視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)與味覺(jué)是自然界人類等生物體獲取和感知環(huán)境信息的5種基本感官。仿生傳感與智能感知是將傳感技術(shù)與生命科學(xué)、人工智能技術(shù)相結(jié)合,通過(guò)模仿生物體的感官功能實(shí)現(xiàn)信息的獲取,包含了敏感機(jī)理與傳感功能的仿生以及信息處理和智能識(shí)別技術(shù)的仿生,其中模擬生物感官的敏感機(jī)理和智能識(shí)別是發(fā)展仿生傳感與智能感知的核心。本書(shū)從感官生物學(xué)機(jī)制、仿生傳感技術(shù)原理、智能感知技術(shù)、實(shí)際應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展等多個(gè)層面對(duì)國(guó)內(nèi)外仿生傳感與智能感知技術(shù)研究進(jìn)行了詳細(xì)介紹。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 生物感官的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.1 視覺(jué)感官的發(fā)展 2
1.2.2 聽(tīng)覺(jué)感官的發(fā)展 6
1.2.3 觸覺(jué)感官的發(fā)展 10
1.2.4 嗅覺(jué)感官的發(fā)展 13
1.2.5 味覺(jué)感官的發(fā)展 16
1.3 仿生傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 18
1.3.1 仿生傳感器的工作原理 19
1.3.2 仿生傳感技術(shù)的應(yīng)用 24
1.4 智能感知技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 31
1.4.1 智能感知識(shí)別技術(shù)的原理 32
1.4.2 智能感知技術(shù)的應(yīng)用 34
1.5 仿生傳感與智能感知的應(yīng)用概述 40
1.5.1 仿生視覺(jué)與智能感知的應(yīng)用 40
1.5.2 仿生聽(tīng)覺(jué)與智能感知的應(yīng)用 43
1.5.3 仿生觸覺(jué)與智能感知的應(yīng)用 45
1.5.4 仿生嗅覺(jué)與智能感知的應(yīng)用 48
1.5.5 仿生味覺(jué)與智能感知的應(yīng)用 51
參考文獻(xiàn) 53
第2章 仿生傳感與智能感知技術(shù)基礎(chǔ) 59
2.1 概述 59
2.2 視覺(jué)感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 59
2.2.1 視覺(jué)器官的生理結(jié)構(gòu) 59
2.2.2 視覺(jué)感受器 63
2.2.3 視覺(jué)信息的傳導(dǎo) 63
2.2.4 視覺(jué)信息的識(shí)別 65
2.3 聽(tīng)覺(jué)感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 71
2.3.1 聽(tīng)覺(jué)器官的生理結(jié)構(gòu) 71
2.3.2 聽(tīng)覺(jué)感受器 73
2.3.3 聽(tīng)覺(jué)信息的傳導(dǎo) 75
2.3.4 聽(tīng)覺(jué)信息的識(shí)別 76
2.4 觸覺(jué)感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 79
2.4.1 觸覺(jué)器官的生理結(jié)構(gòu) 80
2.4.2 觸覺(jué)感受器 81
2.4.3 觸覺(jué)信息的傳導(dǎo) 84
2.4.4 觸覺(jué)信息的識(shí)別 86
2.5 嗅覺(jué)感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 87
2.5.1 嗅覺(jué)系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu) 87
2.5.2 嗅覺(jué)感受器 89
2.5.3 嗅覺(jué)信息的傳導(dǎo) 89
2.5.4 嗅覺(jué)信息的識(shí)別 91
2.6 味覺(jué)感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 93
2.6.1 味覺(jué)系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu) 93
2.6.2 味覺(jué)感受器 94
2.6.3 味覺(jué)信息的傳導(dǎo) 97
2.6.4 味覺(jué)信息的識(shí)別 102
2.7 多感官協(xié)同與大腦的感知 105
參考文獻(xiàn) 108
第3章 仿生視覺(jué)傳感與智能感知技術(shù) 113
3.1 概述 113
3.2 仿生視覺(jué)傳感技術(shù)的研究 113
3.2.1 視覺(jué)傳感器 113
3.2.2 視覺(jué)假體 120
3.3 仿生視覺(jué)的智能感知技術(shù)研究 126
3.3.1 計(jì)算機(jī)視覺(jué) 126
3.3.2 智能機(jī)器人視覺(jué)感知 141
3.3.3 視覺(jué)假體的識(shí)別 149
3.4 仿生視覺(jué)傳感與智能感知技術(shù)的應(yīng)用 153
3.4.1 仿生視覺(jué)傳感與智能感知在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 153
3.4.2 仿生視覺(jué)傳感與智能感知在食品工業(yè)中的應(yīng)用 156
3.4.3 仿生視覺(jué)傳感與智能感知在環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用 159
參考文獻(xiàn) 163
第4章 仿生聽(tīng)覺(jué)傳感與智能感知技術(shù) 171
4.1 概述 171
4.2 仿生聽(tīng)覺(jué)傳感技術(shù)的研究 171
4.2.1 聽(tīng)覺(jué)傳感器 171
4.2.2 人工耳蝸 181
