本文關(guān)鍵詞：牙科手術(shù)視頻監(jiān)控與焦點目標(biāo)自動跟蹤算法研究

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,生活水平不斷提高,越來越多的人意識到口腔健康的重要性。在口腔疾病中,齲齒病發(fā)病率較高。修牙、補(bǔ)牙、換牙等病例大幅度增加,使得醫(yī)護(hù)人員緊缺。為了解決這個難題,培養(yǎng)更多優(yōu)秀的牙科醫(yī)生迫在眉睫,專家會診進(jìn)行牙科手術(shù)的視頻成為寶貴的學(xué)習(xí)資源。牙科手術(shù)視頻監(jiān)控可以多角度放大圖像,使牙醫(yī)更清晰的觀測牙齒病變部位,易于診斷,同時,使患者感到治療過程更安全,更人性化,大大減少了醫(yī)患矛盾,對醫(yī)患雙方都是有益的,具有廣闊的市場應(yīng)用前景。課題的設(shè)計方案在固定的攝像頭的基礎(chǔ)上,增加了云臺控制以及調(diào)焦控制,可以自動跟蹤牙科手術(shù)視頻中的運動目標(biāo),并使焦點目標(biāo)以預(yù)定的尺寸顯示在屏幕中間,監(jiān)控跟蹤過程更加智能化;通過Android系統(tǒng)的移動設(shè)備手動控制PTZ攝像頭,保證自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,牙科手術(shù)能順利進(jìn)行,更加人性化。主要研究工作如下:(1)從牙科手術(shù)視頻監(jiān)控的人性化及實用性角度出發(fā),對基于OpenCV平臺、Android系統(tǒng)的移動設(shè)備、PTZ攝像頭和PC機(jī)和顯示屏等組成的系統(tǒng)框架進(jìn)行分析,設(shè)計出PTZ攝像頭實時自動跟蹤牙科手術(shù)視頻系統(tǒng)的整體方案。(2)基于Android平臺,開發(fā)了手動控制PTZ攝像機(jī)的軟件,通過無線通信連接,利用云臺控制界面與調(diào)焦控制界面以及其他輔助功能界面,實現(xiàn)對PTZ攝像機(jī)的遠(yuǎn)程控制,通過鏡頭放大倍數(shù)與調(diào)焦指令個數(shù),得到兩者線性關(guān)系。(3)對視頻圖像灰度化處理,濾波去除噪聲,增強(qiáng)圖像效果,分析常用檢測算法優(yōu)缺點,設(shè)計五幀差分法進(jìn)行運動目標(biāo)檢測,并以HSV顏色直方圖作為模型特征,通過改進(jìn)的Camshift算法對運動目標(biāo)定位,Kalman濾波器進(jìn)行預(yù)測補(bǔ)償,獲得每一幀視頻圖像的質(zhì)心坐標(biāo),計算與視域中心坐標(biāo)差值的絕對值,為云臺的控制做準(zhǔn)備。(4)建立云臺自動跟蹤模型和鏡頭自動變倍模型,計算云臺調(diào)整轉(zhuǎn)動的角度,當(dāng)質(zhì)心坐標(biāo)與視域中心坐標(biāo)差值的絕對值小于預(yù)先設(shè)置的閾值時,云臺不會轉(zhuǎn)動;當(dāng)只有水平方向絕對值大于預(yù)先設(shè)置的閾值時,云臺水平方向轉(zhuǎn)動,當(dāng)只有垂直方向絕對值大于預(yù)先設(shè)置的閾值時,云臺垂直方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)水平方向與垂直方向的絕對值都大于預(yù)先設(shè)置的閾值時,鏡頭優(yōu)先向轉(zhuǎn)動時間少的方向轉(zhuǎn)動。鏡頭自動變倍模型依據(jù)鏡頭放大倍數(shù)與指令個數(shù)的線性關(guān)系進(jìn)行調(diào)焦控制,完成自動調(diào)焦功能。
【關(guān)鍵詞】：Android Camshift算法 Kalman濾波器 云臺控制 鏡頭自動變倍
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH787.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及目的意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)11-13
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及論文安排13-16
• 1.3.1 研究內(nèi)容13
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)13-16
• 第2章 牙科手術(shù)視頻智能跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架16-26
• 2.1 牙科手術(shù)視頻智能跟蹤系統(tǒng)分類16-17
• 2.1.1 鏡頭固定跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)16-17
