I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b er   20 25 ,   p p .   4 5 9 3 ~ 4 6 0 4   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 5 . pp 4 5 9 3 - 4 6 0 4           4593       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Decom po sitio n an multi - sca le ana l y sis  of surface  elect ro my o g ra phic sig na l f o r f i ng er  mo v ements       Af ro za   Su lt a na 1 ,   M d T a whi d Is la m   O pu 1 ,   M d .   S ha f iul   A la m 2 ,   F a rr u k   Ahm ed 3     1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   I n d e p e n d e n t   U n i v e r si t y ,   D h a k a ,   B a n g l a d e s h   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   D h a k a ,   D h a k a ,   B a n g l a d e s h   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   I n d e p e n d e n t   U n i v e r si t y   B a n g l a d e s h ,   D h a k a ,   B a n g l a d e sh       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   2 1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u n   2 3 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J u n   3 0 ,   2 0 2 5       De c o m p o siti o n   o f   th e   su rfa c e   e l e c tro m y o g ra p h y   (sE M G sig n a l   i v it a l   fo r   se p a ra ti n g   th e   c o m p o site,   c o m p le x ,   n o is y   si g n a ls   re c o rd e d   fro m   m u sc les   in t o   th e ir  i n teg ra m o to u n it   a c ti o n   p o ten ti a ls  (M UA P s).  B y   p re c ise ly   i d e n ti f y in g   e a c h   m o to u n it ’s   a c ti v it y ,   t h is   m e th o d   o ffe rs  g re a ter  in sig h ts   in t o   t h e   fu n c ti o n i n g   o th e   n e u r o m u sc u la sy ste m ,   wh ich   h e lp iso late   e a c h   m o to r   u n it ' c o n tri b u ti o n ,   m a k i n g   i e ss e n ti a fo r   u n d e rsta n d i n g   m u sc le  c o o rd i n a ti o n   a n d   d iag n o si n g   n e u ro m u sc u lar  d iso r d e rs.  In   th is  stu d y ,   we   e m p lo y   th e   m a x ima o v e rlap p i n g   d isc re te  wa v e let  tran sfo r (M OD WT ),   wh ich   is   we ll - su it e d   f o a n a ly z in g   sig n a ls  i n   t h e   t ime - fre q u e n c y   d o m a in .   T h e   stu d y   d e c o m p o se d   th e   sEM G   sig n a i n to   si x   lev e ls  t o   id e n ti fy   t h e   n e u ra l   a c ti v it y   o f in g e m o v e m e n ts  a n d   a n a l y z e d   t h e   m o to r   u n it   a c ti o n   p o ten ti a l   (M UA P ).   In   th e   fre q u e n c y   ra n g e   o 3 0 . 2   a n d   6 4 . 6   Hz ,   th e   sig n a e x h i b it t h e   h ig h e st  M UA P   wh ic h   is  i n d e p e n d e n o m o v e m e n t.   Us in g   i n v e rse   M OD WT ,   it   wa re b u i lt   fr o m   t h e   d e c o m p o se d   lev e ls.  W it h   9 5 . 8 %   a c c u ra c y ,   t h e   sim il a rit y   b e twe e n   t h e   re a ss e m b led   sig n a l   a n d   th e   o ri g in a l   si g n a l   wa d e term in e d   u si n g   c o rre latio n   a n a l y sis to   a ss e ss   th e   e ffica c y   o f   th e   m e th o d .   K ey w o r d s :   Dec o m p o s itio n   Fin g er   m o v e m en ts   s E MG   s ig n al   W av elet  tr an s f o r m   r ec o n s tr u ctio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Af r o za   Su ltan a   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ic  E n g i n ee r in g ,   Sch o o l o f   E n g in ee r in g   T ec h n o lo g y   a n d   Scien ce s ,   I n d ep e n d en t U n i v er s ity   B an g l ad esh   ( I UB )   Plo t - 1 6 ,   B lo ck   B ,   Af tab u d d in   Ah m ed   R o ad ,   B ash u n d h ar R / A,   Dh ak a - 1 2 2 9 ,   B an g lad esh   E m ail: a f r o za @ iu b . ed u . b d       1.   I NT RO D UCT I O N   Su r f ac elec tr o m y o g r ap h y   ( s E MG )   is   a   f lex ib le  an d   n o n - in v asiv m eth o d   f o r   esti m atin g   m u s cle   f o r ce ,   w h ich   h as  b ee n   u tili ze d   in   n eu r o m u s cu lar   p h y s io lo g y ,   m o v em e n d is o r d er   in v esti g atio n ,   co n tr o o f   ass is tiv d ev ices  s u ch   as  p r o s th etic  h an d s ,   an d   f o r   d iag n o s in g   n eu r o m u s cu lar   d is ea s es.  I n f o r m atio n   ab o u t   m u s cle  m o v em en ts   an d   n e u r a ac tiv ity   is   o b tain ed   b y   m ea s u r in g   th elec tr ic  c u r r en ts   p r o d u ce d   in   m u s cles  d u r in g   c o n tr ac tio n .   T h r aw  E MG   s ig n al  is   m ix tu r o f   o v er lap p in g   m o to r   u n it  ac tio n   p o ten tials   ( MU APs )   f r o m   m u ltip le  m u s cle  f ib e r s .   Dec o m p o s in g   th is   co m p lex   s i g n al  h el p s   is o late  in d iv i d u al  MU APs ,   allo win g   r esear ch er s   an d   m ed ical  p r o f e s s io n als  to   an aly ze   th co n tr ib u tio n   o f   s p ec if ic  m o to r   u n its   f o r   m o r ac cu r ate   ass es s m en o f   m u s cle  h ea lth   an d   f u n ctio n .   I n   p h y s io lo g ical   r esear ch ,   m o to r   u n it  f ea tu r es  an d   m u s cle  m o to r   co n tr o m ec h an is m s   ar s tu d ie d   u s in g   b o th   th MU AP  wav e f o r m   c h ar ac ter is tics   an d   th e   s tatis tics   o f   th in ter - p u ls in ter v als  [ 1 ] .   T h u n iq u ch ar ac ter is tics   o f   d eg r ad ed   MU AP  ca n   y ield   im p o r tan in f o r m atio n   ab o u t   th s tate  o f   th n er v o u s   s y s t em in f o r m atio n   th at  is   n ec e s s ar y   f o r   clin ically   d iag n o s in g   m y o p at h ies  an d   n eu r o p ath ies  [ 2 ] ,   s tr o k p atien ts   [ 3 ] ,   r esear c h   in to   th n e u r o m u s cu lar   co n tr o lo o p   [ 3 ] ,   a n d   th p r ed ictio n   o f   h u m an   m o v em e n ts   in   p r o s th etics  an d   ex o s k eleto n s   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   Dec o m p o s itio n   o f   s E MG   d a ta  in to   m o to r   u n it   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 9 3 - 4 6 0 4   4594   d is ch ar g p atter n s   p r o v id es  i n f o r m atio n   o n   th r ec r u itm e n an d   d is ch ar g b eh av i o r   o f   m o to r   n e u r o n s   f o r   in v esti g atin g   th n e u r al  co n tr o l o f   m o v em en t.    