基于穿戴型振动触觉数据腰带的方位提示实验研究

振动触觉数据腰带是将环境信息(主要是方位信息)按照一定规则转换为振动触觉刺激并作用于人腰部的装置.以穿戴型振动触觉数据腰带实验系统为基础,进行触觉提示定位实验,验证了触觉方位提示的有效性和准确性,并在此基础上提出有效的振动触觉编码方式.从人对触觉刺激的主观感知适应性角度,分析比较了有训练和无训练情况下使用者对触觉提示方向定位的准确性.结果表明,适应性训练有助于受试者快速熟悉触觉编码规则,提高辨识准确率.在改进振动触觉编码模式方面,由用单一电机振动表征方位信息,改变为用多个电机同时振动的动态编码方式表征方位信息.实验结果表明,采用动态编码方式的信息提示准确率总体高于单一振动编码,但在某些方向上,人的触觉提示辨识准确率有一定降低.因此今后的改进设计可以针对不同的方位采用混合编码.     

移动终端信息的振动式触觉信号编码表征方法

针对视听障碍群体无法通过触觉交互操作获取移动设备信息的问题,提出一种利用多感知强度的振动触觉信号对移动设备上的信息进行编码的方法,用于区分信息种类或内容.首先,通过测试感知阈值确定振动触觉信号的频率、持续时间和间隔的感知强度,并将信号调整到可接受的水平;其次,根据主观感知强度差异和编码组合方式提出等长编码和变长编码,用于信息的触觉编码传输;最后,通过信息理论对有限编码信息的识别结果进行评估.实验结果表明,该方法可提高信息触觉判定的正确率,且变长编码与等长编码相比具有更好的识别率和传输效率.     

基于多部位振动触觉反馈的室内为人导航系统

为了改善传统为人导航系统的导航效果,设计了一种基于多部位振动触觉反馈的为人导航系统.该系统以具有自主导航功能的移动机器人为基础,运用充分考虑用户在系统中自主性和舒适性的人机协作导航算法,使用户能自由地选择行走速度.通过统计学方法研究人体各部位振动触觉感知能力,发现手指和手腕适合充当振动触觉信号的感知部位.开发多部位振动触觉装置作为系统的人机接口,利用该人机接口和人机协作导航算法实现了系统的自主为人导航.系统性能验证实验结果表明,基于多部位振动触觉反馈的导航系统具有良好的抗干扰能力,平均队形误差均值为0. 23 m,导航速度为0. 13 m/s,优于基于运动觉反馈的导航系统和基于单部位振动触觉反馈的导航系统.     

移动式葡萄田间远程监控系统设计与研制

针对传统作物田间图像采集过程中采集设备布线繁琐和采集范围小等问题,设计开发了一种移动式葡萄远程图像获取系统.本系统以cortex-A8架构处理器S5PV210为核心,选用UVC摄像头为图像获取设备,利用Telent或手机重力感应通过CGI接口向后台程序传递参数,实现对移动式设备以及车载云台机构的远程操控.本研究开发的控制界面可远距离获取图像信息,并通过远程控制移动设备调节摄像头焦距以及调整葡萄田间采集监测区域.本移动采集系统在葡萄园内的测试结果表明,采集系统运行可靠,开发布线简洁,图像传输稳定,在Telnet终端控制时系统响应时间短且实时性好,丢帧率低.本研究为葡萄园信息监测提供了一种智能化装备样机,对农业物联网应用设计与开发具有重要意义.     

嵌入式ARM系统中图像的识别方法研究

提出一种基于嵌入式ARM系统中采集视频图像的识别方法。基于Linux2.6.32的S3C2440微处理器芯片上,使用CMOS摄像头OV9650,通过自动调整摄像头位置采集最佳效果的图像,获得RGB16格式的图像数据。对图像色彩信息进行处理和分析,识别图像的形状、颜色、大小等信息。实验结果表明该方法能获得较满意的效果。     

