[发明专利]一种家蚕吐丝行为的解析与仿真方法

摘要

本发明涉及了一种家蚕吐丝行为的解析与仿真方法，该方法是基于一种家蚕吐丝行为数据的自动采集方法获得家蚕吐丝行为三维坐标数据，根据多项式曲线拟合的方法，求得家蚕吐丝行为的运动轨迹，利用模拟仿真的原理，再现家蚕的吐丝行为，并从时间和空间等全新的角度分析家蚕的轨迹方程，解析出家蚕吐丝行为的时序和位姿等特性，获得家蚕吐丝行为的平均速度与运动方向。本发明的有益效果在于该仿真方法为获取家蚕吐丝行为数据与蚕丝理化性能之间关联性的研究提供有利依据，有利于家蚕吐丝行为的控制以及蚕丝的获取。

主权项

一种家蚕吐丝行为的解析与仿真方法，其特征在于：所述方法是基于家蚕吐丝行为三维坐标数据，根据多项式拟合的方法，求出家蚕吐丝行为的运动轨迹，利用仿真的原理再现家蚕的吐丝行为，并从时间和空间角度解析家蚕吐丝行为的时序和位姿，为获取家蚕吐丝行为与蚕丝理化性能之间关联性的研究提供有利依据，有利于家蚕吐丝行为的控制以及蚕丝的获取；具体步骤如下：步骤A：数据采集，采集家蚕吐丝行为三维坐标数据；步骤B：数据处理，在Matlab曲线拟合工具箱中，通过GUI传输三维坐标数据，以散点图的方式进行查看；然后采用区间排除法对数据进行预处理，去除界外值、不定值和重复值；步骤C：模拟仿真，将处理后三维坐标数据分别在xoy以及yoz平面上进行多项式曲线拟合，求得平面运动轨迹，得到方程φ(x,y)＝0,其中，φ(x,y)＝0,分别表示在xoy和yoz平面上的蚕丝运动轨迹；然后通过两个不平行的平面轨迹方程组求得的立体运动轨迹方程F(x,y,z)＝0，即对平面曲线进行综合得到空间曲线最后在Matlab下对方程F(x,y,z)＝0进行仿真得到的即为家蚕吐丝行为的运动轨迹；步骤D:行为解析，根据家蚕吐丝行为的运动轨迹方程为F(x,y,z)＝0,设在t₀时刻家蚕所处的位置为o(x₀,y₀,z₀)，若在t时刻家蚕运动到点p(x_t,y_t,z_t),通过家蚕的运动轨迹方程，可以得到家蚕在t时刻的梯度以及在时间段[t₀,t]下的路程同时可以得到家蚕在时间段[t₀,t]平均速度由于不同速度下蚕丝的理化性能不同，可以划分多个时间段Δt₀,Δt₁,…Δt_n，分别求出各个时间段的平均速度，然后根据速度提取蚕丝，同时通过梯度▽_t可以知道家蚕吐丝下一步的运动方向，有利于机械臂按照人为需求去获取蚕丝；所述家蚕吐丝行为三维坐标数据是通过如下方法获得：在放置家蚕的平台上设置两个摄像头，同时采集家蚕吐丝过程中家蚕头部吐丝口的图像序列，然后对采集到的图像序列进行处理，并利用视差原理求出家蚕头部吐丝口的一系列三维坐标点；所述对图像序列的处理是利用家蚕吐丝口的颜色信息不同于家蚕身体其他部位的特点，根据颜色信息从背景中分割出家蚕头部吐丝口。