Dec o m p o s itio n   o f   E MG   s ig n als  r eq u ir es  a   tech n iq u th at   ca n   h an d le   f o u r   lev els  o f   c o m p lex ity :   ch an g in g   ac tio n   p o ten tials   d u to   s en s o r   m o v em e n t,  s im ilar   s h ap es  at  d if f er en tim es,  s u p er im p o s ed   ac tio n   p o ten tials ,   an d   a   wid d y n am i r an g o f   a m p litu d es,  m ak in g   th d ec o m p o s itio n   p r o ce s s   m o r c h allen g in g   [ 6 ] Var io u s   d ec o m p o s itio n   ap p r o ac h es,  s u ch   as  b lin d   s o u r ce   s e p ar atio n   ( B SS ) ,   co n v o lu tio n   k er n el  co m p e n s atio n   ( C KC ) ,   in d ep en d en co m p o n en an aly s is   ( I C A) ,   em p ir ical  m o d d ec o m p o s itio n   ( E MD ) ,   an d   th Fo u r ier   d ec o m p o s itio n   m eth o d   ( FDM )   th at  h a v b ee n   u s ed   f o r   s ev er al  d ec ad es  to   d ec o d m o to r   n eu r o n   ac tiv ities   in   th s E MG - b ased   s y s tem .   Neg r o   et   a l.   [ 7 ]   a n d   Mo h e b ian   et   a l.   [ 8 ]   ap p lied   t h c o n v o lu tiv e   B SS   m eth o d   in   d ec o m p o s itio n   alg o r ith m s   to   s eg r eg ate  in d iv i d u al  m o to r   u n it  ac tio n   p o ten ti als.  T h B SS   m eth o d   o f   s E MG   en h an ce s   m o to r   u n it  s tu d y   with   n o n - in v asiv r ec o r d in g s ,   b u ch allen g es  p er s is t,  in clu d in g   v ar y in g   s u cc ess   r ates   ac r o s s   co n d itio n s ,   m u s cles,  an d   i n d iv id u als  [ 9 ] .   B esid es,  it  b r in g s   s u b s tan tial  ch allen g es  d u to   its   u n iq u e   ch ar ac ter is tics ,   in clu d in g   lo s ig n al - to - n o is r atio ,   h ig h   s im ilar ity ,   an d   s ev er s u p er p o s itio n   o f   MU AP  wav ef o r m s   [ 1 0 ] .   T h E MD   b a s d ec o m p o s itio n   was  u s ed   b y   W ei  et  a l.   [ 1 1 ]   f o r   th r ec o g n itio n   o f   lo wer   lim b   m o v em en ts ,   b u E MD   h as  l im itatio n s   d u t o   th e   m ix - m o d e f f ec b r o u g h t   o n   b y   in ter m itten s ig n a l   co m p o n en ts   [ 1 2 ] .   T h m ix - m o d ef f ec was  ad d r ess ed   b y   an   en h an ce d   v er s io n   ca ll ed   en s em b le  E MD   ( E E MD ) ,   wh ich   also   b r o u g h th d if f icu lty   o f   in cl u d i n g   r esid u al  s u p p lem en tal  n o is es  d u r in g   s ig n al   r ec o n s tr u ctio n   [ 1 3 ] .   Fatim ah   e a l.   [ 1 4 ]   ap p lie d   th Fo u r ier   d ec o m p o s itio n   m eth o d   to   d ec o m p o s th s u r f ac e   E MG   s ig n al  f o r   th e   r ec o g n itio n   o f   h a n d   g estu r es.  Fo u r ier   an aly s is ' s   ass u m p tio n   o f   s ig n a s tatio n ar ity   r esu lts   in   in ac cu r ate   f r eq u en cy   r ep r e s en tatio n   o v er   tim an d   lack s   tim r eso lu tio n ,   m ak in g   it  c h allen g in g   to   tr ac k   tr an s ien f ea tu r es  lik e   m u s cle   ac tiv atio n   p atter n s .   C h en   et  a l.   [ 1 5 ]   a p p lied   th C KC   m e th o d   f o r   in d iv id u al  s eg m en ts   to   d ec o d th m o to r   u n it  d is ch ar g es  f r o m   ea ch   m o to r   n eu r o n .   Acc o r d in g   to   t h s tu d ies  [ 1 6 ]   [ 1 7 ]   wh en   m o r m o to r   ac tiv ities   ar in v o lv ed ,   th tr a d itio n al  C KC   ap p r o ac h   is   u n a b le  to   f in d   en o u g h   MU s   f o r   m y o elec tr ic  co n tr o l.  T h wav elet  tr an s f o r m   d ec o m p o s itio n   m eth o d   was  u s ed   b y   L iu   et  a l.   [ 1 8 ]   an d   Du an     et  a l.   [ 1 9 ]   an d   Ph in y o m ar k   [ 2 0 ]   t o   r ec o g n ize   d if f er en t   h a n d   m o tio n s   f o r   p r o s th etic  h a n d s .   W av elet - b ased   m eth o d s   h a v ad v an ce d ,   b u t   h av d r awb ac k s   lik e   d ep e n d en cy   o n   wav elet  f u n ctio n   s elec tio n ,   in ab ilit y   t o   co m b in s m o o th n ess   with   n u m er ical  ch ar ac ter is tics ,   an d   d if f icu lty   h a n d lin g   n o n - s tatio n ar y   E MG   s ig n als,  lim itin g   p r ec is d en o is in g   an d   r ec o n s tr u ctio n   [ 2 1 ] [ 2 3 ] .   T h is   s tu d y   u s es  m u ltire s o lu t io n   d ec o m p o s itio n   m eth o d   b a s ed   o n   th m ax im al  o v er lap p in g   d is cr ete   wav elet  tr an s f o r m   ( MO DW T )   to   o f f e r   ad e q u ate  d e n o is in g   an d   r ec o n s tr u ctio n   o f   m u lti - class   E MG   s ig n als.  B ec au s o f   its   im p r o v e d   n o is r ed u ctio n   ca p ab ilit ies  u s in g   t h wav elet   co ef f icien t,   th e   M ODWT  is   s u itab le  m eth o d   f o r   m o r e   ac cu r ate  m u l tire s o lu tio n   an aly s is   o f   co m p lex ,   n o is y   d ata  [ 2 4 ] T h m ain   co n tr ib u tio n   o f   th is   r esear ch   is :   a.   T h wo r k   p r o p o s es  n o v el  t ec h n iq u e   b ased   o n   m u ltire s o lu tio n   d ec o m p o s itio n   u s in g   MO DW T   f o r   th e   ap p r o p r iate  d en o is in g   d ec o m p o s itio n   an d   r ec o n s tr u ctio n   o f   m u lti - class   E MG   s ig n als.   b.   T h m eth o d   p o ten tially   id en ti f ied   th s p ec if ic  f r eq u e n cy   b a n d   wh er e   th m o t o r   n e u r o n s   ac tiv ate  d u r in g   d if f er en t m o v em e n ts   o f   s in g le  an d   m u ltip le  f i n g er s .   c.   I d en tifie d   t h d o m in an c h an n els  f r o m   ei g h t - ch a n n el  s E M d ata  b y   ef f ec tiv ely   m ea s u r in g   th a v er ag e   r elativ en er g y .       