一、基于位移量的软组织应变测量快速算法（论文文献综述）
林青[1]（2021）在《透明矫治器对上颌不同组牙扩弓的三维有限元分析》文中进行了进一步梳理目的:通过三维有限元法模拟透明矫治器对上颌中后段不同组牙扩弓后受力情况分析,探究上颌中后段扩弓不同组牙移动设计的生物力学机制,为正畸临床透明矫治器进行牙列扩弓步骤设计提供理论基础。方法:选择一名个别正常成年男性志愿者。采用锥形束CT进行扫描,通过Mimics20.0、Geomagic Studio 2013、Hypermesh 14.0等软件建立包含上颌牙齿、牙周膜、牙槽骨和透明矫治器的三维有限元模型,导入Abaqus 2018软件,以非线性接触法模拟佩戴透明矫治器进行不同组牙移动和不同移动量的上颌扩弓,分析上颌牙列初始位移趋势及位移量、牙周膜及牙槽窝的初始应力分布以及矫治器的初始变形趋势的生物力学过程。共10个模型,实验分成ABCD四组,实验分组编号分别为:A1（全牙列76移动0.2mm）B1（半牙列76移动0.1mm）B2（半牙列765移动0.1mm）B3（半牙列7654移动0.1mm）C1（半牙列76移动0.2mm）C2（半牙列765移动0.2mm）C3（半牙列7654移动0.2mm）D1（半牙列76移动0.3mm）D2（半牙列765移动0.3mm）D3（半牙列7654移动0.3mm）。结果:1.使用Mimics、Geomagic Studio、Hypermesh软件可构建具有几何相似性好、高仿真的生物力学有限元模型,该方法简便精确,为接下来的实验奠定基础。2.通过比较全牙列和半牙列模型的牙齿初始移动量及位移趋势,牙周膜及牙槽窝应力云图、矫治器的初始形变趋势,发现全牙列与半牙列总的位移趋势和应力接近一致。3.通过实验计算分析得:（1）相同移动量,不同组牙扩弓方式时:随着组牙的数量增多,中切牙、侧切牙唇倾位移量逐渐增大;组牙的近中端邻牙发生颊倾和压低,近中端前一颗牙齿都腭倾和伸长。（2）不同移动量,相同组牙扩弓方式时:牙齿初始最大位移量随着移动量增大而增大。（3）BCD三大组的牙周膜等效应力集中于颈部和根尖,牙槽骨等效应力集中于颈部和根分叉区,应力分布规律与牙移动规律基本一致,除了B1、C1和D1组。（4）整个透明矫治器均有向脱位趋势,中切牙和侧切牙向下向唇侧旋转脱位趋势,从尖牙到第二磨牙有向下向腭侧的旋转脱位趋势。结论:1.应用透明矫治器上颌扩弓受不同移动量及不同组牙移动设计的影响,其机制值得进一步探究。2.透明矫治器初始有向旋转脱位形变趋势,支抗牙也发生移动,提示在临床上应该注意加强固位和支抗设计。
刘林鹏[2]（2021）在《基于蝎子体表感受器的仿生柔性应变传感元件制备及其性能研究》文中研究表明传感器作为信息获取与转换的媒介,在工业生产与科技进步中发挥着举足轻重的作用。其中,柔性应变传感器已经成为未来智能器件发展的主要前沿研究方向之一,在电子皮肤、人体运动或健康监测、人机交互等领域具有广阔的应用前景。目前,虽然围绕柔性应变传感器的灵敏度、稳定性等基本传感性能方面已经开展了大量研究,但仍然面临着在微弱应变下灵敏度低、稳定性不足等局限。此外,一方面由于传感器的使用工况多样复杂,在湿润或水环境背景下,柔性应变传感器极易遇水失效;另一方面因受限于柔性应变传感器架构中功能材料或结构的机-电各向异性特征,传感器只在单轴或双轴方向上传感而无法全方向感知。因此,具备优异防水功能的柔性应变传感器能够扩展传感器在水环境中的应用范围,具备全向感知的传感器则能够拾取环境中各方向上的机械量信号,进一步覆盖并提取环境中的多源信息。所以寻找合适的方法构建低应变下具有超高灵敏度、多功能防水以及全向感知能力的柔性应变传感器,是实现微弱机械量信号检测、扩宽传感器应用领域以及全方位无差别感知的一大难点与挑战。在自然界中,蝎子在长达四亿三千万年的进化史中,昼伏夜出习性使其逐渐以体表的振动感知器官代替了大部分动物用来与环境信息进行交互作用的视觉感官。蝎子体表的这种感知能力敏锐到可以探测到距其50 cm远处地表几厘米下穴居昆虫钻洞所产生的扰动,对掉落在跗骨处5 cm范围内一粒沙的运动也十分敏感。此外,由于蝎子生存环境中物种多样,各种生物在运动过程中所产生的振动信号相对于蝎子所在的位置是不尽相同,方向各异的。但蝎子对这些从任意方向上传来的振动信号都具备感知能力,能够很快地拾取这些信号并加以区分辨别,并进一步精准定位振动源。因此,蝎子的这种超敏、全向感知能力为设计相应的仿生柔性传感元件提供了天然的模板。本文选取了成年彼得异蝎（Heterometrus petersii）作为研究对象。综合采用超景深三维显微镜、扫描电镜等多种观测手段,表征了蝎子步足上的缝感受器基本形态结构,确定了缝感受器在八足上的器官高度一致性。通过生物行为学实验,发现了单个缝感受器对振动信号具有超敏、全向的感知能力,即对来自任意方向上的振动激励都有快速且准确的行为响应（orientation response）。通过对缝感受器所在部位（跗骨节-跖骨节）展开了受力分析,观察了缝感受器缝单元在振动激励下的微观变形响应,分析了缝感受器形貌与外力方向之间的关系,提出了缝感受器缝单元的曲状形貌和扇形阵列分布是实现超敏、全向感知功能的先决条件。基于受力分析下得到的缝感受器边界条件,建立了相应的数值分析模型,揭示了缝感受器对振动信号的超敏与全向感知原理。基于缝感受器的超敏感知机理,以缝单元为仿生结构设计模板,通过有限元分析比较了几种常见的具有不同截面形状的沟槽微纳结构在相同外力条件下的应变与位移响应结果。考虑到压阻式应变传感元件的工作原理和实际加工工艺条件,优化并选择了具有V型截面的沟槽作为生物缝单元的基础仿生结构。融合了有机溶剂诱导法和结构转移法,制备了基于直线型平行阵列沟槽的仿生超敏柔性应变传感元件。结合自然界中广为人知的荷叶表面超疏水效应,以组合仿生的策略构建了基于直线型平行阵列沟槽的仿生柔性超疏水应变传感元件。该传感元件不但可以作为一种可穿戴柔性电子应用到人体运动监测领域中,也可以作为一种多功能电子在水环境下正常使用,有望在水下机器、潜行员身上装备,提供实时运动状态监测功能。进一步,基于缝感受器的全向感知机理,设计并制备了一种曲状沟槽环形阵列分布结构的仿生超敏、全向感知柔性传感应变元件,在低应变下灵敏度系数高达18000,且能够拾取不同方向上的激励,区分不同的输入信号,充分表明了这种仿生结构对不同方向上的外力激励都具备感知能力。综上所述,本论文借鉴仿生学思想与方法,以蝎子体表的优异感知功能为研究模本,揭示了蝎子超敏、全向感知能力的作用机制,并以此为基础,设计并制备了三种仿生柔性应变传感元件,阐述了蝎子缝感受器缝单元形貌、阵列分布样式与仿生传感元件性能与功能之间的联系。同时,利用自然界中荷叶效应,扩展了仿生传感元件向更严苛的水下环境应用。在超敏、全向感知性能与超疏水功能的基础上,未来有望在空气或水中对任意方位、微弱强度信号源实现无差别感知、识别与精准定位。
董博,潘兵[3]（2020）在《光学相干层析及其在实验力学中的应用》文中提出光学相干层析（optical coherence tomography, OCT）是一种基于低相干干涉原理的层析成像方法,具有非侵入和快速成像等优点,可用于透明和半透明生物组织和材料内部微米级分辨率和毫米级深度的层析成像.与数字图像相关方法或位相测量等技术相结合之后, OCT还可作为一种弹性成像方法,用于载荷作用下物体内部位移与应变的全场测量,且灵敏度可分别达到纳米级和微应变级.目前, OCT弹性成像已广泛应用于眼角膜、皮肤、肿瘤、高聚物、复合材料等多种生物组织与非生物材料的测试,为定量评价组织与材料内部微观力学特性的分布提供有效的实验手段.本文在介绍OCT成像原理、位移与应变场重构方法的基础上,总结了OCT在实验力学中的典型应用,并探讨了该方法目前存在的问题与挑战.
