基于模糊控制的仿生机器鱼转向控制研究

针对一类微小型仿生机器鱼的转向控制问题,结合其自身运动的特点,提出一种基于模糊控制的转向控制算法.根据实验室经验建立模糊控制规则,运用Mamdani推理,构造出控制响应表.通过避障问题对算法进行验证,仿真结果表明,该方法对机器鱼的转向控制有效,可行且能满足实时性的要求.     

水下仿生机器鱼的研究进展II—小型实验机器鱼的研制

本文介绍了自行研制的一条小型实验机器鱼 .该机器鱼作为研究仿生机器鱼的流体力学性能的实验平台 ,具有刚性头部、5关节的柔性身体和月牙形尾鳍 ,采用无线遥控 .机器鱼体长 890 mm,水中最大速度为 2 0 cm/s,最大转弯角速度为 12 0°/ s,最小转弯半径为 4 0 cm.综合性能测试实验和 C形运动控制实验表明 ,该机器鱼具有较好的游动性能和较高的机动性能     

水下仿生机器鱼的研究进展II—小型实验机器鱼的研制

本文介绍了自行研制的一条小型实验机器鱼．该机器鱼作为研究仿生机器鱼的流体力 学性能的实验平台，具有刚性头部、5关节的柔性身体和月牙形尾鳍，采用无线遥控．机器 鱼体长890mm，水中最大速度为20cm/s，最大转弯角速度为120°/s,最小转弯半径为40cm． 综合性能测试实验和C形运动控制实验表明，该机器鱼具有较好的游动性能和较高的机动性 能．     

利用关系因子解决机器鱼的转向问题

本文以单鱼顶球为例,根据鱼到击球点的方向与鱼球到球门中心位置方向的相对夹角,划分进攻区域,同时根据鱼的方向与鱼到击球点的方向的相对夹角划分鱼的方向状态。在确定进攻区域和方向状态后,考虑关系因子的权重,参考关系因子设计动作,最后经过实验的反复调试、校正、制定出有效地动作集。     

仿生机器鱼S形起动的控制与实现

给出一种仿生机器鱼S形起动的控制方法.结合北美狗鱼S形起动的形态特征及水动力学知识, 建立了多关节链式结构仿生机器鱼的S形起动模型.整个过程设计为两个阶段: 1)弯曲阶段:以转向速度最大化为目标.在鱼体S形变保证重心稳定平移的前提下, 增大较长转向力臂处的转向力矩,提高转向速度,使鱼体迅速转向目标方向. 2)伸展阶段:以增大前推力为目标.始终保持部分将要伸展的鱼体垂直前进方向,以L形滑动方式打开鱼体. 同时,为保证转向精度,采用模糊控制调节已展开鱼体关节的小角度转动,实时纠正鱼体展开所引起的游动方向偏离. 在S形起动末期,采用变幅值——频率的中枢模式发生器(Central pattern generator, CPG)实现向稳态游动方式的过渡:前期为保证游动方向及获取较大推进力,采用小幅值——高频率的CPG信号, 后期则进入大幅值——低频率的稳态游动.最终,采用四关节仿生机器鱼验证了该方法的有效性, 实现了峰值转速为318.08±9.20°/s、转向误差为1.03±0.48°的较好结果, 对提升水下游动机器人的机动性能具有指导意义.     

基于仿生机器鱼的水下网箱破损视觉检测方法研究

随着我国水产养殖业的快速发展,网箱养殖已成为我国渔业发展的重要方向。网箱破损是水产养殖中遇到的主要问题,但破损检测存在人工作业风险高、网箱破损定位难和水下图像质量差的问题。文章以水下仿生机器鱼为载体,提出了水下网箱破损视觉检测方法。针对水下网箱破损定位问题,建立了水下成像几何模型,可实现坐标转换和目标定位;针对水下视频数据存在视角摆动和亮度失真问题,提出了基于特征信息的图像稳像方法和融合导向滤波的图像增强算法;针对网箱破损检测过程中图像特征提取难度大和误差率高问题,应用边缘检测特征提取算法实现了高精准的网格特征提取和检测。实验结果表明,该方法对网箱破损识别率达93%,定位误差在5%以内,可准确检测和定位网箱破损。     

