视觉假体铂铱合金微电极阵列的电场分析

采用有限元法研究用于视神经视觉假体铂铱合金微电极阵列的电场分布情况,在单极和双极电流刺激条件下,分析不同长度微电极的空间电场分布,通过在体动物实验验证了铂铱合金微电极阵列在体工作的有效性.结果表明,经过100μA的单极和双极电流刺激后,铂铱合金电极的最大电场强度均发生在电极材料和绝缘材料的交界处.以电场强度最大点为原点,单极和双极电流刺激的有效半径分别约为21和24μm.     

视神经损伤的修复与保护机制研究年度报告

该研究计划通过分子生物学技术、神经电生理技术、组织化学与免疫组化方法以及视觉行为学检测方法,研究视神经损伤的病理及修复机制,探讨纳米材料、神经营养因子、新型Nogo受体抑制剂及抗炎因子等对视神经损伤的修复与保护机制,防治视神经及节细胞的损伤,为视神经假体的成功应用奠定基础。该年度主要在以下几个方面开展了研究:(1)探索微电极刺激视神经的安全电流强度范围、刺激时间时程;(2)测试电极假体插入视神经后的缺血状态以及缺血对视网膜的影响;(3)探索3,4-二羟基苯甲酸甲酯(MDHB)对氧化应激所致RGC-5细胞凋亡的拮抗作用及其作用机制;(4)探索原花青素对视网膜节细胞的保护作用及其作用机制;(5)探索Eph A2基因在视网膜神经节细胞损伤中的作用。     

视觉假体中微电流刺激驱动电路设计

本研究针对视神经假体的参数需求设计了电极驱动电路,采用电荷平衡的双向电流作用于微电极来刺激视神经以产生视觉感受。基于TSMC 0.35μm BCD工艺,使用HSPICE软件对设计的电路模块进行了仿真,使用Modelsim和FPGA对设计的数字控制电路进行了仿真及验证。结果表明,所设计电路可以产生64通道的双向刺激电流,电流大小0～1 022μA,分512级可调,脉冲持续时间0～400μs。     

FPGA多通道视皮层刺激器

设计了一款用于视皮层视觉修复的基于FPGA的多通道视皮层刺激器。该刺激器由FPGA和外围电压/电流转换电路两部分组成。FPGA内部包括刺激脉冲发生器和多个多路选择器:刺激脉冲发生器产生各种形式的脉冲序列信号;多路选择器作为控制端实现对信号的选择,每一通道对应一个多路选择器,增加多路选择器即可实现通道的增加。FPGA输出的电压信号通过外围电压/电流转换电路,转换为电流信号后传入电极阵列。采用Altera公司Cyclone系列EP1C6型FPGA制作了四通道实验样机进行动物实验。采用猫作为实验对象,在猫的视皮层硬脑膜外左右两侧植入微电极,左侧接入刺激信号,右侧记录脑电,实验结果显示,视皮层能够响应来自对硬脑膜的电刺激,验证了所设计的刺激器是可行的。     

视觉修复系统模型建立与信息处理

针对客观世界的场景图像复杂,与视觉假体有限的微电极刺激阵列之间的矛盾,从视觉信息需求入手,开展了视觉假体装置建模与视觉信息的研究,设计了视觉假体装置眼动机构的生物、机械、电子一体化模型,并通过心理物理学实验进行评估验证.实验结果反映了视觉假体使用者的视觉效果和最小视觉信息需求.     

ERT／ECT双模态敏感阵列电极优化设计

在过程层析成像系统中,传感器电极阵列的设计直接影响到整个系统．为了使系统获得更高的图像分辨率,通过电磁场有限元仿真软件COMSOL分析,构建ERT／ECT双模态敏感阵列电极三维模型．基于敏感场分布的均匀性、相关系数及空间分辨率等优化指标,进行了ERT／ECT双模态敏感阵列电极优化设计．实验表明,三维ERT电极选圆形电极,且其电极直径为0．3s;而三维ECT阵列电极选矩形电极,其宽为0．65s,高为1．8R（s为2πR／16;R为管道半径）为佳．优化设计的敏感阵列电极可获得较均匀的灵敏场分布及较高图像质量．     

初级视觉信息的Gabor小波表达研究

从神经信息的表象角度，在已建的初级视觉信息工的广义的Ｇａｂｏｒ函数模型基础上，结合小波变换方法，提出了初级视觉图像信息的Ｇａｂｏｒ小表达，探讨了它在视觉图象加工中的初步应用。     

视觉假体微电极阵列的发展与研究现状

针对用于视觉修复的微电极,根据其植入部位(视网膜、视神经、视皮层以及脉络膜上腔和视盘等),分别介绍了国内外各主要研究小组的最新进展及其特点,讨论了设计和制作微电极阵列的关键问题和面临的挑战,对视觉假体微电极阵列用于临床实验具有一定的推动作用.     

用于盲人的图像振动触觉显示系统设计

为了帮助视觉障碍者以振动触觉方式感知图像信息,设计了一个能自动采集图像信息并将图像轮廓转换为振动触觉刺激的触觉显示系统.该系统主要由摄像头和基于嵌入式系统的8x8振动触觉刺激阵列组成.系统能通过摄像头采集图片信息,提取物体二维轮廓特征,并以顺时针链表形式依次触发振动电机,产生动态振动触觉刺激,让佩戴者通过触觉刺激感知图...     