基于ARM的图像监控系统的开发

设计了一种基于ARM和嵌入式Linux操作系统的图像监控系统。以S3C44B0X为核心,通过USB摄像头进行图像的采集,利用JPEG算法将摄像头采集的数据进行压缩编码,采用GPRS无线传输模块将压缩后的信息传输给远程的PC机,通过可视化软件Labview编写能恢复采集到的图像信息,将图像进行实时的显示和控制的上位机软件。本系统对于数据的采集不局限于固定的地点,并且利用无线传输成功的实现了远程的监控,具有很好的实用价值。     

盲人视触觉图像转换技术

在盲人的视觉触觉替代系统中,视触觉图像转换技术至关重要。将盲人行走中采集的图像归为文字类和非文字类,针对文字类图像信息比较集中的特点,提出基于图像分割大津法的多分辨率分割方法,实现了文字类图像特征的快速提取及低分辨率显示;而对于非文字类图像,提出多尺度几何分析方法和contourlet变换的模极大值边缘检测方法,实验表明该方法不仅能够检测到任意方向上的边缘信息,而且能够得到连续的边缘信息,提高了盲人触觉感知的准确性。     

一种基于多摄像头的大场景远程实时监控系统

为了满足对大场景进行监控的需求,设计了一种基于多摄像头的远程实时监控系统.系统主要由视频采集、网络传输、远程图像拼接与显示3个部分组成.视频采集部分以FPGA为处理器,通过控制TW2867视频解码芯片实现4路视频同时采集;网络传输部分通过控制千兆以太网收发芯片RTL8211EG,并采用UDP协议实现了视频数据到上位机的高速传输;上位机接收多摄像头数据后,使用OpenCV及GPU完成了图像的快速拼接和显示.采用千兆交换机构建了8个摄像头的大场景远程实时监控系统,测试结果表明:系统视频传输速率可达912 M B;初始化完成后,全景图像拼接时间只需0.38 s;视频刷新速度可以达到15帧/s.所设计的系统可以扩展连接更多的摄像头,满足了更大场景拼接的需求.     

基于SVM图像分割方法的自动导盲系统

传统的自动导盲系统直接将图像映射为声音模式,使得声音模式中包含很多背景信息,干扰了盲人对图像的理解.针对这一问题,提出了一种基于SVM图像分割方法的自动导盲系统.首先使用SVM算法将摄像头采集到的环境图像分割为目标和背景两部分,并用灰度变换增强目标消除背景.然后将目标映射为声音模式.实验表明,经过训练,盲人能够理解系统合成的声音模式,从而形成对目标形状、尺寸以及位置的感知.     

基于视觉感知机制的轮廓检测方法

结合初级视皮层的结构及其功能特性,模拟初级皮层的轮廓感知功能,提出一种有效的基于人类视觉感知机制的轮廓检测算法.首先,利用局部能量建立复杂细胞响应模型;然后,结合初级视皮层细胞排列特性构建图像信息与皮层细胞的映射关系,通过模拟神经元间的水平连接机制,实现对图像轮廓信息的增强和背景信息的抑制,建立了以初级视皮层风车状结构为基础的轮廓感知模型.实验结果表明:所提方法在保持目标轮廓完整性的同时,对背景信息的抑制效果更为有效;可以更加有效地对图像背景纹理进行抑制和对目标轮廓进行增强,在一定程度上达到了轮廓过度检测与欠检测的平衡,检测出的目标轮廓位置也更加精准.     

基于FPGA的全景图像处理系统SDRAM控制器设计与实现

在对高分辨率折反射全景图像的快速采集处理中,同步动态随机存储器（SDRAM）作为重要的数据缓存器件,对于其正确的控制关系到整个系统能否正常工作.在分析了SDRAM各项参数及其工作原理的基础上,设计了基于FPGA的双SDRAM控制器,在乒乓缓存模式下轮流采集图像,完成了分辨率2048 dpi×2048 dpi、每秒15帧的CameraLink接口的全景图像的实时采集、缓存解算,以及以1024 dpi×768 dpi的分辨率进行实时显示.     