2.   M AT E R I AL S   AND  M E T H O DS   2 . 1 .     Wo rk   f lo wcha rt       T h r esear ch   wo r k   was  co m p leted   in   s ev er al  p h ases .   T h d i f f er en p h ases   o f   th wo r k   ar e   p r esen ted   b y   f lo d iag r am   in   Fig u r 1 .             Fig u r 1 .   Flo d ia g r am   o f   th wo r k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dec o mp o s itio n   a n d   mu lti - s ca le  a n a lysi s   o f su r fa ce   elec tr o myo g r a p h ic     ( A fr o z a   S u lta n a )   4595   2 . 2 .     Da t a   a cquis it io n   T h is   s t u d y   m a d e   u s e   o f   t h d at aset   o b t ai n e d   f r o m   K h u s h ab an d   Ko d ag o d a   [ 2 5 ]   w h er f i f t e en   cl ass es   o f   m o v e m e n d a ta  w er o b tai n e d   f r o m   ei g h v o l u n te er s   ( s i x   m al es  a n d   tw o   f e m a les ,   a g e d   b e twe en   2 0   t o   3 5 )   u s i n g   8   c h an n e ls .   Fi f t ee n   c las s es  o f   m o v e m e n ts   w er c o ll e cte d   d u r i n g   th e   fle x i o n   o f   e ac h   o f   t h e   i n d i v i d u al   fin g e r s ,   i. e. ,   t h u m b   ( T T ) ,   in d e x   ( I I ) ,   m i d d le   ( MM ) ,   r i n g   ( R R ) ,   litt le  ( L L ) ,   a n d   th co m b i n e d   f i n g e r s - th u m b - in d e x   ( T I ) ,   t h u m b - m id d l ( T M) ,   t h u m b - r i n g   ( T R ) ,   t h u m b - litt l ( T L ) ,   i n d e x - m i d d le   ( I M) ,   m i d d le - r in g   ( MR) ,   r i n g - l ittl ( R L ) ,   in d e x - m id d l e - r i n g   ( I MR) ,   m i d d le - r i n g - l ittl ( MRL) ,   a n d   h a n d   cl o s e   cl ass   ( HC ) .     2 . 3 .     P re pro ce s s ing   a nd   s eg m ent a t io n   T h s E MG   s ig n als  ar o f ten   tain ted   b y   b ac k g r o u n d   n o is es  ca u s ed   b y   elec tr o n ic  eq u ip m e n t,  s u b ject   m o v em en ts ,   an d   p h y s io lo g ic al  f ac to r s .   Pro p er   d etec tio n   an d   p r o ce s s in g   u s in g   ef f icie n an d   cu ttin g - ed g e   tech n iq u es  ca n   b e   b asic  p r er eq u is ite  f o r   its   u s in   v ar i o u s   d o m ain s .   T h e   E MG   p o wer   s p ec tr u m   ca n   b e   s h ap ed   u s in g   v ar iety   o f   b an d - p ass ,   n o tch ,   h ig h - p ass ,   an d   lo w - p ass   f ilter s .   T y p ically ,   s u r f ac E MG   s ig n als  ar b a n d - p ass   f ilter e d   b etwe e n   2 0   Hz   an d   5 0 0   Hz   to   r em o v n o is at  f r eq u e n cies  b elo 2 0   Hz  an d   a b o v e     5 0 0   Hz  [ 2 6 ] [ 2 8 ] .   I n   th is   s tu d y ,   th co llected   d ata  was  s a m p led   at  4 0 0 0   Hz,   am p lifie d   to   to tal  g ain   o f     1 0 0 0   d B ,   an d   to   elim in ate   th 5 0   Hz  lin e   in ter f e r en ce ,   t h s ig n al  was  b an d - p ass   f ilter ed   with   2 0   Hz  to     4 5 0   Hz  f ilter .   T o   r ed u ce   p r o c ess in g   tim e,   th p r ep r o ce s s ed   s ig n al  m u s b e   ex tr ac ted   b ase d   o n   a   th r esh o ld   to   d eter m in th p a r o f   th s ig n al  th at  co r r esp o n d s   to   ea ch   m o v em en [ 2 9 ] .   T h er ef o r e,   th co llected   s ig n al  is   s ec tio n ed   in to   f o u r   n o n - o v er l ap p in g   s eg m e n ts   o f   eq u al  le n g th ,   an d   th s eg m en with   t h h ig h est  PS is   co n s id er ed   f o r   d ec o m p o s itio n .     2 . 4 .     Dec o m po s it io n us ing   m a x ima l o v er la pp ing   dis cr et wa v elet   t ra ns f o rm     T h t im e - f r e q u e n c y   an al y s is   m et h o d   e v a lu at es  ti m e - v a r y i n g   n o n - s t ati o n a r y   s i g n als   u s in g   th e   wa v ele t   tr a n s f o r m ,   wh ic h   u s es   o r t h o g o n al   b as es   wit h   d i f f e r e n t   r es o l u ti o n s .   I t   d is t r i b u t es  s ig n al   d e co m p o s iti o n   i n   n a r r o w   f r eq u en cy   b a n d s ,   f i lte r s   wit h o u a lte r i n g   p a tte r n s ,   a n d   h an d l es  t im d o m ai n   d at w it h o u c o m p r o m is i n g   f r e q u en c y   d o m ai n   p r ec is io n   [ 3 0 ] .   T h MO DW T   is   DW T   v a r ia ti o n   t h at   u s es  h i g h - p ass   a n d   l o w - p ass   f ilte r   t o   d e co m p o s a   ti m s ig n a i n t o   d e tai le d   a n d   a p p r o x i m a ti o n   s ig n als ,   all o wi n g   f o r   m u lti r es o l u ti o n   a n al y s is   o f   s m o o t h   a n d   d e tai le d   co ef f i ci e n ts   [ 3 1 ] .   MO DW T   p e r f o r m s   m u lti - r es o l u ti o n   an al y s is   o f   a   s i g n al ,   w h i c h   is   a   s ca l e - b as e d   ad d i ti v e   d ec o m p o s iti o n   li k DW T .   W it h i n   p r e ci s a n d   a p p r o x im ati v co m p o n en ts ,   t h e   MO DW T   m o d u l d o es  n o g en er ate   p h as c h a n g es   [ 3 2 ] .   T h e   MO DW T   f ilt e r s   t h e   i n p u t si g n al   a cc o r d i n g   t o   th n u m b e r   o f   lev els   at   w h ic h   it   el im i n ates   t h n o is e   c o e f f ici e n ts   f r o m   t h s i g n al .   MO DW T   o f f e r s   f l e x i b ili t y   i n   s i g n al   s ta r t in g   p o i n ts ,   c an   h a n d le   a n y   s am p l s ize ,   an d   is   m o r ef f i cie n t   t h a n   DW T   as  its   s m o o th   a n d   d eta il ed   c o e f f ic ie n ts   a r e   ass o cia te d   wit h   ze r o - p h ase   f i l ter s   [ 3 3 ] .   F o r   n o is y   d ata   a n a ly s is ,   MO DW T   f r eq u e n tl y   u s es  th e   Da u b e c h ies   wav el et  f u n ct io n ,   a n d   it   p r o v i d es   a   b al a n ce   i n   t h e   ti m e - f r e q u e n c y   l o c ali za t io n   [ 3 4 ] .   T h Dau b ec h ies   w a v el et   f u n cti o n   in   M ODWT   y ie ld s   t h l ea s er r o r   an d   a ll o ws  f o r   m o r e   c o h e r e n t   s t r u ct u r e   e x t r a cti o n   co m p a r e d   t o   t h e   Haa r ,   C o i f l et ,   S y m m l et,   a n d   B io r t h o g o n al   f u n ct io n s   [ 3 5 ] ,   [ 3 6 ] ,   a n d   is   t h er ef o r u s ed   i n   t h is   an al y s is .   