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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,按摩的穴位發生偏差,以至于降低按摩效果。視覺定位跟蹤系統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生移動,實現對按摩穴位的動態跟蹤,保證了按摩穴位的準確性。下面具體解說下該系統。
視覺定位跟蹤系統由科學級相機、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系列的專業相機，分辨率高達： 3296 x 2472并配有進口鏡頭，操作環境可達到：-30º C - 45º C，而且還可以實現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整化，依靠數學形態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. 系統實現
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，患者發生了移動，這時需要視覺系統發送消息，通知上位機進行按摩位置的調整。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測點發生偏移，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生了移動。
第二步，如果檢測到患者發生了移動。計算所有被監測點的坐標，上位機通過一定的比例將檢測到的坐標轉換為按摩手控制器相對應的坐標以實現相應按摩位置的動態跟蹤。
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