視覺、聽覺、觸覺、嗅覺與味覺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,通過模仿生物體的感官功能實現(xiàn)信息的獲取,包含了敏感機理與傳感功能的仿生以及信息處理和智能識別技術(shù)的仿生,其中模擬生物感官的敏感機理和智能識別是發(fā)展仿生傳感與智能感知的核心。本書從感官生物學(xué)機制、仿生傳感技術(shù)原理、智能感知技術(shù)、實際應(yīng)用及未來發(fā)展等多個層面對國內(nèi)外仿生傳感與智能感知技術(shù)研究進行了詳細介紹。
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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 視覺感官的發(fā)展 2
1.2.2 聽覺感官的發(fā)展 6
1.2.3 觸覺感官的發(fā)展 10
1.2.4 嗅覺感官的發(fā)展 13
1.2.5 味覺感官的發(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 仿生視覺與智能感知的應(yīng)用 40
1.5.2 仿生聽覺與智能感知的應(yīng)用 43
1.5.3 仿生觸覺與智能感知的應(yīng)用 45
1.5.4 仿生嗅覺與智能感知的應(yīng)用 48
1.5.5 仿生味覺與智能感知的應(yīng)用 51
參考文獻 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 視覺感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 59
2.2.1 視覺器官的生理結(jié)構(gòu) 59
2.2.2 視覺感受器 63
2.2.3 視覺信息的傳導(dǎo) 63
2.2.4 視覺信息的識別 65
2.3 聽覺感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 71
2.3.1 聽覺器官的生理結(jié)構(gòu) 71
2.3.2 聽覺感受器 73
2.3.3 聽覺信息的傳導(dǎo) 75
2.3.4 聽覺信息的識別 76
2.4 觸覺感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 79
2.4.1 觸覺器官的生理結(jié)構(gòu) 80
2.4.2 觸覺感受器 81
2.4.3 觸覺信息的傳導(dǎo) 84
2.4.4 觸覺信息的識別 86
2.5 嗅覺感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 87
2.5.1 嗅覺系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu) 87
2.5.2 嗅覺感受器 89
2.5.3 嗅覺信息的傳導(dǎo) 89
2.5.4 嗅覺信息的識別 91
2.6 味覺感知的生物學(xué)基礎(chǔ) 93
2.6.1 味覺系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu) 93
2.6.2 味覺感受器 94
2.6.3 味覺信息的傳導(dǎo) 97
2.6.4 味覺信息的識別 102
2.7 多感官協(xié)同與大腦的感知 105
參考文獻 108
第3章 仿生視覺傳感與智能感知技術(shù) 113
3.1 概述 113
3.2 仿生視覺傳感技術(shù)的研究 113
3.2.1 視覺傳感器 113
3.2.2 視覺假體 120
3.3 仿生視覺的智能感知技術(shù)研究 126
3.3.1 計算機視覺 126
3.3.2 智能機器人視覺感知 141
3.3.3 視覺假體的識別 149
3.4 仿生視覺傳感與智能感知技術(shù)的應(yīng)用 153
3.4.1 仿生視覺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 仿生視覺傳感與智能感知在環(huán)境質(zhì)量評價中的應(yīng)用 159
參考文獻 163
第4章 仿生聽覺傳感與智能感知技術(shù) 171
4.1 概述 171
4.2 仿生聽覺傳感技術(shù)的研究 171
4.2.1 聽覺傳感器 171
4.2.2 人工耳蝸 181
4.3 仿生聽覺的智能感知技術(shù)研究 186
4.3.1 仿生聽覺感知模型 186
4.3.2 智能機器人的聽覺感知技術(shù) 193
