在腸胃道檢測過程中,傳統纜線式內窺鏡會帶給患者極大的痛苦。無線膠囊內鏡的研發(fā)不僅減輕了患者的痛苦,也實現了腸胃道的檢查。使用無線膠囊內鏡檢查時,需要精確獲取膠囊在人體內部的位置參數和方向參數,從而得到通過膠囊內鏡拍攝到的病灶組織的位置參數和方向參數。這些參數方便了醫(yī)生準確診斷病情。能夠對膠囊進行精確、快速定位是關鍵性問題。本文研究了磁定位算法,對磁定位算法中近場誤差和人體干擾誤差進行修正,提出了六維混合磁定位算法,從而有效地解決了這些問題。本文采用的磁感應強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,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、信號放大電路、K60嵌入式模塊;軟件部分包括了上位機磁定位軟件程序。首先,為了消除磁偶極子模型的近場誤差,本文提出近場定位算法。該方法使得從全局坐標系變換到磁體坐標系的磁感應強度的計算值和測量值誤差最小化。其次,為了消除人體移動時對磁定位結果產生的干擾誤差,本文提出了將目標永磁體的磁定位結果轉換到參考坐標系(即人體坐標系)的方法。該方法在人體外部表面上設置了兩個參考目標永磁體,基于這兩個參考目標永磁體建立參考坐標系,再將定位結果轉換到該坐標系下。從而減少人體移動的干擾誤差。最后,由于磁定位算法對于圓柱型的永磁體只能實現五維參數磁定位(包括了三維位置坐標參數和兩維方向向量參數),并不能得到目標永磁體自身的旋轉角度參數。本文提出了采用圖像定位與磁定位相結合的六維混合定位算法。該算法在實現永磁體五維參數磁定位的同時,也可以得到永磁體自轉角度的參數。以此實現了永磁體的六維位姿磁定位。同時實驗結果表明,該方法也比磁定位方法更為精確。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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 無線膠囊內窺鏡發(fā)展現狀
        1.1.2 無線膠囊內鏡存在的問題
    1.2 定位技術的發(fā)展狀況
        1.2.1 超聲定位技術
        1.2.2 射頻定位技術
        1.2.3 視覺定位技術
        1.2.4 磁定位技術
    1.3 靜磁場定位算法綜述
    1.4 本課題主要研究內容
第二章 磁場模型與實驗臺設計
    2.1 磁偶極子模型
    2.2 實驗臺搭建
        2.2.1 磁定位系統的硬件設計
        2.2.2 磁定位系統的軟件設計
第三章 磁定位算法
    3.1 磁偶極子模型下的單目標跟蹤定位算法
        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合
    3.2 磁偶極子模型下的多目標跟蹤定位算法
第四章 磁定位算法的誤差修正
    4.1 磁偶極子模型近場修正
        4.1.1 近場誤差的修正方法
        4.1.2 近場磁定位方法
    4.2 人體移動干擾的修正
        4.2.1 參考目標永磁體方向正交時
        4.2.2 參考目標永磁體方向不正交時
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的建立
    5.2 目標參數的確立
    5.3 圖像定位算法
        5.3.1 四種坐標系的定義
        5.3.2 各坐標系之間的轉換
        5.3.3 SIFT特征點的提取與匹配
        5.3.4 參數求解算法
    5.4 磁定位算法
    5.5 混合定位算法
    5.6 實驗結果
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
攻讀碩士學位期間完成的學術成果

【參考文獻】

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本文編號：2862165