许晓东[4]（2020）在《草源性纳米复合材料新型组织皮肤支架及其3D生物打印成形工艺的研究》文中研究说明3D打印技术可以实现定制模型的快速制造并对其内部的微观结构进行控制,这为组织工程皮肤支架的制备提供了新的方法。为此,本文以人体皮肤修复生物材料和支架构造为研究对象,拟以从葎草茎（Humulusjaponicus stems,HJS）中提取的纳米纤维素（Cellulose nanocrystals,CNC）和明胶（Gelatin,GEL）为原材料制备得到适合3D打印的CNC/GEL复合凝胶,并对其作为3D打印组织工程皮肤支架的可打印性和其制备工艺方法进行系统研究,以获得具有良好力学性能和孔隙结构的皮肤支架,为纯生态材料的利用及3D打印技术在皮肤医学临床领域的应用提供理论与依据。（1）通过硫酸水解法从HJS中提取CNC,再经高温高压处理提高其长径比后与GEL复合制备得到适合3D打印的复合凝胶,并对其微观形态、力学性能和生物相容性进行测量,论证了其作为组织工程皮肤支架材料的可行性。研究结果表明:通过纯化处理、硫酸水解法和高温高压处理可以制备得到的平均长径比约为63,平均直径D约为6.84nm,平均长度约为433.66nm的HT140-HJS-CNC。CNC对于GEL基体而言在弹性模量和断裂韧性上均有明显的提升,弹性模量方面加入1 0%浓度的CNC可以使5%浓度的明胶弹性模量提高7.9倍,断裂韧性方面加入10%浓度的CNC可以使5%浓度的明胶断裂韧性提高6.73倍。制备得到复合凝胶对于细胞的增殖培养没有明显的细胞毒性和抑制效果,是一种优秀的生物材料。（2）在对水凝胶的相关工艺参数进行测定的基础上,研究了温度和材料配比对复合凝胶粘度的影响,测量结果为CNC/GEL复合凝胶通过气动挤压,冷却成形制备组织工程皮肤支架的工艺路线提供了可行性依据。研究结果表明:通过对水凝胶挤出成形过程的有限元仿真,研究了水凝胶在料筒和喷头中流动时速度和剪切力的分布,论证了适合所选用3D打印机的材料的粘度区间,为4 Pa.s至40 Pa.s,明确了打印时应选用的工艺参数,包括打印速度、气压、温度等。根据选定的工艺参数进行了皮肤支架的3D打印,得到了具有500 um左右孔径的三维支架,力学性能较纯明胶支架具有明显提高。（3）根据3D打印分形算法对支架孔隙参数和力学性能的影响,提出了一种新的皮肤支架3D打印六边形分形算法,通过CAD软件建立了具有不同填充结构的支架模型,评估了其孔隙率和弹性模量,比较了不同算法3D打印所得皮肤支架在不同方向上的力学性能。研究结果表明:所提出的六边形算法可以在保证孔隙率的同时减少支架打印过程中的搭接长度。与正交算法相比,在相同的搭接长度下六边形算法的孔隙率提高了约20%。就力学性能而言,六边形支架在垂直方向上的抗压性能比正交算法和三角形算法高约20%,并且在水平方向上具有更好的延展性。该六边形算法是一种非常适合生物组织的堆叠成形的3D打印分形算法。（4）为了实现六边形算法的自动分形打印,运用VC++平台开发了一款可以实现对给定模型进行自动分形,并输出3D打印工艺文件的辅助软件。研究结果表明:开发的一款辅助软件,可对给定轮廓尺寸的三维支架进行自动分形,规划出填充支架时打印机喷头的运动轨迹,对喷头运动的每一个起点、拐点和终点的坐标进行估算,并根据现有3D打印机数控系统的编译逻辑自动生成可被打印机控制软件读取和识别的3D打印工艺文件。（5）分析了 3D打印过程中用到的工艺装备,对已有的3D生物打印工装设备进行了结构优化,对3D打印喷头和支架力学性能检测装置进行了优化设计。同时,针对生物质凝胶材料力学指标数值较低的问题,设计了一款基于平行悬臂梁机构的应力-应变仪,用两组差动电桥分别实现应力和应变的输出,并对该设备进行了控制系统的规划和上位机软件的制作。研究结果表明:采用快速更换料筒的快换式3D打印喷头设计,实现了 3D打印/补料模式的快速切换。优化设计的应力-应变仪以及专门规划编制的控制软件有助于解决生物质凝胶材料力学性能较弱的问题。
刘长博[5]（2020）在《基于数字图像相关方法的非接触测量技术及其在土体变形中的应用》文中进行了进一步梳理数字图像相关（Digital Image Correlation,DIC）方法是一种非接触的新型全场位移变形量测光学方法,相较于其他量测方法其不仅量测条件要求较低还具有数据获取简单、非接触、量测精度高、全场测量等优点。近年来,随着计算机性能的进步,相机像素的提高,数字图像相关方法被广泛应用在医学、材料科学、航空航天等领域,并且拥有不错的试验效果,取得了长足的发展和进步。本文总结了现有的各种位移变形量测方法,比较了它们在量测精度与操作简便性等方面的优劣。数字图像相关方法是位移变形量测发展的趋势,但是目前还存在受环境光变化影响较大,对于发生旋转变形的试验试件测量精度较低等缺陷,本文详细介绍了该方法的原理,并基于岩土工程试验的特点,针对图像相关方法的几个关键步骤做了改进与优化,提高其在岩土工程试验中的量测精度与计算效率。首先,本文提出了一种灰度消差算法以降低环境光变化对量测结果的影响,并通过试验对比发现当光强变化在40%以内及60%-100%之间时,灰度消差法对位移计算精度及计算稳定性提升明显,介绍了像素虚拟位移向真实位移转换的位移转换标定方法,提出了一种用于镜头成像畸变较明显的基于霍夫变换直线检测的位移转换标定法,通过其生成的像素当量场与像素位移场相乘得到试验中的真实位移场。其次,通过对比逐点遍历搜索、十字搜索、基于粒子群优化算法的整像素搜索方法在各种级别分辨率的图像中的搜索时间,本文提出了一种基于计算图像区域大小的组合整像素搜索方法,该方法既最大限度地发挥了粒子群优化搜索方法和十字搜索法的速度优势,又一定程度上避免了它们陷于局部最优所引起的误差,对于分辨率较高的图片或经插值处理后的超分辨率图片的整像素搜索速度提升明显。再次,针对岩土工程材料的不连续性及其易出现应变局部化的变形特点,在整像素搜索与亚像素搜索过程之间加入了基于双线性亚像素插值的旋转匹配搜索过程,并介绍了其原理步骤。最后,基于PYTHON语言编写了主程序及图形交互界面并设计了三组试验验证了程序的可行性,通过无应力状态下砂土位移试验与刚体旋转试验验证了本文程序对岩土试验环境中的砂土颗粒形成的天然散斑数字图像识别良好,通过砂土地基模型集中荷载下的位移场测量模拟分析验证了本文程序在一般情况下可以达到量测精度要求。
严家琪[6]（2020）在《仿生柔性按摩机器人的设计与试验研究》文中研究说明当前,世界人口老龄化进程不断加快,受国策、经济、社会等多方面因素影响,我国老龄化程度日趋加深,老龄化速率后来居上,如何应对目前的老龄化危机日益成为社会焦点问题。与此同时,老龄化导致的健康问题也为新型医疗器械尤其是康复、理疗领域产品的研制提出了新的机遇与挑战。按摩是改善甚至医治腰腿疼痛等慢性疾病的有效治疗方法之一,然而,由于对按摩师的技艺、体力、经验等要求较高,导致当下对按摩师日益增长的需求和其数量严重不足的矛盾日趋严重。随着科技的迅速发展,利用智能化的按摩机器人来代替按摩师,用以解决专家少、患者多、诊疗复杂、治愈疗效不佳等现实问题,是改善当前中老年人健康状况的有效途径之一。因此,研制可复现按摩师技艺并具备诊疗功能的按摩器件可为新型按摩机器人的研制提供支撑。目前,现有按摩机器人主要存在以下问题:首先,机器人以模拟按摩手法运动轨迹为主,缺乏对体征的有效检测和按摩方式的优化分析,以经络、穴位为治疗模型的手法调理技术效果仍难以满足不同人群的个性化需求。