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基于Kalman滤波和图像显著性检测的注视点跟踪技术研究

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基于Kalman滤波和图像显著性检测的注视点跟踪技术研究

作者：李颜中国计量大学

学位级别：硕士

近年来,随着人工智能需求的发展,注视点定位跟踪技术受到越来越多的关注。在人机交互领域,注视点跟踪技术常通过瞳孔定位算法配合二维注视点映射算法加以实现。在受试者眼部运动的状态下,注视点跟踪由于受到头部姿态的改变、光照以及眼... 详细信息

近年来,随着人工智能需求的发展,注视点定位跟踪技术受到越来越多的关注。在人机交互领域,注视点跟踪技术常通过瞳孔定位算法配合二维注视点映射算法加以实现。在受试者眼部运动的状态下,注视点跟踪由于受到头部姿态的改变、光照以及眼部动作的影响,跟踪的准确度以及鲁棒性有待改进。因此,本文从提高动态注视情况下注视点跟踪精度的角度出发,提出一种基于双眼同步运动特征约束的Kalman滤波瞳孔跟踪算法,继而通过二维多项式映射函数计算获取注视点估计位置。在双眼扫视运动下将其与其他常用滤波算法进行对比,验证本文算法优越性。并将本文算法获得的注视点估计信息与图像显著性算法获得的注视点估计位置进行比较,验证两者的一致性。主要内容如下:第一,注视点的跟踪技术是通过瞳孔中心和角膜反射点的位置跟踪和它们与计算机屏幕间的注视位置映射转换实现的。瞳孔的动态跟踪与瞳孔中心的准确定位密不可分。本文采用基于星射线算法的凸区域投票与模型约束瞳孔定位算法,对红外光照射下的角膜反射光斑和瞳孔中心进行准确定位。针对角膜光斑的定位,本文采用一种自适应阈值分割的光斑检测算法,定位角膜反射多个亮斑中的面积最大的光斑。针对瞳孔中心的检测定位,本文首先由星射线算法获取瞳孔边缘候选点,再进行候选点处作与梯度垂直的切线划分半平面进行区域投票确定瞳孔区域剔除边缘候选点中的噪声点,最后进行随机抽样一致性算法进行椭圆拟合定位瞳孔中心。第二,构建Kalman滤波模型对运动状态下的瞳孔进行跟踪处理。基于双眼同步运动规律,以左右眼间距矢量信息为状态量构建过程方程与观测方程,简化常速度Kalman滤波方程,减少方程维度和迭代次数。第三,设置计算机屏幕上的标记点,以二次多项式为模型构建瞳孔中心-角膜光斑矢量信息与屏幕标记点间的映射关系。获取映射关系后再将规定注视动作下滤波后的瞳孔中心-角膜光斑矢量信息转换为注视点预测信息,在瞳孔位置存在较大扰动噪声点的情况下验证算法的鲁棒性,并将得到的结果与常用的其他滤波算法进行比较,验证本文算法在提升注视点跟踪精度和缩短程序运行时间减少内存占用上的优势。第四,对不以任务驱动的自下而上的预测注视点经典图像显著性算法进行研究。设计仿真注视条件下的实验,以真实场景图像为目标图像对受试者进行测试,将经本文算法滤波与映射变换后的注视点估计信息和由图像显著性算法得到的注视点预测信息进行概率分布比较,验证其一致性。实验表明,本文提出的基于双眼同步特征约束的Kalman滤波算法在对运动状态下注视点进行跟踪时具有较强的鲁棒性,与其他滤波算法相比,迭代次数较少,程序运行时间较短,能够满足视线追踪系统对注视点跟踪的要求。在对仿真场景的静态目标进行注视点跟踪时,与经图像显著性计算得到的的预测注视点概率分布基本一致。

关键词：注视点估计瞳孔定位跟踪显著性同步运动

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基于DM642的双目视觉控制系统研究

基于DM642的双目视觉控制系统研究

作者：薛长松河南大学

学位级别：硕士

双目视觉研究是计算机视觉研究中最为活跃的分支之一,主要包括双通道视频采集,双CCD同步协调运动控制,特征提取,图像匹配,目标定位,深度计算等内容。本文将双通道视频采集和双CCD同步协调运动控制作为重点研究内容,主要包括:第一,基于DM... 详细信息