一种基于视觉熵的图像分割压缩方法

基于视觉熵概念提出了一种静止图像分割压缩方法．通过对人类视觉系统特性的归纳,总结了基于视觉熵的图像分割原理,提出了用于量化图像特征的数学定义和基于视觉嫡的分割算法．实验结果表明,这种基于视觉熵的图像分割压缩算法既提高了压缩比,又能保证压缩后的重建图像整体上具有高的主观视觉感知质量．     

视觉诱发电位提取中闪光刺激的PWM实现

视觉诱发电位提取过程中，可以通过闪光刺激获得诱发脑电信号．实验发现，闪光刺激的脉宽、频率和闪光刺激次数对于视觉诱发电位的提取具有关键作用．针对视觉诱发电位的提取特点及其相关因素，探讨了基于脉宽调制（PWM）技术的闪光刺激方法，研究了PWM的软硬件实现方法，同时利用专用集成芯片实现了精确的PWM输出，从而可以根据视觉诱发电位提取过程中的具体条件调整闪光刺激的参数，实现视觉诱发电位的有效提取．实验结果表明利用PWM的精确提取方法控制闪光刺激的发生，对于闪光视觉诱发电位的有效提取具有较好的效果．     

人工视觉假体视觉映像的信息处理模型与算法

人工视觉假体是通过在视路的不同部位进行神经电刺激,激活视觉通路,从而对盲人患者的视觉功能进行一定的修复治疗,或是使盲人重获部分有用视力。早在40多年前,GilesBrindly就将80个电极置入一位盲眼护士的大脑视皮质,以揭示电刺激让其恢复视力的可能性。几十年来人工视力一直吸     

计算机视觉检测技术的发展及应用研究

图像分割是图像处理与计算机视觉的基本问题之一，本文就图像分割的具体内容及常见的图像分割方法进行了综述。介绍了计算机视觉技术的研究内容、研究方法，说明了计算机视觉技术在图像采集系统、立体视觉测量系统、汽车车身视觉检测系统及逆向工程中的典型应用，分析了计算机视觉技术发展过程中存在的问题。     

基于视觉特性的多尺度对比度塔图像融合及性能评价

针对同一场景可见光与红外图像的融合问题，提出了一种新的多尺度对比度塔图像融合方法．该方法利用对比度金字塔数据结构得到图像的多分辨序列，采用基于视觉特性的融合算子在图像的相应各级上融合源图像的细节，再通过金字塔逆变换重构出最终融合图像．这种图像处理方法具自适应性，不随各自输入图像的灰度特性而改变，同时增强了融合图像的对比度，产生了较好的视觉处理效果．对熵、交叉熵和互信息3种量化评价标准的进一步分析表明，该方法比传统的Laplacian金字塔、比率低通金字塔和小波变换融合方法的性能更加优化，其中熵提高了0．5％～3％，交叉熵降低了13％～78％，互信息提高了1．8％～8．4％，评价结果与目视效果吻合良好．     

视皮层假体中的视觉信息编码方法研究

视皮层假体的研究对眼科医学具有重要的意义;设计了一种视皮层假体的结构,提出了一种基于视觉机理的图像信息编码策略;实际图像的仿真结果表明,本方法在保证图像质量的前提下,能采用更少的神经元来表征自然图像中的重要信息,为减少植入皮层刺激电极的数量提供了理论参考.     

复杂零件多直径的快速测量

基于计算机视觉技术，介绍了由一个通用的十字线激光器和一个CCD相机组成的视觉测量系统及其标定方法，辅以被测点的共面性约束，建立了系统的测量数学模型，并用其对一个复杂的多直径零件进行了测量实验，只需一幅图像，就可以同时测量出零件的多个直径。该方法不需要精密的夹具对零件进行严格定位，方便、快捷、实用，激光器也不需专门定做。     

一种基于服务机器人的视觉系统设计

通过采用图像传感器0V7635采集图像，帧存储器AL422B进行数据缓存，CPLD控制时序，DSP进行图像处理，构建了一个图像采集的硬件系统．在图像软件处理中，采用闽值向量判断法和改进的种子填充法来完成彩色图像的识别和分剖，在分割中计算图像的几何矩，利用全局图像的几何矩特征量构建图像雅可比矩阵，并用推导的图像雅可比矩阵完成一个图像反馈与目标运动自适应补偿的视觉跟踪系统．系统采用了TFT液晶来直观显示视觉识别和跟踪的效果．     

专用焊接打磨机器人视觉系统的研究

针对水轮机修复专用机器人视觉系统进行了系统地描述,并对其硬件与图像处理方法作了较详细地阐述.采用主动视觉检测法,利用CCD摄像机等相关硬件获取图像和小波变换对获取后图像进行处理,实现了对叶片表面缺陷的识别并且引导机器人焊枪跟踪焊缝,实时调整焊枪姿态,以完成补焊及焊后打磨工作.     

仿人多自由度立体双目视觉导航系统的研究与开发

基于人类视觉系统原理，设计了仿人多自由度的立体双目视觉导航系统．首先给出了立体双目视觉导航系统的设计原理，然后详细讨论了仿人多自由度立体双目视觉装置的设计．该装置可同时实现水平旋转、俯仰、左右摄像机聚散度调整4个自由度伺服控制，并可实时在线调整摄像机参数．针对自由度控制电机及其驱动控制、摄像机同步控制、摄像机参数控制、基线长度选择等进行了优化设计．系统在Pioneer-2DXE移动机器人的实际应用验证了本设计方案的可行性和有效性．     

基于计算机视觉的三维激光扫描测量系统

介绍了基于计算机视觉三维激光扫描测量系统．该系统主要由双目视觉测量探头、图像采集卡、扫描机构及其控制部分组成．通过两个摄像机同时摄取一个扫描激光光条的图像,经图像匹配,利用视差,可计算得到光条上所有点的位置以及深度,即被扫描物体表面的三维信息．就系统中的摄像机标定、图像采集、特征提取、图像匹配及三维信息恢复等主要工作过程进行了论述．