视觉对人体姿势控制影响的脑功能网络连接机制

目的研究视觉对人体姿势控制影响及其脑功能网络连接机制。方法以15名健康青年为研究对象,要求受试者分别进行30 s睁眼、闭眼的双腿站立平衡,采集平衡过程中身体压力中心(center of pressure,COP)和脑电。对COP进行样本熵(SampleEn)计算;对脑电θ、α和β频段,计算相位滞后指数(phase lag index,PLI)构建大脑功能网络,并基于图论计算集聚系数(C)、特征路径长度(L)及小世界网络属性(σ)。结果人体在双腿站立平衡过程中,闭眼COPY样本熵显著高于睁眼(P<0.05)。闭眼α频段PLI平均值显著高于睁眼(P<0.05);闭眼α频段C、σ显著高于睁眼,L显著低于睁眼(P<0.05)。闭眼时α频段额区-中央区-顶区之间的网络连接以及中央区和顶区内连接强度显著高于睁眼(P<0.05)。闭眼时α频段PLI平均值以及C值与COPY样本熵中度呈中度负相关(P<0.05)。睁眼时左前额区、左顶区、左枕区α频段PLI平均值与COPY样本熵呈中度负相关;闭眼时左中央区、右枕区α频段PLI平均值则与COPY样本熵呈中度负相关。结论人体在站立平衡时,当没有视觉信息输入时,身体平衡稳定性下降,同时伴随着脑电α频段的脑网络连接增强以及大脑处理信息的效率需提升。人体在不同的视觉条件下进行姿势控制时,大脑会采用不同的神经策略。

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建立结肠镜弯曲部的仿真模型可为实现镜体弯曲部形态的精准控制打下理论基础,改进结肠镜镜体的操控性。首先,针对结肠镜弯曲部基于常曲率假设建立了弯曲部的位置运动学模型;其次,考虑到位置运动学模型对于结肠镜弯曲部在人体肠道内受力复杂的情况下假设不成立,将弯曲部等效为末端受点距的细长梁,基于欧拉伯努利梁理论推导了弯曲部二维平面下受力的静力学模型,给出大变形情况下弯曲部的弯曲形态;最后,搭建了基于双目视觉的测量装置进行实验,验证了仿真模型的可靠性。研究结果为提升内窥镜应用性能及内镜弯曲部结构的参数化设计提供帮助,为手术提供指导,并为相关工程训练医工结合项目建设提供技术支持。

室内机器人动态SLAM技术

随着计算机视觉、深度学习的发展,基于视觉的静态SLAM研究不断改进,然而大多数SLAM算法存在静态假定不成立和累计漂移。针对上述问题,设计动态BN-SLAM算法,利用深度图像的几何信息对原始掩模进行修正,修正掩膜用于移除运动物体及其影响。设计加权RANSAC方法,求解摄像机局部位姿。在TUM数据集上的实验结果表明,BN-SLAM的ATE、平移RPE和旋转RPE的平均RMSE值分别为95.46%、92.45%和90.88%,平均S.D.值分别为94.88%、94.76%和92.80%,跟踪轨迹点结果的平均率为98.80%。在真实环境的实验结果表明,BN-SLAM能够剔除运动的人造成的地图污染。

基于机器视觉的静态轨道衡自动计量系统的研究与应用

静态轨道衡是安装在火车轨道上的计量衡器。在钢铁企业中,静态轨道衡通常用于对贵重物资进行计量。基于机器视觉的静态轨道衡自动计量的应用主要是为了以信息化技术取代人工,实现高效、智能、准确的计量全流程控制,达到企业“降本增效”的管理目标。提出一种以机器视觉技术取代传统人工操作的静态衡计量模式的应用,解决了静态轨道衡计量场景中可能会影响计量准确的相关问题。