双目视觉研究是计算机视觉研究中最为活跃的分支之一,主要包括双通道视频采集,双CCD同步协调运动控制,特征提取,图像匹配,目标定位,深度计算等内容。本文将双通道视频采集和双CCD同步协调运动控制作为重点研究内容,主要包括:第一,基于DM642,对双通道视频采集系统的硬件构成、工作原理进行了分析研究,并用GEL语言程序实现双通道的自由切换控制。第二,基于DM642的RS-232通信协议,对单CCD摄像机运动控制系统的硬件构成和工作原理进行分析研究,并用外部输入(键盘)实现了对单个EVI-D100P彩色CCD摄像机在立体空间八个方位上的运动控制。第三,基于DM642,分析双CCD同步协调运动控制系统的组成结构和工作原理,给出了双CCD同步协调运动控制的实现方法以及同步运动控制命令字的计算方法,并在DM642上实现双EVI-D100P彩色CCD摄像机方位和俯仰的立体空间运动。

关键词：双目视觉双通道 GEL语言 DM642 CCD摄像机同步运动

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液压举升式动力猫道的设计与研究

液压举升式动力猫道的设计与研究

作者：白园园中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

钻杆运移装置作为钻井平台的重要外围设备之一,其自动化程度、安全性和可靠性对于钻杆上下钻台起到十分重要的作用。目前国内的钻杆运移装置的研究相对较少,自动化的程度较低,严重制约了我国的钻井效率。因此对于钻杆运移装置进行设计... 详细信息

钻杆运移装置作为钻井平台的重要外围设备之一,其自动化程度、安全性和可靠性对于钻杆上下钻台起到十分重要的作用。目前国内的钻杆运移装置的研究相对较少,自动化的程度较低,严重制约了我国的钻井效率。因此对于钻杆运移装置进行设计与研究,提高钻杆运移装置的自动化程度具有十分重要的现实意义。本文主要结合国内外钻杆运移装置的研究现状,针对我国钻井平台的具体状况设计了一种全自动化的液压举升式动力猫道。本文所设计的内容主要包括以下几方面:首先,阐述了国内外钻杆运移装置的发展现状。然后,针对项目的要求完成了动力猫道的整体结构以及各机构的详细结构设计,包括:上卸料机构、举升机构、稳定机构、挡板机构、链条张紧装置、翻板机构、猫道运移小车和滑台的驱动机构,并且利用SoildWorks建立了动力猫道的三维实体模型。其次,为了保证动力猫道运移的安全可靠性,针对所设计的结构运用动力学分析软件ADAMS对其运动件进行了运动仿真,并绘制了动力猫道关键运动部件的运移轨迹。之后,运用有限元分析软件ANSYS对动力猫道的关键受力部件进行有限元分析,检测各零部件在受力最大状态下的安全可靠性。最后设计了动力猫道整体的液压控制回路以及PLC控制系统,并且对控制回路中的液压缸和液压马达进行计算选型。通过PLC与液压系统的联合控制实现了动力猫道整体机构的有序运行。

关键词：动力猫道同步运动电液控制运动仿真受力分析

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光响应液晶弹性体自激振子的动力学行为分析

光响应液晶弹性体自激振子的动力学行为分析

作者：甘凤辉安徽建筑大学

学位级别：硕士

液晶弹性体是一种可变形的、有弹性的交联高分子智能材料,在外部刺激作用下会发生机械变形,其力学行为复杂而多样。光响应液晶弹性体是将光敏分子掺入液晶弹性体中合成的一种新型光致形变智能材料,能够在稳定光照下能够发生变形,甚至弯... 详细信息

