Tactile display with tangential and normal skin displacement for robot-assisted surgery

This paper proposes a tactile display providing both shear and normal feedback to the fingertip for generating three-axis tactile feedback during teleoperation of a surgical robot. The display is composed of five balloons actuated by controlling the pneumatic pressure. The implemented display is 18?mm?×?18?mm?×?15?mm. This size is suitable for mounting the display onto the master controls of a surgical robot. The maximum normal and shear displacements are 2 and 1.3?mm, respectively. The proposed tactile display may provide perceivable stimuli to a human finger pad in all five directions: normal, distal, proximal, radial, and ulnar. This paper also reports on the results of psychophysical measurement of the minimum perceivable movement of the developed tactile display for each of the five directions.     

压缩感知中高斯矩阵的优化研究

为了优化高斯矩阵,对部分哈达玛矩阵与高斯矩阵的统计学参数作了对比分析,确定了导致部分哈达玛矩阵信号重构能力好的主要因素,并提出了高斯矩阵优化算法.验证了优化算法对不同规模高斯矩阵的通用性和有效性,确定了优化矩阵对各种稀疏信号重构算法的适用性.最后对优化矩阵的性能作了初步的理论和实验分析,优化矩阵的信号重构能力可达到、甚至超过哈达玛矩阵.研究成果为测量矩阵的分析、设计和优化提供了新的思路和方法.     

基于一次投影子空间追踪的压缩感知信号重构

为了降低信号重构算法的复杂度,实现对稀疏度未知信号的重构,提出了一种基于一次投影子空间追踪(OPSP)的信号重构方法。首先根据约束等距性质确定信号稀疏度的上下界,并将最接近上下界中值的整数作为稀疏度的估计值;然后在子空间追踪(SP)算法的框架下,去掉了迭代中观测向量在支撑集上的投影过程,降低了算法的复杂度。为了更准确地衡量算法的重构性能,提出用完整信号的重构概率作为衡量算法重构性能的指标。与传统的SP算法相比,所提算法可以重构稀疏度未知的信号,且重构时间短,重构概率高。仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于蚁群算法的遥感影像传输资源调度方法

针对遥感影像数据量大,多用户并发请求造成服务器负载加重,使遥感影像传输效率逐渐降低的问题,提出一种在多线服务器环境下分块调度遥感影像资源的策略。该策略采用改进的蚁群优化(IACO)算法,通过引入一个线路等待因子γ动态选择当前最优的线路进行传输,从而提高传输效率。对IACO、ACO、Max-min、Min-min和Random算法进行了对比实验,IACO算法在客户端的任务完成时间和服务器端的执行时间与其他算法相比均是最少的,且随着任务数目的增加,效果更明显;同时IACO算法的线路资源的利用率也更高。仿真结果表明:多线服务器分块调度策略与改进蚁群算法相结合,使遥感影像传输速度和线路资源利用率均有一定提高。     

一种基于压缩感知的邻域优化算法

非线性降维方法是目前对降维研究有着重要影响的方法,但在降维过程中经常会遇到局部邻域信息量不足、短路和噪声干扰等问题,严重影响降维效果,很难广泛应用于真实数据的处理中.对以上问题分析发现,其主要原因在于经典降维算法都是采用全局固定的邻域大小.提出了一种基于压缩感知的邻域优化算法,运用压缩感知技术对高维空间目标点近邻进行压缩采样,构建“收—放”模型,自适应得到最优子空间,同时优化邻域组成元素,使得数据的整体降维效果更加稳定.通过手工流形和真实数据集的实验,验证了算法的有效性和稳定性.     

遥感器像移与图像参数的分析建模研究

卫星平台运动会产生恶化像质的像移,像移是影响遥感图像质量的重要因素.针对这种情况,建立了像移和图像参数的关系模型,可通过卫星生成图像的内在特征定量研究卫星成像过程中产生的像移,而不必通过产生像移的卫星平台等因素建立物理模型来研究像移.首先模拟了遥感器在轨成像过程,通过人工制造出影响因素的干扰获得了仿真图像数据,然后定量分析了像移与图像参数之间的相关性,选出了相关性较强且适合建模的图像参数,最后通过对这些图像参数构成的向量的降维得到了反映图像质量的综合参数,并建立了综合参数与像移的关系模型,以通过图像综合参数来计算像移.实验结果表明,这种模型能够很好地反映图像综合指标与像移之间的关系.该研究通过图像参数定量研究像移,为在轨运行卫星的遥感器像移与外景条件下的遥感图像要素的相关建模研究提供了部分技术支持.     

一种新的基于压缩传感理论解决Pan-Sharpening问题的算法

Pan-Sharpening问题是将高分辨率全色图像和低分辨率多光谱图像融合,重构出高分辨率多光谱图像的过程。压缩传感理论解决了相应目标函数的稀疏解问题(求解含有l0范数的极小化问题)。利用压缩传感理论,提出一种新的解决Pan-Sharpening问题的算法:以离散余弦变换矩阵作为字典进行重构。然后针对重构过程中产生的块效应、色彩偏差和洗涤效应等问题进行相应的处理。QuickBird卫星图像的实验结果表明:与经典算法进行对比,该算法在效果上有一定的优势。     

一种梯度交替迭代设计测量矩阵的方法

在压缩采样中,测量矩阵应该和表达字典有尽可能小的相干性,随机测量矩阵一直被使用是因为其和任何表达字典都有较小的相干性。提出一种基于梯度迭代最小化方法,作为格拉斯曼框架设计的一种变体,通过优化一个初始的随机测量矩阵来得到相干性更小的测量矩阵。仿真结果表明所设计的测量矩阵具有更好的性能。     

一种压缩待测气体增强气体传感的方法

针对普通气体传感器在低体积分数的气体检测中灵敏度低的问题,提出将待测气体进行压缩以增强气体传感器响应的方法,根据检测压缩后的气体响应的特征,间接得到普通状态下该气体的体积分数。设计了一种小型的样机系统来进行气体压缩和气体传感器检测,描述了系统各个模块的设计,给出了该系统的软件设计和控制流程。以H2S气体为检测对象进行了实验,分析结果表明:该方法提高了现有传感器检测低体积分数气体的能力,尤其是提高了对毒害气体的及时发现和预警防范能力。样机的试制也为该压缩传感系统的进一步小型化和提升检测性能提供了条件,具有较高的应用价值。     

制袋机薄膜速度传感方法与定长控制

提出了实现薄膜张力传感的薄膜速度传感方法,设计了基于ARM处理器和嵌入式实时操作系统的薄膜定长伺服控制系统。采用巧妙的机械变换技术实现薄膜长度变化的传感,从而建立具有线性特性的薄膜速度传感数学模型。采用ARM7 TDMI核心处理器和μC/OS-II嵌入式实时操作系统平台,研发了薄膜定长伺服控制系统。核心技术成功应用到双列中封高速制袋机的控制系统中,运行速度达到24000 P/h,成品率超过99.6%。