的第二部段B。实质上，在一方面，视频设备采集使用者的移动图像，提供对应的视频信号；另一方面，肌电图描记设备的多个电极应用在使用者身体的预先设定的位置上，通过EMG卡采集肌电图描记信号(也即，肌肉中的电活动的信号)。根据本专利技术，在两个部段A和B中采集的信号得以处理并互相协调，以便提供这样的输出信号，其并非是两个信号的简单相加，而是一个基于另一个的两个信号的关联，该输出信号因此提供协同作用的结果，其可以从在两个部段中采集的信号的总和得到。在图1A的下部简要地表示了两个信号的处理。视频信号“运动捕捉”和肌电图描记信号“EMG”被适时采集并同步。随后，提供的是，提取经同步的视频特征以及经同步的EMG特征，并且将它们叠加在个人身体的动力学状态运动所分成的多个帧上。随后，使用考虑到了环境的校正或衡量因数，分开在动作上的经同步的视频特征以及经同步的EMG特征合并在一起，校正：在这样的意义下，所提供的是参数型的测量。因此，该过程能够提供由导出自有区别的两个采集部段的两个原始信号确定的输出导出自，并且该输出还受环境影响以及在视频信号和EMG信号之间的相互影响的影响。输出信号能够用作控制阿凡达的移动(例如在视频游戏控制台上)，对于个人动作的通用校准识别(例如用于具体命令的执行)，对于个人的移动模式中错误的检测(例如为了对运动锻炼或力的施加进行校正动作的目的)等。图1B示意性地显示了在本专利技术的系统中采用的硬件的可能构造。服装1(绑带、运动衫、潜水服、裤子等)属于第一采集部段A，服装1设置有电极2和表面肌电图描记采集卡(SEMG)3，表面肌电图描记采集卡(SEMG)3对于每个电极2或成对的电极2具有一个(或优选多个)信道，服装1能够采集、过滤并采样在肌肉收缩期间发出的电信号；参考手臂活动，适合于本专利技术的系统的有利构造意味着在肱二头肌上具有成对的2i电极，在肱桡肌肌肉(brachio-radial muscle)上具有成对的电极2ii，在肘部上具有参考电极2iii，并且在肱三头肌上具有成对的电极2iv。视频传感器(RGB摄像机、深度图摄像机、具有标志物的IR运动捕捉摄像机、运动感测输入设备)5属于第二采集部段B，视频传感器5能够(以预先设定的频率，例如30Hz)采集个人移动动力学状态或他/她的身体的特定部分(在示出的实例中，手臂移动)的图像序列。该系统进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于个人的肌肉活动的采集和分析的系统，至少包括肌电图描记采集部段(A)和视频采集部段(B)、计算机处理器(6)和使用者界面(12)，其中，肌电图描记采集部段(A)和视频采集部段(B)通过各自的传感器至少采集个人的肌肉群的第一电信号和至少所述肌肉群的第二数字视频信号，由所述计算机处理器(6)处理的输出通过使用者界面(12)提供，其特征在于所述计算机处理器进一步包括与所述肌电图描记采集部段(A)和所述视频采集部段(B)的通信接口、演绎规则的数据库(11)以及分析和处理装置(9)，其中，分析和处理装置(9)设置有采用推导机制的专家系统(10)，利用所述推导机制，应用所述演绎规则，所述肌电图描记采集部段(A)和所述视频采集部段(B)的所述第一和第二信号被互相关联，其中所述演绎规则特定于设置在所述数据库(11)中的人工智能的方法和工具，其特征还在于进一步提供了至少一个个人的皮肤阻抗的检测传感器，其确定阻抗值以用作肌电图描记采集部段(A)的所述传感器的增益的校正参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.27 IT MI2012A0004941.一种用于个人的肌肉活动的采集和分析的系统，至少包括肌电
图描记采集部段(A)和视频采集部段(B)、计算机处理器(6)和
使用者界面(12)，其中，肌电图描记采集部段(A)和视频采集部段
(B)通过各自的传感器至少采集个人的肌肉群的第一电信号和至少所
述肌肉群的第二数字视频信号，由所述计算机处理器(6)处理的输出
通过使用者界面(12)提供，其特征在于
所述计算机处理器进一步包括与所述肌电图描记采集部段(A)和
所述视频采集部段(B)的通信接口、演绎规则的数据库(11)以及分
析和处理装置(9)，其中，分析和处理装置(9)设置有采用推导机
制的专家系统(10)，利用所述推导机制，应用所述演绎规则，所述
肌电图描记采集部段(A)和所述视频采集部段(B)的所述第一和第
二信号被互相关联，其中所述演绎规则特定于设置在所述数据库(11)
中的人工智能的方法和工具，其特征还在于
进一步提供了至少一个个人的皮肤阻抗的检测传感器，其确定阻
抗值以用作肌电图描记采集部段(A)的所述传感器的增益的校正参数。
2.根据权利要求1所述的系统，其中采用推导机制的所述专家系
统(10)的上游提供了具有参考时钟的同步装置，通过具有参考时钟
的同步装置，所述第一和第二数字信号被分割成时间帧并且在时间上
同步。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述分析和处理装置(9)
在所述同步的数字信号上以时移方式进行操作。
4.根据前述任意一项权利要求所述的系统，其中所述肌电图描记
部段(A)至少包括多个电极传感器(2)，多个电极传感器(2)被应
用成与使用者的肌肉装置接触。
5.根据前述任意一项权利要求所述的系统，其中所述皮肤阻抗传

\t感器连接到所述计算机处理器(6)，并且对应信号用作所述肌电图描
记部段(A)的传感器(2)的每个信道的增益的调整参数。
6.根据前述任意一项权利要求所述的系统，其中不一致参数确定
为在所述第一和第二信号的结合以及存储在所述数据库(11)的参考
值之间的比较，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·M·阿毛里，F·穆蒂，P·贝卢科，
申请(专利权)人：B一零尼克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT