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隨著科技的進步和人類生活水平的提高,人們對醫(yī)療保健給以越來越多的重視和研究,按摩機器人正是在這種背景下發(fā)展起來的一個集推拿學、機械學、力學、圖形學、材料學等學科為一身的新興事物。
準確的穴位是按摩推拿治療效果的保障,但在按摩過程中,患者不可避免地會移動身體,這會造成機器人的定位不準確,按摩的穴位發(fā)生偏差,以至于降低按摩效果。視覺定位跟蹤系統(tǒng)利用科學級相機獲取圖像,并對圖像進行處理,判斷患者在按摩過程中是否發(fā)生移動,實現(xiàn)對按摩穴位的動態(tài)跟蹤,保證了按摩穴位的準確性。下面具體解說下該系統(tǒng)。
視覺定位跟蹤系統(tǒng)由科學級相機、鏡頭、圖像處理裝置、機器人
1. 圖像采集。
本文選用了美國FLI公司的ML8050系列的專業(yè)相機，分辨率高達： 3296 x 2472并配有進口鏡頭，操作環(huán)境可達到：-30º C - 45º C，而且還可以實現(xiàn)每秒十幾幀的幀速率。拍攝速度和精度都達到了要求。
首先在患者身上需要檢測的穴位處粘貼一個帶顏色的紙張。在本次測試中使用灰色背景的紙，點是紅色，直徑為1cm。通過科學級相機拍攝一張圖片，在圖片中找到穴位點，記錄穴位點的坐標以及該像素點的RGB值。但是同樣的顏色在光源不理想的情況下RGB值也會略有偏差。所以要給被檢測點的RGB值增加一定的閾值。
2. 圖像處理
在機器人穴位定位之前，需要對拍攝到的圖像進行預處理，以增強圖像中有用的信息，減少或者去除無用或者有害的成分。圖像預處理過程除去了圖像中的噪聲并把圖像按尺寸規(guī)整化，依靠數(shù)學形態(tài)法的腐蝕操作對邊緣進行細化，將邊緣細化為一條單像素寬的線。
3. 系統(tǒng)實現(xiàn)
4. 圖像處理好了之后再傳輸給計算機，計算機把指令傳給機器人，機器人再開始定位穴位按摩。
若在按摩中，患者發(fā)生了移動，這時需要視覺系統(tǒng)發(fā)送消息，通知上位機進行按摩位置的調(diào)整。機器人針對患者移動情況可以分兩步進行。
第一步，判斷患者是否移動。因為衣服或者皮膚的移動以及床體的震動很容易使得監(jiān)測點發(fā)生偏移，所以，假設患者移動5mm一下，都認為患者沒有移動。這樣只要在檢測點的圓周上取點進行檢測，即可判斷患者是否發(fā)生了移動。
第二步，如果檢測到患者發(fā)生了移動。計算所有被監(jiān)測點的坐標，上位機通過一定的比例將檢測到的坐標轉(zhuǎn)換為按摩手控制器相對應的坐標以實現(xiàn)相應按摩位置的動態(tài)跟蹤。
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