多热源温度触觉复现装置的设计与实现

设计了一种能提供真实感的、基于物理意义的温度触觉复现设备.首先研究了人体与各种不同材质物体之间接触过程的传热过程,据此设计了一个可通过控制珀尔贴表面温度的变化来模拟这一过程的装置.该装置复现部分是由4个15 mm×15 mm的珀尔贴构成的4个独立热源,在温度控制部分增加了反馈和接触检测电路.系统能实现较高的升降温速率,通过对表面温度实时精确控制,可复现各种不同的温度变化曲线.在此基础上提出了一种创新的、基于温度补偿曲线的方法来模拟人手指触摸不同材质时的感觉.多热源复现装置小巧灵活,将来可方便地集成于机器人灵巧手上.最后,通过一系列的温度触觉复现实验,证明了本装置的有效性.     

虚拟环境热触觉的显示装置与材质识别实验

基于半无限体模型,研究了热触觉感知的机理.设计了热触觉显示装置,通过控制半导体制冷器的温度变化来实现热触觉显示.该装置的控温范围为-10 ～60℃,温度分辨率和精度分别为0.02和0.1℃,升温或降温速率大于10℃/s.定制了柔性镍金属薄片式温度传感器,尺寸为8mm×20 mm ×0.6 mm,时间常数τ＜0.15 s...     

基于模糊图像矩的动态定位系统

针对动态定位过程中摄像机的运动使得目标成像模糊，提出了一种基于模糊图像矩进行三维动态定位的控制系统。该系统依靠单摄像机在笛卡尔坐标系中的三维平动迅速接近环境中的静止目标，且与静止目标的三维距离符合给定值。证明了图像的零阶和一阶矩是模糊不变量，且包含目标的三维信息。推导出被控对象的状态方程，给出了系统的控制结构及控制律。仿真结果表明，基于模糊图像矩设计出的定位控制算法具有较高的控制精度。     

视角增大的集成成像3D显示系统

本文设计了一个视角增大的集成成像3D显示系统.该显示系统由显示屏、一列凸微透镜阵列、一列凹微透镜阵列及两列正交偏振片阵列组成.显示屏用来显示微图像阵列,偏振片阵列用来消除相邻图像元之间的串扰,两列微透镜阵列用来再现3D像.本文所设计的集成成像3D显示系统中图像元经过凸透镜所成像的节距影响视角大小,由于像的节距大于图像元的节距,所设计显示系统的视角大于传统集成成像的视角.本文给出了视角理论分析的仿真实验验证,实验结果与理论分析一致     

基于多传感器融合的抓取控制研究

针对现有抓取系统中双目视觉定位精度较差,易受环境影响,使得抓取的成功率较低,鲁棒性不强的现象,本文提出采用视觉、红外测距传感器、触觉传感器和编码器等多传感器数据融合的方法,设计并实现了一种可靠的、鲁棒性强的、能自动调整抓取力的抓取系统.通过双目视觉辅以单目相机和红外测距传感器来精确定位,改善抓空情况;通过集成触觉传感器和编码器,对抓取过程中的力-位进行实时监测,减少目标物体破碎和滑落的现象,并通过实验证明了相对于单传感器,多传感器数据融合能大大改善抓取的成功率,提高系统的性能.     

实用LED显示系统的设计与实现

讨论了一种LED显示系统设计方案,巧妙地将静态显示方式和动态显示方式结合起来,在使用很少的单片机I/O端口的情况下,可以同时驱动显示多达数十个数码管,并讨论了显示驱动算法逻辑。给出了对数码管阵列进行扩充的基本思路,该方案被应用在笔者开发的一款电子秤中,实际使用证明这个方案能有效节省硬件资源,软件控制逻辑简单,算法实现容易,方案实用性较高。     

航空相机焦距CCD精密测量系统

针对传统焦距测量方法误差较大(0.24%)的问题,提出了一种测量航空大孔径相机焦距系统,论述了系统的测试原理和组成.该系统采用长焦距平行光管和面阵CCD(Charge Coupled Devices)摄像头接收图像,利用动态扫描和灰度质心法,有效地测量最佳图像位置和尺寸,使CCD上的图像分辨率达到光敏元尺寸的1/10,焦距的测量精度达到了0.1%,从根本上克服了传统测量方法的误差.与传统方法相比,实现了航空相机镜头焦距的实时在线精确测量和实际成像面位置是否正确的精确判断.