MO DW T   s p li ts   t h f r e q u e n c y   s p e ct r u m   o f   t h i n p u s i g n a i n t o   s c ali n g   a n d   w av el et  c o ef f i cie n ts ,   as   s h o wn   i n   Fi g u r 2 .   An y   s eg m e n t e d   s i g n a N   t h at   is   a n   in te g e r   m u lt ip le   o f   2 j ,   f o r   = 1 , 2 , 3 ,     ca n   b i m p le m e n te d   u s i n g   t h e   MO DW T ,   w h er J   is   t h e   le v el  an d   is   t h s ca l o f   th d e c o m p o s iti o n .           Fig u r 2 .   W av elet  d ec o m p o s it io n       T h MO DW T   s ca lin g   f ilter s   h ̃ l   an d   wav elet  f ilter s   g ̃ l   ar e   r ep r esen ted   as  [ 3 4 ] ,   [ 3 7 ] .     ̃ = 2     ( 1 )     ̃ =  2   ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 9 3 - 4 6 0 4   4596   T h q u a d r atu r m ir r o r   f ilter s   u s ed   in   MO DW T   ar ex p r ess ed   as   ( 3 )   an d   ( 4 ) ,       ̃ = ( ) + 1 1     ( 3 )     ̃   = ( ) + 1 1   ( 4 )     wh er l = 0 ,   1 ,   2 ,   ...,    −  1 ,   a n d     is   th len g th   o f   th wav elet  f ilter .     T h n th   elem e n o f   th e   f ir s t - s tag wav elet  co ef f icien ts   ( W ̃ l, n )   an d   s ca lin g   co e f f icien t s   ( l, n )   o f   MO DW T   with   th in p u t tim s er ies s ig n al  X   ( n )   is   p r esen ted   as   ( 5 ) ,   ( 6 ) ,     ̃ , = ̃ 1 1 = 0          ( 5 )     ̃ , = ̃ 1 1 = 0            ( 6 )     wh er n = 1 ,   2 ,   3 ,   . . . ,   N ,   an d   N   is   th len g th   o f   th s ig n al  i n   s am p le  to   b a n aly ze d .   T h e q u a tio n s   ( 7 )   an d   ( 8 )   ca n   b u s ed   t o   ca lcu late  th f i r s t - lev el  ap p r o x im atio n s   an d   d etails.     ̃ , =   ̃ 1 1 = 0        ( 7 )     ̃ , = ̃ 1 1 = 0   ̃ , +        ( 8 )     Fo r   tim e,   s er ies  X   o f   r an d o m   s am p le  s ize  N ,   th j th   lev el  MO DW T   wav elet  co ef f icien ts   ( ̃  )   an d   s ca lin g   co ef f icien ts   ( ̃  )   ar d ef in e d   in   ( 9 )   an d   ( 1 0 ) :     ̃  = ̃ , 1 1 = 0            ( 9 )     ̃  = ̃ 1 1 = 0           ( 1 0 )     S i m i la r l y ,   e q u a t i o n   ( 1 1 )   a n d   ( 1 2 )   g i v e   t h e   a p p r o x i m a t i o n s   A j   a n d   t h e   d e t a i l s     o f   t h e   n th   e l e m e n t   o f   t h e   j th   s t a g e   M O DW T .     ̃ , =   ̃        1 1 = 0   ( 1 1 )     ̃ ,   = ̃ 1 1 = 0   ̃ , +        ( 1 2 )     wh er g ̃ l   is   th MO DW T   wav elet  f ilter   p er io d ized   to   le n g th   an d   h ̃ l   is   th MO DW T   s ca li n g   f ilter   p er i o d ized   to   len g th   N.   T h u s ,   th o r ig in al   tim s er ies s ig n al  ca n   b ex p r ess ed   u s in g   th f o llo win g   esti m ates a n d   d etails:       ( ) =   ̃ + ̃ = 0   ( 1 3 )     T h f u n d am en tal  b lo ck   d iag r a m   o f   MO DW T   is   s h o wn   in   Fig u r e   3 ,   an d   th e   co m p lete  p r o c ed u r e   is   ex p lain e d   in   Alg o r ith m   1.     2 . 5 .     Rec o ns t ruct io n us i ng   inv er s m a x i m a o v er la pp ing   dis cr et wa v elet   t r a ns f o rm   ( M O DWT )   R esto r in g   co n tin u o u s - tim s ig n al  f r o m   d is cr ete  s am p les  is   k n o wn   as  s ig n al  r ec o n s tr u ctio n .   T o   r ec o n s tr u ct  th e   s ig n al,   t h ap p r o x im atio n   an d   d etail  co ef f i cien ts   at  ea ch   lev el   m u s b e   c o m b in ed   ag ain .   T h e   in v er s tr an s f o r m   r ec o n s tr u cts th d etail  an d   a p p r o x im atio n   co ef f icien ts   f o r   e v er y   lev el  j   a n d   is   ex p r ess ed   as:     X(t ) = (    ( ̃ ( ) ) +   ( ̃ ( ) ) ) = 1   ( 1 4 )     T h in v er s MO DW T   u s es th s ca lin g   f ilter s   l   an d   wav elet  f ilter s   l   to   r ev er s th d ec o m p o s itio n   u s in g :     X ( n ) ̃ [ ] ℎ̃   ( t)   + ̃ [ ] = 1 ̃   ( t)   ( 1 5 )     B y   r ec o m b in in g   all  d etail  c o ef f icien ts   an d   ap p r o x im atio n   lev els,  th in v er s MO DW T   r ec o n s tr u cts  th e   o r ig in al  s ig n al  wh ile  p r eser v in g   its   len g th   an d   r eso lu tio n   [ 3 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dec o mp o s itio n   a n d   mu lti - s ca le  a n a lysi s   o f su r fa ce   elec tr o myo g r a p h ic     ( A fr o z a   S u lta n a )   4597       Fig u r 3 .   Dec o m p o s ed   a n d   r ec o n s tr u cted   s ig n al  u s in g   MO DW T   [ 3 8 ]       Alg o r ith m   1 .   Alg o r ith m   o f   s E MG   s ig n al  d ec o m p o s itio n   a n d   r ec o n s tr u ctio n   Initialization     Input the sEMG signal  X(t)   of length  N .     Specify the level of decomposition  J .     Select the wavelet filter    Decomposition using MODWT   1.   For  l =1, 2...,  L   2.   Apply the MODWT scaling filter    to obtain approximation coefficients  l   3.   Apply the MODWT wavelet filter  l   to extract detail coefficients  l   4.   Repeat steps 1 to 3 for all levels  l   until the maximum level L is reached   5.   Store the approximation coefficients     from the highest level   and the   detail   coefficients  l   from each level  l   Reconstruction using Inverse MODWT   1.   Initialize the reconstructed signal  X r (t)   as a zero vector of length  N.   2.   Reconstruct the signal using the approximation and detail coefficients from all levels:     X r (t)= l (t)     3.   For each level  l =1, 2...,  L , reconstruct the contribution from the detail coefficients:     X r (t)= X r (t) +  (t)     4. End   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 9 3 - 4 6 0 4   4598   3.   RE SU L T S AN AN AL Y SI S   T h s E MG   s ig n al  was  d ec o m p o s ed   with   m u ltire s o lu ti o n   an aly s is   m eth o d s   u s in g   4 th - o r d er   Dau b ec h ies  f ilter   ( d b 4 )   u p   to   lev el  6 .   