步履式架桥机静动力性能测试与评估研究

步履式架桥机作为装配式桥梁的主要施工机械,为揭示其服役期间的静动力性能对桥梁施工安全的影响,本文以无锡高架桥施工中所用步履式架桥机为研究对象,进行了简化力学分析并确定该结构的危险控制截面。采用振弦式应变计对控制截面的应变进行实测并对结构强度进行评估。基于目标跟踪算法编制了相应的计算机视觉动态监测程序,结合全站仪对控制截面的挠度进行实测,并对结构刚度进行评估。基于动态监测程序提取了结构动位移,进行了动力特性分析,并将数值模拟与实测的结果进行相互验证。研究结果表明:简化力学分析能够较好地预测加载过程中结构内力变化,并能对其刚度进行预先评估。实测结果与数值模拟的结果吻合较好,证明了该架桥机的强度和刚度符合要求,同时验证了本文建模与实测方法的合理性与有效性。

基于机器视觉的变电站数字化违章行为三维虚拟周界监测方法

工作人员与变电站周界相互位置关系多变,监测与维护工作量大,针对系统干扰性较弱、误报率和漏报率较高、违章行为图像清晰度较低的问题,研究机器视觉的变电站数字化违章行为三维虚拟周界监测方法.在变电站作业区域安装激光器和摄像头,构建闭环区域,通过激光器预警作业人员违章行为,抓拍作业人员违章行为图像,经图像对比度增强、分割、匹配处理后,将静态违章行为图像变为三维动态图像,经卷积层的卷积处理,强化三维动态违章行为图像特征,通过子采样层、池化层、全连接层的特征降维、压缩、整合后,通过Softmax层识别作业人员违章行为,对作业人员实施违章行为周界监测.实验证明,周界探测装置具备灵敏度高、检测距离远、抗干扰性强、误报率和漏报率较低等优势,并数字化呈现监测结果,保护作业人员人身安全.

基于单目视觉的静止目标定位方法

以无人机感知与避障为背景,提出了基于运动的单目视觉测距方法.选择摄像机运动过程中在不同位置对同一目标获取的两幅图像,然后利用尺度不变特征变换算法对所选图像进行特征检测和匹配,通过分析同一目标特征点在两幅图像中不同成像位置的变化,结合无人飞行器自身的运动参数,求解出无人飞行器与障碍目标之间的位置信息.采用该方法对不同位置的目标进行定位实验,结果表明该算法的测量精度和时效性可以满足实际避障的要求.

干扰本体感觉和视觉对正常人及单侧前庭功能低下患者的静态姿势的影响

目的观察干扰视觉或本体感觉对正常人和单侧前庭功能低下(unilateral vestibular hypofunction,UVH)患者的静态姿势描记的影响,并探讨正常人和UVH患者维持静态姿势平衡时的策略有无区别。方法60例健康志愿者和28例UVH患者进行如下静态姿势描记试验:(1)睁眼站立于坚硬平板上的直立试验(T1);(2)闭眼站立于坚硬平板直立试验(T2);(3)睁眼站立于海绵上直立试验(T3)。每种条件下各站立30s,分别记录足底压力中心的平均晃动速度(Swayvelocity,SV)作为姿势稳定性的参数。结果(1)正常组和UVH患者组当视觉或本体觉受到干扰时,SV较正常站立时均增加,差异具有非常显著性意义(P值均<0.01);(2)正常组在本体觉受到干扰时的SV比在视觉受到干扰时的SV大,差异具有非常显著性意义(P<0.001);UVH患者组的视觉受到干扰和本体觉受到干扰时,SV比较差异无显著性意义(P=0.051);(3)睁眼站立于坚硬平板时,正常组和UVH患者组的SV比较,差异无显著性意义(P=0.257);本体觉受到干扰时,两组的SV比较,差异也无显著性意义(P=0.232);视觉受到干扰时,UVH患者组比正常组的SV大,且差异有显著性意义(P<0.05)。结论干扰视觉或本体觉对正常人和UVH患者的静态姿势稳定性的影响大小并不完全一致,正常人更依赖本体觉,而UVH患者则更依赖视觉,这可能提示正常人和UVH患者维持静态姿势平衡的策略有所差异。

结合图像分割的室内环境静态人体检测研究

针对室内环境静态人体检测问题,研究了一种能够适应复杂环境的静态人体目标检测方法.将图像分割与统计学习相结合,对分割图块提取梯度直方图特征,并结合人体结构的先验知识进一步对分割图块做针对性地合并处理,快速锁定可能的人体区域、减小干扰,最终采用粗-精两级支持向量机实现人体检测,有效提高了检测成功率.实验结果表明本文方法能够在室内复杂环境下实现静态人体检测,且在训练样本集较小的情况下仍具有较高的可靠性和精度.

