基于视觉的中医按摩机器人穴位定位与跟踪系统(4)

单目视觉系统得到的是二维信息，图像中物体的深度信息需要其他方法获得。双目视觉控制系统可以获得图像中日标的深度信息。多目视觉控制系统可以获得目标不同角度的图像，信息更加丰富。但随着视觉系统摄像机数目的增多，系统的稳定性就越难以保障。

３、根据测量方式的不同，即是否为自然测量，视觉系统可以分为被动视觉和主动视觉两大类。被动视觉就是指自然测量，如双目视觉。主动视觉又可以分为结构光主动视觉和变参数主动视觉测量。

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１．４．１研究意义

随着机器人研究领域的飞速发展，机器人已在各种工业、农业、商业及国防等领域获得越来越普遍的应用。机器人逐渐成为人类新型的生产工具，在提高生产效率、解决复杂的工作环境和减轻劳动强度方面，具有很大的优越性。医疗康复机器人作为一种新型的、智能化的医疗康复设备，在护理、治疗和救护方面都表现出了很大的优越性【ｌ¨。

目前，世界上很多国家已经进入老龄化社会，据世界卫生组织统计，在经过５０年，全世界６０岁以上的老龄人口将翻一番；而我国第六次全国人口普查数据显示，我国６０岁以上人口占总人口的１３．６％，同２０００年统计数据相比上升了２．９３个百分点。养老任务进一步加剧，另外疾病、自然灾害和交通事故等也照成了大量的残疾人，他们同样需要大量的护理、医疗及康复服务。

推拿学是中医学的一个重要分支，是中国古代劳动人们在长期与疾病作斗争的过程中总结的精华，推拿不仅对落枕、颈椎病、肩周炎等疾病具有良好的治疗效果，还可以起到放松、保健、缓解以及消除疲劳的作用，对疾病达到预防和辅助治疗的作用。中医按摩机器人研发成功，可以有效的缓解医疗服务中推拿师资源匮乏的问题，因此，对如何提高按摩机器人的工作效率、稳定性和治疗效果，是以后中医按摩机器人研究的主要任务。

１．４．２研究的目的

本课题以中医按摩机器人的穴位定位和跟踪、按摩手法实现、生理指标检测，中医按摩知识的保健按摩专家系统为应用背景，采用单目视觉伺服控制系统，来研究中医按摩机器人视觉伺服问题。研究目的主要是特定的应用环境开发出一种具有实用价值的中医按摩机器人视觉伺服系统，以满足实际临床运行对中医按摩机器人的要求。

１．５中医按摩机器人视觉系统主要研究内容本文针对按摩机器人对穴位和腿部姿态的识别和定位，研究单目视觉伺服在系统中．，＾．＇

山东建筑大学硕士学位论文

得应用。实现中医按摩机器人通过视觉对穴位和腿部姿态进行识别和定位。本文的主要研究内容如下：

（１）对中医按摩机器人进行运动学分析，运用Ｄ－Ｈ（Ｄｅｎａｖｔ－Ｈａｒｔｅｎｂｅｒｇ）表示法对中医按摩机器人建立运动学模型，并在此基础上，推导出运动学模型中的正、逆问题．

（２）摄像机标定技术的研究。摄像机标定技术一直是计算机视觉的研究热点，是实现视觉控的关键技术和前提。传统的标定方法标定过程繁琐，且需要求解非线性方程组。虽然自标定技术和主动视觉标定技术有了较快的发展，但其鲁棒性不好，且精度不高。本文提出采用一种单目二维视觉测量的摄像机标定方法。该方法利用两个已知点坐标就可以实现摄像机的参数标定。

（３）按摩机器人视觉伺服系统中，图像的采集和预处理。简单介绍了ｕＥｙｅ摄像头的参数，及图像处理的方法和处理过程，针对具体的目标，较详细的对各种图像分割算法和边缘检测技术进行了研究和对比，最终选择了比较合适的边缘检测方法。

（４）针对多目标问题，本文对Ｈｏｕｇｈ变换、相关灰度匹配算法和ＳＩ】ＦＴ特征匹配算法进行了研究。并对着三种算法进行了对比，分析了前两者的局限性，进而提出了基于优化的ＳＩＦＴ特征匹配的穴位定位技术，实现了对多个穴位目标快速、稳定的定位。同时，针对人体腿部的特征，及Ｈｏｕｇｈ变换可以对直线快速检测的特性，本文提出采用基于概率Ｈｏｕｇｈ变换的人体腿部位姿的检测技术，实现了人体两腿的位姿测量。

（５）完成了基于视觉的中医按摩机器人控制系统设计。在前述理论研究和分析基础之上，并结合本文的研究对象中医按摩机器人单目视觉机器人系统，建立了整个机器人单目视觉伺服系统的框架结构。在对中医按摩机器人运动学正、逆问题分析的基础上，利用视觉信息完成了机器人对多目标识别和定位的实验研究。