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基于深度学习的视觉SLAM语义地图的研究

基于深度学习的视觉SLAM语义地图的研究

作者：闫泽昊杭州电子科技大学

学位级别：硕士

智能化技术在机器人领域得到不断地发展,推动了机器人在各个行业的应用。目前家用机器人通常是基于同步定位与建图（Simultaneous Localization And Mapping,SLAM）,通过构建所在环境的栅格地图,进行自主导航和避障。但这种地图只含有... 详细信息

智能化技术在机器人领域得到不断地发展,推动了机器人在各个行业的应用。目前家用机器人通常是基于同步定位与建图（Simultaneous Localization And Mapping,SLAM）,通过构建所在环境的栅格地图,进行自主导航和避障。但这种地图只含有空间物体的距离信息而不具备任何语义,存在无法与环境进行进一步交互并且无法执行高级别的语义任务等问题。因此,本文开展了基于深度学习的视觉SLAM语义地图的研究,提出了基于ORB-SLAM3和YOLOv5（You Only Look Once,YOLO）的三维语义地图构建算法,完成了室内点云语义地图和语义八叉树地图的构建,为机器人感知环境信息以及执行语义指令奠定了基础,主要研究内容和创新点如下:1、针对室内语义地图的构建,本文将目标检测算法YOLOv5和ORB-SLAM3技术相结合,完成了室内稠密语义地图的构建。通过建立室内语义标注数据集,在YOLOv5的基础上采用数据增强、线性差值以及余弦退火算法来优化学习率,与未优化网络模型相比平均精度提升了12.2%。针对点云语义地图内存占有率高,不易更新等问题,本文实现了语义八叉树地图的构建,使得地图占有率不到点云地图的1%,并且能够使机器人进行导航和避障。2、传统的点云语义地图构建,通常是将二维便签直接映射到三维点云上,容易造成物体边界模糊不清,并且算法的时间复杂度高。针对该问题,本文在三维空间中使用超体素聚类进行预处理,与直接在投影平面分割的方法相比聚类效果更符合物体的实际边界,也降低了后续的计算复杂度。实验结果与RGS算法和LCCP算法相比物体平均分割率分别提高了29.3%和12.9%。3、传统的SLAM算法是将静态环境作为假设前提,而机器人实际工作环境大多包含高动态实例。针对此问题,本文提出了基于光流和语义先验信息的动态区域检测算法,在保证实时性和准确性的同时能够剔除环境中的动态特征点,同LK光流法和多视角几何算法相比检测速度提高了23%左右。通过在TUM数据集上的实验,与ORBSLAM3算法相比,本文算法在动态环境下绝对轨迹误差的均方根降低了62.6%,相对位姿误差的均方根降低了72.4%,验证了算法的定位精度得到了显著提高。最后在基于ROS的机器人平台上,完成了机器人软件系统和服务器的搭建,主要实现了物体识别、动态特征点剔除和三维语义地图构建等功能;并对比开源的项目ORBSLAM3,验证了系统的有效性和鲁棒性。

关键词： VSLAM YOLOv5 移动机器人动态实例检测语义地图

空间引力波望远镜超前瞄准机构致动器电荷驱动位移行为研究

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光电工程 2023年第11期50卷 98-109页

作者：闫泽昊周子夜李杨周虹黄林海顾乃庭饶长辉中国科学院大学北京100049 中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院自适应光学重点实验室四川成都610209

超前瞄准机构(PAAM)是空间引力波探测望远镜的关键部件,其主要通过给压电致动器输入电压或电荷精确控制位移量,实现对望远镜高精度角度控制。因此,压电陶瓷致动器位移响应直接影响超前瞄准机构指向控制性能。本文提出等效电容量计算方... 详细信息