结合CSS与傅里叶描述子的手势特征提取

目前常用的基于视觉的静态手势特征提取方法只从单一方面进行描述,缺乏全局信息和局部信息的有效结合。为此,提出一种结合CSS形状描述子与傅里叶描述子的手势特征提取方法。将CSS形状描述子与傅里叶描述子相结合,以此作为一种融合手势局部特征和全局特征的新的静态手势特征。实验结果表明,与传统方法相比,该方法的正确率更高,达到98.3%。

一种动态视力检测装置

基于人眼对动态目标的反应特性进行动态视力检测,该装置能够产生不同视标图形、不同视标亮度、不同视标运动速度及不同视标颜色,检测视力范围为0.1~1.5。

园林静态视觉空间秩序在主题公园中的应用研究——以南京银杏湖婚纱摄影主题公园为例

园林静态视觉空间强调空间的画面感及画面之间的联系,园林静态视觉空间的秩序与主题公园的文化起源、地域特性和人的审美意识有着直接的联系。本文从园林静态视觉空间的特性入手,以南京银杏湖婚纱摄影主题公园为例,对婚纱摄影主题公园内的静态视觉空间秩序应用进行了研究。

胶板与砂板乒乓球运动对六年级学生视力健康水平改善程度比较

目的:探究胶板、砂板乒乓球运动对小学六年级学生裸眼远视力(SVA)及动态视力(KVA)的影响,为体育锻炼促进视力健康水平提供参考。方法:选取六年级2个自然班共74名学生作为实验对象,分为胶板乒乓球组和砂板乒乓球组,干预周期32周,采用标准对数视力灯箱、KVA检测仪对被试实验前、中、后测的SVA及KVA进行测试。结果:胶板组和砂板组被试的SVA和KVA均有显著提高(P<0.05),在实验前、中、后测水平上,胶板组与砂板组的SVA均不存在显著差异(P>0.05),在实验后测阶段,胶板组与砂板组的KVA具有显著差异(P<0.05),砂板组后测近视人数显著低于前测(P<0.05)。结论:胶板与砂板乒乓球运动均能提高六年级学生SVA和KVA。砂板乒乓球运动改善视力健康水平的效果优于胶板乒乓球运动,主要体现在KVA上。胶板乒乓球运动适合轻度视力不良的儿童青少年,砂板乒乓球运动适合重度视力不良的儿童青少年。

城市街道视域景观指数与邻里尺度特征效应

城市街道景观指数提取为城市街景研究量化途径之一。结合已有指数,提出用全景静态图的不同数据类型,分类计算视域景观指数的优化方法;提出基于计算机视觉尺度不变特征转换(SIFT)的关键点邻域尺度区间频数;采用层次聚类分析指数不同的邻里尺度最优簇数、贡献度,确定分布特征重要指数组成;探索不同指数作用于不同邻里尺度的特征效应。研究发现视域景观指数具有不同邻里尺度效应。研究指数中城市街道空间的绿视率和天空开阔度(空间组成层面)、关键点邻域尺度(0,10]和(10,20]区间频数(对象尺度层面),以及色彩丰富度指数(颜色层面)是构成城市街道分布特征的重要特征指数。通过确定不同邻里尺度城市街道特征分布,可以为城市街道空间的景观质量提升、量化管理和城市微更新提供参照。

