河北科技大学
信息科学与工程学院
实 训 报 告
学生姓名： 学 号：
专业班级：
实训地点：
实训时间：
指导教师：
年 月
实训成绩评定表
目录
第一周-----------------------------------------------------------------1
第二周-----------------------------------------------------------------6
第三周-----------------------------------------------------------------11
第四周-----------------------------------------------------------------14
第一周实训
一、 实训目的
提高学生在人体信息检测方面的能力，了解关于人体信息检测的基本理论知识和实践应用，以便对整个实训过程有一个全面系统的认识。
二、 实训任务和要求
1.了解有关针灸按摩方面的基本知识，了解针灸、穴位按摩等相关知识；
2.结合针灸，初步了解红外热成像技术，了解红外热像仪的使用方法和应用方向；
3.对机器人的语音识别及训练技术的基本内容进行初步认识；
4.了解实验“下肢运动能力检测”的基本原理和情况；
5.通过查找资料，结合自己的兴趣，初步确定个性化研究方向。
三、 实训过程与内容
1.通过“红外成像法测量家猫大脑皮层温度变化的研究”对针灸和红外探测技术进行初步了解。
电针刺激健康成年家猫相关穴位，利用红外热成像技术监测穴位刺激下的家猫大脑皮层温度变化，找出刺激穴位与大脑皮层激活功能区的对应关系，研究针灸在穴位刺激中的作用，红外图像结果显示电针刺激穴位后大脑皮层的反应以温度升高为主要趋势，刺激不同穴位对应的大脑皮层升温部位也不相同。动物实验的分析结论表明该研究成果为中医针灸在治疗脑部疾病的作用方面提供了图像及数据上的例证[1]。
2.初步了解针灸、穴位、经络等相关知识。
针灸：针法和灸法的总称。针法是指在中医理论的指导下把针具（通常指毫针）按照一定的角度刺入患者体内，运用捻转与提插等针刺手法来对人体特定部位进行刺激从而达到治疗疾病的目的。刺入点称为人体腧穴，简称穴位。
穴位:学名腧穴，指人体经络线上特殊的点区部位，中医可以通过针灸或者推拿、点按、艾炙刺激相应的经络点治疗疾病。穴位是中国文化和中医学特有的名词。多为神经末梢和血管较多的地方。也叫穴、穴道。
经络：中医上说，经络是运行气血、联系脏腑和体表及全身各部的通道，是人体功能的调控系统。经络学也是人体针灸和按摩的基础，是中医学的重要组成部分。 经络学说是祖国医学基础理论的核心之一，源于远古，服务当今。在两千多年的医学长河中，一直为保障中华民族的健康发挥着重要的作用。
3.红外热像技术及红外热像仪。
红外热像是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。
红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
红外热像仪的工作要借助一种电磁波-红外线，红外线具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃，利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。
这种热像图与物体表面的热分布场相对应；实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实标校正，伪色彩描绘等高线和直方进行数学运算、打印等。
红外热成像技术的优点
①红外热成像技术是一种被动式的非接触的检测与识别，隐蔽性好 由于红外热成像技术是一种对目标的被动式的非接触的检测与识别，因而隐蔽性好，不容易被发现，从而使红外热成像仪的操作者更安全、更有效。
②红外热成像技术不受电磁干扰，能远距离精确跟踪热目标，精确制导 由于红外热成像技术利用的是热红外线，因而不受电磁干扰。采用先进热成像技术的红外搜索与跟踪系统，能远距离精确跟踪热目标，并可同时跟踪多个目标，使武器发挥最佳效能。红外热成像技术可精确制导，使制导武器具有较高的智能性和发射后不用管的能力，并可寻找最重要的目标予以摧毁，从而大幅度提高了弹药的命中精度，使其作战威力成几十倍地提高。
③红外热成像技术能真正做到24h全天候监控
红外辐射是自然界中存在最为广泛的辐射，而大气、烟云等可吸收可见光和近红外线，但是对3～5μm和8～14μm的红外线却是透明的，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。因此，利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在雨、雪等烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到所需监控的目标。正是由于这个特点，红外热成像技术能真正做到24h全天候监控。
④红外热成像技术的探测能力强，作用距离远
利用红外热成像技术进行探测的能力强，可在敌方防卫武器射程之外实施观察，其作用距离远。目前手持式及装于轻武器上的热成像仪可让使用者看清800m以上的人体且瞄准射击的作用距离为2～3km左右；并且在舰艇上观察水面可达10km在1.5km高的直升机上可发现地面单兵的活动，在20km高的侦察机上可发现地面的人群和行驶的车辆，并可分析海水温度的变化而探测到水下潜艇等。