4.3.3 人體康復(fù)的聽覺感知 202
4.4 仿生聽覺傳感與智能感知的應(yīng)用 207
4.4.1 仿生聽覺傳感與智能感知在語音助手中的應(yīng)用 207
4.4.2 仿生聽覺傳感與智能感知在機器人中的應(yīng)用 209
4.4.3 仿生聽覺技術(shù)在人體康復(fù)中的應(yīng)用 218
參考文獻 224
第5章 仿生觸覺傳感與智能感知技術(shù) 228
5.1 概述 228
5.2 仿生觸覺傳感技術(shù)的研究 228
5.2.1 觸覺傳感器的敏感材料 229
5.2.2 觸覺傳感器分類及傳感機制 233
5.2.3 柔性仿生觸覺傳感器 237
5.3 仿生觸覺的智能感知技術(shù)研究 243
5.3.1 紋理識別算法 243
5.3.2 多維力觸覺傳感器解耦技術(shù) 247
5.3.3 觸覺深度學(xué)習(xí)的識別技術(shù) 256
5.3.4 多傳感器信息融合技術(shù) 260
5.4 仿生觸覺傳感與智能感知技術(shù)的應(yīng)用 265
5.4.1 模仿生物觸覺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 仿生觸覺在機器手與智能假肢中的應(yīng)用 272
參考文獻 276
第6章 仿生嗅覺傳感與智能感知技術(shù) 280
6.1 概述 280
6.2 仿生嗅覺傳感技術(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 仿生嗅覺的智能感知技術(shù)研究 294
6.3.1 基于統(tǒng)計方法的模式識別技術(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 仿生嗅覺傳感與智能感知技術(shù)的應(yīng)用 312
6.4.1 仿生嗅覺傳感與智能感知在疾病診斷中的應(yīng)用 312
6.4.2 仿生嗅覺傳感與智能感知在智能機器人中的應(yīng)用 318
6.4.3 仿生嗅覺傳感與智能感知在食品與環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用 321
參考文獻 324
第7章 仿生味覺傳感與智能感知技術(shù) 331
7.1 概述 331
7.2 仿生味覺傳感技術(shù)的研究 331
7.2.1 味覺傳感器敏感材料 332
7.2.2 味覺傳感器 336
7.2.3 生物電子舌 343
7.3 仿生味覺智能識別技術(shù) 351
7.3.1 基于統(tǒng)計算法的識別技術(shù) 352
7.3.2 基于生物機制的識別技術(shù) 354
7.3.3 聯(lián)合識別技術(shù) 358
7.3.4 基于電生理信號的識別技術(shù) 359
7.4 仿生味覺傳感與智能感知技術(shù)的應(yīng)用 367
7.4.1 仿生味覺傳感與智能感知在食品檢測中的應(yīng)用 367
7.4.2 仿生味覺傳感與智能感知在藥物分析中的應(yīng)用 370
7.4.3 仿生味覺傳感與智能感知在水環(huán)境檢測中的應(yīng)用 371
7.4.4 多傳感器技術(shù)融合 373
7.4.5 智能機器人 375
參考文獻 376
第8章 仿生傳感與智能感知未來發(fā)展趨勢 381
8.1 概述 381
8.2 仿生視覺傳感與智能感知的未來發(fā)展 381
8.2.1 視覺假體技術(shù)的未來發(fā)展 381
8.2.2 計算機視覺技術(shù)的未來發(fā)展 384
8.3 仿生聽覺傳感與智能感知的未來發(fā)展 388
8.3.1 仿生聽覺傳感技術(shù)的未來發(fā)展 388
8.3.2 聽覺智能感知技術(shù)的未來發(fā)展 394
8.4 仿生觸覺傳感與智能感知的未來發(fā)展 399
8.4.1 基于生物機制研究的仿生觸覺感知的未來發(fā)展 399
8.4.2 觸覺與多模態(tài)感知融合的發(fā)展前景 400
8.5 仿生嗅覺傳感與智能感知的未來發(fā)展 402
8.5.1 仿生嗅覺傳感技術(shù)的未來發(fā)展 402
8.5.2 仿生嗅覺智能感知技術(shù)的未來發(fā)展 405
8.6 仿生味覺傳感與智能感知的未來發(fā)展 408
8.6.1 仿生味覺傳感技術(shù)的未來發(fā)展 408
8.6.2 多傳感器技術(shù)融合與數(shù)據(jù)融合的味覺感知技術(shù) 411
8.7 與元宇宙結(jié)合的智能感知機器人的未來發(fā)展 413
參考文獻 414