在腸胃道檢測(cè)過程中,傳統(tǒng)纜線式內(nèi)窺鏡會(huì)帶給患者極大的痛苦。無(wú)線膠囊內(nèi)鏡的研發(fā)不僅減輕了患者的痛苦,也實(shí)現(xiàn)了腸胃道的檢查。使用無(wú)線膠囊內(nèi)鏡檢查時(shí),需要精確獲取膠囊在人體內(nèi)部的位置參數(shù)和方向參數(shù),從而得到通過膠囊內(nèi)鏡拍攝到的病灶組織的位置參數(shù)和方向參數(shù)。這些參數(shù)方便了醫(yī)生準(zhǔn)確診斷病情。能夠?qū)δz囊進(jìn)行精確、快速定位是關(guān)鍵性問題。本文研究了磁定位算法,對(duì)磁定位算法中近場(chǎng)誤差和人體干擾誤差進(jìn)行修正,提出了六維混合磁定位算法,從而有效地解決了這些問題。本文采用的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布模型是基于磁偶極子模型建立的,模型采用的求解方法是LM最優(yōu)化算法。本文使用的磁定位系統(tǒng),包括了硬件部分和軟件部分。硬件部分包括了磁傳感器陣列、信號(hào)放大電路、K60嵌入式模塊;軟件部分包括了上位機(jī)磁定位軟件程序。首先,為了消除磁偶極子模型的近場(chǎng)誤差,本文提出近場(chǎng)定位算法。該方法使得從全局坐標(biāo)系變換到磁體坐標(biāo)系的磁感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算值和測(cè)量值誤差最小化。其次,為了消除人體移動(dòng)時(shí)對(duì)磁定位結(jié)果產(chǎn)生的干擾誤差,本文提出了將目標(biāo)永磁體的磁定位結(jié)果轉(zhuǎn)換到參考坐標(biāo)系(即人體坐標(biāo)系)的方法。該方法在人體外部表面上設(shè)置了兩個(gè)參考目標(biāo)永磁體,基于這兩個(gè)參考目標(biāo)永磁體建立參考坐標(biāo)系,再將定位結(jié)果轉(zhuǎn)換到該坐標(biāo)系下。從而減少人體移動(dòng)的干擾誤差。最后,由于磁定位算法對(duì)于圓柱型的永磁體只能實(shí)現(xiàn)五維參數(shù)磁定位(包括了三維位置坐標(biāo)參數(shù)和兩維方向向量參數(shù)),并不能得到目標(biāo)永磁體自身的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)。本文提出了采用圖像定位與磁定位相結(jié)合的六維混合定位算法。該算法在實(shí)現(xiàn)永磁體五維參數(shù)磁定位的同時(shí),也可以得到永磁體自轉(zhuǎn)角度的參數(shù)。以此實(shí)現(xiàn)了永磁體的六維位姿磁定位。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法也比磁定位方法更為精確。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH776.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
        1.1.1 無(wú)線膠囊內(nèi)窺鏡發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.2 無(wú)線膠囊內(nèi)鏡存在的問題
    1.2 定位技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.1 超聲定位技術(shù)
        1.2.2 射頻定位技術(shù)
        1.2.3 視覺定位技術(shù)
        1.2.4 磁定位技術(shù)
    1.3 靜磁場(chǎng)定位算法綜述
    1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容
第二章 磁場(chǎng)模型與實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)
    2.1 磁偶極子模型
    2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建
        2.2.1 磁定位系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
        2.2.2 磁定位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
第三章 磁定位算法
    3.1 磁偶極子模型下的單目標(biāo)跟蹤定位算法
        3.1.1 線性算法
        3.1.2 非線性算法
        3.1.3 Levenberg-Marquardt算法
        3.1.4 線性算法與非線性算法的結(jié)合
    3.2 磁偶極子模型下的多目標(biāo)跟蹤定位算法
第四章 磁定位算法的誤差修正
    4.1 磁偶極子模型近場(chǎng)修正
        4.1.1 近場(chǎng)誤差的修正方法
        4.1.2 近場(chǎng)磁定位方法
    4.2 人體移動(dòng)干擾的修正
        4.2.1 參考目標(biāo)永磁體方向正交時(shí)
        4.2.2 參考目標(biāo)永磁體方向不正交時(shí)
第五章 圖像定位與磁定位混合算法
    5.1 空心圓柱永磁體六維參數(shù)的建立
    5.2 目標(biāo)參數(shù)的確立
    5.3 圖像定位算法
        5.3.1 四種坐標(biāo)系的定義
        5.3.2 各坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換
        5.3.3 SIFT特征點(diǎn)的提取與匹配
        5.3.4 參數(shù)求解算法
    5.4 磁定位算法
    5.5 混合定位算法
    5.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷
攻讀碩士學(xué)位期間完成的學(xué)術(shù)成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2862165