Up o n   in cr ea s in g   th e   lev els  f r o m   4   to   7 ,   we  f o u n d   th at  th o p tim al   r esu lts   wer o b tain ed   at  lev el   6 .   I n v er s MO DW T   was  u s ed   to   r ec o n s tr u ct  th o r ig in al  s ig n al.   T h f r eq u e n cy   r an g t h at  m atch e d   th e   d eta il  an d   a p p r o x im atio n   co e f f ic ien ts   at   each   wav elet   lev el  o f   d ec o m p o s itio n   is   d is p lay ed   in   T a b le   1 ,   an d   th r esu lt  o f   d ec o m p o s itio n   is   p r esen ted   in   Fig u r 4 ,   wh er Fig u r 4 ( a)   r ep r esen ts   th o r ig in al  s ig n al  a n d   Fig u r 4 ( b )   s h o ws th d ec o m p o s ed   s ig n als.    T o   id en tify   th p o s s ib le  f r eq u en cy   r a n g o f   MU   f ir in g s   an d   f in d   th r elativ en er g y   at  ea c h   lev el,   w e   d ec o m p o s ed   th d ataset  f o r   e ac h   o f   th e   f if teen   class es  o f   m o v em en t.   T ab le  2   p r esen ts   th r esu lts   o f   d ec o m p o s itio n   f o r   ea ch   class   o f   m o v em en s ig n al  f r o m   d if f er en ch an n els,  an d   T ab le  3   d i s p lay s   th r esu lts   o f   th av er ag MU AP f o r   all  1 5   class es,  co n s id er in g   all  s u b jects.       T ab le  1 .   Fre q u en cy   b an d   co r r e s p o n d in g   to   ea ch   wa v elet  lev e l   D e c o m p o si t i o n   l e v e l   F r e q u e n c y   r a n g e   ( H z )   B a n d w i d t h   ( H z )   O v e r l a p p i n g   f r e q u e n c y   ( H z )   Le v e l - 1   1 0 0 0 -   2 0 0 0   1 0 0 0   40   Le v e l - 2   4 8 3   - 1 0 4 0   5 5 7   34   Le v e l - 3   2 4 1   -   5 1 7   2 7 6   17   Le v e l - 4   1 2 1   -   2 5 8   1 3 7   8   Le v e l - 5   6 0 . 3 - 1 2 9   6 8 . 7   4 . 3   Le v e l - 6   3 0 . 2 - 6 4 . 6   3 4 . 4     A p p r o x .   0 - 3 1 . 1             ( a)         ( b )     Fig u r 4 .   Dec o m p o s itio n   u s in g   MO DW T   ( a)   o r ig in al  s E MG   s ig n al  an d   ( b )   s ig n al  af te r   d ec o m p o s itio n     in to   6   lev els   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dec o mp o s itio n   a n d   mu lti - s ca le  a n a lysi s   o f su r fa ce   elec tr o myo g r a p h ic     ( A fr o z a   S u lta n a )   4599   T ab le  2 .   T h p er ce n tag o f   th e   r elativ en er g y   o f   th d ec o m p o s ed   s ig n al  f o r   d if f er e n t m o v e m en ts   ( Su b - 2)   F r e l e ve ls   HC   II   IM   I M R   LL   MM   MR   M R L   RL   RR   TI   TL   TM   TR   TT   L e ve l - 1   0. 01   0. 01   0. 03   0. 01   0. 01   0. 02   0. 02   0. 01   0. 01   0. 01   0. 01   0. 01   0. 02   0. 01   0. 01   L e ve l - 2   0. 43   0. 58   0. 96   0. 50   0. 50   0. 75   0. 60   0. 49   0. 44   0. 45   0. 52   0. 38   0. 59   0. 45   0. 62   L e ve l - 3   4. 84   5. 40   6. 42   4. 63   5. 05   6. 76   5. 25   4. 21   3. 61   4. 38   5. 18   3. 95   5. 32   4. 41   5. 80   L e ve l - 4   18. 27   14. 58   14. 10   13. 12   15. 09   14. 77   12. 02   11. 69   10. 54   13. 78   16. 11   14. 51   17. 24   15. 73   15. 53   L e ve l - 5   34. 81   28. 93   27. 99   30. 87   32. 41   28. 25   27. 58   28. 73   30. 28   31. 75   34. 71   31. 60   33. 19   34. 72   29. 27   L e ve l - 6   37. 10   42. 91   42. 57   46. 45   40. 36   42. 36   48. 93   50. 99   50. 20   42. 65   38. 52   44. 35   38. 47   39. 61   41. 45   Appr ox.   4. 55   7. 59   7. 94   4. 43   6. 58   7. 10   5. 60   3. 82   4. 92   6. 98   4. 96   5. 20   5. 19   5. 02   7. 31       T ab le  3 .   Av e r ag o f   th r elativ en er g y   f o r   d if f e r en t m o t o r   n eu r o n   ac tiv ities   ( C h - 2)   F r e l e ve ls   HC   II   IM   I M R   LL   MM   MR   M R L   RL   RR   TI   TL   TM   TR   TT   L e ve l - 1   0. 02   0. 02   0. 01   0. 02   0. 01   0. 01   0. 01   0. 01   0. 01   0. 01   0. 01   0. 01   0. 02   0. 01   0. 01   L e ve l - 2   0. 89   0. 72   0. 88   1. 00   0. 48   0. 55   0. 73   0. 30   0. 20   0. 44   0. 66   0. 54   0. 96   0. 52   0. 78   L e ve l - 3   7. 42   9. 94   10. 83   9. 27   6. 92   8. 06   7. 69   2. 20   2. 91   6. 39   7. 77   7. 35   9. 94   6. 85   8. 95   L e ve l - 4   11. 61   28. 35   26. 66   14. 86   25. 87   27. 78   13. 71   3. 62   16. 20   25. 95   24. 48   27. 84   22. 95   24. 72   26. 68   L e ve l - 5   21. 75   35. 63   29. 14   21. 02   34. 79   38. 12   21. 08   19. 67   34. 46   37. 31   36. 88   38. 53   30. 20   36. 61   35. 52   L e ve l - 6   54. 53   21. 8   29. 94   52. 17   27. 58   21. 45   54. 87   73. 00   42. 14   25. 13   25. 87   22. 44   32. 80   27. 32   24. 15   Appr ox.   3. 87   3. 55   2. 52   1. 66   4. 35   4. 02   1. 9   1. 20   4. 09   4. 77   4. 33   3. 30   3. 13   3. 96   3. 90       Acc o r d in g   to   th d ec o m p o s itio n   r esu lt,  lev el  6 ,   o r   th f r eq u en cy   r an g o f   3 0 . 2   to   6 4 . 6   Hz,   s h o wed   th m ax im u m   c o n ce n tr atio n   o f   ac tio n   p o ten tials   as  s h o wn   in   Fig u r 5 .   Fu r th er m o r e,   we  f o u n d   th at  n eith e r   th s u b ject,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 6 ,   n o r   th s p ec if ic  m o v e m en o f   an y   s u b ject,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 7 ,   af f ec ts   th av er ag r elativ en er g y   o f   an y   lev el   Fo r   ea ch   class   o f   m o v em e n t,  th s ig n al  was  r ec o n s tr u cted   b y   co m b in in g   all  th d ec o m p o s ed   lev els  u s in g   in v er s MO DW T th e   o r ig in al  s ig n al  is   s h o wn   in   Fig u r 8 ,   an d   th r ec o n s tr u cted   s ig n al  o f   th e   co r r esp o n d in g   m o v em en is   s h o wn   in   Fig u r 9 .   