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基于表面肌电信号的手腕动作模式识别
基于表面肌电信号的肢体动作模式识别是假手仿生控制的基础.为提高动作模式识别率,从肌电信号的产生机理出发,选取分别表征肌电信号形态特征——细节复杂度和整体自似性的近似熵指标和分维数指标,作为模式识别的特征向量；同时提出一种具有增量学习能力的K近邻(KNN)模型增量学习算法作为模式识别的分类器.在对10位受试者手腕的4个精细动作(腕伸、腕屈、腕内旋、腕外旋)的识别实验中,取得了92.5％以上的正确识别率.同时对增量学习能力对分类器动作模式识别率的影响做对比实验,当假肢使用者生理变化时,以KNN模型增量学习算法作为分类器比采用不具增量学习能力的KNN模型算法的识别率高4.5％.实验表明,该肌电信号动作模式的识别方法方案合理,具有应用价值.
关键词： 肌电信号 肌电假肢 KNN模型增量学习算法 近似熵 分维数 -
心动周期信号的混沌特征分析及应用
目的:研究心动周期信号(HPS:Heart period signal)的混沌特征和谱特征,及这些特征随年龄的变化.背景:描述心动周期信号的混沌特征的参数有:相对分散度(Hrd),李雅普诺夫指数(Hle),分维数(Hfd)以及我们提出的混沌度(Lcc: Chaosness of HPS).目前只有分维数与年龄关系的初步工作发表,未见有全面研究HPS的混沌特征的工作报道.方法:将264例14～69岁健康自愿受试者分成6个年龄组(10～19,20～29,30～39,40～49,50～59,60～69),用本室研制的计算机化心动周期信号混沌分析系统进行测试.采用CM5导联,采样频率300Hz,AD转换精度12位,提取512个心动周期,计算Hrd, Hle, Hfd,Lcc以及总功率(Tfp)及三分段的绝对及相对功率(Pvv, Plv, Phv, Pvr, Plr, Phr)及平衡参数Rvh,Rlh(Rvh=Pvv/Tfp, Rlh=Plv/Tfp),给出HPS时域图,相平面图(Phase Plane Plot),延迟映射图(Return map)以及功率谱.结果:1.四个混沌特征参数及功率谱的绝对及相对功率和总功率都随年龄的增加而降低,降低的重要原因是反映迷走活动的HPS的高频分量降低.2.功率谱参数中降低快的是Phv及Phr.3.得出了以上参数随年龄变化的拟合方程及四个混沌特征参数之间的互相关方程和相干系数.4.平衡参数Rvh随年龄增加而增加;5.Rlh先升后降.讨论:1.HPS混沌特征参数随年龄的增加而降低,反映自主神经系统功能的降低,而且主要是迷走神经系统功能的降低,若能有效地保护迷走神经系统,提高迷走神经系统功能,将是抗衰老的重要措施.2.病理条件下,易受损害的是迷走神经系统;3.混沌特征参数在预测和估计病情的严重性方面是比功率谱参数(如平衡参数Rvh)更为敏感的指标.
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肌肉疲劳过程中的表面肌电信号特征研究
目的:研究肌肉疲劳过程中表面肌电信号的特征,实现疲劳状态的定量描述.方法:运用分形几何理论计算肌电信号波形的分维数,在受试者持续用力的情况下观察肌电信号分维数随时间的变化.结果:随着肌肉逐渐进入疲劳状态,肌电信号分维数参数呈现出增长的趋势.结论:信号分维数参数的物理意义明确,运算简便,为疲劳检测、肌电信号的机理研究和病理诊断提供了新的手段.
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基于分维数的NRF促大鼠DRGs神经突起生长显微图像分析
应用分形几何原理分析神经再生素(NRF)对体外培养新生大鼠背根神经节(DRGs)生长的影响,研究分维数与NRF浓度促DRGs神经突起生长之间的关系.结果表明, 分维数可以作为一个重要指标定量表征大鼠DRGs神经元生长与NRF浓度的依赖关系.
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三种Feulgen染色方法的比较
目的探索一种快速的Feulgen染色方法,并尝试其在细胞核DNA含量分析中的应用.方法选取十只健康小白鼠的肝细胞涂片,每只小白鼠的肝细胞涂片分成三组,采用快速Feulgen 染色法、改良Feulgen染色法、传统Feulgen染色法对这三组分别染色,用TIGER细胞图像分析仪测量肝细胞涂片内单个完整肝细胞核的DNA含量, 比较各组染色效果和肝细胞核DNA 含量的测量结果.结果应用快速Feulgen染色法,获得了满意的效果,细胞核染色深,结构清晰,背景着色淡,而所需染色时间仅为15分钟;同一种方法染色的不同小鼠肝细胞涂片,相同DNA含量倍体肝细胞核的DNA含量均值的变异系数(CV)＜10 %, CV(快速) ＜CV(改良) ＜CV(传统);不同方法染色的同一小鼠肝细胞涂片,同一倍体的肝细胞核DNA含量存在差异,IOD(快速)＞IOD(改良)＞IOD(传统);各组2、4、8倍体肝细胞核DNA含量间的比值均接近2或4;结论此种快速Feulgen染色方法优于其他两种方法,可应用于图像分析系统对细胞核DNA含量与倍体的测量和分析.
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神经再生素促大鼠背根神经节神经突起生长显微图像的分形特征
目的:研究分维数与神经再生素(nerve regeneration factor,NRF)剂量促离体培养新生大鼠背根神经节(dorsal root ganglions,DRGs)神经突起生长之间的关系.方法:采用计盒维数方法,计算在不同浓度NRF条件下大鼠DRGs荧光显微图像的分维数.结果:离体培养大鼠DRGs显微图像的分维数随神经突起数量和长度的变化呈现一致的变化规律.结论:分维数可以作为一个重要定量指标表征大鼠DRGs神经元生长与NRF浓度的依赖关系.
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心搏动力学的非线性模拟
非线性动力学的很多指标都曾尝试用于心率变异性(HRV)的分析,如DFA(Peng,1995)、多分维数(Ivanov,1999)、非线性自回归模型(Poon,1997)和同步化(Schafer,1998;Glass,2001)等,而且被证明能用于临床诊断(Gold-berger,1996;2000).但是,关于HRV的混沌特征的机理探讨所见报道甚少,甚至还有相反意见存在(Kanters,1994;Le Pape,1997).而且有一个长期争论的问题是,心率变异性是确定性混沌吗?由于传统的指标如Lyapunov指数、相关维和近似熵等对非平稳性和噪声过于敏感,并不适宜于鉴别HRV是否确定性混沌(Poon,1999).
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基于非线性纹理特征的医学图像检索
提出使用多尺度复杂性方法和多尺度分维数方法提取医学图像纹理特征并将之用于图像检索.使用的复杂性方法包括用于一维时间序列分析的排列熵方法和用于二维信号分析的二维C0复杂度.将所提出的方法和其他文献中的方法进行了比较实验研究,结果表明该方法可以有效地描述医学图像的纹理信息,并取得较好的图像检索结果.