基于机器视觉的心脏医学图像处理研究

针对医学心脏图像中信息提取过程复杂、信息量大而且信息量处理时间复杂度高,采用机器视觉的方法,提出一种新的心脏图像处理办法,该方法主要通过4个阶段的4个不同算法来处理心脏医学图像.首先采用平滑算法去心脏图像处理,去除噪声;其次采用滤波算法对图像进行分析,找出目标区域;再采用加权增强算法得到目标区域的图像特征,找出图像的基本轮廓;最后采用图像还原算法再建原始心脏图像的彩色图像.实验结果表明,基于机器视觉的心脏医学图像处理算法能够准确提取相关的数据信息,在限定的时间复杂度下得到较好的结果.     

水下仿生机器鱼的研究进展IV——多仿生机器鱼协调控制研究

本文探讨了多仿生机器鱼群体游动协调的问题，这是仿生机器鱼技术研究的一个新的 方向，目前尚无人涉足．首先研制了一套具有高效、高机动性的微小型多机器鱼平台，提出 了基于AGENT的网格算法进行多机器鱼的定位和协调控制，利用该实验平台，进行了多机器 鱼对抗和多机器鱼协调过孔的实验研究．     

水下仿生机器鱼的研究进展Ⅳ——多仿生机器鱼协调控制研究

本文探讨了多仿生机器鱼群体游动协调的问题,这是仿生机器鱼技术研究的一个新的方向,目前尚无人涉足.首先研制了一套具有高效、高机动性的微小型多机器鱼平台,提出了基于AGENT的网格算法进行多机器鱼的定位和协调控制,利用该实验平台,进行了多机器鱼对抗和多机器鱼协调过孔的实验研究.     

仿生机器鱼的检测与特征提取

在现有仿生机器鱼平台的基础上研究了仿生机器鱼的检测和特征提取算法,并采用均值背景模型结合大津法计算的阈值计算出机器鱼位置,采用前后背景的自适应更新方式减少光照改变的影响以及机器鱼影子的干扰。然后通过数学形态学处理,得到最终的二值图像并将符合要求的二值图像块数目标记在左上角。将目标块用外接矩形围住,通过相应的公式计算出各机器鱼二值图像的几何特征。实验结果证明可以达到预期要求。     

基于嵌入式Linux自主鱼的设计及应用

该文以自然界中的盒子鱼为原型,设计了一款基于自主视觉的机器鱼,通过图像传感器采集水下图像信息并进行处理和识别,并根据识别结果做出决策控制自身运动。系统以S3C2440为核心,在嵌入式Linux环境下通过传感器采集各种有效信息,并控制舵机实现自身上升、下潜和转弯等三维运动。本文设计了一种针对自主鱼的水球比赛实验,实验结果显示,该系统具有较高的实时性和很好的灵活性。     

具有嵌入式视觉的仿生机器鱼头部的平稳性控制

具有嵌入式视觉的仿生机器鱼的摄像头往往安装在头部,为了获取稳定的图像数据,研究了游动过程中头部的平稳性控制问题.首先,基于牛顿-欧拉方法对仿生机器鱼的水动力学进行建模.然后,基于动力学模型,比较了两种鱼体波模型下的机器鱼头部摆动情况.进一步地采用遗传算法对输入到运动关节的参数进行优化,实现机器鱼头部的最小摆动.最后,在自主设计的具有嵌入式视觉的仿生机器鱼上进行了实验.结果表明,在平稳性控制后,头部的摆动幅度明显减小,采集到的图像的稳定性与连续性有较大改进,但游动速度有所降低.该方法为基于嵌入式视觉的运动控制与任务执行提供了有效保障.     

