前列腺手术机器人系统超声图像混合配准方法

病人空间与CT图像空间的配准是图像导航前列腺粒子植入手术机器人系统的重要部分,其关键在于提高靶区配准精度.经直肠超声探头有准确获得体内信息的优势,因此提出了一种结合体表信息以及体内超声图像信息的混合配准方法.固定电磁定位仪接收器于超声探头上,通过探头标定实验,获取二维超声图像坐标到电磁定位仪接收器的坐标转换矩阵,计算超声图像上点的空间三维坐标.模型配准实验结果表明,引入超声图像和未引入超声图像的靶点配准误差分别是(2.60±0.38)mm和(3.19±0.46)mm,靶区配准精度得到较大提高.     

捕获跟踪水体地标的飞行器导航定位方法

提出了捕获跟踪水体地标的飞行器导航定位方法.根据水体在红外图像中的统计特性,检测水体地标并对其进行跟踪.跟踪地标时根据飞行器连续3个相邻采集位置的测量数据解算出飞行器与地标间的斜距,获得飞行器在地标坐标系中的坐标,然后经过坐标转换确定出飞行器的大地坐标,并对惯性导航系统进行误差校正.实验结果表明,该方法能有效地提高飞行器导航精度.     

一种民航ASTERIX数据与远程塔台视频监控的融合

为解决远程塔台视频数据单一、离散,无法获取飞行器实时航班信息的问题,提出一种民航ASTERIX数据与机场视频监控信息融合方法。首先在相机视场内采集全球定位坐标及对应图像,利用图像单应模型,得到GPS坐标系与图像坐标系的关系矩阵;结合单应矩阵和民航数据提取的飞行器GPS坐标,计算出飞行器ASTERIX数据对应的像素坐标;同时通过视频检测跟踪方法,完成飞行器在视频中的定位;最后对飞行器在视频中运动轨迹和ASTERIX数据轨迹进行匹配,实现视频中飞行器显示对应航班信息。在典型机场开展实验,验证了本文方法不仅能精确检测飞行器位置,而且在视频中准确显示对应航班信息。     

基于外标记点的2D/3D图像配准方法

提出了一种基于外标记点的无框架配准方法.该方法首先建立参考坐标系,接着根据外标记点在两幅2D图像中的对应坐标,求出2D图像像素坐标到参考坐标系的转换关系,然后根据外标记点在3D图像坐标系中的坐标,求解3D图像坐标系和参考坐标系的转换矩阵,通过一组矩阵运算,从而实现2D/3D图像的配准.临床图像的实验结果表明,该方法的配准精度为(0.026 7±0.044 7)mm.     

基于运动传感器的自主定位系统

针对超声无损检测过程中,需要实时跟踪超声探头的运动轨迹进而定位已检测到的伤痕位置,提出基于运动传感器的自主定位方法。通过加速度传感器和陀螺仪实时采集线加速度和角加速度数据,经卡尔曼滤波器处理,再利用姿态矩阵消除重力加速度的偏移分量的影响后推算目标物体的运动轨迹。经实验检测,该方法自主性强、短时精度高,完全符合检测系统对位置信息的需求。     

基于插值细分的机械臂手眼标定算法

由于固定视点下的工作平面大、相机畸变明显且采集环境复杂,机械臂与相机之间坐标耦合的标定精度不够,为解决该问题,提出一种对图像坐标系与机械臂基坐标系进行直接标定的方法.该方法通过对采集到的标定点进行插值细分拟合畸变曲线来消除相机畸变,构建图像坐标系与机械臂基坐标系的直接转换关系.该方法规避了传统算法中过度依赖相机位姿矫正、畸变矫正等算法导致的误差问题,实现了平均误差在1mm以内的高效率、高精度手眼标定.     

电磁跟踪器在立体投影虚拟环境中的注册

提出一种6自由度电磁方位跟踪器在墙幕式立体投影虚拟环境中的注册方式. 将跟踪传感器以一定姿态置于空间中已知点处,根据其在虚拟环境屏幕坐标系和电磁跟踪系统坐标系中的方位输出值,确定两坐标系之间的变换矩阵,实现跟踪器的注册,从而可实时将跟踪传感器的方位输出值转化为在屏幕坐标系中的方位值,实现了虚实世界的融合. 实验结果证明,该注册方式简单、可行,注册偏差在10mm内,精度满足基于自然交互的多感知虚拟现实系统操作要求.     

