一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 学号 史雨杰 电信院/自动化 2019.9/2023.7 201931072537 李耀辉 电信院/机器人工程 2019.9/2023.7 201931072628 刘忠跃 电信院/自动化 2018.9/2022.7 201831073203 王怡欣 电信院/自动化 2018.9/2022.7 201831073423 孟泽涛 电信院/自动化 2018.9/2022.7 201831073302 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 李杰 电气信息学院 讲师 人工智能 四、项目简介 本项目基于虚实交互技术、仿生机器狗运动控制、机器视觉、机器算法等方面展开研究。其目的在于增强虚实场景下机器狗与现实环境的交互能力，使其更快速地适应复杂地形，并借助机器视觉丰富其应用性。机器狗采用Jetson-Nano为主控板，其上运行ROS系统，采用分布式运行rosserial_arduino、rosbridge实现机器狗运动控制和虚拟场景通信的环节；利用SLAM技术精确构建地形图样，模拟人的真实视觉功能并通过图像摄取装置赋予机器狗，使机器狗能够对图像信号进行获取和识别，并通过数字化处理以实现其在多目标环境下的个体追踪功能以及对人体的姿态识别功能。

本发明提供了一种基于机器视觉的铁路散货卸料斗识别与定位方法，涉及铁路散货卸料斗跟踪与定位技术领域。该方法包括：采集目标卸料斗的深度图样本；对深度图样本执行预处理，生成样本数据集；从样本数据集中提取卸料斗的几何特征；将卸料斗的几何特征作为输入，利用CNN进行卸料斗的目标识别与定位训练，得到卸料斗识别模型；将相机捕获到的实时深度图送入卸料斗识别模型进行卸料斗的实时识别与定位，卸料斗识别模型输出卸料斗的三维空间信息和存在概率，将结果传送至控制系统，引导机械臂执行卸料操作。本发明适用于卸料作业中的实时监测，实时精确定位铲斗的当前位置，及时避免铲斗与货舱之间的冲击性损伤，提高卸料的效率与安全性。

便携式煤样造影装置，包括电脑、分析台、造影仪和遥控器，电脑放置在所述分析台上，造影仪包括上盖、机体外壳和内架，上盖通过铰链与机体外壳连接，内架设在机体外壳内。内架上设有侧面相机，上盖的下表面安装一个上端相机，内架的下平板安装一个下端相机，所有相机一起工作，共同完成煤样的三维造影。本发明还公开了煤样三维影像采集方法，造影仪采用成熟的计算机影像合成技术采集煤样的外观数据，有利于存储煤炭勘探现场的煤样影像资料，帮助勘探技术人员后期的数据采集和处理，并且造影仪在保证技术要求的前提下，整体设计尺寸小巧，方便勘探技术人员携带，可以极大提高煤炭资源勘探人员的工作效率，减少数据采集误差。

将三维数字信息记录在全息底片上的装置及其记录方法,它涉及的是三维图像存储及立体显示的技术领域.它是为了解决现有技术存在制作物理模型时间较长,费用较高,虚拟现实系统价格昂贵的问题.它的数字微反射镜的光轴上依次设置有四分之一波片,偏振分束镜,第一凸透镜,空间滤波器,第二凸透镜,全息底片,激光器输出的激光通过电动快门,分束镜,二分之一波片,第四凸透镜,第三凸透镜入射到偏振分束镜的输入端;另一部分激光透过分束镜后由反射镜反射到全息底片的背面上.它的步骤为:将三维图像转换成不同视角的二维图像系列;在数字微反射镜上显示;在全息底片上成像.本发明能将计算机中数字式三维图像记录到全息底片上,以实现立体显示. 收起

主要技术要点（创新点） ： 采用空间 3-UPU 柔顺并联机构作为结构类型，与传统微力传感器的敏感元件相比，具有高精度、高强度、无累积误差等优点； 3 个支链相互垂直放置，并且每 1 条支链能感受某一方向的力，同时不会影响其他支链的悬臂梁的应变，具有 3 维解耦力传感特点； 采用 3-UPU 柔顺并联结构具有高固有频率，具有频宽范围大的特点； 采用 2 对对称的悬臂梁的应变形成全桥式电路作为输出，具有温度不敏感的特点。项目背景：随着精密工程技术、微机电系统(MEMS)技术及微/纳米技术等的研究，微传感器技术得到极大发展，特别是微力传感器，在各种微操作过程中执行对微接触力的检测，实现力-位移或力-视觉等混合控制，对提高微操作系统的精度起到了重要作用。该成果来源于胡俊峰副教授主持的国家自然科学基金项目《基于柔顺机构的智能微操作机器人动力学与控制研究》。 

本发明公开了一种同时具有水平与俯仰多视场的全景空间三维显示装置。该装置包括高速投影机、选择性透射式定向散射屏、反射镜系统和转动装置。选择性透射式定向散射屏可控制出射光在不同方向上的发散角度，使得观察者在水平方向及垂直方向的不同位置均能看到不同视角的双目视差图像，实现三维物体在全景空间上的三维显示。本发明提出的同时具有水平与俯仰多视场的全景空间三维显示装置可显示出三维场景的360°水平周视图像，同时在俯仰方向也能提供多环带视场的图像，实现三维显示。基于本发明的三维显示系统，可以实现真实的供多人360°环绕裸眼观看且具有空间消隐功能的空间三维的完美显示。