用强度系列成象法获取或显示高动态范围图象

提出一种适合于高动态范围图象的获取和显示的强度系列成象法。改变输入图象的强度，微机控制的图象采集系统进行记录得到一组磁盘文件，形成强度图象系列。基于记录的系列图象，可以进行信息提取、变换和显示等操作。基于获得的图象系列，提出一种剪贴操作进行快速的非线性图象变换。给出对光学功率谱处理的一个实例，它相当于进行锯齿形的非线性变换。     

采用顺序修复的样本例图像修复算法

本文提出了一种采用顺序修复的样本例图像修复算法,该方法在原Criminisi经典图像修复算法的基础上对修复顺序进行新的尝试.原Criminisi经典算法的修复顺序通过计算优先级得出,随着修复的深入优先级逐渐趋近于0,导致算法失去作用.为解决该问题,本文采用顺序修复的方法来代替优先级决定顺序,避免出现算法失去作用的情况;同时本文提出的“倒L”型样本模板来增强结构的传播能力、提高匹配的正确率.实验结果证明,本文的修复算法相对Criminisi算法具有优势并取得很好的修复结果.     

基于波浪能获取的多关节仿生机器鱼能源自给系统

为解决仿生机器鱼水下长期服役的能源瓶颈问题,提出利用波浪能摆动关节来发电的多关节仿生机器 鱼能源自给系统．根据随机波浪理论分析了海浪的频谱特性和获能潜力,设计了利用关节摆动发电的能源获取系 统,并建立该系统的机电模型．最后,通过仿真模拟和单关节摆动发电试验验证了该方法的可行性,为仿生机器鱼 水下长期服役的能源自给系统设计提供了参考．     

基于机器鱼的内陆湖泊水质在线监测系统设计

仅依赖无线传感器网络在线实测是利用多跳式通信实现远程发送与存储数据丢包率高,实验阶段设计的二维结构仿真机器鱼巡游避障性能差,GPRS全天候数据采集与传送所需的流量费用高,针对以上这些问题,设计了一套可进行实测的机器鱼自动巡游避障、水质环境实时监测系统平台;该系统通过移动终端程序设计、利用三维采集路径跟踪算法及WSNs与Wifi热点技术对机器鱼群实现远程精准控制,按照设定深度、路径规划的采集点进行水温水位、PH值、溶解氧、电导率、浊度等常五类水质环境数据实时采集、处理、远程存储、显示、分析及预警,给出了系统的总体设计、机器鱼的结构与控制系统设计、终端节点与协调器的硬件系统及上下位机软件系统设计;利用这套系统对巢湖5个取样点实测,水温、溶解氧、PH值平均误差率分别为0.18%、0.5%及0.01%,远高于其他水质在线监测的精度要求,达到了预期成果;同时对水库及精细水产养殖业等水质在线监测与预警具有很高的推广价值。     

细胞彩色图象处理系统的研究

运用计算机对图象进行处理和分析 ,能有效地协助医生对诸如肿瘤等多种病症作出诊断。介绍的细胞彩色图象处理的技术方案 ,可用于癌细胞识别 ,找出正确的识别分类的规则 ,从而利用计算机图象处理和模式识别技术完成显微图象的分析和识别 ,阐述了其关键技术——图象分割     

关于Photoshop插件的SAR图像处理探究

SAR图像处理主要包括相干斑抑制、特征提取等,如果在使用Photoshop插件SAR图像处理图片,将主要精力集中于算法的设计和优化方面,可以尽量减少在用户界面、内存管理和基本的图像操作方面的编程,既可以实现多种图像处理,又容易实现功能的充分扩大与填充,从而在最短的时间内做做多的事。     

机器鱼在线功率检测系统设计与实现

水下仿生机器鱼由于其高效而灵活的水下运动而受到广泛关注.至今,人们对于水下机器人的研究主要集中在运动仿生以及动力学机理解释等方面,对于机器鱼的运动中的实时功率消耗研究还几乎空白.其中一个主要原因是水下机器人的功率消耗不能直接实时获得,因而提出了一个实时在线高速功率测量系统,通过该系统能够实现5000S/s的采样速率,获得精确的机器鱼在水中运动下的实时功率,从而为后期提高机器鱼游动效率的研究做基础铺垫.一系列实验证明了其对水下机器人的实时效率检测的有效性.此外,实现对机器鱼的功耗评估能够更好地为设计节能型水下航行器提供有力的指南.