T h s ig n al  was  al s o   r ec o n s tr u cted   f r o m   th l ev el - 5   an d   l ev el - 6   co ef f icien ts ,   as  s h o wn   in   Fig u r 1 0 ,   b ec au s th h i g h est  en er g y   was  f o u n d   at  t h ese  lev els,  an d   we  o b s er v ed   th at  th r esu ltin g   s ig n al  ap p ea r s   clo s e   to   th e   s ig n al  r ec o n s tr u cted   f r o m   t h co ef f icien ts   o f   all  lev els.           Fig u r 5 .   Av e r ag MU AP a t d if f er en t f r e q u en cies f o r   lev els           Fig u r 6 .   Av e r ag MU AP o f   d if f er en t f r e q u en c y   lev els o f   d if f er en t su b jects   0. 01 0. 50 4. 68 14. 13 31. 31 43. 91 5. 45 Av era g M UAP L eve l - 1 L e ve l- 2 L e ve l- 3 L e ve l- 4 L e ve l- 5 L e ve l- 6 Appr x 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 A v e r a g e   R e l a t i v e   E n e r g y S u b j e c t L e ve l- 1 L e ve l- 2 L e ve l- 3 L e ve l- 4 L eve l - 5 L e ve l- 6 Appr x Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 9 3 - 4 6 0 4   4600       Fig u r 7 .   Av e r ag MU AP o f   d if f er en t f r e q u en c y   lev els f o r   d i f f er en t m o v em en ts             Fig u r 8 .   T h o r i g in al  s u r f ac E MG   s ig n al           Fig u r 9 .   T h r ec o n s tr u cted   s i g n al  with   in v er s MO DW T           Fig u r 1 0 .   T h s ig n al  r ec o n s tr u cted   f r o m   th c o ef f icien ts   o f   lev el  5   an d   lev el  6       Af ter   d ec o m p o s itio n   an d   r ec o n s tr u ctio n   o f   th s E MG   s ig n als,  we  p er f o r m   a   co r r elatio n   an aly s is   b etwe en   th o r ig in al  an d   r ec o n s tr u cted   s ig n als  to   ev alu ate   th ac cu r ac y .   C o r r elatio n   an aly s is   i s   o n o f   th p o p u lar   tec h n iq u es  f o r   d eter m in in g   th s im ilar ities   o r   d if f er en ce s   b etwe en   two   s ets  o f   m u ltid im en s io n al  d ata.   I f   th s h ap es  o f   two   cu r v es  a r id en tical,   th cr o s s - co r r elat io n   co ef f icien R =1 if   n o t,  it   will  b an y   v alu 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 Le v e l - 1 Le v e l - 2 Le v e l - 3 Le v e l - 4 Le v e l - 5 Le v e l - 6 A p p r x A v e r a g e   R e l a t i v e   E n e r g y HC II IM I M R LL MM MR M R L RL RR TI TL TM TR TT Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Dec o mp o s itio n   a n d   mu lti - s ca le  a n a lysi s   o f su r fa ce   elec tr o myo g r a p h ic     ( A fr o z a   S u lta n a )   4601   b etwe en   0   an d   1 .   T ab le s   4   an d   5   d is p lay   th v alu o f   th co r r elatio n   co ef f icien ts   f o r   ea c h   o f   th f if teen   class es   o f   d ata  f r o m   s u b jects 4   a n d   5 ,   an d   T ab le  6   s h o ws th av e r ag v alu o f   th co r r elatio n   f o r   a ll su b jects.    T h av er ag e   ac cu r ac y   o f   d ec o m p o s itio n   an d   r ec o n s tr u ctio n   was  f o u n d   to   b 9 5 . 8 %.  Fig u r 1 1   s h o ws  th d ec o m p o s itio n   ac cu r ac y   o v er   th f if teen   class es  o f   m o v em en t.   Fig u r 1 2   s h o ws   th d ec o m p o s itio n   ac cu r ac y   o f   all  f if teen   class es o f   m o v em en t f o r   all  th s u b jects,  r esp ec tiv ely .   W in v esti g ated   th d ec o m p o s itio n   an d   r ec o n s tr u ctio n   ac cu r ac y   r esu lts   f o r   v ar i o u s   m o v e m en ts   an d   ch an n els.  Ab o u d if f e r en s u b j ec ts   as   s h o wn   in   Fig u r 1 4   an d   d iv er s m o v em e n ts   as  s h o w n   in   Fig u r 1 5 ,   th e   in v esti g atio n   d is co v er ed   th at  ch an n el  2   h a d   th h ig h est  av er ag ac cu r ac y   o f   9 5 . 8 %.  T h o u tco m co n f ir m s   th ea r lier   f in d in g   f r o m   [ 3 9 ]   wh er Ch - 2   an d   4   wer e   f o u n d   to   b e   d o m i n atin g   f o r   th e   1 5   cl ass es  o f   m o v em e n ts   d u r in g   th e   class if icatio n   o f   th m o v em en ts .   T h is   lead s   to   a   r ed u ctio n   in   o v e r h ea d   an d   d i m en s io n ality ,   wh ic h   ar cr u cial  to   wea r a b le  an d   r ea l - tim p r o s th etic  ap p licatio n s .       T ab le  4 .   C o r r elatio n   b etwe en   t h o r ig in al  a n d   r ec o n s tr u cted   s ig n als ( S - 4)   CH   HC   II   IM   I M R   LL   MM   MR   M R L   RL   RR   TI   TL   TM   TR   TT   Ch - 1   0 . 8 0 5   0 . 8 5 9   0 . 8 3 9   0 . 8 6 8   0 . 8 2 4   0 . 8 6 7   0 . 8 6 4   0 . 8 4 9   0 . 8 6 7   0 . 8 7 5   0 . 7 5 6   0 . 7 5 1   0 . 8 0 1   0 . 8 3 8   0 . 8 5 7   Ch - 2   0 . 9 5 0   0 . 9 5 2   0 . 9 5 0   0 . 9 6 2   0 . 9 6 0   0 . 9 5 2   0 . 9 4 7   0 . 9 3 2   0 . 9 4 7   0 . 9 6 0   0 . 9 3 6   0 . 9 7 8   0 . 9 8 8   0 . 9 8 0   0 . 9 6 7   Ch - 3   0 . 8 1 5   0 . 8 6 7   0 . 8 4 9   0 . 9 0 8   0 . 8 8 1   0 . 8 6 7   0 . 8 3 8   0 . 9 0 1   0 . 9 0 0   0 . 8 8 4   0 . 8 3 8   0 . 8 7 4   0 . 8 7 2   0 . 8 0 6   0 . 8 6 3   Ch - 4   0 . 8 6 0   0 . 8 0 1   0 . 8 1 7   0 . 7 9 8   0 . 8 2 7   0 . 8 1 9   0 . 8 2 8   0 . 9 0 0   0 . 8 4 8   0 . 9 0 6   0 . 7 6 9   0 . 7 9 1   0 . 9 5 6   0 . 8 3 0   0 . 8 2 4   Ch - 5   0 . 9 1 8   0 . 8 2 7   0 . 8 0 9   0 . 8 3 0   0 . 8 2 9   0 . 8 1 6   0 . 8 5 6   0 . 8 0 6   0 . 8 1 5   0 . 8 3 3   0 . 8 5 6   0 . 8 1 7   0 . 9 5 5   0 . 9 0 2   0 . 8 0 7   Ch - 6   0 . 8 8 3   0 . 7 3 1   0 . 6 6 6   0 . 7 3 5   0 . 7 6 8   0 . 7 3 1   0 . 6 9 0   0 . 7 1 9   0 . 7 3 4   0 . 7 7 3   0 . 8 4 1   0 . 6 5 2   0 . 9 4 2   0 . 8 9 2   0 . 7 6 9   Ch - 7   0 . 7 4 2   0 . 8 9 2   0 . 8 4 5   0 . 8 7 2   0 . 8 9 7   0 . 8 7 3   0 . 8 1 7   0 . 8 6 1   0 . 7 2 1   0 . 9 0 2   0 . 7 5 4   0 . 8 7 5   0 . 8 3 4   0 . 9 1 1   0 . 8 8 1   Ch - 8   0 . 7 8 0   0 . 8 1 7   0 . 8 0 4   0 . 8 4 9   0 . 8 3 2   0 . 8 1 5   0 . 6 4 0   0 . 4 9 0   0 . 4 7 8   0 . 9 2 1   0 . 5 7 1   0 . 8 5 4   0 . 7 2 4   0 . 7 9 3   0 . 8 2 0       T ab le  5 .   