液晶弹性体是一种可变形的、有弹性的交联高分子智能材料,在外部刺激作用下会发生机械变形,其力学行为复杂而多样。光响应液晶弹性体是将光敏分子掺入液晶弹性体中合成的一种新型光致形变智能材料,能够在稳定光照下能够发生变形,甚至弯曲。研究光响应液晶弹性体的力学行为对工业、生物和医疗等领域新型产品设计有着重要意义。自激振荡是系统在稳定的外部环境刺激作用下持续周期性运动的现象,具有直接从环境中获取能量、自主性和设备便携性等优点,在机械工程、声学、电子学和生物力学有广泛的应用。同步是自然界中最基本的现象之一,它存在于自然界中每个角落。研究两个或两个以上振子的自激振荡耦合现象及其集体运动,有助于构造更丰富和复杂的运动模型,使其在微型机器人中展示更多的功能。对于复杂的微主动机器人或微机器人,弄清其多个自激振子的耦合和集体运动是至关重要的。有鉴于此,本文在Finkelmann等人建立的液晶弹性体动力学模型基础上,分别构建了单个振子液晶弹性体自激振荡和两个振子的液晶弹性体自激耦合同步系统,详细研究了两个振子的自激振荡和同步运动现象,加深了对非平衡态动力学的理解,并丰富自激振荡理论体系。首先,本文提出了一种新型光响应液晶弹性体纤维弹性振子,该振子可以在稳定光照下实现自激振荡。基于已建立的液晶弹性体动力学模型,对系统的自激振荡进行了理论研究。详细推导了振荡过程的动力学控制方程,并进行数值计算。结果表明,弹性体振子的运动有振荡和静止两种模式。同时,进一步详细解释了系统自激振荡的机理,由于液晶弹性体纤维的光响应变形与质量块的运动相互耦合,使外部环境输入系统中的能量能够补偿阻尼耗散,进而维持系统的自激振荡。另外,还定量讨论了不同物理参数下触发自激振荡的临界条件。结果表明,纤维弹性常数、收缩系数、光照强度、重力加速度和阻尼系数可以调节系统的自激振荡,而初始速度不影响系统的运动模式。此外,进一步得出自激振荡的振幅随弹性常数、收缩系数和光照强度的增大而增大,或者随着阻尼系数和重力加速度的减小而增大。同时,增加弹性常数会使周期减小,而其他参数对周期影响不明显。初始速度则对自激振荡的振幅和周期没有影响。其次,本文基于光响应液晶弹性体自激振子,构建了一个由光响应液晶弹性体纤维和普通弹簧组成的两个振子的自激振荡耦合同步系统。从理论上研究了耦合振子在物理参数影响下实现同步的可能性和情况,详细推导了系统同步运动的控制方程。计算结果表明,在两个质量块的相互作用下,系统存在三种同步运动模式:静止模式、同相位模式和反相位模式。同时,通过计算关键物理量随时间的演化,发现同相位与反相位模式自激振荡的机理相似,并详细解释了同相位模式下自激振荡的机理。此外,还讨论了不同物理参数对同步运动下自激振荡的振幅和极限环的影响,得到了两个质量块产生自激振荡并实现同步运动的临界条件。结果表明,改变弹簧的弹性常数将影响系统自激振荡的同步模式、振幅和极限环。改变光照强度、收缩系数和阻尼系数对自激振荡的同步模式无影响,但是对自激振荡的振幅和极限环有影响。不同的初始条件对自激振荡的同步模式、振幅和极限环都没有影响。图[32]表[4]参[90]

关键词：液晶弹性体光响应振子自激振荡同步运动

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细菌的协调运动

物理 2009年第12期38卷 924-924页

作者：云中客

头部连胎畸形(报告一例临床所见和副脑的组织学视察)

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中华烧伤杂志 1985年第1期 31-33+72-73+85页

作者：王大玫李秉权李杰张培林昆明医学院第一附属医院北京医学院人体解剖教研组北医三院成形外科研究室

1979年12月,我们遇到一例极为罕见的头部连胎畸形,主头伴有第一、二鳃弓发育不全畸形。病人,男、35岁、先天性耳聋。在主头右侧面部有一与主头约呈直角的副头,位于右耳轮与右外眦之间,上起颞部,下至下颌下缘上方1.5厘米,头围19.5厘米,... 详细信息

