咽喉癌是一种头颈部位常见的恶性肿瘤,据统计大约70%的咽喉癌患者术后将出现吞咽功能受损、发音困难甚至长久失声。近年来,研究表明发音时面部及喉颈部的肌肉对应着不同的运动模式,其所产生的表面肌电信号(Surface electromyography,sEMG)当中蕴含着相应的语音信息,通过对表面肌电信号的识别处理可有望实现患者无声发音状态的语音识别。然而传统的用于测量表面肌电信号的传感器件大多使用刚性电极涂覆导电凝胶与皮肤结合,器件面积较大,粘合衬底较厚,难以贴合像喉颈部与面部等皮肤曲率较高的的部位,而面向无声语音识别的柔性表皮电子系统成为有效的解决方案之一。针对失声病患进行无声语音识别与交流的需求,本文设计了一款具有超高柔性表皮肌电电极贴片,可采集患者无声发音时的表面肌电信号。本文的表皮肌电电极采用网纹状结构设计,以差分的形式对表面肌电信号进行测量,其中互连结构设计为双波浪形式,且由两层PI保护,并通过磁控溅射金属层、光刻图案化、湿法刻蚀、氧等离子刻蚀等一系列微纳米加工工艺制备,再经由转印工艺转印至聚氨酯薄膜基底,完成器件的制备本文基于db4小波对采集的肌电信号进行分解,采用阈值函数对分解后的小波系数进行去噪处理,以小波系数与重构信号的AR模型系数构建特征向量,实现了准确率高达90%的无声语音识别。最后本文搭建肌电信号检测平台,以被试无声发音时的表面肌电信号作为控制源信号,用以控制智能小车、蓝牙语音合成、虚拟人物等多种人机交互模式,对无声语音识别结果进行演示验证。本文主要研究内容包括:(1)本文基于肌电信号的采集原理,将表皮肌电电极设计为差分网纹电极,互连结构设计为双波浪形式,其中互连结构由上下两层PI保护,用以增强器件可拉伸性能。表皮肌电电极通过MEMS加工工艺制备,再经由转印工艺转印至聚氨酯薄膜基底,完成器件封装。搭建拉伸性能测试平台,对表皮肌电电极进行拉伸性能测试,验证设计的表皮肌电电极满足人体皮肤的应变水平。(2)基于发音原理,将与发音密切相关的下颚的二腹肌前腹、左脸侧的颊肌和右脸侧的颧肌作为本实验的测量肌群;自主设计5类行动指令和6类情感指令作为实验范式以表达被试的行为意图与情感诉求,开展无声语音肌电采集实验。此外,基于db4小波对肌电信号进行小波分解,采用阈值函数对信号进行去噪处理,以小波系数与重构信号的AR模型系数构建特征向量,输入LDA线性分类器进行分类识别,实现了准确率高达90%无声语音识别。(3)搭建肌电信号检测平台,对初始肌电信号进行硬件滤波、幅值放大、模数转换,并通过LabVIEW程序制作上位机显示界面,对三个目标肌肉通道的表面肌电信号进行实时显示。此外,将被试无声发音时的表面肌电信号作为控制源信号,用以控制智能小车、蓝牙语音合成、虚拟人物等多种人机交互模式,对无声语音的识别结果进行演示验证。