C o r r elatio n   b etwe en   t h o r ig in al  a n d   r ec o n s tr u cted   s ig n als ( S - 5)       HC   II   IM   I M R   LL   MM   MR   M R L   RL   RR   TI   TL   TM   TR   TT   Ch - 1   0 . 9 7 9   0 . 9 6 4   0 . 9 8 0   0 . 9 7 4   0 . 8 1 2   0 . 9 4 8   0 . 9 7 6   0 . 9 7 9   0 . 8 6 7   0 . 9 6 6   0 . 8 3 7   0 . 8 9 2   0 . 9 3 6   0 . 8 7 1   0 . 7 6 4   Ch - 2   0 . 9 9 1   0 . 9 9 1   0 . 9 8 9   0 . 9 8 5   0 . 9 8 1   0 . 9 8 8   0 . 9 8 8   0 . 9 9 1   0 . 9 8 8   0 . 9 9 2   0 . 9 8 7   0 . 9 9 0   0 . 9 8 3   0 . 9 8 1   0 . 9 8 4   Ch - 3   0 . 9 7 0   0 . 9 7 3   0 . 9 5 3   0 . 9 5 9   0 . 9 5 6   0 . 9 6 1   0 . 9 6 4   0 . 9 5 1   0 . 9 5 2   0 . 9 4 6   0 . 9 6 1   0 . 9 6 8   0 . 9 5 0   0 . 9 5 4   0 . 9 7 0   Ch - 4   0 . 9 5 3   0 . 9 5 8   0 . 9 1 8   0 . 9 2 7   0 . 9 3 9   0 . 9 4 9   0 . 9 3 2   0 . 9 2 8   0 . 9 0 6   0 . 9 5 4   0 . 9 5 0   0 . 9 3 1   0 . 9 4 0   0 . 9 1 8   0 . 9 6 2   Ch - 5   0 . 6 7 7   0 . 7 8 1   0 . 7 5 4   0 . 7 7 7   0 . 8 5 4   0 . 8 0 3   0 . 7 9 3   0 . 7 8 7   0 . 6 9 7   0 . 7 4 3   0 . 8 9 5   0 . 9 3 5   0 . 8 2 8   0 . 7 8 1   0 . 7 9 8   Ch - 6   0 . 8 0 1   0 . 7 3 0   0 . 7 3 7   0 . 8 4 3   0 . 7 1 3   0 . 7 6 1   0 . 9 3 2   0 . 7 5 7   0 . 6 9 5   0 . 7 1 8   0 . 9 3 0   0 . 9 2 8   0 . 9 1 7   0 . 7 5 5   0 . 7 1 9   Ch - 7   0 . 7 1 6   0 . 8 8 0   0 . 8 5 3   0 . 7 8 8   0 . 8 8 2   0 . 9 2 1   0 . 8 6 3   0 . 9 1 4   0 . 8 5 7   0 . 8 8 3   0 . 9 1 7   0 . 9 7 0   0 . 7 9 5   0 . 8 5 5   0 . 8 3 6   Ch - 8   0 . 9 1 7   0 . 9 0 7   0 . 8 8 0   0 . 8 8 3   0 . 9 0 3   0 . 9 0 7   0 . 8 5 1   0 . 9 2 0   0 . 9 1 2   0 . 9 3 2   0 . 8 8 8   0 . 9 5 3   0 . 7 9 9   0 . 9 1 0   0 . 8 3 3       T ab le  6 .   Av e r ag c o r r elatio n   b etwe en   th o r ig in al  a n d   r ec o n s tr u cted   s ig n als     HC   II   IM   I M R   LL   MM   MR   M R L   RL   RR   TI   TL   TM   TR   TT   S - 1   0 . 9 3 2   0 . 9 2 9   0 . 9 1 4   0 . 8 9 9   0 . 8 9 8   0 . 9 4 3   0 . 9 8 0   0 . 8 9 8   0 . 9 4 1   0 . 9 3 9   0 . 9 4 8   0 . 9 4 4   0 . 8 9 9   0 . 9 4 0   0 . 9 5 8   S - 2   0 . 8 9 9   0 . 9 5 9   0 . 8 9 3   0 . 9 4 0   0 . 9 1 2   0 . 9 4 9   0 . 9 8 7   0 . 9 4 3   0 . 9 4 5   0 . 9 1 4   0 . 9 0 0   0 . 9 5 7   0 . 9 7 7   0 . 9 3 7   0 . 9 7 6   S - 3   0 . 9 6 9   0 . 9 8 7   0 . 8 9 8   0 . 9 3 1   0 . 9 3 9   0 . 9 5 7   0 . 9 4 6   0 . 9 1 1   0 . 9 3 0   0 . 9 5 3   0 . 9 2 7   0 . 9 5 7   0 . 9 2 1   0 . 9 3 6   0 . 9 8 8   S - 4   0 . 9 5 0   0 . 9 5 2   0 . 9 5 0   0 . 9 6 2   0 . 9 6 0   0 . 9 5 2   0 . 9 4 7   0 . 9 3 2   0 . 9 4 7   0 . 9 6 0   0 . 9 3 6   0 . 9 7 8   0 . 9 8 8   0 . 9 8 0   0 . 9 6 7   S - 5   0 . 9 9 1   0 . 9 9 1   0 . 9 8 9   0 . 9 8 5   0 . 9 8 1   0 . 9 8 8   0 . 9 8 8   0 . 9 9 1   0 . 9 8 8   0 . 9 9 2   0 . 9 8 7   0 . 9 9 0   0 . 9 8 3   0 . 9 8 1   0 . 9 8 4   S - 6   0 . 9 5 5   0 . 8 4 5   0 . 8 2 0   0 . 9 6 1   0 . 9 7 3   0 . 9 4 7   0 . 9 6 9   0 . 9 6 7   0 . 9 5 0   0 . 8 6 4   0 . 8 6 7   0 . 9 7 7   0 . 8 7 4   0 . 8 6 8   0 . 8 3 9   S - 7   0 . 8 8 6   0 . 9 4 5   0 . 9 5 6   0 . 8 9 2   0 . 9 7 3   0 . 8 9 7   0 . 8 9 7   0 . 8 5 7   0 . 8 8 1   0 . 8 9 8   0 . 9 6 7   0 . 9 3 1   0 . 9 3 0   0 . 9 6 8   0 . 9 3 9   S - 8   0 . 8 9 9   0 . 8 8 2   0 . 9 4 0   0 . 9 2 7   0 . 8 9 6   0 . 9 1 1   0 . 9 3 9   0 . 9 7 3   0 . 9 6 3   0 . 9 2 0   0 . 9 1 5   0 . 9 1 5   0 . 9 0 7   0 . 9 3 8   0 . 8 7 4               Fig u r 1 1 .   Av er ag d ec o m p o s itio n   ac cu r ac y   o f   d if f er en t c lass es o f   m o v em en ( C h - 2)   Fig u r 1 2 .   Av er ag d ec o m p o s itio n   ac cu r ac y   o f   d if f er en t su b jects     0 . 8 4 0 . 8 6 0 . 8 8 0 . 9 0 0 . 9 2 0 . 9 4 0 . 9 6 0 . 9 8 1 . 0 0 %   o f   A c c u r a c y De c o m p o sitio n   Ac c u r a c y HC II IM I M R LL MM MR M R L RL RR TI TL TM TR TT 0. 84 0. 86 0. 88 0. 90 0. 92 0. 94 0. 96 0. 98 1. 00 S- 1 S- 2 S- 3 S- 4 S- 5 S- 6 S- 7 S- 8 %   o f   A c c u r a c y S u b je c ts Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 5 9 3 - 4 6 0 4   4602           Fig u r 1 4 .   Av er ag d ec o m p o s itio n   ac cu r ac y   o f   d if f er en t c h an n els   Fig u r 1 5 .   Av er ag d ec o m p o s itio n   ac cu r ac y   o f   d if f er en t c h an n els f o r   d if f er en t m o v em en t       4.   CO NCLU SI O N   Dec o m p o s itio n   o f   E MG   s ig n als  is   ch allen g in g   d u e   to   th co m p lex ity   an d   u n p r ed ictab le   n atu r e   o f   m u s cle  ac tiv ity   p atter n s .   T h er ef o r e,   c o m p r e h en s iv ass ess m en o f   s ig n al  p r o ce s s i n g   tech n iq u es  an d   v alid atio n   m eth o d o l o g ies  is   r eq u ir ed   t o   en s u r e   th c o r r ec t n ess   an d   d e p en d a b ilit y   o f   th e   r esu lts .   T h is   p ap er   p r esen ts   s u cc ess f u m eth o d   f o r   m u ltire s o lu tio n   d ec o m p o s itio n   an d   d en o is in g   o f   s u r f a ce   E MG   d ata   f r o m   f if teen   f in g er   m o v em e n ts   u s in g   th MO DW T   an d   a   4 th - o r d er   Dau b ec h ies  f ilter .   T h m o s s ig n if ican f in d in g   o f   th is   w o r k   is   th e   id en tific a tio n   o f   p ar ticu lar   f r eq u en cy   b an d s   with   th e   h ig h est  le v els  o f   m o to r   n e u r o n   ac tiv atio n .   T h is   f in d in g   s h o ws   th at  th e   q u ality   an d   in ter p r et ab ilit y   o f   s E MG   s ig n als  lin k e d   to   f in g e r   m o tio n s   ar s u cc ess f u lly   im p r o v ed   b y   th s u g g ested   MO DW T - b ased   m u ltire s o lu tio n   d ec o m p o s itio n   tech n iq u e.   W e   also   f o u n d   th at  th e   av er a g r elativ en er g y   o f   ea ch   lev el   r em ain s   in d e p en d e n o f   th e   m o v em e n o f   an y   in d iv id u al  o r   s u b ject.   