无人机软式自主空中加油视觉导航方法

针对无人机软式自主空中加油问题,提出了用于无人机软式自主空中加油的视觉导航方法.在加油锥套外环平面上均匀布置8个近红外LED,在受油机上布置CCD相机及带通滤镜构成视觉系统,利用该系统对锥套进行近红外成像,对所获取的近红外图像进行特征点提取并利用迭代算法估计锥套与受油机之间的位姿参数.在不同距离下对该视觉导航方法进行了仿真验证.结果表明,所研究的无人机软式自主空中加油视觉导航方法精度较高,抗干扰能力较强,可以有效地用于无人机软式自主空中加油.     

主从式胃镜介入机器人系统

针对胃镜操作难度高、医生工作强度大、消化液污染以及X射线辐射等问题,提出了主从式胃镜辅助介入机器人系统.在充分分析医生手动操作胃镜特点的基础上,将机器人分为镜体输送机械臂与镜体操作机械臂两部分.镜体输送机械臂调整镜体相对于病人口部的位姿,并完成插镜动作;对镜体输送被动臂进行逆运动学分析,确定各关节参数与基座位置;对输送器与镜体间作用力进行分析以确定输送电动机输出力矩.镜体操作机械臂控制操作部完成镜体旋转、操作部跟随、末端弯曲以及送气送水和抽吸功能.采用手柄实现对胃镜介入操作的主从控制,完成手柄与镜体在动作上的直观映射.在体外测试实验之后,进行活体动物实验发现机器人系统可完成对镜体的各项操作且未发现对组织造成损伤.实验结果表明,本文提出的胃镜辅助介入机器人系统可直观有效地完成胃镜介入,降低了操作难度,符合人类工程学设计.     

基于机器视觉技术的教室照明节能控制系统

为解决教室照明用电浪费问题,设计和制作了基于机器视觉技术的教室照明节能控制系统.该系统在监控计算机端采用帧差分与分段收敛的背景差分叠加法从监控录像中识别教室人员,并根据室内人员情况控制教室照明设备的开启或关闭.系统硬件主要由图像采集模块、监控计算机、电气控制模块及教室电气线路等4部分组成;系统软件基于Matlab开发,按功能可分为图像获取、图像处理、串口双向传输、图形用户界面及数据库等5部分.室内人员检测实验结果表明,系统识别平均耗时0.2s,进行实时室内人员识别的帧速上限为5帧/s;当图像中不包含和包含人员时,系统对室内人员的检测准确率分别为100％和93％.     

基于均值漂移的多目标被动连续跟踪算法研究

本文基于均值漂移方法设计了一种新的多目标被动连续跟踪算法.该算法分为两部分:先是对采集到的多目标图像进行预处理,包括灰度化、消噪和背景抑制三项工作,从根本上提高目标图像本身的质量;然后融合特征提取和目标检测步骤,利用均值漂移算法实现对多目标物体的检测与跟踪.仿真实验结果表明,与几种典型跟踪算法相比,应用基于均值漂移的算法后,多目标跟踪误差更小,其跟踪结果的平均偏差最大值仅为1.61 m,且跟踪响应耗时最大值仅为900 ms,证明其能够实现对运动目标的准确、可靠跟踪.     

基于颜色特征和Sift特征的胶囊内镜图像检索

无线胶囊内镜实现了小肠部位以及整个消化道无痛无创的检测,受到了人们的广泛关注.但其检测过程会产生大量图片,人工判读已成为制约其发展的瓶颈.为提高诊断效率,提出一种基于颜色特征和Sift特征的内镜图像检索方法.首先,将胶囊内镜图像转换到HSI颜色空间,对各颜色分量进行量化和加权融合,提取其颜色特征;然后,提取胶囊内镜图像的Sift特征描述符并进行匹配工作,筛选出好的匹配对;最后,结合颜色特征和Sift特征实现内镜图像检索工作.针对胆汁异常、肿瘤和出血病例图像进行检索实验,本文方法的检索精度和检索稳定性相比较单一颜色特征和Sift特征都得到了明显的提升.实验结果证明了本文方法的良好性能,为胶囊内镜的辅助诊疗提供了一个可参考的方法.     

导管机器人系统的主从介入

传统的血管微创介入手术过程中医生在手术现场,其不可避免地遭受大量的X射线照射;并且导管的操作难度较大,对医生插管技术要求过高.针对此问题,研制了一种新型的集成有双电磁传感器的可定位导管机器人,并采用D-H法对其进行了运动学分析,同时设计了一套介入装置来代替医生进行导管操作,并通过对主从控制方法的研究实现了该系统的主从介入.在介入过程中,医生通过主手控制介入装置动作来实现导管的推/拉、旋转和弯曲操作,并可在引导图像的辅助下完成插管手术操作.实验表明,开发的可控导管具有较好的操作性能,介入装置实现了3种基本的介入操作,提高了导管的定位精度,同时主从介入方式也保证了医生在手术过程的安全性.     

动态奇异系统的主从策略

本文讨论奇异系统的主从对策问题,给出系统开环主从策略的存在条件,推导了开环主从 策略.     

血管介入手术机器人系统力反馈的模糊融合

为完善主从式血管介入手术机器人系统,构建了力反馈回路.通过集成两个微型力传感器,实现了对导管前端和侧壁与血管接触力的同时测量.鉴于主从模式与传统手动操作的不同,在进行力觉交互时,为保证医生成熟的手术经验继续发挥作用,采用模糊推理中的双输入–单输出模型完成两路数据的融合.通过标定隶属度函数和制定融合规则表,将积累的手术经验转化为数字化的力反馈策略,不但改善了低采集频率下的力反馈效果,更在准确表征介入状态的同时,针对不同的接触状态实现了不同的反馈分辨率,从而进一步保证了机器人手术系统的适应性、安全性和操作效率.     

一种多机器人协作追捕-逃跑问题策略研究

提出一种多机器人协作追捕多个移动目标策略,基于主从式协作结构提出了分区主从式协作方法,在确定追捕目标点后通过引入追捕意向、追捕耗时,心智态度等三个指标概念选择最优合作追捕团队成员,并根据逃跑者状况以及协作效用判断追捕结果,评价追捕效率,仿真试验结果证明该策略的可行性及有效性.     

基于交叉视觉皮质模型的彩色图像自动分割方法

通过对传统彩色图像分割方法的分析,结合最新的交叉视觉皮质模型,给出了一种新的彩色图像自动分割算法。将图像转换到HSV色彩空间,并利用判决机制选择熵最大的分量进行分割,与传统的对H,S,V分别进行处理并将处理结果合并作为分割结果的方法相比,传统HSV方法耗时7533 s,该算法整个处理过程耗时257 s,约为传统HSV方法耗时的三分之一,大大提高了处理的速度;将最大类间交叉熵判决机制引入到交叉视觉皮质模型中,从而实现图像自动分割,避免了人为干预,提高了分割的准确性。将该方法与基于最大香农熵的分割方法进行了比较,仿真结果表明,该算法对于彩色图像自动分割具有良好的性能。