视觉和支撑面顺应性对人体静态站立平衡控制过程中脑电-肌电相干性的影响

目的:观察视觉和支撑面顺应性对人体站立平衡过程中大脑β波脑电与下肢肌肉肌电相干性(cortical-muscular coherence,CMC)的影响。方法:选取15名健康成年受试者(8男、7女,年龄22.8±1.7岁)为研究对象,观察其在软硬支撑面(2水平:软支撑面和硬支撑面)×视觉(2水平:睁眼和闭眼)×肌肉(2水平:左右胫骨前肌)共8种组合条件下,其脑电-肌电相干性的变化。实验中,每种动作组合重复做3次,每次持续30 s。结果:15人在6种组合条件下均出现了具有统计学意义的CMC,13人在其余的2种组合中出现了具有统计学意义的CMC。睁眼与闭眼状态相比,CMC有显著性差异(P<0.01)。在睁眼状态下,硬支撑面与软支撑面相比,CMC有显著性差异(P<0.05),在其它条件下CMC比较未见显著性差异。结论:人体静态站立平衡过程中对侧感觉运动皮质区β波脑电信号与胫骨前肌肌电之间具有显著的相干性,同时大脑感觉运动皮质区的β波CMC受视觉和支撑平面力学特点的影响。

基于高速摄影视觉测量的静爆破片运动参数测试方法

为提高静爆试验中破片初速和速度衰减系数解算的可信度,提出了基于高速摄影视觉测量的静爆破片运动参数测试方法,该方法主要包括高速摄像机数据采集、视觉测量解算破片轨迹、基于运动模型拟合求解三个步骤。试验证明,该方法能够准确获取各破片的初速和速度衰减系数,可信度高,是一种有效的静爆试验破片运动参数测试方法。

体育运动对视力影响的Meta分析

目的系统评价体育运动对儿童青少年动态视力和静态视力的影响效果。方法计算机检索CNKI、WanFang Data、CQVIP、PubMed、Cochrane Library、Web of Science数据库,搜集有关体育运动对学生视力健康干预的实验研究,检索时限均从建库至2021年4月。应用Cochrane偏倚风险评估工具以及Stata16.0软件对纳入的文献进行方法学质量评价和统计分析。结果共纳入30项研究,包括实验组1151例,对照组1152例。Meta分析结果显示,体育运动与对照组相比动态视力的改善具有统计学意义[WMD=0.16,95%CI(0.14,0.18),p<0.001],体育运动与对照组相比静态视力的改善具有统计学意义[WMD=0.14,95%CI(0.10,0.18),p<0.001]。结论体育运动能够改善儿童青少年视力水平,建议从小学阶段长期采用每周4~5次,每次运动60~90min隔网对抗类的体育运动,能够对儿童青少年的视力健康起到保护和预防近视作用。

应用交叉覆盖算法实现静态手势识别

静态手势识别是实现人机交互的前提和基础,多数手势识别采用模板匹配或人工神经网络算法。基于交叉覆盖算法的手势识别,首先通过摄像头采集到的手势图像经过灰度变换、平滑、二值化等预处理,在训练阶段,用交叉覆盖算法对二值化手势图像进行训练以得到手势分类,最后在测试集上进行手势识别。实验结果表明,由于该算法避免了优化过程中所需的巨大运算量,且允许分类目标在一定范围内的动态变化,手势识别的准确率得到有效提高。

MEMS微结构静态测试技术的发展及应用

对国内外众多学者提出的各种微几何量和微机械量的静态测试技术进行了总结,并讨论了其应用场合和测试范围,在此基础上分析得出非接触式光学测试方法受到众学者的青睐,微视觉测量是MEMS静态测试技术的一个主要发展方向。

基于虚拟仪器与机器视觉压电晶体传感器静态特性自动标定系统

压电晶体传感器在工程实践中占有重要地位,其静态特性标定实验也是测试技术课程的教学重点。目前传统的标定实验平台已经远远落后于现代测试技术的发展,制约了对现代测试技术的理解和掌握。因此,在传统的压电晶体传感器静态特性标定平台的基础上进行改造,利用虚拟仪器设计一套自动标定系统。利用现代测试的硬件与技术对传统的标定平台进行改造,使实验操作者避免复杂繁琐的操作,同时提高准确度。