4.3 仿生聽(tīng)覺(jué)的智能感知技術(shù)研究 186
4.3.1 仿生聽(tīng)覺(jué)感知模型 186
4.3.2 智能機(jī)器人的聽(tīng)覺(jué)感知技術(shù) 193
4.3.3 人體康復(fù)的聽(tīng)覺(jué)感知 202
4.4 仿生聽(tīng)覺(jué)傳感與智能感知的應(yīng)用 207
4.4.1 仿生聽(tīng)覺(jué)傳感與智能感知在語(yǔ)音助手中的應(yīng)用 207
4.4.2 仿生聽(tīng)覺(jué)傳感與智能感知在機(jī)器人中的應(yīng)用 209
4.4.3 仿生聽(tīng)覺(jué)技術(shù)在人體康復(fù)中的應(yīng)用 218
參考文獻(xiàn) 224
第5章 仿生觸覺(jué)傳感與智能感知技術(shù) 228
5.1 概述 228
5.2 仿生觸覺(jué)傳感技術(shù)的研究 228
5.2.1 觸覺(jué)傳感器的敏感材料 229
5.2.2 觸覺(jué)傳感器分類及傳感機(jī)制 233
5.2.3 柔性仿生觸覺(jué)傳感器 237
5.3 仿生觸覺(jué)的智能感知技術(shù)研究 243
5.3.1 紋理識(shí)別算法 243
5.3.2 多維力觸覺(jué)傳感器解耦技術(shù) 247
5.3.3 觸覺(jué)深度學(xué)習(xí)的識(shí)別技術(shù) 256
5.3.4 多傳感器信息融合技術(shù) 260
5.4 仿生觸覺(jué)傳感與智能感知技術(shù)的應(yīng)用 265
5.4.1 模仿生物觸覺(jué)的高靈敏仿生傳感應(yīng)用 265
5.4.2 人造電子皮膚的應(yīng)用 269
5.4.3 仿生觸覺(jué)在機(jī)器手與智能假肢中的應(yīng)用 272
參考文獻(xiàn) 276
第6章 仿生嗅覺(jué)傳感與智能感知技術(shù) 280
6.1 概述 280
6.2 仿生嗅覺(jué)傳感技術(shù)的研究 280
6.2.1 氣敏傳感技術(shù) 280
6.2.2 仿生嗅覺(jué)傳感技術(shù) 286
6.2.3 電子鼻與在體生物電子鼻技術(shù) 292
6.3 仿生嗅覺(jué)的智能感知技術(shù)研究 294
6.3.1 基于統(tǒng)計(jì)方法的模式識(shí)別技術(shù) 296
6.3.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能感知技術(shù) 300
6.3.3 基于生物啟發(fā)的智能感知技術(shù) 306
6.4 仿生嗅覺(jué)傳感與智能感知技術(shù)的應(yīng)用 312
6.4.1 仿生嗅覺(jué)傳感與智能感知在疾病診斷中的應(yīng)用 312
6.4.2 仿生嗅覺(jué)傳感與智能感知在智能機(jī)器人中的應(yīng)用 318
6.4.3 仿生嗅覺(jué)傳感與智能感知在食品與環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 321
參考文獻(xiàn) 324
第7章 仿生味覺(jué)傳感與智能感知技術(shù) 331
7.1 概述 331
7.2 仿生味覺(jué)傳感技術(shù)的研究 331
7.2.1 味覺(jué)傳感器敏感材料 332
7.2.2 味覺(jué)傳感器 336
7.2.3 生物電子舌 343
7.3 仿生味覺(jué)智能識(shí)別技術(shù) 351
7.3.1 基于統(tǒng)計(jì)算法的識(shí)別技術(shù) 352
7.3.2 基于生物機(jī)制的識(shí)別技術(shù) 354
7.3.3 聯(lián)合識(shí)別技術(shù) 358
7.3.4 基于電生理信號(hào)的識(shí)別技術(shù) 359
7.4 仿生味覺(jué)傳感與智能感知技術(shù)的應(yīng)用 367
7.4.1 仿生味覺(jué)傳感與智能感知在食品檢測(cè)中的應(yīng)用 367
7.4.2 仿生味覺(jué)傳感與智能感知在藥物分析中的應(yīng)用 370
7.4.3 仿生味覺(jué)傳感與智能感知在水環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用 371
7.4.4 多傳感器技術(shù)融合 373
7.4.5 智能機(jī)器人 375
參考文獻(xiàn) 376
第8章 仿生傳感與智能感知未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 381
8.1 概述 381
8.2 仿生視覺(jué)傳感與智能感知的未來(lái)發(fā)展 381
8.2.1 視覺(jué)假體技術(shù)的未來(lái)發(fā)展 381
8.2.2 計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的未來(lái)發(fā)展 384
8.3 仿生聽(tīng)覺(jué)傳感與智能感知的未來(lái)發(fā)展 388
8.3.1 仿生聽(tīng)覺(jué)傳感技術(shù)的未來(lái)發(fā)展 388
8.3.2 聽(tīng)覺(jué)智能感知技術(shù)的未來(lái)發(fā)展 394
8.4 仿生觸覺(jué)傳感與智能感知的未來(lái)發(fā)展 399
8.4.1 基于生物機(jī)制研究的仿生觸覺(jué)感知的未來(lái)發(fā)展 399
8.4.2 觸覺(jué)與多模態(tài)感知融合的發(fā)展前景 400
8.5 仿生嗅覺(jué)傳感與智能感知的未來(lái)發(fā)展 402
8.5.1 仿生嗅覺(jué)傳感技術(shù)的未來(lái)發(fā)展 402
8.5.2 仿生嗅覺(jué)智能感知技術(shù)的未來(lái)發(fā)展 405
8.6 仿生味覺(jué)傳感與智能感知的未來(lái)發(fā)展 408
8.6.1 仿生味覺(jué)傳感技術(shù)的未來(lái)發(fā)展 408
8.6.2 多傳感器技術(shù)融合與數(shù)據(jù)融合的味覺(jué)感知技術(shù) 411
8.7 與元宇宙結(jié)合的智能感知機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展 413
參考文獻(xiàn) 414