超前瞄准机构(PAAM)是空间引力波探测望远镜的关键部件,其主要通过给压电致动器输入电压或电荷精确控制位移量,实现对望远镜高精度角度控制。因此,压电陶瓷致动器位移响应直接影响超前瞄准机构指向控制性能。本文提出等效电容量计算方法定量分析压电致动器在电荷驱动下的位移响应特性,并通过数值模拟仿真和实验验证等方式验证了计算方法的准确性和可行性。结果表明:在使用幅值5 V、频率0.05 Hz~5 Hz的正弦波信号控制的电荷放大器驱动某型号压电致动器时,采用本文方法分析结果与实验结果相比,二者位移响应最大偏差小于1.35%,为空间引力波探测望远镜超前瞄准机构的高精度指向控制提供了可能的分析方法和实现途径。

关键词：压电致动器迟滞非线性电荷驱动法非线性电容

基于CiteSpace可视化分析易筋经临床研究现状

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基于CiteSpace可视化分析易筋经临床研究现状

中国医学气功学会第七届会员代表大会、武医养生专委会成立大会暨第二十一届学术年会

作者：冯开新杨金月邹德辉田振志伍洋洋闫泽昊

目的:基于CiteSpace可视化分析易筋经临床应用的现状、趋势及潜在研究方向。方法:以"易筋经"为主题词检索建库以来至2023年8月1日发表在中国知网(CNKI)数据库中的临床文献,采用CiteSpace6.2.R2软件对纳入文献的作者、机构、关键词等信... 详细信息

目的:基于CiteSpace可视化分析易筋经临床应用的现状、趋势及潜在研究方向。方法:以"易筋经"为主题词检索建库以来至2023年8月1日发表在中国知网(CNKI)数据库中的临床文献,采用CiteSpace6.2.R2软件对纳入文献的作者、机构、关键词等信息进行分析,并绘制可视化图谱。结果:共纳入170篇文献,发文量总体呈上升趋势;章文春、窦思东、严隽陶等学者在易筋经临床研究中影响较大,中医药院校及其附属医院为主要研究机构,尤以福建中医药大学、上海中医药大学较为突出,但尚未出现影响力较大的作者和机构;出现频次≧10的关键词依次为易筋经、老年人、大学生、平衡能力、推拿、骨骼肌减少症;关键词聚类图显示肩周炎、膝骨关节炎、腰椎间盘突出症等为易筋经临床研究热点;关键词时区图发现2006-2012年初期研究热点集中在易筋经防治中老年人筋骨疾病,2013-2018年易筋经临床研究范围扩大,在焦虑症、慢性阻塞性肺疾病、高血压等多系统疾病中广泛应用。近年来,2019-2023年研究热点转向易筋经治疗共济失调、精神分裂症、抽动障碍、脑梗死等重大疑难疾病;关键词突现提示"膝骨关节炎"可能会成为未来易筋经临床研究的热点。结论:易筋经已被广泛应用于老年人和大学生群体,防治疾病,调节机体。易筋经临床适应范围扩大,在焦虑症、慢性阻塞性肺疾病、高血压、颈椎病、肩周炎、膝骨关节炎、共济失调、精神分裂症、抽动障碍等多个系统疾病中具有较大的临床应用价值,将会成为新的研究热点,值得进一步研究与推广。

关键词：易筋经临床研究 CiteSpace 可视化分析数据挖掘

来源： cnki会议评论

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基于现代文献的八段锦临床应用疾病谱分析

中国疗养医学 2022年第5期31卷 466-469页

作者：冯开新张瑞立邹德辉闫泽昊刘佳木华北理工大学中医学院 063210

目的基于数据挖掘技术探析八段锦在临床应用中的适应证及优势病种。方法计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI)、万方(WanFang)、维普(CQVIP)和PubMed建库以来至2021年9月八段锦临床应用的相关文献。应用Excel建立数据库,对纳入文献的发... 详细信息

