基于GMM-HMMs与Viterbi回溯的连续手势肌电信号预测与识别
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TN911.7;R318

基金项目:

福建省科技计划(2022L3094);泉州市科技计划(2021C021R);黎明职业大学2024年度规划项目(LZ202406)


Consecutive gesture prediction and recognition from sEMG using GMM-HMMs and Viterbi backtracking
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    摘要:

    针对基于表面肌电信号(sEMG)的连续手势识别任务中,存在实时性较差和预测能力不足的问题,提出一种基于GMM-HMMs(高斯混合-隐马尔可夫模型)和Viterbi回溯的连续手势动作识别方法.采用滑动窗口对8通道肌电信号进行分窗,通过GMM-HMMs建立手势的空闲、上升、稳定和下降4个动作状态,提出改进的Viterbi滑动窗口边缘化策略,建立滑动窗口长期约束,实现连续手势动作状态预测.最终引入最大似然法动态阈值模型以区分手势类别.在由8位实验者完成的包含4种手势的12个连续两手势动作任务中,该方法的平均识别率为98.1%,预测时间为71 ms,明显优于LSTM模型(94.2%,309 ms)和GRU模型(93.8%,300 ms).

    Abstract:

    Addressing the issues of poor real-time performance and insufficient prediction capability in consecutive gesture recognition tasks based on surface Electromyography (sEMG),we propose an approach utilizing Gaussian Mixture Model-Hidden Markov Models (GMM-HMMs) and Viterbi backtracking.This approach leverages sliding window technique to segment the 8-channel sEMG signals,and GMM-HMMs to classify hand gestures into 4 action states:idle,ascending,steady,and descending.A refined Viterbi sliding window marginalization strategy is implemented to ensure prolonged connections between adjacent windows,enabling anticipatory prediction of subsequent gesture states.Moreover,a dynamic threshold model based on maximum likelihood is incorporated to accurately categorize gestures.In a task involving 12 consecutive two-gesture sequences completed by 8 participants,the proposed approach attained an average recognition rate of 98.1% with a prediction time of 71 ms,significantly outperforming both the LSTM model (94.2%,309 ms) and the GRU model (93.8%,300 ms).

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

杨进兴,刘帅,李俊.基于GMM-HMMs与Viterbi回溯的连续手势肌电信号预测与识别[J].南京信息工程大学学报(自然科学版),2026,18(1):11-17
YANG Jinxing, LIU Shuai, LI Jun. Consecutive gesture prediction and recognition from sEMG using GMM-HMMs and Viterbi backtracking[J]. Journal of Nanjing University of Information Science & Technology, 2026,18(1):11-17

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  • 收稿日期:2024-09-05
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  • 在线发布日期: 2026-01-17
  • 出版日期: 2026-01-28
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