其次,由于按摩技艺具有连续性、节律性且需动态调控的特点,对传动装置和执行装置动态响应、灵活性和稳定性也提出了更高的要求,若模拟灵巧的仿人技艺,按摩机器人需实现自动感应、精准辨识、柔性驱动、多自由度和动态响应等功能,从而导致系统控制难度进一步增大。目前,大多按摩机器人采用刚性传动模式,与人工按摩体验和效果存在较大差距,亟需改善接触按摩体验,亦缺乏对按摩疗效的量化反馈评价。针对上述问题,本文旨在研制模拟人工按摩技艺的新型仿生柔性按摩人。通过对目前已有的中医按摩疗法及疗效进行调研分析,最终选择杨惠臣教授（杨惠臣康健中心）的“理血通脉,组织整复”按摩技艺作为模本。为复现人工按摩技艺,需要对按摩技艺的作用机理进行深入的研究。从按摩区域的受力和变形等角度出发,搭建了多通道薄膜压力测试系统,用于测量按摩过程中按摩区域内的点阵压力值。同时,选取不同位姿按摩周期中的关键位姿,通过制备铜箔片压印模,间接表征按摩时每个位姿对应的按摩区域形变量,用以计算按摩区域的等效刚度,并据此提出了一种等效刚度谱的计算方法。在此基础上,通过将按摩师的按摩技艺模型化、程序化,结合人体手臂生理结构,从更接近按摩师施力部位的力学特性角度出发,结合柔性仿生和轨迹复现的设计思想,设计并制备出多层复合结构的柔性按摩头。与此同时,结合构建的六自由度传动机构及点阵式载荷、温度检测单元,采用三维运动捕捉系统（Vicon）对腰部、腹部按摩的运动轨迹的精确采集,结合Matlab计算获取按摩轨迹的多维度正交运动参数,通过在Visual Studio及Parker Automation Manager（下文简称为PAM）中联动编程调试样机,实现了对按摩技艺的复现,并可驱动按摩头样机按预定轨迹精确运动。基于研制的仿生柔性按摩头,首先,驱动按摩头在试验对象的腰部、腹部指定区域分别进行30个周期的按摩,将试验过程中采集到的按摩力值曲线与前述人工按摩力值曲线进行对比,观察两者之间的异同,验证仿生柔性按摩头对按摩手法的复现能力。其次,通过按摩头上集成的温度检测模块,分别检测人工按摩和样机按摩情形下一个完整疗程中软组织温度的变化,通过绘制温度随时间变化的曲线,从而定量评价样机按摩与人工按摩的疗效。在此基础上,通过在按摩头上集成具有高频响应特性的超声换能器,施加与压电陶瓷谐振频率一致的正弦波激励电压,驱动封装在按摩头端部的压电陶瓷产生高频微观振动,可进一步探究超声驱动诱发的力热耦合作用对按摩疗效的影响。
黄建峰[7]（2020）在《结构变形测量的二阶形函数DIC方法研究》文中研究说明本文使用数字图像相关方法对结构的变形（位移和应变）进行测量,Digital Image Correlation method方法简称DIC技术,是一种非接触式的现代新型光学测量方法。它与传统测量方法相比,具备全场测量、抗干扰能力强、高精度等诸多优点。数字图像相关方法经过三十多年的发展,理论研究日臻完善,其应用前景广阔,是国内外学者不断深入地研究热点问题。在土木工程、机械工程、航天工程等各个领域,DIC技术都有着广泛的应用。然而,数字图像相关方法仍然存在一些棘手的问题需要研究者们去解决。故此,本文通过阅览中外文参考文献,纵观国内外的相关应用研究成果,结合本研究团队的具体实践,对数字图像相关方法的基本理论进行详细的探讨。本文以“结构变形测量的二阶形函数DIC方法研究”,开展DIC应变测量方法研究,主要工作归纳如下:首先,回顾三十多年的数字图像相关方法的研究与发展,对本领域的突破性理论成果、进展进行介绍,以及梳理国内外DIC方法在实际工程里比较重大的测试应用。然后介绍了数字图像相关方法测量系统的配置及测量基本要求。重点讲述了数字图像相关方法的基本原理与位移搜索算法,其中包括位移形函数、相关函数、整像素位移搜索算法、亚像素位移测量算法等。其次,介绍了数字图像相关方法中一种主流的应变计算方法,即对位移场采用局部最小二乘再计算应变的方法。本文针对非均匀变形,通过数字模拟散斑图,研究了当今三种较为主流的亚像素位移测量算法对位移精度的影响。考虑基于二阶形函数,对Newton-Raphson法进行改进,详细推导了有关的理论公式,并介绍了适合于考虑二阶形函数位移模式的模拟散斑图形成技术。为了验证本文提出的基于二阶形函数的变形测量算法的适用性,首先研究了映射参数对位移场的影响模拟,然后通过数值仿真计算复杂的非均匀变形,并对计算结果进行分析。然后,采用数值模拟的方法,分别针对不同量级、不同计算窗口等情形,进行了关于二阶形函数模式下的位移测量,以及该模式下的应变测量,考核了本文方法和经典的Newton-Raphson法的计算结果。最后,以Matlab为平台编制了适合本文方法的GUI图形计算软件。并且,给出了一个本文方法的实测案例。
李立建[8]（2020）在《柔顺并联多维力传感器机理建模与应变解析研究》文中进行了进一步梳理多维力传感器作为获取空间力和力矩信息的重要载体,在航空航天、国防军事、生物工程和汽车工业等关键领域扮演着重要角色,是智能装备和智能机器人实现与外界环境交互力感知的核心元件之一,有着广泛的应用前景。国内外许多学者对多维力传感器展开了深入研究,且有较多的产品面世,然而系统化的多维力传感器设计和分析方法较为缺乏,成为制约传感器发展的主要障碍。本论文通过将柔顺机构、并联机构和多维测力技术相结合,着重研究柔顺并联多维力传感器的构型设计、机理建模、应变解析和优化设计等问题。为避免多维力传感器设计的盲目性和面向实际测力需求,对基本的力测量单元、柔性铰链和柔顺力测量支链等的类型及特点进行了系统梳理和总结,对基于并联机构构型演化的柔顺并联多维力传感器设计流程进行了阐述,并给出了构型设计实例,进而使传感器的设计和研制过程更具有针对性和更为高效便捷。受多柔性段串联组合设计启发,设计出了大量的混合型柔性铰链,并提出了一种可快速公式化柔度和精度方程的柔性铰链通用解析模型。利用该模型,仅通过基段柔度和简单的矩阵操作便易于评价柔性铰链的转动能力和转动精度。对可实现二维转动的双轴椭圆弧柔性铰链进行了设计,并推导了其闭式柔度公式,该公式适用于20种不同的柔性铰链类型。所提出的柔性铰链分段建模思想和组合设计方法可为新型柔性铰链的设计与分析提供有力的支持。从柔顺并联机构的刚度分析入手,建立了柔顺并联多维力传感器基本柔性单元终端作用载荷与待测外部载荷间的解析关系。通过与力测量单元应变-力映射关系相结合,导出了可精确表征应变点处输出应变与多维感知力/力矩间关系的解析模型,解决了复杂弹性体结构的应变解析难题,为传感器快速设计和评价提供了可定量描述的工具。对一种新型柔顺并联4-PSU六维力传感器弹性体结构进行了设计,推导得到了其应变柔度矩阵元素的解析表达式,并利用非线性遗传优化算法获得了面向测力任务需求的最优传感器性能和最佳参数组合。将多维测力技术和柔顺并联机构相结合,分别建立了可表征柔顺并联机构和集成多维力感知柔顺并联机构驱动力、外部载荷和力测量单元间数学关系的准静态模型,为提高系统的运动精度和可操作性能提供了理论支持。对一种新型集成二维力感知平面两自由度微动平台进行了设计,完成了其桥式位移放大机构和平台位移放大比的分析建模和性能验证,以及传感器的布片组桥和应变解析,从理论和设计实践上验证了所提出的建模和分析方法的可行性与有效性。
