估计关节角度的方法、设备及存储介质技术

本申请公开了一种估计关节角度的方法、设备及存储介质。该估计关节角度的方法，包括：获取参考下肢的肌电信号以及待估计下肢的关节振动造影信号；利用关节角度预测模型对肌电信号和关节振动造影信号进行估计，得到待估计下肢的预设关节的预估角度；其中，参考下肢和待估计下肢不同。上述方案，能够提高预设关节的预估角度的准确度。预估角度的准确度。预估角度的准确度。

【技术实现步骤摘要】
估计关节角度的方法、设备及存储介质


[0001]本申请涉及康复医疗
，特别是涉及一种估计关节角度的方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]大部分中风病人的后遗症会造成偏瘫的现象，但经过后天的康复训练，偏瘫病人可以不再依靠外界，独立行走。在这个过程中，因为在康复科中的医护人员较病人的数量较少，且在病人康复训练中长久的重复动作会使看护人员身心疲惫。因此，急需一种能够指导偏瘫病人训练的机器人，以减少看护人员的工作量。

技术实现思路

[0003]本申请至少提供一种估计关节角度的方法、设备及存储介质。
[0004]本申请提供了一种估计关节角度的方法，包括：获取参考下肢的肌电信号以及待估计下肢的关节振动造影信号；利用关节角度预测模型对肌电信号和关节振动造影信号进行估计，得到待估计下肢的预设关节的预估角度；其中，参考下肢和待估计下肢不同。
[0005]本申请提供了一种估计关节角度的装置，包括：获取模块，用于获取参考下肢的肌电信号以及待估计下肢的关节振动造影信号；预估模块，用于利用关节角度预测模型对肌电信号和关节振动造影信号进行估计，得到待估计下肢的预设关节的预估角度；其中，参考下肢和待估计下肢不同。
[0006]本申请提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储器中存储的程序指令，以实现上述估计关节角度的方法。
[0007]本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，程序指令被处理器执行时实现上述估计关节角度的方法。
[0008]上述方案，能够通过关节角度预测模型对参考下肢的肌电信号以及待估计下肢的关节振动造影信号进行估计，即可得到待估计下肢的预设关节的角度。例如，对于偏瘫病人而言，参考下肢可以是正常一侧，而待估计下肢可以是偏瘫一侧，通过正常一侧的肌电信号以及偏瘫一侧的关节振动造影信号，估计预设关节的预估角度，以便后续通过该预估角度指导偏瘫病人进行康复训练。
[0009]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。
附图说明
[0010]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。
[0011]图1是本申请估计关节角度的方法一实施例的流程示意图；
[0012]图2是本申请估计关节角度的方法一实施例中示出传感器的安装示意图；
[0013]图3是本申请估计关节角度的方法一实施例中示出运动捕捉标记点的安装示意图一；
[0014]图4是本申请估计关节角度的方法一实施例中示出运动捕捉标记点的安装示意图二；
[0015]图5是本申请估计关节角度的方法一实施例中示出关节角度预测模型的结构示意图；
[0016]图6是本申请估计关节角度的方法一实施例中示出关节角度预测模型的训练过程示意图；
[0017]图7是本申请估计关节角度的装置一实施例的结构示意图；
[0018]图8是本申请电子设备一实施例的结构示意图；
[0019]图9是本申请计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合说明书附图，对本申请实施例的方案进行详细说明。
[0021]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。
[0022]本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。此外，本文中的“多”表示两个或者多于两个。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
[0023]请参阅图1，图1是本申请估计关节角度的方法一实施例的流程示意图。具体而言，估计关节角度的方法可以包括如下步骤：
[0024]步骤S11：获取参考下肢的肌电信号以及待估计下肢的关节振动造影信号。
[0025]其中，获取参考下肢的肌电信号的方式可以是获取参考下肢多个肌肉的肌电信号。例如，获取大腿侧若干个肌肉对应的肌电信号，以及获取小腿侧若干个肌肉对应的肌电信号。其中，获取待估计下肢的关节振动造影信号也可以是获取至少一个关节的振动造影信号。