基于MPU-6050运动传感器的惯性导航定位系统

针对超声无损检测过程中需要实时跟踪超声探头的运动轨迹,进而定位已检测到的伤痕位置,提出基于运动传感器的自主定位方法。通过加速度传感器和陀螺仪实时采集线加速度和角加速度数据,经卡尔曼滤波器处理,再利用姿态矩阵消除重力加速度的偏移分量的影响后推算目标物体的运动轨迹。经实验检测,该方法自主性强、短时精度高,完全符合检测系统对位置信息的需求。     

CCD动态图像跟踪方法及应用

利用CCD图像采集设备，结合计算机图形编程，实现了对动态图像的扫描处理，从而获得跟踪点的运动轨迹图像．通过对CCD成像机理分析，实现了不同布置条件下由图像坐标到实际坐标的转换，并可直接获得跟踪物体的运动速度、加速度及倾斜角度等基本数据结果．该方法大大减轻了试验图像分析的工作难度及工作量。为深水网箱等动态物体的运动分析提供了高效手段．     

基于单位四元数的手术导航注册方法

针对目前的脑立体定向手术导航注册方法存在较大误差和可能出现奇异点等缺点,提出了一种基于四元数电磁定位的新注册方法.利用四元数的快速迭代特性和计算过程无奇异解的特性实现注册过程中的3个空间映射过程,根据单位四元数中的刚体姿态变换描述及奇次坐标理论求解从实时手术空间到计算机空间的最优转换矩阵.实验结果表明,文中所提算法得到...     

基于摄影测量原理的道路交叉口机非冲突区域界定

为了界定城市道路交叉口混合交通流中机动车与非机动车冲突(简称机非冲突)区域,应用摄影测量原理建立非机动车实际坐标与图像坐标之间的转换关系.通过视频采集和人工调查的方法,选定4个已知标定点,获得其实际坐标和对应的图像坐标,从而求解转换矩阵中的8个未知参数.通过若干个连续的非机动车图像坐标求解出其对应的实际坐标,所有实际坐标描绘在交叉口区域,将非机动车较为集中的区域界定为非机动车行驶区域,该区域与机动车行驶区域的交叉部分则为机非冲突区域.由于该方法所需的数据具有非接触调查的特点,研究结果较为精确,因此可推广至交通工程其他研究领域.     

彩色多普勒超声引导穿刺技术的临床应用价值

目的：探讨彩色多普勒超声在引导临床穿刺操作中的影响因素,旨在提高彩色多普勒超声引导下临床穿刺的准确性和安全性。方法：对97例临床组织穿刺活检、囊性病变硬化治疗以及含液性病灶穿刺引流中彩色多普勒超声引导穿刺情况进行分析。结果：应用彩色多普勒超声对97例临床穿刺进行引导,91例达到临床穿刺的预期目的,成功率93.81%。彩色多普勒超声引导中探头选择、穿刺针和针架、穿刺引导线以及病灶大小是影响穿刺成功的重要因素。结论：彩色多普勒超声引导对提高临床穿刺准确性和安全性具有重要的价值。     

联合稀疏和低秩表示的医学超声图像去噪

为了保持超声图像的边缘和细节特征，同时去除图像中的噪声，提出了一种改进的低秩稀疏矩阵分解模型。首先，通过对数变换将乘性性质的斑点噪声转换为加性噪声；然后引入L1范数和改进的低秩正则项，以最小化保真项、正则项为目标函数，迭代恢复出去噪后的超声图像；最后使用指数变换从对数域中还原。将本模型应用于肿瘤超声图像，与一些经典的去噪算法进行比较，得出该模型对消化道粘膜下肿瘤超声图像去噪估计具有良好的适用性和实时性。     

基于校正靶特征与Biharmonic样条插值的XRII图像扭曲校正

针对扭曲的XRII图像给C臂X光机成像系统实时标定带来不利影响的问题,提出了基于校正靶特征和Biharmonic样条曲面插值相结合的XRII图像扭曲校正方法.在分析校正靶自身特征的基础上,使用Otsu算法与形态学相结合的方法提取了校正靶网格线交叉点坐标,然后拟合提取出的网格线交叉点坐标,最后使用Biharmonic样条...     

