滑动窗/数据分帧处理

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一、数据分帧的作用


对于非平稳的 EEG/sEMG 信号,在一个短时的活动段内,信号可以看成近似平稳的, 即“准平稳” (quasistationary)过程[1]。因此,在特征提取前对每个动作的每个 活动段进行了分帧处理,在短时内将肌电信号近似处理为线性、平稳信号,对一帧 肌电信号进行处理就相当于对特征固定的持续信号进行处理。

借用网上一张图直观说明分帧,对长为7的数据,窗长(帧长)3,求窗内数据和

二、帧数计算公式

N为信号长度,L为帧长,M为移动步长(非重叠窗长),K为帧数。


假设信号的长度为 N,分成的每一帧信号的帧长为 L,移动步长(非重叠窗长) 为 M,则一共可以分成 K 帧。

系统分帧时帧长大小为150ms,非重叠窗的长度为50ms,最终分得不同动作的帧数略有差异,帧数取100帧.


由于每个动作执行过程中,动作时间记录存在一定的误差,所以每个活动的数 据不是固定的 5s 数据,可能会有小数产生,用 fix 函数做取整处理,得到分帧后的 数据一般为 100 多帧。


三、肌电数据帧长的取法


国内外多数专家关于每帧取多少秒的问题作深入探讨[2] ,研究表明:分类的错误率随帧长的增大 而减小,且当帧长达到 128ms 时,错误率变化将不明显。对于系统而言,帧长小,则占用的内存空间小,对应计算量小,实时性好。综合二者考虑,系统分帧时帧长 大小为 150ms,非重叠窗的长度为 50ms。

注意:
1. 加窗


因为我们的帧在起始 和结束肯定是会出现不连续情况的,那样这个信号在分帧之后,就会越来越背离原 始信号,此时我们需要对信号进行加窗处理,目的就是为了减少帧起始和结束的地方信号的不连续性问题[3] ,使全局信号更加连续,避免出现吉布斯效应。

参考:

[1]

张旭. 基于表面肌电信号的人体动作识别与交互[D]. 合肥市:中国科学技术大学生物医学工程专业, 2010.

[2]

Oskoei M A, Hu H. Myoelectric control systems—A survey[J]. Biomedical Signal Processing and Control, 2007, 2(4): 275-294.

[3]

lv_xinmy.语音信号的加窗处理.程序开发, http://www.2cto.com/kf/201302/189664.html,20130219



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