[0026]其中，获取参考下肢的肌电信号以及获取待估计下肢的关节振动造影信号需要信号同步。即，不能说两种信号之间存在长时间延迟，两者之间若相隔时间较长，则估计得到的预设关节的预估角度误差就会相对较大。
[0027]可选地，目标能够获取肌电信号的设备以及获取关节振动造影信号的设备很多，例如，采集关节振动造影信号的设备可以是意法半导体公司的Lis25ba系列的传感器及STEVALMKIGIBV3型号的采集板，采集肌电信号的设备可以是Delsys公司的TRIGNO无线肌电设备。当然，这里的设备仅为举例，其他实施例中完全可以采用其他能够采集肌电信号，或关节振动造影信号的设备。
[0028]本公开实施例中，采集肌电信号的传感器安装位置不做具体规定。可参见一般对下肢进行肌电信号采集的方案。关于采集关节振动造影信号的传感器安装位置可以是放置
在待估计下肢的至少一个关节处，例如放置在膝关节处。
[0029]请参见图2，为清晰地展现各传感器的安装位置，请参见图2，图2是本申请估计关节角度的方法一实施例中示出传感器的安装示意图。
[0030]如图2所示，肌电信号和关节振动造影信号传感器的安装位置如图2所示。其中，我们一般称肌电信号传感器为EMG传感器，关节振动造影信号传感器为VAG传感器。
[0031]步骤S12：利用关节角度预测模型对肌电信号和关节振动造影信号进行估计，得到待估计下肢的预设关节的预估角度；其中，参考下肢和待估计下肢不同。
[0032]其中，这里的关节角度预测模型是已经训练完成的。关节角度预测模型可以是神经网络模型。
[0033]本公开实施例中，将肌电信号和关节振动造影信号输入关节角度预测模型，并利用训练好的关节角度预测模型进行估计，即可得到待估计下肢的预设关节的预估角度。
[0034]上述方案，能够通过关节角度预测模型对参考下肢的肌电信号以及待估计下肢的关节振动造影信号进行估计，即可得到待估计下肢的预设关节的角度。例如，对于偏瘫病人而言，参考下肢可以是正常一侧，而待估计下肢可以是偏瘫一侧，通过正常一侧的肌电信号以及偏瘫一侧的关节振动造影信号，估计预设关节的预估角度，以便后续通过该预估角度指导偏瘫病人进行康复训练。
[0035]一些公开实施例中，参考下肢为偏瘫病人的正常一侧，而待估计下肢是偏瘫病人的偏瘫一侧。其中，预设关节可以是髋关节、膝关节以及踝关节中的至少一者。例如，预设关节同时包括偏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种估计关节角度的方法，其特征在于，包括：获取参考下肢的肌电信号以及待估计下肢的关节振动造影信号；利用关节角度预测模型对所述肌电信号和所述关节振动造影信号进行估计，得到所述待估计下肢的预设关节的预估角度；其中，所述参考下肢和所述待估计下肢不同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述关节角度预测模型是经过训练之后的；训练所述关节角度预测模型的方式包括：获取一参考训练下肢的肌电信号，另一参考训练下肢的关节振动造影信号，以及所述另一参考训练下肢的预设关节的角度；利用所述关节角度预测模型对所述一参考训练下肢的肌电信号和所述另一参考训练下肢的关节振动造影信号进行估计，得到所述预设关节的预估角度；获取所述预设关节的预估角度与所述预设关节的角度之间的误差，以利用所述误差修改所述关节角度预测模型的参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述关节角度预测模型对所述一参考训练下肢的肌电信号和所述另一参考训练下肢的关节振动造影信号进行估计之前，还包括：将所述一参考训练下肢的肌电信号以及所述另一参考训练下肢的关节振动造影信号进行融合得到融合后的信号；利用预设大小的滑动窗口，按照预设步长对所述融合后的信号进行分割，得到若干批融合子信号，以分批次使用所述融合子信号对所述关节角度预测模型进行训练。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述融合后的信号由若干通道的所述肌电信号和若干通道的所述关节振动造影信号以并排或并列的形式组成；所述滑动窗口的宽度等于所述肌电信号和所述关节振动造影信号的通道数之和；所述利用预设大小的滑动窗口，按照预设步长对所述融合后的信号进行分割，得到若干批融合子信号，包括：所述滑动窗口按照步长为1的方式从所述融合后的信号中的一端向另一端移动，其中，所述滑动窗口在任一位置均覆盖了所述肌电信号所有通道以及所述关节振动造影信号的所有通道。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王灿，何柏霖，李鹏博，段声才，吴新宇，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：