目的基于数据挖掘技术探析八段锦在临床应用中的适应证及优势病种。方法计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI)、万方(WanFang)、维普(CQVIP)和PubMed建库以来至2021年9月八段锦临床应用的相关文献。应用Excel建立数据库,对纳入文献的发表时间、治疗方法、主治疾病等进行描述性统计分析。结果共检索到相关文献5405篇,CNKI 1412篇,万方2225篇,维普1637篇,PubMed 131篇,去重1408篇,人工筛选去除3085篇,最终纳入912篇,涉及16个疾病系统,87种疾病。文献量排名前3位的疾病系统是肌肉骨骼系统(155/17.00%)、循环系统(152/16.67%)、内分泌和营养代谢系统(125/13.71%)。结论八段锦已广泛应用于内科、神经科、骨伤科等疾病的防治,尤其在慢性阻塞性肺疾病、糖尿病、冠心病中具有较大的临床应用价值。

关键词：八段锦疾病谱数据挖掘文献研究 ICD-11

内关改善膝骨关节炎疼痛程度的中医理论基础浅析

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中国民间疗法 2023年第3期31卷 1-4页

作者：汤心语闫泽昊夏子涵石飞赵乐李继安华北理工大学河北唐山063210

膝骨关节炎是一种关节退行性疾病,以膝关节疼痛和活动受限为主要表现。针刺治疗膝骨关节炎主要采用局部取穴配合远端取穴。内关作为治疗膝骨关节炎的远端穴位之一,单用内关即可改善膝骨关节炎患者的关节疼痛程度,较常规取穴更加精简、... 详细信息

膝骨关节炎是一种关节退行性疾病,以膝关节疼痛和活动受限为主要表现。针刺治疗膝骨关节炎主要采用局部取穴配合远端取穴。内关作为治疗膝骨关节炎的远端穴位之一,单用内关即可改善膝骨关节炎患者的关节疼痛程度,较常规取穴更加精简、便捷。该文通过浅述内关改善膝骨关节炎疼痛程度的中医理论基础,以期为该病的诊治提供新的思路。

关键词：膝骨关节炎膝痹骨痹内关调神止痛心包经中医理论基础

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崔林华五线七针运动疗法治疗脑卒中后肢体运动功能障碍探析

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河北中医药学报 2022年第6期37卷 33-37页

作者：闫泽昊高婷崔林华齐丛会刘山山段英民华北理工大学中医学院唐山063000 河北省人民医院石家庄050051

脑卒中是临床最为常见的脑血管疾病,发病率高,后遗症多,其中肢体运动功能障碍是影响患者生命健康和生活质量重要因素。崔林华主任中医师在焦氏头针、方氏头针和国标头针的长期应用基础上,结合临床开颅术后或头皮损伤患者存在取穴遇阻等... 详细信息

脑卒中是临床最为常见的脑血管疾病,发病率高,后遗症多,其中肢体运动功能障碍是影响患者生命健康和生活质量重要因素。崔林华主任中医师在焦氏头针、方氏头针和国标头针的长期应用基础上,结合临床开颅术后或头皮损伤患者存在取穴遇阻等实际难题,经过多年摸索、总结,创新性的提出了五线七针运动疗法治疗脑卒中后肢体运动功能障碍。该针法主要采用头部创新用穴、久留针刺、针刺运动、毫针点刺等方法,扩大了头针的覆盖面积,增加了对病灶侧脑部的影响,并不同程度避开了头皮损伤区域,通过适当延长留针时间和主被动运动,促进肢体恢复,具有操作简便、疗效突出、安全可靠的优势,目前在治疗脑卒中后肢体运动功能障碍方面疗效较佳。

关键词：五线七针针刺运动脑卒中中风肢体运动障碍崔林华取穴遇阻机理探析

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基于数据挖掘技术探析针灸治疗干眼选穴规律

中国中医眼科杂志 2020年第6期30卷 415-418页

作者：邹德辉田振志石圆媛闫泽昊杜璇璇陈尚云王洪彬崔建美河北省华北理工大学中医学院唐山063210

目的基于数据挖掘技术探析针灸治疗干眼的临床选穴规律。方法计算机检索自建库以来至2018年12月发表在中国期刊全文数据库包括中国知网、万方和维普数据库中的临床文献,建立腧穴处方数据库,应用SPSS 20.0和Clementine12.0数据挖掘软件... 详细信息