吴轲[9]（2019）在《超声心动图斑点追踪算法研究》文中进行了进一步梳理随着我国老龄化人口比例的升高,心血管疾病的发病率也逐年提升,预防及早治疗对于心血管疾病的控制非常重要。超声诊断由于其成像实时性,无伤害无痛苦,成本低等特点,已经成为医学影像技术的主要方法之一。超声心动图斑点追踪即在二维图像的基础上,识别并提取出左心室壁的斑点区域,然后对这些斑点在图像序列的每一帧中进行运动追踪,最后绘制出斑点运动轨迹,通过斑点的位移情况对心脏健康状态进行评估。本文首先对心脏左心室进行分割,其目的是在分割结果的基础上自动对心脏心肌壁的斑点进行识别提取。分割算法由三部分组成,首先通过三相水平集方法对心脏不同回声强度的区域分割成独立的部分,然后通过二值图像下的处理方法取出心室壁区域,并去除噪声,连通心肌壁区域,最后通过曲线拟合方法对左心室内轮廓进行拟合,分割成光滑闭合曲线。算法分割结果与医生手动分割结果进行比较,可以定性对左心室进行分割,采用RDD,ROD,Dice参数这三种图像分割评价方法对结果进行评估,其中RDD值为4.5%,ROD,Dice参数值均大于90.0%,对左心室分割提供定量结果。分割算法对左心室内轮廓有较好的分割效果,同时其对心脏腔内噪声不敏感;二值图像下的处理过程使左心室腔内噪声绝大部分去除的同时保留了心室壁区域的信息;曲线拟合过程中,通过对心室壁的采样拟合使得最终分割结果完整平滑,减小了不同图像下结果的差异度,提高了左心室分割的稳定性。在分割结果的基础上识别提取左心室壁斑点,然后对这些斑点进行追踪。首先对搜索窗口大小和图像块尺寸这两个参数的影响进行分析,然后对块匹配法进行平滑性约束,本文采用Horn-Schunck假设光流在图像上光滑变化的思想对块匹配法进行约束,然后引入金字塔块匹配法,通过相邻像素累加的方法由底层往上层构建金字塔,对搜索窗口中待匹配点处的金字塔块由上往下逐层比较相似性,最后分析对比全搜索法和对数搜索法的性能。实验的准确率通过结果与图像平移的已知参数的比较得到,图像块尺寸为定值时,搜索窗口不小于已知图像平移量的情况下,准确率均大于90.0%,并且互相接近,而小于已知图像平移量的情况下,准确率为0,耗时随着搜索窗口增大而呈倍数增加;搜索窗口大小为定值时,随着图像块的增大,其准确率先增后降,在最大值处达到93.1%,耗时随着图像块增大而呈倍数增加。由结果可以分析,搜索窗口必须大于图像的实际位移值才能保证追踪准确率,图像块尺寸在某个中间值时,追踪结果准确率最高,算法用时随着搜索窗口大小或图像块尺寸增大而呈倍数增加。光流约束下的块匹配法比传统块匹配法准确率提高了5.3%,然而其耗时增加了近4倍,光流约束能够提高块匹配的准确率,但同时增加了算法的冗余度。金字塔块匹配法在保持了传统块匹配法准确率的前提下对算法速度优化了近3倍。对数搜索法在合理设置搜索窗口的情况下,保持了全搜索法的准确率,同时算法在时间上优化了2倍到4倍不等。文章结尾使用所研究方法进行临床应用,采集的5名志愿者心脏图像序列的分析结果均具有正常的周期性,位移在4-8mm范围内,本文算法下的结果在心脏临床应用中符合正常的运动范围参数。
陈浩[10]（2019）在《人体膝关节标本生物力学实验平台的研发》文中研究说明膝关节标本实验测试系统是运动医学实验室中研究膝关节生物力学特性的关键设备。将膝关节标本安装在测试设备上,通过模拟膝关节肌肉的肌力加载和各向外部载荷,测量膝关节受载荷后的生物力学参数变化,其实验结果能够定量评估膝关节功能,指导临床手术策略的制定。国内目前还没有针对膝关节标本生物力学检测系统的设计研究。本文基于膝关节解剖学理论和机械设计方法开发了针对ACL生物力学研究的膝关节标本生物力学实验平台,并且通过尸体标本实验验证实验平台的性能,主要工作内容及成果如下:1)运用QFD方法,借助文献检索与走访调研筛选膝关节标本生物力学实验平台的用户需求,并由此推导出设计要求,建立用户需求与设计要求之间的关系矩阵,确立了各项设计要求的重要度。针对各项设计要求,展开详细的方案设计与机械结构设计。包括标本安装方案设计,膝关节屈曲角度调节方案设计、仿生肌力加载方案设计、胫骨模块设计。提出了新的胫骨位姿测量方案,解决了关节转动轴心改变引起的胫骨位姿测不准问题。提出了新的外部载荷加载方案,实现由关节转动轴病理性移位导致的胫骨多自由度耦合运动量的测量。提出了Z轴导轨内置弹簧进行重力补偿的办法,减少胫骨模块自身重量对实验的影响,提升内外翻力矩加载精度。针对平台进行了静力学分析,确定极限工况载荷,对关键部件进行了有限元仿真与强度校核,保证了实验平台的刚度。与传统机器人测试系统相比,本实验平台具备更紧凑的结构、更低的成本,更可靠的测量结果。2)根据功能需求,以工控机为核心搭建了测控硬件系统。以电气比例阀为执行元件,单轴拉力传感器为反馈元件,采用了PID算法,建立了8路力闭环阀控系统,并且针对有换向阀回路采用分段PID算法实现快速响应。实现了胫骨前向位移量,胫骨姿态角度,股骨近端六维反应力,ACL应变量的测量数据采集,采集到的各生物力学参数通过总线协议传输到工控机进行后处理、存储与显示。基于LabVIEW软件开发了实验平台的软件操作系统,满足用户进行力控制参数设置,力加载状态切换操作,实现测量参数可视化、校准、数据导出等功能。3)为了检验本实验平台的性能,利用一具膝关节标本进行了实验验证。首先进行了静态和动态力闭环肌力加载,分析了静态加载下的控制系统超调量、稳态误差、调整时间,分析了动态加载下控制系统相位滞后时间,最大误差。计算了多次重复实验加载力实测值的标准差（SD）和与设定值之间的均方根误差（RMSE）,评估静态和动态力加载的精度和重复性。在标本上重复了同行研究中的实验方案,测量参数结果表现出同样的变化趋势,并且数据的标准差（SD）更小,表现出更好的重复性。在标本上进行了前外侧韧带（ALL）破坏性试验,测量参数结果成功验证了ALL功能理论。实验结果表明,本文设计的膝关节生物力学实验平台的力加载系统精度高、重复性好。生物力学参数测量功能重复性好、可靠性高。
二、基于位移量的软组织应变测量快速算法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于位移量的软组织应变测量快速算法（论文提纲范文）
（1）透明矫治器对上颌不同组牙扩弓的三维有限元分析（论文提纲范文）
| 中英文缩略词表 |
| 中文摘要 |
| abstract |
| 前言 |
| 第一部分 透明矫治器上颌扩弓三维有限元模型建立 |
| 1.1 材料及方法 |
| 1.2 结果 |
| 第二部分 上颌扩弓全牙列与半牙列模型三维非线性有限元分析 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.2 实验结果 |
| 2.2.1 上颌牙列X、Y、Z轴初始位移趋势及位移量 |
| 2.2.2 牙周膜初始等效应力(Von Mises)分布及峰值 |
| 2.2.3 牙槽窝初始等效应力(Von Mises)分布 |
| 2.2.4 透明矫治器的初始形变趋势 |
| 2.3 结论 |
| 第三部分 透明矫治器上颌中后段不同组牙扩弓设计的三维有限元分析 |
| 实验一 相同移动量,不同组牙扩弓方式的三维有限元分析 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.2 实验结果 |
| 实验二 不同移动量,相同组牙扩弓方式的三维有限元分析 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.2 实验结果 |
| 第四部分 讨论 |
| 第五部分 全文小结 |
| 病例一成人下颌偏斜的隐形-正颌联合治疗 |
| 病例二成人骨性II类的二次正畸治疗 |
| 病例三成人个别牙反的隐形矫治 |
| 参考文献 |
