胶囊内窥镜全六维位姿定位算法研究

发布时间：2017-09-28 08:39

  本文关键词：胶囊内窥镜全六维位姿定位算法研究

  更多相关文章： 胶囊内窥镜 非线性磁定位模型 定位算法 实时跟踪

【摘要】：胶囊内窥镜自临床应用以来,其位置和方向信息是医生确定病人病理组织的准确位置的关键因素。但常用的无线定位技术都存在这定位精度低、成本高和操作复杂等缺点,然而人体是一种非磁性材料对静磁信号没有影响,基于磁体的定位技术能在人体环境下获取很高的精度。本文提出了一种以磁体定位技术跟踪胶囊的定位算法。首先以随机复合形算法对胶囊定位计算,其结果精度高而且算法执行时间短,但其缺点是其结果依靠初始位置参数的选择,如果初始点远离真实解,迭代的结果不可能得到正确的解,因为它们通常是局部收敛的。但在目标跟踪系统中,是很难提供靠近解的初始位置参数,因为磁铁可以移动到传感器阵列空间任何未知的位置。其次以改进的人工蜂群算法对胶囊定位计算,该算法以标准人工蜂群算法全局搜索最优解,在标准人工蜂群算法迭代一定次数后,随机选取一个可行解在以模式搜索法进行局部搜索。虽然该算法得到的结果具有较高的定位精度,但算法的执行时间却消耗更多。最后将改进的人工蜂群算法和随机复合形算法相结合构成混合搜索算法。利用改进的人工蜂群算法得到定位目标的初始点,在其邻域内,利用随机复合形算法进行快速寻优,得到最优的定位参数。由于改进的人工蜂群算法只在定位算法的初始阶段使用,因此,并不影响定位算法整体的实时性。而随机复合形算法只是在最优初始点的邻域内搜索,因此,不易陷入局部最优点,且能快速搜索到最优值。然后,将该混合算法运用于胶囊内窥镜定位实验系统,其结果表明该算法具有较快的定位速度和较高的定位精度,能够满足胶囊内窥镜定位的实时性和定位精度要求。
【关键词】：胶囊内窥镜 非线性磁定位模型 定位算法 实时跟踪
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH776.1;TP18
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 本课题研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 本文的主要研究内容与创新点13-14
• 1.3.1 本文的主要研究内容13-14
• 1.3.2 本文的创新点14
• 1.4 本文的组织14-17
• 第二章 磁场定位技术理论17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 磁偶极子磁场空间分布模型17-20
• 2.3 基于磁偶极子理论的胶囊内窥镜磁定位模型20-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章 基于随机复合形的胶囊内窥镜位姿磁场定位25-39
• 3.1 引言25-26
• 3.2 随机复合形算法26-29
• 3.2.1 复合形算法26-27
• 3.2.2 随机复合形算法27-28
• 3.2.3 基于随机复合形的胶囊内窥镜定位算法28-29
• 3.3 仿真结果与分析29-36
• 3.3.1 初始设定位置误差和算法稳定性30-32
• 3.3.2 抗噪能力32-35
• 3.3.3 实测数据验证35-36
• 3.4 本章小结36-39
• 第四章 基于人工蜂群算法的胶囊内窥镜位姿磁场定位39-51
• 4.1 引言39-40
• 4.2 改进的人工蜂群算法40-45
• 4.2.1 人工蜂群算法40-41
• 4.2.2 改进的人工蜂群算法41-42
• 4.2.3 仿真结果与分析42-45
• 4.3 基于改进的人工蜂群算法的胶囊内窥镜定位算法45-50
• 4.3.1 算法基本步骤45-46
• 4.3.2 仿真结果与分析46-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 基于混合搜索的胶囊内窥镜定位算法及应用51-61
• 5.1 基于人工蜂群与随机复合形的混合搜索算法51-54
• 5.1.1 混合搜索算法的基本架构51-52
• 5.1.2 仿真实验与分析52-54
• 5.2 混合搜索算法在胶囊内窥镜定位中的应用54-60
• 5.2.1 胶囊内窥镜位姿定位系统设计54-57
• 5.2.2 基于混合搜索的胶囊内窥镜位姿实时定位实验57-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 本文总结61-62
• 6.2 存在的问题和未来的研究方向62-63
• 参考文献63-69
• 致谢69-71
• 攻读学位期间发表的学术论文71-72

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本文编号：934874