本发明公开了高视角分辨率的360°视场三维显示装置，包括：LED光源、照明光学系统、空间光调制器、投影光学系统、组合式定向散射屏、转动装置、图像存储控制模块、转动检测模块和光源脉冲驱动控制模块。本发明还公开了实现高视角分辨率的360°视场三维显示方法。本发明通过光源脉冲驱动控制模块对LED光源进行脉冲点亮的方式与组合式定向散射屏的旋转相配合，利用了每个定向散射子屏散射方向的微小偏差实现高密度的视角扫描，实现了具有高视角分辨率的360°视场三维显示，提高了三维显示图像的质量，更加符合人眼自然观察的习惯。

本发明公开了基于组合屏幕的俯仰多视角悬浮式全景空间三维显示装置，包括：组合式偏折型散射屏、高速投影机、图像控制模块、转动检测模块、电机和传动机构。高速投影机把三维物体不同俯仰视角的水平360°视场组合图像同时投影到组合式偏折型散射屏上的不同区域。组合式偏折型散射屏的每个区域均可控制不同角度入射光线的垂直偏折及发散角度和水平发散角度，保证围绕观看的不同高度的观察者的双眼都能观察到与其视点位置相符合的立体图像，实现再现的三维场景悬浮于组合式偏折型散射屏的上方。本发明中俯仰多视角悬浮式全景空间三维显示具有供多人俯仰多视角、水平360°全视场裸眼同时观看、空间遮挡消隐、可探入触摸交互等特点。

近年来，磁振子电子学在信息计算和信息传输领域表现出了极具价值的应用潜力。磁振子电子学利用以磁振子为载体的电子自旋进动来实现信息处理，有望实现无热量产生、低耗散的信息传输，相比于传统意义上通过操纵电荷来实现信息的处理的微电子学具有无可比拟的巨大优势。磁振子电子学领域的进展很大程度上依赖于能够有效传输磁振子的新材料的发现，而获得长距离的磁振子输运始终是磁振子电子学研究的重中之重。与通常的三维磁性绝缘体（如Yttrium Iron Garnet）相比，二维尺度下的磁振子被理论预言有很多的新颖物理效应，例如自旋能斯特效应，拓扑磁振子，以及外尔磁振子等。 在最新的研究文章中，量子材料科学中心韩伟课题组在二维磁性体系中展开工作并取得了重要进展，观测到了二维反铁磁体系中磁振子的长距离输运。MnPS3晶体是一种层状反铁磁材料，利用机械剥离手段得到了二维的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制备了用于测量磁振子输运的非局域器件，器件结构如图A所示。器件左侧Pt电极通过热方法来注入磁振子，右侧Pt电极探测在二维MnPS3中扩散传输的磁振子。在二维反铁磁MnPS3中，实验上观测到了几微米的磁振子扩散长度。并且从图B中可以看出，随着注入端和探测端距离的增加，探测到的非局域信号表现出e指数衰减的形式，跟一维漂移扩散模型的理论模型一致。在此基础上，他们还系统研究了MnPS3厚度对磁振子弛豫性质的影响。随着MnPS3厚度从40nm降低至8nm，磁振子弛豫长度由4μm减小到1μm（图C），这可能是由较薄的MnPS3中较强的表面杂质散射效应导致的。 该文章中的结果具有重要的学术价值：二维材料中的磁振子输运实现为二维磁性材料在磁振子电子学的应用与发展奠定了基础，也有望推动磁振子在量子尺度下的新颖量子物理性质研究。图：二维反铁磁体系中磁振子输运研究。（A）二维反铁磁MnPS3中的磁振子输运测量结构示意图。（B）自旋信号R_NL^*随电极间距的依赖关系，与理论预言的e指数衰减吻合。（C）磁振子弛豫长度随MnPS3厚度的依赖关系。 该工作于2019年2月7日在线发表于物理学术期刊Physical Review X上(Phys. Rev. X 9, 011026 (2019) )。 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011026。该工作由韩伟研究员设计和指导完成，北京大学量子材料科学中心2015级博士生邢文宇为文章第一作者，物理学院2015级本科生邱露颐为第二作者（今年9月份将去哈佛大学读博士），韩伟研究员为文章通讯作者。本工作的顺利完成得到了量子材料科学中心贾爽教授和谢心澄院士的合作帮助，以及国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的支持。

本发明公开了一种基于张量分解稀疏约束的三维心脏磁共振成像方法，其采用三维径向采样轨迹实现全心脏三维K空间数据的欠采样；通过高阶张量分解实现磁共振图像的稀疏表示，实现全心脏三维磁共振数据的最优稀疏表示，提高磁共振成像的精度；结合张量分解的稀疏数据的L1范数与全变差变换的复合正则化项作为约束项，利用快速复合分裂算法实现欠采样三维心脏磁共振图像重构。本发明方法有效缩短磁共振成像扫描时间，提高心脏磁共振成像的速度，有利于消除心脏检测过程中产生的运动伪影，提高三维心脏磁共振成像的精度。