| 文献综述 Clear aligner影响牙移动效率相关因素研究进展 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）基于蝎子体表感受器的仿生柔性应变传感元件制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景与意义 |
| 1.2 柔性应变传感器工作原理及其性能参数 |
| 1.2.1 柔性应变传感器分类与工作原理 |
| 1.2.2 柔性电阻式应变传感器敏感机制 |
| 1.2.3 柔性应变传感器性能参数 |
| 1.3 以材料为主构建的柔性应变传感器研究现状 |
| 1.3.1 基于金属系功能材料的柔性应变传感器 |
| 1.3.2 基于碳系功能材料的柔性应变传感器 |
| 1.3.3 基于其它功能材料的柔性应变传感器 |
| 1.4 以结构为主构建的柔性应变传感器研究现状 |
| 1.4.1 基于表面结构的柔性应变传感器 |
| 1.4.2 基于内部结构的柔性应变传感器 |
| 1.4.3 基于织物结构的柔性应变传感器 |
| 1.4.4 基于仿生结构的柔性应变传感器 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 蝎子体表感受器超敏、全向感知机理与建模分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 生物原型的选取及其体表感受器分类 |
| 2.2.1 生物原型的选取 |
| 2.2.2 蝎子体表感受器的分类 |
| 2.3 蝎子体表缝感受器结构表征与形态分析 |
| 2.4 蝎子体表缝感受器超敏、全向感知机理分析与建模 |
| 2.4.1 蝎子缝感受器缝单元超敏感知机理 |
| 2.4.2 蝎子缝感受器缝阵列结构全向感知机理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于直线型沟槽单元的仿生柔性应变传感元件 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于蝎子缝感受器缝单元单体结构设计、优化与有限元分析 |
| 3.3 基于V型沟槽结构的仿生柔性应变传感元件制备 |
| 3.4 仿生电阻式应变柔性传感元件性能表征及其应用探索 |
| 3.4.1 仿生电阻式应变柔性传感元件性能表征 |
| 3.4.2 仿生柔性传感元件应用探索 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于直线型沟槽的组合仿生功能性柔性应变传感元件 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 超疏水纸基柔性应变传感元件组合仿生设计与制备 |
| 4.3 仿生超疏水柔性应变传感元件形貌表征与工作机理 |
| 4.3.1 仿生超疏水柔性应变传感元件形貌表征 |
| 4.3.2 仿生超疏水柔性应变传感元件工作机理 |
| 4.4 仿生超疏水纸基柔性应变传感元件的性能表征 |
| 4.4.1 传感性能表征 |
| 4.4.2 疏水性能表征 |
| 4.5 仿生超疏水纸基柔性应变传感元件应用探索 |
| 4.5.1 可穿戴应用探索 |
| 4.5.2 水环境下的应用探索 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于曲线型沟槽的仿生全向超敏柔性应变传感元件 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 全向感知结构的设计与优化 |
| 5.2.1 两种沟槽结构单元的几何形态有限元分析 |
| 5.2.2 阵列分布形式优化有限元分析 |
| 5.2.3 曲状沟槽结构的设计与优化 |
| 5.3 全向感知超敏传感元件的制备及其形貌表征 |
| 5.3.1 全向感知超敏传感器的制备流程 |
| 5.3.2 全向感知超敏传感器的形貌表征 |
| 5.4 全向感知超敏传感元件的工作机理与性能表征 |
| 5.4.1 全向感知超敏传感元件的工作机理 |
| 5.4.2 全向感知超敏传感元件的基本性能参数表征及其测试方法 |
| 5.4.3 全向感知超敏传感元件的全向感知性能表征 |
| 5.4.4 全向感知超敏传感元件的振动波形识别与检测 |
| 5.5 全向性感知超敏传感元件的应用探索 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间获得的荣誉奖励 |
| 附录3 攻读博士学位期间主持/参与科研项目情况 |
| 致谢 |
（3）光学相干层析及其在实验力学中的应用（论文提纲范文）
| 1 光学相干层析(OCT)成像原理 |
| 1.1 时域光学相干层析(TD-OCT) |
| 1.2 傅里叶域光学相干层析(FD-OCT) |
| 2 OCT在实验力学中的应用 |
| 2.1 基于相关方法的OCT弹性成像 |
| 2.2 基于位相测量的OCT弹性成像 |
| 3 问题与展望 |
（4）草源性纳米复合材料新型组织皮肤支架及其3D生物打印成形工艺的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的选题背景和意义 |
| 1.2 组织工程支架产品的常见制备方法及研究现状 |
| 1.2.1 细胞组成的组织工程皮肤产品 |
| 1.2.2 支架材料组成的组织工程皮肤产品 |
| 1.2.3 种子细胞与生物材料共同组成的组织工程皮肤产品 |
| 1.3 皮肤支架的3D生物打印材料 |
| 1.3.1 常用天然高分子水凝胶材料 |
| 1.3.2 明胶的不足与改性材料 |
| 1.4 皮肤支架的3D生物打印系统 |
| 1.4.1 3D打印硬件系统 |
| 1.4.2 3D打印皮肤支架软件系统 |
| 1.4.3 3D打印皮肤支架设备的选用 |
| 1.5 课题的研究目标及主要研究内容 |
| 1.5.1 研究目标 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 第2章 草源性3D生物打印支架材料的制备及性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 草源性物质纳米纤维素的提取 |
| 2.2.1 实验部分 |
| 2.2.2 结果与讨论 |
| 2.3 CNC/GEL复合凝胶的制备 |
| 2.3.1 实验部分 |
| 2.3.2 结果与讨论 |
| 2.4 CNC/GEL复合凝胶力学性能的测试与分析 |
| 2.4.1 实验部分 |
| 2.4.2 结果与讨论 |
| 2.5 CNC/GEL复合凝胶生物性能的测试 |
| 2.5.1 实验部分 |
| 2.5.2 结果与讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 凝胶类材料的流变特性及3D打印冷凝挤出机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CNC/GEL复合凝胶材料的流变特性及其测试与分析 |
| 3.2.1 实验部分 |
| 3.2.2 结果与讨论 |
| 3.3 3D生物打印冷凝挤压工艺分析 |
| 3.4 CNC/GEL复合凝胶挤出过程的有限元仿真与分析 |
| 3.4.1 有限元仿真与分析 |
| 3.4.2 结果与讨论 |
| 3.5 CNC/GEL凝胶材料的3D生物打印冷凝挤出测试与分析 |
| 3.5.1 实验设计 |
| 3.5.2 结果与讨论 |
