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配药机器人图像处理系统研究与实现

作　者: 吴纪生
导　师: 王革思; 刘营
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 医用机器人 MFC OpenCV 数字图像处理
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


近20年来，随着微电子、通信、计算机、人工智能、控制和图像处理等学科的突飞猛进，以自动化技术和计算机技术为主体、有机融合各种现代信息技术的机器人已经被广泛应用在社会各个领域。在医学领域，机器人也开始发挥自己的作用，促进着医学领域的发展，配药机器人就是为了实现无菌化、自动化配置医用注射液的机器人。在组成配药机器人的诸多系统中，本文选择配药机器人的图像处理子系统进行研究和实现。配药机器人的图像处理系统主要实现对药瓶进行图像采集的同时获取药瓶瓶颈点的三维坐标，图像处理系统主要由人机交互部分和图像处理分析部分组成。在人机交互部分，本文采用微软企业推出的VisualC++集成开发环境和微软应用程序框架中的微软基础类库MFC(Microsoft Foundation Class)开发。通过完善的人机交互界面，用户可以开始、暂停配药机器人的工作，也可以输出用户感兴趣的图像进行存档。在图像处理部分，本文选取了OpenCV来实现，OpenCV是Intel开源的计算机视觉库，采用C/C++语言编写，函数执行速度快，主要应用于图像的实时处理，并且可以运行在Linux/Windows等操作系统上。本文先分别对配药机器人的摄像机和药瓶所在平面进行摄像机标定和位置标定来得到系统需要参数。再通过对摄像机获取的药瓶图像进行图像预处理、图像边缘检测、药瓶瓶颈点提取等步骤获取图像中药瓶瓶颈点的图像位置。最后，综合上两步的结果，实现药瓶瓶颈点三维坐标的计算。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 医用机器人研究背景  9-10
  1.2 医用机器人国内外研究与发展现状  10-12
  1.3 配药机器人的研究内容与意义  12-14
    1.3.1 配药机器人的主要研究内容  12-13
    1.3.2 配药机器人的意义  13-14
  1.4 本文的研究内容与章节安排  14-15
第2章 图像处理系统总体设计  15-22
  2.1 图像处理系统总体设计方案  15-17
  2.2 MFC  17-20
    2.2.1 MFC 特点  17-18
    2.2.2 基于对话框的应用程序框架  18-20
  2.3 OpenCV  20-21
    2.3.1 OpenCV 特性  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 摄像机标定和位置标定  22-36
  3.1 摄像机标定模型  22-25
    3.1.1 摄像机标定中常用坐标系  22-23
    3.1.2 小孔成像模型  23-25
  3.2 摄像机标定方法  25-27
    3.2.1 摄像机标定内容  25
    3.2.2 摄像机标定的常用方法  25-27
  3.3 基于 OpenCV 的摄像机标定  27-33
    3.3.1 基于 OpenCV 摄像机标定原理  27-31
    3.3.2 摄像机标定程序实现及结果  31-33
  3.4 位置标定  33-35
    3.4.1 位置标定目的和原理  33
    3.4.2 位置标定程序实现及结果  33-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章 药瓶瓶颈点二维坐标计算  36-52
  4.1 图像采集  36-37
  4.2 图像中感兴趣区域提取  37-40
    4.2.1 图像二值化  37-39
    4.2.2 感兴趣区域提取  39-40
  4.3 提取图像中药瓶精确轮廓  40-48
    4.3.1 提取图像中药瓶边缘  40-47
    4.3.2 药瓶精确轮廓提取  47-48
  4.4 图像中药瓶左右瓶颈点二维坐标寻找  48-51
    4.4.1 药瓶瓶颈点可能区域提取  48-50
    4.4.2 药瓶左右瓶颈点二维坐标  50-51
  4.5 计算原始图像中药瓶瓶颈点二维坐标  51
  4.6 本章小结  51-52
第5章 药瓶瓶颈点计算程序实现  52-57
  5.1 药瓶瓶颈点计算程序演示  52-54
  5.2 程序需要改变变量和 ImageProcess 函数返回值说明  54-56
    5.2.1 算法中可能需要调整的参数值  54-55
    5.2.2 ImageProcess 函数返回值及对应解决情况：  55-56
  5.3 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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