基于低成本多惯性测量单元手套的手指独立性质量感知量化：一项34名成年参与者模式A研究

《IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine》：Quality-Aware Quantification of Finger Independence Using a Low-Cost Multi-IMU Glove: A 34-Participant Adult Mode-A Study

　　

摘要：

量化手指独立性对于精细动作评估和音乐运动训练具有重要意义，然而现实世界中的可穿戴设备记录数据常受到信号丢失、敲击力度不一致以及协议偏离的影响，这些因素可能导致简单的平均值产生偏差。本文提出了一种基于手指佩戴惯性测量单元的低价位五指传感手套数据处理流程，并引入了一种可解释的主动-被动泄漏矩阵以及基于片段对齐运动能量比得出的独立性评分。质量控制（QC）模块会自动标记具有低时间覆盖率、过多间隙、运动不足或协议偏移的片段，其中协议偏移被定义为最大能量手指与指令手指之间的不匹配。仅针对成人的分析采用了模式A单指敲击协议，共有34名参与者，每人完成三次试验，共获得102个参与者-试验数据和510个预期手指级片段。在校准后的QC设置下，35个片段（6.86%）被排除，475个有效片段被保留用于分析。以参与者中位数的平均值报告组级结果，并附95% Bootstrap置信区间，结果显示拇指独立性最高（0.829 [0.791, 0.864]），无名指独立性最低（0.627 [0.578, 0.674]），而小指并非独立性最低的手指（0.746 [0.683, 0.802]）。三次模式A试验间的重测信度因手指而异，ICC(3,1)值范围为0.327至0.767。这些结果表明，在仅包含成人的队列中，基于质量感知和片段的方法可以从消费级可穿戴传感器中产生稳定且可解释的手指独立性估计值。