| 3.6 皮肤支架3D打印工艺及成形机理的探究 |
| 3.6.1 组织工程皮肤支架的3D打印试制 |
| 3.6.2 基于Phyton的组织工程支架孔隙结构评估软件 |
| 3.6.3 冻干支架的微观结构 |
| 3.6.4 打印支架力学性能的测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 皮肤支架新型组织工程建模及其力学性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 皮肤支架的组织工程模型分析 |
| 4.3 皮肤支架新型组织工程建模及其比较分析 |
| 4.3.1 六边形分形算法 |
| 4.3.2 3D支架物理性能评估 |
| 4.3.3 3D打印支架模型与力学性能关系的探究 |
| 4.4 3D生物打印新型皮肤支架的力学性能分析 |
| 4.4.1 六边形分形算法支架的3D打印 |
| 4.4.2 六边形支架力学性能的测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 3D生物打印新型皮肤支架的程序控制与测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 3D生物打印新型皮肤支架的数控原理 |
| 5.2.1 3D生物打印机伺服控制系统分析 |
| 5.2.2 控制系统介质文件编译 |
| 5.3 3D生物打印新型皮肤支架的程序设计 |
| 5.4 3D生物打印新型皮肤支架软件系统的优化 |
| 5.4.1 STL格式文件的读取 |
| 5.4.2 STL格式文件的处理 |
| 5.4.3 分形算法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 3D生物打印新型皮肤支架的工艺工装设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 快换式3D生物打印喷头的设计 |
| 6.2.1 技术背景 |
| 6.2.2 快换式3D打印喷头的技术方案 |
| 6.2.3 快换式3D打印喷头零件结构的设计 |
| 6.3 草源性凝胶复合材料力学强度测试系统设计 |
| 6.3.1 测量原理与自动测量系统的建立 |
| 6.3.2 硬件系统和测量电路的建立 |
| 6.3.3 控制系统设计 |
| 6.3.4 箱体设计及调试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结语 |
| 7.1 主要研究成果 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）基于数字图像相关方法的非接触测量技术及其在土体变形中的应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 理论及算法研究现状 |
| 1.2.2 工程应用及现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 2D数字图像相关方法及其原理 |
| 2.1 2D数字图像相关量测系统 |
| 2.2 2D图像相关方法过程概述 |
| 2.3 图像灰度化处理 |
| 2.4 图像整像素相关搜索 |
| 2.4.1 十字搜索法 |
| 2.4.2 爬山搜索法 |
| 2.4.3 基于粒子群优化算法的数字图像整像素搜索方法 |
| 2.5 相关函数 |
| 2.6 位移场与应变场的测量 |
| 2.6.1 位移场的测量及转换 |
| 2.6.2 应变场测量 |
| 2.7 计算机模拟散斑图像的生成 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 亚像素量测方法 |
| 3.1 图像亚像素插值算法 |
| 3.1.1 最近邻插法 |
| 3.1.2 双线性插值法 |
| 3.1.3 双三次插值法 |
| 3.2 图像亚像素搜索算法 |
| 3.2.1 基于灰度梯度的亚像素搜索算法 |
| 3.2.2 曲面拟合法 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 算法优化及基于PYTHON语言的程序开发 |
| 4.1 程序设计逻辑 |
| 4.2 图像输入方式 |
| 4.3 图像前处理与灰度消差算法 |
| 4.4 数字图像相关计算主程序 |
| 4.4.1 组合整像素搜索方法 |
| 4.4.2 基于双线性亚像素插值的旋转匹配搜索 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于2D数字图像相关方法的变形测量与评价 |
| 5.1 无应力状态下砂土颗粒的试验验证 |
| 5.2 砂土颗粒刚体旋转试验 |
| 5.3 集中荷载作用下砂土地基位移场的测量与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（6）仿生柔性按摩机器人的设计与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 中医按摩的意义及存在的问题 |
| 1.1.2 研制按摩机器人的必要性 |
| 1.2 按摩机器人的国内外研究进展 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及意义 |
| 第2章 按摩作用下软组织力学特性试验研究 |
| 2.1 测试装置与试验准备 |
| 2.1.1 多点压力值测量系统 |
| 2.1.2 软组织变形量测量装置 |
| 2.1.3 试验准备 |
| 2.2 试验流程 |
| 2.2.1 软组织多点压力值测量试验 |
| 2.2.2 软组织变形量测量试验 |
| 2.3 试验结果分析 |
| 2.3.1 按摩力值分析 |
| 2.3.2 软组织变形量分析 |
| 2.3.3 软组织刚度谱分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 按摩机器人机电系统设计 |
| 3.1 按摩机器人的组成模块及功能 |
| 3.2 各组成模块的设计与制备 |
| 3.2.1 仿生柔性按摩头 |
| 3.2.2 传动模块 |
| 3.2.3 控制模块 |
| 3.2.4 检测反馈模块 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 按摩运动轨迹捕捉试验研究与样机模拟 |
| 4.1 按摩运动轨迹捕捉试验 |
| 4.1.1 试验系统与试验方法 |
| 4.1.2 试验流程 |
| 4.1.3 试验数据处理 |
| 4.2 按摩机器人运动轨迹复现 |
| 4.2.1 运动轨迹参数方程的确定 |
| 4.2.2 基于样机的按摩运动轨迹复现 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 按摩机器人在体试验研究 |
| 5.1 按摩力值检测试验 |
| 5.1.1 试验装置与前期准备 |
| 5.1.2 试验流程 |
| 5.2 按摩疗效评估试验 |
| 5.2.1 试验装置与前期准备 |
| 5.2.2 试验流程 |
| 5.3 试验结果分析 |
| 5.3.1 按摩力值分析 |
| 5.3.2 按摩区域温升分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在校主要研究成果 |