目的基于数据挖掘技术探析针灸治疗干眼的临床选穴规律。方法计算机检索自建库以来至2018年12月发表在中国期刊全文数据库包括中国知网、万方和维普数据库中的临床文献,建立腧穴处方数据库,应用SPSS 20.0和Clementine12.0数据挖掘软件进行频次分析和关联规则分析。结果针灸治疗干眼排在前5位穴位有睛明(85.9%)、攒竹(85.2%)、太阳(69.5%)、丝竹空(53.9%)、四白(53.1%);穴位归经以足太阳膀胱经、足阳明胃经、足少阳胆经为主;特定穴应用频次排名前5位的有睛明(110次)、三阴交(67次)、合谷(67次)、风池(54次)、太冲(43次);穴位组合中攒竹、丝竹空合用频次最多。结论针灸治疗干眼以太阳经、阳明经及少阳经为主,选穴重视局部取穴及对神经的刺激,穴位组合注重“局部-远端-辨证”相结合。

关键词：数据挖掘干眼针灸选穴规律

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至骨针法镇痛经验浅析

按摩与康复医学 2022年第14期13卷 36-39,43页

作者：王熙岚邹德辉石雪英张亚倩杨金月田振志闫泽昊华北理工大学河北唐山063000 内蒙古包钢医院内蒙古包头014010

至骨针法是以刺激骨膜、神经及松解深筋膜为治疗特色的新型针法,擅长治疗临床各类急慢性疼痛及运动功能障碍,尤其对深在性、痉挛性、顽固性、传导性的痛症方面疗效较佳。本文详细介绍了至骨针法治疗肌肉骨骼疼痛、神经病理性疼痛、内脏... 详细信息

至骨针法是以刺激骨膜、神经及松解深筋膜为治疗特色的新型针法,擅长治疗临床各类急慢性疼痛及运动功能障碍,尤其对深在性、痉挛性、顽固性、传导性的痛症方面疗效较佳。本文详细介绍了至骨针法治疗肌肉骨骼疼痛、神经病理性疼痛、内脏痛的病因病机、机理探讨及医案分享。

关键词：至骨针法骨膜镇痛经验

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至骨针法镇痛特色及作用机理浅析

按摩与康复医学 2021年第19期12卷 49-51页

作者：闫泽昊邹德辉杨瑞娟冯开新张燕陈佳琪张瑞立华北理工大学河北唐山063210

至骨针法是一套以刺激骨膜及松解深筋膜为主要刺激靶点的新型针刺疗法。该针法常选取骨缘经穴、奇穴、阿是穴、全息穴、痛敏穴为治疗要穴,以刺激骨膜和深筋膜为针刺特色,以配合腹式深呼吸和主被动运动为治疗特色,注重靶向调节,导气至病... 详细信息

至骨针法是一套以刺激骨膜及松解深筋膜为主要刺激靶点的新型针刺疗法。该针法常选取骨缘经穴、奇穴、阿是穴、全息穴、痛敏穴为治疗要穴,以刺激骨膜和深筋膜为针刺特色,以配合腹式深呼吸和主被动运动为治疗特色,注重靶向调节,导气至病所、动至病所。具有操作简便,起效迅捷,作用持久,安全可靠,适应性广等特点,目前在治疗急慢性软组织疼痛、脏腑痛症、神经性痛证、心因性痛证、情志性痛证、癌痛及风湿痹痛等方面疗效确切,尤其对深在性、顽固性的痛证,效果较佳,且有丰富现代研究基础,值得进一步研究和临床应用。

关键词：针刺疼痛至骨针法骨膜机理