仿生低阻力医用缝合针设计与刺穿过程的数值模拟

针对医用缝合针缝合过程产生的刺穿阻力会对软组织造成损伤且刺穿阻力越大损伤程度越高的问题，提出了低阻力医用缝合针仿生模型。以鼠李科植物酸枣树（Ziziphus jujube）钩刺为仿生原型设计针尖锥度/半径、针体曲率等，并在针体表面设置竖条纹凹槽，形成仿生低阻力医用缝合针；采用LS-DYNA软件与库伦摩擦模型进行仿生低阻力医用缝合针刺穿皮肤软组织过程的数值模拟。结果显示，竖条纹凹槽针体可使仿刺尖锥度/半径与刺体曲率的低阻力医用缝合针的刺穿阻力降低34.24%~58.48%，仿刺尖锥度/半径的低阻力医用缝合针的刺穿阻力降低30.26%~49.86%；采用数控精细加工技术制备仿生低阻力医用缝合针并进行功效测试，其刺穿带皮猪肉过程的刺穿阻力可降低43.02%。研究结果明确了医用缝合针形貌结构特征对刺穿阻力的影响规律，为低阻力医用缝合针仿生设计提供了理论参考。     

基于双目立体视觉的标定技术及应用

为提升双目立体视觉装置的准确度和精度,提出基于双目立体视觉的标定技术。针对双目立体视觉中两 个相机的特点,采用圆形标志阵列标定板为图像源,通过对图像预处理,以径向误差做约束条件,根据圆的几 何关系和最小二乘法综合提取特征点的算法获取图像标识点坐标并求取单应性矩阵,最后推导得到理想的外 参和内参,从而获得双目立体视觉装置准确的参数。实验结果为该装置对待测数据的获取提供了精确的数据 基础和可靠的矫正条件,进而提升了双目立体视觉装置的准确度和精度。     

数字光栅投影轮廓测量系统不确定视角标定法

建立了数字光栅投影轮廓测量系统的简易标定模型,以实现测量系统的简便化和便携式应用。该标定模型基于绝对相位提取和空间映射技术,仅需确定像面坐标和绝对相位到空间坐标的转换矩阵。标定矩阵由L evenberg-M ar-quardt算法优化求解,其中所需的已知空间点阵列借助新型虚拟三维靶标实现。该虚拟靶标基于不确定视角摄像机标定法,仅需要一个平面靶标,避免了使用昂贵的平移设备,极大地降低了标定系统的成本和复杂度。对标定系统进行了大量实验,并使用标定球对测量系统进行了测量精度评价。实验结果表明标定精度高于0.2mm,证明该标定法具有很好的应用价值。     

基于SIFT特征匹配和模约束的摄像机分层自标定方法

在一些计算机视觉和摄影测量任务的执行过程中,需要在线地标定摄像机参数,这就使得不依赖标定参照物的自标定成为必需,提出一种基于SIFT特征匹配和模约束的摄像机分层自标定方法。自由移动或旋转摄像机拍摄同一场景内部参数不变条件下的四幅以上图像。对每幅图像进行SIFT特征点提取,通过特征点匹配在每幅图像中分别获得对应三维场景空间同一特征点的像素坐标。进行投影标定,获得每幅图像在投影重建空间中的相机投影矩阵,以及每个特征点在投影重建空间中的三维坐标。进行仿射标定,采用模约束法确定无穷远参考平面在投影重建空间中的参数。进行度量标定,确定内参矩阵。实验表明,该方法能在线地稳定地获得摄像机内参标定结果,从而对现有的摄像机自标定方法进行了改进。     

基于机器视觉和激光测距的输电线故障定位

结合定位技术和激光测距技术,提出了一种基于机器视觉的电力巡线故障定位新方法.通过无人机搭载可见光相机进行巡线拍摄,将航拍图像实时传回地面站进行处理.采用数学形态学的图像处理方法和模式识别方法进行故障检测与识别.通过惯性测量系统进行初步定位,得到无人机的经纬度坐标.利用无人机机载激光测距模块,测量故障点到无人机的距离来修正坐标.最后,经过空间大地坐标系和空间直角坐标系的变换,以及两个空间直角坐标系的基准转换,计算出了故障点的准确位置,并且很大程度地提高了定位的准确性,其空间直角坐标测量精度可达0.11m.     

基于双目立体视觉的目标空间坐标计算及姿态估计

基于双目立体视觉的目标空间坐标计算及姿态估计方法、双目立体视觉系统标定和双目视觉系统校准技术,构建了三维场景中目标的空间坐标与图像中点像素坐标的对应方法.通过双目立体视觉系统采集目标图像,采用基于半全局立体匹配(SGBM)方法,实现了目标中心点三维坐标的计算,并通过背景差分的手段获得目标轮廓,获取目标在水平面的旋转角度,配合焦点所处的坐标位置标示,即可提取目标姿态信息.采用以上方法对电力仪表的姿态进行估计和验证,结果表明:设计的方法可以完成电力仪表的空间坐标计算以及姿态估计,可实现对电力仪表的准确抓取,为机器人在电力系统人工智能领域的应用提供参考.