| 致谢 |
（7）结构变形测量的二阶形函数DIC方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 常见的结构变形测量 |
| 1.2.1 接触类测量技术概述 |
| 1.2.2 非接触式测量方法概述 |
| 1.3 数字图像相关方法理论的研究进展 |
| 1.3.1 整像素位移搜索算法的研究 |
| 1.3.2 亚像素位移定位算法的研究 |
| 1.4 关于数字图像相关方法的应用 |
| 1.5 本文主要的研究内容 |
| 第二章 数字图像相关方法的理论 |
| 2.1 测量系统的配置及测量基本要求 |
| 2.2 基本理论与位移搜索算法 |
| 2.2.1 位移的形函数 |
| 2.2.2 相关函数 |
| 2.2.3 整像素位移搜索算法 |
| 2.2.4 亚像素位移测量算法 |
| 2.3 像素位移的转换 |
| 2.4 模拟散斑图的生成与评价 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于二阶形函数的变形测量算法 |
| 3.1 位移测量的搜索方法和应变测量的局部最小二乘法 |
| 3.1.1 位移测量的搜索方法 |
| 3.1.2 应变测量的局部最小二乘法 |
| 3.2 Newton-Raphson法计算应变场的研究 |
| 3.2.1 亚像素位移测量算法对于位移精度的比较 |
| 3.2.2 基于Newton-Rapson方法的应变计算 |
| 3.3 基于二阶形函数的Newton-Raphson法 |
| 3.3.1 基于二阶形函数的Newton-Raphson法的理论推导 |
| 3.3.2 二阶形函数位移模式下的模拟散斑图 |
| 3.4 基于二阶形函数的Newton-Raphson法的算法研究 |
| 3.4.1 映射参数的物理意义 |
| 3.4.2 二阶形函数位移模式下的映射参数的计算 |
| 3.4.3 数值仿真算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于二阶形函数的复杂变形测量 |
| 4.1 关于二阶形函数位移模式下的位移测量 |
| 4.2 关于二阶形函数位移模式下的应变测量 |
| 4.3 基于Matlab平台的GUI编程 |
| 4.4 测量实例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）柔顺并联多维力传感器机理建模与应变解析研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 多维力传感器国外研究现状 |
| 1.3 多维力传感器国内研究现状 |
| 1.4 十字梁结构多维力传感器国内外研究现状 |
| 1.5 并联结构多维力传感器国内外研究现状 |
| 1.6 柔顺并联多维力传感器国内外研究现状 |
| 1.7 课题的提出及意义 |
| 1.8 论文的研究内容 |
| 2 柔顺并联多维力传感器的构型设计 |
| 2.1 多维力传感器检测原理 |
| 2.1.1 应变测量原理和组桥方案 |
| 2.1.2 多维力传感器维间耦合的定量描述 |
| 2.1.3 多维力传感器解耦算法 |
| 2.2 基本力测量单元的结构设计 |
| 2.2.1 单维力测量单元设计 |
| 2.2.2 二维力测量单元设计 |
| 2.2.3 三维力测量单元设计 |
| 2.3 基本的柔性单元及力测量支链形式 |
| 2.3.1 柔性单元的种类及特点 |
| 2.3.2 力测量支链形式 |
| 2.4 柔顺并联多维力传感器的分类与构型设计 |
| 2.4.1 柔顺并联多维力传感器的分类 |
| 2.4.2 构型设计流程 |
| 2.4.3 构型设计实例 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 柔顺机构用柔性铰链的组合设计及柔度建模 |
| 3.1 柔性铰链的组合设计流程 |
| 3.2 柔性铰链的组合设计与柔度建模 |
| 3.2.1 柔性铰链的组合设计 |
| 3.2.2 柔性铰链的通用柔度模型 |
| 3.3 双轴椭圆弧柔性铰链的设计与柔度建模 |
| 3.3.1 双轴椭圆弧柔性铰链的设计 |
| 3.3.2 双轴椭圆弧柔性铰链的柔度建模 |
| 3.4 柔性铰链柔度方程解析推导 |
| 3.4.1 圆锥曲线型柔性段柔度公式解析推导 |
| 3.4.2 双轴椭圆弧柔性段柔度公式解析推导 |
| 3.5 有限元验证和数值仿真 |
| 3.5.1 解析柔度模型 |
| 3.5.2 路径定义 |
| 3.5.3 有限元分析和验证 |
| 3.5.4 数值仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 柔顺并联多维力传感器应变解析与优化设计 |
| 4.1 多维力传感器静态性能评价指标 |
| 4.1.1 多维力传感器的数学模型 |
| 4.1.2 基于条件数的传感器静态性能评价指标 |
| 4.2 柔顺并联多维力传感器的应变解析模型 |
| 4.2.1 等矩形截面直梁应变解析 |
| 4.2.2 柔顺串联多维力传感器应变解析 |
| 4.2.3 柔顺并联多维力传感器应变解析 |
| 4.3 新型六维力传感器设计与应变解析 |
| 4.3.1 传感器弹性体结构设计 |
| 4.3.2 柔顺并联4-PSU弹性体结构特点 |
| 4.3.3 柔顺PSU支链刚度建模 |
| 4.3.4 整体刚度建模及力映射解析 |
| 4.3.5 传感器布片及组桥 |
| 4.3.6 应变柔度矩阵解析 |
| 4.4 新型六维力传感器优化设计 |
| 4.5 新型六维力传感器静动态性能仿真 |
| 4.6 新型六维力传感器虚拟静态性能分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 集成多维力感知柔顺并联机构机理建模与分析 |
| 5.1 柔顺并联机构的准静态模型 |
| 5.1.1 柔性铰链柔度变换和刚度位移变换 |
| 5.1.2 柔顺串联支链 |
| 5.1.3 柔顺并联机构 |
| 5.2 多维力感知柔顺并联机构类型及准静态模型 |
| 5.2.1 所有支链均含力测量和驱动单元类型 |
| 5.2.2 力测量被动支链与主动支链分离类型 |
| 5.2.3 力测量单元与主被动支链混合类型 |
| 5.2.4 柔顺并联机构与多维力传感器串联类型 |
| 5.3 平面柔顺并联机构的准静态模型 |
| 5.3.1 平面柔顺串联支链 |
| 5.3.2 平面柔顺并联机构 |
| 5.4 集成多维力感知平面柔顺并联机构的设计与分析 |
| 5.4.1 二维力感知柔顺并联机构的设计 |
| 5.4.2 柔顺PRR支链刚度建模 |
| 5.4.3 桥式位移放大机构解析建模 |
| 5.4.4 平面2-DOF微动平台主动支链解析建模 |
| 5.4.5 二维力感知解耦微动平台解析建模及力映射解析 |
| 5.4.6 传感器布片、组桥和应变解析 |
| 5.5 集成二维力感知平面微动平台模型验证 |
| 5.5.1 桥式位移放大机构模型验证 |
| 5.5.2 两自由度平面微动平台模型验证 |
| 5.5.3 平面二维力传感器应变解析模型验证 |
| 5.6 二维力感知解耦微动平台优化设计及静动态性能 |
| 5.6.1 优化设计 |