Ad d itio n ally ,   th ch a n n el  s elec tio n   tech n iq u b ased   o n   a v er ag r elativ en er g y   r ed u ce s   co m p u tatio n al  co m p lex ity   with o u s ac r if icin g   p er f o r m an ce ,   wh ich   is   e s s en tial  f o r   em b ed d ed   an d   wea r a b le  s y s tem s   th at  r eq u ir r ea l - tim ap p licatio n s .   co r r elatio n   e x am in atio n   b etwe en   th o r ig in a an d   r ec o n s tr u cted   s ig n als  r ev ea led   t h at  th e   av er ag r ec o n s tr u ctio n   an d   d ec o m p o s itio n   ac c u r ac y   was  9 5 . 8 %.  T h d etec tio n   o f   p ar ticu lar   f r eq u e n cy   b an d s   t h at  co r r elate   with   th e   f ir in g   o f   m o to r   n eu r o n s   d u r in g   f i n g er   m o tio n s   is   a   r em ar k ab le  r esu lt.  T h is   k n o w led g h as  p h y s io lo g ical  r am i f icatio n s   s in ce   it  ca n   h elp   w ith   th cr ea tio n   o f   n eu r o m u s cu lar   m o d els  an d   n eu r o p r o s th etic  ad ap tiv co n tr o alg o r ith m s .   As  in ter est  in   b io m ed ical  s ig n al  p r o ce s s in g   an d   h u m an - ce n ter e d   co m p u tin g   g r o ws,  we  h o p e   th at  th is   r esear ch   will  co n t r ib u t to   im p r o v in g   th e   f u n ctio n ality   o f   co n tr o l sy s tem s   in   g estu r e - b ased   in te r f ac es,  r eh ab ilit atio n   e q u ip m e n t,  an d   p r o s th etics.        F UNDING   I NF O R M A T I O   T h is   r esear ch   wo r k   was  s u p p o r ted   b y   t h Star tu p   Fu n d   2 0 2 4   b y   I n d ep e n d en t   Un iv er s ity ,   B an g lad esh   ( I UB ) ,   ac h iev ed   f o r   t h R esear ch   Pro ject  Nu m b er : SU - SET S:2 4 - 0 0 7 .       RE F E R E NC E   [ 1 ]   B .   M a m b r i t o   a n d   C .   J .   D e   L u c a ,   A   t e c h n i q u e   f o r   t h e   d e t e c t i o n ,   d e c o m p o s i t i o n   a n d   a n a l y s i s   o f   t h e   E M G   s i g n a l ,   E l e c t r o e n c e p h a l o g r a p h y   a n d   C l i n i c a l   N e u r o p h y s i o l o g y ,   v o l .   5 8 ,   n o .   2 ,   p p .   1 7 5 1 8 8 ,   A u g .   1 9 8 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / 0 0 1 3 - 4 6 9 4 ( 8 4 ) 9 0 0 3 1 - 2.   [ 2 ]   S .   A .   s e i n   M o u s a v i ,   M .   A .   H a s a n ,   M .   H .   A b d u l r a z z a q ,   a n d   M .   N a g h a v i z a d e h ,   D i a g n o si s   o f   my o p a t h y ,   n e u r o p a t h y   u si n g   e l e c t r o my o g r a s i g n a l   a n d   W a v e l e t   c o e f f i c i e n t s ,   i n   2 0 2 0   4 t h   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o si u m   o n   Mu l t i d i s c i p l i n a ry  S t u d i e a n d   I n n o v a t i v e   T e c h n o l o g i e s   ( I S M S I T ) ,   O c t .   2 0 2 0 ,   p p .   1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / i s msi t 5 0 6 7 2 . 2 0 2 0 . 9 2 5 4 5 5 1 .   [ 3 ]   X .   R e n ,   C .   Z h a n g ,   X .   L i ,   G .   Y a n g ,   T.   P o t t e r ,   a n d   Y .   Z h a n g ,   I n t r a m u sc u l a r   E M G   d e c o m p o si t i o n   b a si n g   o n   mo t o r   u n i t   a c t i o n   p o t e n t i a l d e t e c t i o n   a n d   s u p e r p o s i t i o n   r e so l u t i o n ,   Fr o n t i e rs  i n   N e u r o l o g y ,   v o l .   9 ,   n o .   JA N ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f n e u r . 2 0 1 8 . 0 0 0 0 2 .   [ 4 ]   D .   Ze n n a r o ,   P .   W e l l i g ,   V .   M .   K o c h ,   G .   S .   M o sc h y t z ,   a n d   T.   La u b l i ,   A   so f t w a r e   p a c k a g e   f o r   t h e   d e c o m p o si t i o n   o f   l o n g - t e r m   mu l t i c h a n n e l   E M G   s i g n a l u s i n g   w a v e l e t   c o e f f i c i e n t s,   I EE T r a n s a c t i o n o n   Bi o m e d i c a l   En g i n e e ri n g ,   v o l .   5 0 ,   n o .   1 ,   p p .   5 8 6 9 ,   Jan .   2 0 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / t b me . 2 0 0 2 . 8 0 7 3 2 1 .   [ 5 ]   J.   M .   H a h n e ,   M .   A .   S c h w e i sf u r t h ,   M .   K o p p e ,   a n d   D .   F a r i n a ,   S i m u l t a n e o u s   c o n t r o l   o f   m u l t i p l e   f u n c t i o n s   o f   b i o n i c   h a n d   p r o s t h e s e s :   P e r f o r m a n c e   a n d   r o b u s t n e ss   i n   e n d   u s e r s,   S c i e n c e   R o b o t i c s ,   v o l .   3 ,   n o .   1 9 ,   J u n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 2 6 / s c i r o b o t i c s . a a t 3 6 3 0 .   [ 6 ]   C .   J.   D e   L u c a ,   A .   A d a m,  R .   W o t i z ,   L.   D .   G i l m o r e ,   a n d   S .   H .   N a w a b ,   D e c o m p o s i t i o n   o f   s u r f a c e   E M G   si g n a l s,”   J o u r n a l   o f   N e u ro p h y s i o l o g y ,   v o l .   9 6 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 4 6 1 6 5 7 ,   S e p .   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 2 / j n . 0 0 0 0 9 . 2 0 0 6 .   [ 7 ]   F .   N e g r o ,   S .   M u c e l i ,   A .   M .   C a st r o n o v o ,   A .   H o l o b a r ,   a n d   D .   F a r i n a ,   M u l t i - c h a n n e l   i n t r a m u sc u l a r   a n d   s u r f a c e   E M G   d e c o m p o si t i o n   b y   c o n v o l u t i v e   b l i n d   s o u r c e   se p a r a t i o n ,   J o u rn a l   o f   N e u ra l   En g i n e e ri n g ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   p .   2 6 0 2 7 ,   F e b .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 4 1 - 2 5 6 0 / 1 3 / 2 / 0 2 6 0 2 7 .   0 . 6 0 0 . 6 5 0 . 7 0 0 . 7 5 0 . 8 0 0 . 8 5 0 . 9 0 0 . 9 5 1 . 0 0 0 2 4 6 8 10 A v e r a g e   A c c u r a c y C h a n n e l C h a n n e l   A c c u r a c y S - 1 S - 2 S - 3 S - 4 S - 5 S - 6 0. 60 0. 65 0. 70 0. 75 0. 80 0. 85 0. 90 0. 95 1. 00 1. 05 HC II IM I M R LL MM MR M R L RL RR TI TL TM TR TT A v e r a g e   A c c u r a c y M o v e m e n t s Ch a n n e Ac c u r a c y C h - 1 C h - 2 C h - 3 C h - 4 C h - 5 C h - 6 C h - 7 C h - 8 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.