• 2.1.2 云臺攝像頭可變跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)17
• 2.2 牙科手術(shù)視頻跟蹤監(jiān)控平臺的設(shè)計17-22
• 2.3 牙科手術(shù)視頻智能跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)方案22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-26
• 第3章 視頻跟蹤控制軟件App的實現(xiàn)26-42
• 3.1 Android平臺簡介26
• 3.2 Android控制軟件功能實現(xiàn)26-34
• 3.2.1 軟件開發(fā)編程環(huán)境及配置27-28
• 3.2.2 功能主頁面設(shè)計28-30
• 3.2.3 云臺控制模塊設(shè)計30-31
• 3.2.4 調(diào)焦控制模塊設(shè)計31-32
• 3.2.5 輔助功能模塊設(shè)計32-34
• 3.3 Android控制軟件功能測試34-39
• 3.3.1 通信協(xié)議的設(shè)定34-37
• 3.3.2 串口工具調(diào)試仿真37-39
• 3.4 Android軟件控制云臺攝像機(jī)39-40
• 3.4.1 Android軟件控制云臺攝像機(jī)測試39-40
• 3.4.2 鏡頭變倍倍數(shù)與控制指令個數(shù)的相關(guān)性驗證40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第4章 牙科手術(shù)視頻跟蹤算法的實現(xiàn)42-66
• 4.1 OpenCV庫函數(shù)功能簡介42-43
• 4.2 牙科手術(shù)視頻圖像預(yù)處理43-47
• 4.2.1 視頻圖像灰度化43-44
• 4.2.2 視頻圖像濾波去噪44-46
• 4.2.3 視頻圖像增強(qiáng)46-47
• 4.3 運動目標(biāo)檢測幀差算法47-53
• 4.3.1 常用的運動目標(biāo)檢測算法優(yōu)缺點介紹48
• 4.3.2 相鄰幀差法原理48-49
• 4.3.3 三幀差分法的實現(xiàn)49-50
• 4.3.4 動態(tài)閾值五幀差分法的設(shè)計與實現(xiàn)50-53
• 4.4 運動目標(biāo)跟蹤算法53-62
• 4.4.1 Meanshift算法的原理及局限性53-55
• 4.4.2 Camshift算法的實現(xiàn)55-57
• 4.4.3 卡爾曼濾波器預(yù)測補(bǔ)償跟蹤誤差57-58
• 4.4.4 基于卡爾曼濾波器的改進(jìn)的Camshift算法設(shè)計58-62
• 4.5 跟蹤算法實驗仿真測試62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-66
• 第5章 牙科手術(shù)視頻自動跟蹤目標(biāo)模型的建立66-76
• 5.1 云臺攝像機(jī)自動跟蹤模型的建立66-70
• 5.1.1 控制參數(shù)變量定義66
• 5.1.2 云臺轉(zhuǎn)動角度的計算方法66-69
• 5.1.3 云臺轉(zhuǎn)動方向的判斷方法69-70
• 5.1.4 云臺轉(zhuǎn)向控制指令發(fā)送策略的設(shè)計70
• 5.2 云臺攝像機(jī)自動變焦模型的建立70-72
• 5.2.1 云臺鏡頭變倍原理70-71
• 5.2.2 鏡頭變倍標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計71
• 5.2.3 鏡頭自動變倍模型的設(shè)計71-72
• 5.3 實驗仿真測試及分析72-74
• 5.4 本章小結(jié)74-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-84
• 致謝84

【相似文獻(xiàn)】

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 袁浩龍;牙科手術(shù)前的心理調(diào)適[N];衛(wèi)生與生活報;2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王善喜;牙科手術(shù)視頻監(jiān)控與焦點目標(biāo)自動跟蹤算法研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2016年

2 韓翼剛;齒科陶瓷高效牙科手術(shù)去除機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2007年

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本文編號：595262