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Comprehensive Review of Feature Extraction Techniques for sEMG Signal Classification: From Handcrafted Features to Deep Learning Approaches - 12/11/24

Doi : 10.1016/j.irbm.2024.100866 
Sidi Mohamed Sid'El Moctar , Imad Rida, Sofiane Boudaoud
 Alliance Sorbonne Université, Université de Technologie de Compiègne, Laboratoire de Biomécanique et de Bioingénierie UMR CNRS 7338, Compiègne, France 

Corresponding author.

Abstract

Surface Electromyography (sEMG) has become an essential tool in various fields, including prosthetic control and clinical evaluation of the neuromusculoskeletal system. In recent years, the application of machine learning and deep learning techniques to sEMG signal classification has gained significant interest. This survey provides a detailed exploration of feature extraction methods for sEMG classification, from traditional handcrafted features to learned features.

Objectives

This review aims to provide a comprehensive overview of feature extraction techniques for sEMG signal classification, focusing on both handcrafted and learned features. It seeks to advance research by offering a deeper understanding of fundamental concepts in sEMG signal analysis, along with comparisons and summaries of state-of-the-art approaches.

Materials and Methods

The survey covers various feature extraction techniques used for sEMG classification, including signal acquisition, preprocessing, and the application of conventional machine learning and deep learning classifiers. It offers taxonomies, definitions, and performance comparisons, equipping researchers with a broad understanding of current methodologies.

Results

Handcrafted features combined with traditional machine learning classifiers have demonstrated strong performance, especially with smaller datasets. However, deep learning techniques have shown superior results in many applications, despite challenges related to data availability and model interpretability. The survey highlights key findings regarding the performance of both approaches.

Conclusion

This study bridges the gap between traditional and learned feature extraction techniques for sEMG signal classification. It provides a valuable resource for researchers and practitioners, offering insights that can guide future advancements. Key areas for future research include addressing data scarcity in deep learning and improving model interpretability for clinical applications.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical abstract

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Highlights

Timeline of 185 papers with the extracted features, classifiers and applications.
Simple but yet efficient taxonomy of the extracted sEMG features.
Clear definitions of feature extraction and classification to assist beginners.
Mathematical definitions of the main and commonly used handcrafted features.
Presentation of public datasets for comparing performance and ensuring evaluation.

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Keywords : sEMG, Feature extraction, Signal processing, Machine learning, Classification


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Vol 45 - N° 6

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