1979年12月,我们遇到一例极为罕见的头部连胎畸形,主头伴有第一、二鳃弓发育不全畸形。病人,男、35岁、先天性耳聋。在主头右侧面部有一与主头约呈直角的副头,位于右耳轮与右外眦之间,上起颞部,下至下颌下缘上方1.5厘米,头围19.5厘米,头顶上有9.5×11厘米松弛的头皮,颅骨与主头颞骨相连,颅骨两侧各有一眼眶及眼睑,右侧上,下眼睑几乎全粘连仅在其两侧分别有一小孔和裂隙,眼窝部皮肤稍红,挤压时,有

关键词：畸形头部解剖部位神经管连续切片检查同步运动发育不全所见

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磁悬浮裂纹转子-轴承碰摩系统的动力学特性

兰州交通大学学报 2018年第2期37卷 84-91页

作者：徐璐褚衍东饶晓波兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学数理与软件工程学院甘肃兰州730070 甘肃省轨道交通装备系统动力学与可靠性重点实验室甘肃兰州730070

为了研究磁悬浮裂纹转子-轴承碰摩系统的动力学特性,采用数值积分法,利用分岔图、时间响应图、Poincaré截面图和相图,首先探究裂纹深度A和裂纹角对β系统产生的影响,其次探明刚度比K、偏心量比U和库伦滑动摩擦系数μ对裂纹磁悬浮转子... 详细信息

为了研究磁悬浮裂纹转子-轴承碰摩系统的动力学特性,采用数值积分法,利用分岔图、时间响应图、Poincaré截面图和相图,首先探究裂纹深度A和裂纹角对β系统产生的影响,其次探明刚度比K、偏心量比U和库伦滑动摩擦系数μ对裂纹磁悬浮转子动力学的影响.结果表明:当磁悬浮转子出现裂纹时,随着裂纹的加深,转子的刚度会被裂纹的扩展所弱化,引发转子剧烈震动导致失稳,此外裂纹深度较大时,偏心量比U和库伦滑动摩擦系数μ对系统运动状态产生微弱的影响.

关键词：磁悬浮转子辅助轴承碰摩裂纹振动非同步运动同步运动

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飞出地球

科学大众（小诺贝尔） 2005年第9期 29-36页

作者：叶子

实时三维超声心动图定量评价肝硬化患者左心室收缩功能及同步性

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中华医学超声杂志（电子版） 2016年第1期13卷 39-44页

作者：常荷贾春梅徐琨王健徐宇雪刘晓芳山西医科大学第一医院超声科太原030001

目的探讨实时三维超声心动图(RT-3DE)定量评价不同程度肝硬化患者左心室收缩功能及收缩同步性的价值。方法收集2012年11月至2014年6月山西医科大学第一医院诊断明确的肝硬化患者50例,分为Child A、B、C级,分别18例、21例、11例;选择年... 详细信息

目的探讨实时三维超声心动图(RT-3DE)定量评价不同程度肝硬化患者左心室收缩功能及收缩同步性的价值。方法收集2012年11月至2014年6月山西医科大学第一医院诊断明确的肝硬化患者50例,分为Child A、B、C级,分别18例、21例、11例;选择年龄、性别及体重相匹配的门诊健康体检者30名,为健康对照组,分别行心脏超声检查,测得常规超声参数:左心房前后径(LAAPD)、室间隔厚度(IVST)、左心室后壁厚度(LVPWT)、左心室舒张末期内径(LVEDD)、收缩末期内径(LVESD)及左心室射血分数(LVEF),并采集三维动态图像,采用Qlab软件脱机分析,获得左心室17节段容积-时间曲线、左心室舒张末容积(LVEDV)、收缩末容积(LVESV)及LVEF,分别测得左心室16、12、6个节段达到收缩末期最小容积的时间标准差及时间最大差值,并用心率校正。结果肝硬化患者心率、收缩期动脉压、舒张期动脉压及脉压与健康对照组比较,差异有统计学意义(t=-5.635、4.208、2.183、-2.308,P值均同步性较差,局部心肌收缩功能受损,并随着肝硬化程度的加重而加重;实时三维超声心动图能客观评价不同程度肝硬化患者左心室功能异常。

关键词：超声心动描记术,三维肝硬化心室功能,左同步运动