基于VMD-HDNLM的下肢肌电噪声信号处理方法研究

来源：电子测量技术杂志2023年第14期北京时间：

作者：宋永献，王祥祥，夏文豪

单位：1.江苏海洋大学 连云港 222005; 2.南京晓庄学院 南京 211171

摘要：针对归一化最小均方（NLMS）算法初始滤波效果较差以及非局部均值(NLM)滤波鲁棒性较差的问题，本文提出一种基于变分模态分解(VMD)-豪斯多夫距离非局部均值（HDNLM）滤波改进模型。对于下肢肌电信号中的电力线干扰和高斯白噪声，利用VMD对含噪声信号进行分解，通过HDNLM对分解信号进行滤波，并把滤波输出的信号进行叠加，最后利用信噪比(SNR)和改进的均方根误差(IRMSE)来评价算法的性能。实验结果表明，在16块肌肉肌电信号中，当噪声幅值是0.1~0.2 M时，NLM及其改进NLM(INLM)相对于VMD-HDNLM和NLMS，其平均滤波的效果较好；但是当肌电信号噪声幅值是0.3~0.5 M时，VMD-HDNLM的IRMSE值相对于NLM、NLMS和INLM平均提高0.64%、1.84%、3.11%和13.95%、12.77、11.07%以及1.05%、1.74%、2.85%。与此同时，VMD-HDNLM算法要比NLM、INLM算法取得IRMSE较小值的参数范围更广，其鲁棒性较好，在实际情况中取得较优值的概率更大。

关键词：变分模态分解; 豪斯多夫距离;非局部均值;归一化最小均方;信噪比;改进的均方根误差

基金资助：江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养资助项目（2019-XYDXX-243)、江苏省产学研合作项目（BY2022538）、江苏省研究生科研与实践创新计划项目(SY202129X)资助