| 5.6.2 静动态性能 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）超声心动图斑点追踪算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 医学超声的产生与发展 |
| 1.1.2 医学超声成像的优劣势 |
| 1.1.3 超声心动图的研究意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.3 研究内容及论文结构 |
| 第二章 斑点追踪技术及其物理基础 |
| 2.1 斑点追踪技术的物理基础 |
| 2.1.1 超声成像原理 |
| 2.1.2 心脏医学影像 |
| 2.1.3 斑点追踪技术可行性的物理依据 |
| 2.2 不同信号模式下的斑点追踪简介 |
| 2.3 斑点追踪技术的应用 |
| 2.3.1 非缺血性心肌病的心肌功能 |
| 2.3.2 缺血性心脏病的斑点追踪 |
| 2.3.3 右心室功能测量 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于多相位水平集的超声左心室分割 |
| 3.1 超声左心室分割方法概述 |
| 3.2 本文方法 |
| 3.2.1 多相位水平集 |
| 3.2.2 二值图像处理 |
| 3.2.3 曲线拟合 |
| 3.3 实验结果分析 |
| 3.3.1 实验数据集及评价方法 |
| 3.3.2 定性分析 |
| 3.3.3 定量分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光流约束下的块匹配斑点追踪 |
| 4.1 超声斑点识别与提取 |
| 4.2 光流法 |
| 4.3 块匹配法 |
| 4.3.1 图像块尺寸和搜索窗口 |
| 4.3.2 匹配准则 |
| 4.3.3 搜索策略 |
| 4.4 参数对匹配法的影响 |
| 4.4.1 模拟图像生成 |
| 4.4.2 搜索窗口大小及图像块尺寸参数分析 |
| 4.5 块匹配空间平滑性约束法 |
| 4.5.1 算法原理 |
| 4.5.2 结果比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 块匹配下的斑点追踪速度优化 |
| 5.1 金字塔块匹配法 |
| 5.1.1 算法原理 |
| 5.1.2 计算复杂度 |
| 5.1.3 结果比较 |
| 5.2 全搜索法与对数搜索法的结果比较 |
| 5.3 临床超声左心室序列图像的应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者在读期间科研成果简介 |
| 致谢 |
（10）人体膝关节标本生物力学实验平台的研发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 背景知识与研究意义 |
| 1.1.1 膝关节解剖学 |
| 1.1.2 膝关节运动学 |
| 1.1.3 ACL损伤与重建 |
| 1.1.4 ALL在 ACL重建中的意义 |
| 1.1.5 研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 膝关节生物力学实验系统 |
| 1.2.2 现有研究的局限性 |
| 1.3 课题来源和主要研究内容 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 膝关节生物力学实验平台机械设计 |
| 2.1 用户需求分析与功能要求 |
| 2.1.1 用户需求分析 |
| 2.1.2 设计要求与设计目标 |
| 2.2 标本装夹方案设计 |
| 2.3 膝关节屈曲角度调整方案设计 |
| 2.4 仿生肌力加载系统结构设计 |
| 2.4.1 执行器方案选择 |
| 2.4.2 肌力走向布局设计 |
| 2.5 胫骨模块设计 |
| 2.5.1 胫骨模块自由度设计 |
| 2.5.2 胫骨位姿测量方案设计 |
| 2.5.3 外部载荷加载方案设计 |
| 2.5.4 胫骨模块重力补偿方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 实验平台的力学分析和强度校核 |
| 3.1 股骨模块XY移动平台的强度分析 |
| 3.2 胫骨模块力学分析与关键部件校核 |
| 3.2.1 胫骨模块力学分析 |
| 3.2.2 胫骨XY平台强度校核 |
| 3.2.3 Z轴滑台强度校核 |
| 3.2.4 转动副强度校核 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 膝关节生物力学实验平台的测控系统设计 |
| 4.1 硬件系统架构 |
| 4.2 测控系统硬件 |
| 4.2.1 执行器硬件 |
| 4.2.2 测量系统硬件 |
| 4.2.3 主控制器 |
| 4.2.4 测控系统硬件整合 |
| 4.2.5 测控系统安装图 |
| 4.3 软件系统架构 |
| 4.4 软件系统 |
| 4.4.1 力加载程序设计 |
| 4.4.2 功率继电器数字量输出 |
| 4.4.3 角度编码器信号采集 |
| 4.4.4 三维数字化仪坐标信号采集程序 |
| 4.4.5 六维力传感器信号采集程序 |
| 4.4.6 传感器标定和比例阀置零程序 |
| 4.4.7 登录界面设计 |
| 4.4.8 主程序人机交互界面设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 膝关节生物力学实验平台的实验验证与分析 |
| 5.1 实验准备 |
| 5.2 力加载性能实验验证 |
| 5.2.1 静态力加载实验方案 |
| 5.2.2 动态力加载实验方案 |
| 5.2.3 力加载性能实验结果 |
| 5.3 参数测量的重复性实验验证 |
| 5.3.1 参数测量实验方案 |
| 5.3.2 参数测量实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 攻读硕士期间参与的科研项目 |
四、基于位移量的软组织应变测量快速算法（论文参考文献）
- [1]透明矫治器对上颌不同组牙扩弓的三维有限元分析[D]. 林青. 福建医科大学, 2021(02)
- [2]基于蝎子体表感受器的仿生柔性应变传感元件制备及其性能研究[D]. 刘林鹏. 吉林大学, 2021(01)
- [3]光学相干层析及其在实验力学中的应用[J]. 董博,潘兵. 科学通报, 2020(20)
- [4]草源性纳米复合材料新型组织皮肤支架及其3D生物打印成形工艺的研究[D]. 许晓东. 扬州大学, 2020(01)
- [5]基于数字图像相关方法的非接触测量技术及其在土体变形中的应用[D]. 刘长博. 北京交通大学, 2020(03)
- [6]仿生柔性按摩机器人的设计与试验研究[D]. 严家琪. 吉林大学, 2020(08)
- [7]结构变形测量的二阶形函数DIC方法研究[D]. 黄建峰. 长沙理工大学, 2020(07)
- [8]柔顺并联多维力传感器机理建模与应变解析研究[D]. 李立建. 北京交通大学, 2020(03)
- [9]超声心动图斑点追踪算法研究[D]. 吴轲. 成都信息工程大学, 2019(05)
- [10]人体膝关节标本生物力学实验平台的研发[D]. 陈浩. 上海交通大学, 2019(06)