⑤红外热成像技术可采用多种显示方式，把人类的感官由五种增加到六种。
只有当物体的温度高达1000℃以上时，才能够发出可见光被人眼看见。而所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。如一个正常的人所发出的热红外线能量，大约为100W。这些都是人眼看不见的，但物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用红外热成像技术对物体进行无接触温度测量和热状态分析，并可采用多种显示方式显示出来。如对视频信号进行假彩色处理，便可由不同颜色显示不同温度的热图像;若反视频信号进行模数转换处理，即可用数字显示物体各点的温度值等，从而看清人眼原来看不见的东西。所以可以说，红外热成像技术把人类的感官由五种增加到六种。
⑥红外热成像技术能直观地显示物体表面的温度场，不受强光影响，应用广泛红外测温仪只能显示物体表面某一小区域或某一点的温度值，而红外热成像仪则可以同时测量物体表面各点温度的高低，直观地显示物体表面的温度场，并以图像形式显示出来。
由于红外热成像仪是探测目标物体的红外热辐射能量的大小，从而不像微光像增强仪那样处于强光环境中时会出现光晕或关闭，因此不受强光影响。
红外热成像技术除主要应用军事方面外，还可广泛应用于工业、农业、医疗、消防、考古、交通、地质、公安侦察等民用领域。并且，还可将这种技术大量地应用到安防监控领域中，以方便实现智能安防监控。
4.机器人的语音识别。
语音识别技术的应用包括语音拨号、语音导航、室内设备控制、语音文档检索、简单的听写数据录入等。语音识别技术与其他自然语言处理技术如机器翻译及语音合成技术相结合，可以构建出更加复杂的应用，例如语音到语音的翻译。
语音识别技术所涉及的领域包括：信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机理和听觉机理、人工智能等等。
通过单片机实现语音控制技术，语音识别控制特性，根据语音识别的基本原理，对智能机器人进行语音控制，使其根据人的指令做出左转、右转、前进、后退等相应的动作并可以通过训练实现指令的修改等。
在语音识别的研究发展过程中，相关研究人员根据不同语言的发音特点，设计和制作了以汉语（包括不同方言）、英语等各类语言的语音数据库，这些语音数据库可以为国内外有关的科研单位和大学进行汉语连续语音识别算法研究、系统设计、及产业化工作提供充分、科学的训练语音样本。例如：MIT Media lab Speech Dataset（麻省理工学院媒体实验室语音数据集）、Pitch and Voicing Estimates for Aurora 2(Aurora2语音库的基因周期和声调估计）、Congressional speech data（国会语音数据）、Mandarin Speech Frame Data（普通话语音帧数据）、用于测试盲源分离算法的语音数据等。
5.下肢运动能力检测。
通过对力度的测试，结合科学的实验，对数据进行分析，检验力度的变化等。可应用于伤后恢复程度的检验。
四、 实训总结与心得体会
在老师的带领下，我对人体信息检测技术有了初步的了解并且通过后期查找资料和与同学的讨论，对课上所学到的知识有了更加深入的认知。
这一次实训，拓宽了自己对“知识”的认识。之前学到的知识知识简简单单课本上学到的那些内容，或者是一些简单的实验，但是通过这次老师对人体信息检测的整体的介绍，深刻感受到我们学到的知识在现实生活中的应用是很广泛的，学好一门技术，可以应用到各个方面，就像看似没有关系的针灸和信息技术，如果可以很好的应用在一起的话，可以通过一个比较简单的途径解决很多用其他方法很难解决的东西。
在查阅了与红外热成像技术相关的一些知识之后，确定了自己个性化教育的研究，就是人体信息的红外检测方向。
五、 参考文献
[1]陈书旺、王明时、刘宝玉等.红外成像法测量家猫大脑皮层温度变化的研究[J]. 传感技术学报，20##年，第20卷（第二期）：251
第二周实训
一、实训目的
掌握红外热像仪的基本原理和用法，了解关于针灸的初等知识。
二、实训任务和要求
1.简单了解针灸的基本手法。
2.熟悉合谷穴和足三里穴，找到位置并了解具体功效等。
3.熟悉红外热像仪的使用方法和原理。
三、实训过程与内容
1.了解针灸的基本方法。
（1）针刺的全过程：揣穴，消毒，进针：单手进针法、指切进针法、提捏进针法、舒张进针法、夹持进针法、针管进针法
（2）进针的角度和深度：直刺、平刺、斜刺，根据年龄、体质、病情、部位的不同
（3）行针手法：基本手法：提插法，捻转法
辅助手法：循法，刮法，弹法，摇法，飞法，震颤法
（4）灸法：作用：温经散寒，扶阳固脱，消瘀散结，防病保健
种类：艾柱灸，艾条灸，温针灸，温灸器灸，灯火灸，天灸
先后顺序：先阳后阴，先上后下，先少后多
2.熟悉合谷穴，找到位置并了解具体功效等。
(1)合谷，别名虎口。属手阳明大肠经。原穴。在手背，第1、2掌骨间，当第二掌骨桡侧的中点处。或以一手的拇指指骨关节横纹，放在另一手拇、食指之间的指蹼缘上，当拇指尖下是穴。而有桡神经浅支，深部有正中神经的指掌侧固有神经，并有手背静脉网，近侧为桡动脉从手背穿向手掌之处。主治发热，头痛，目赤肿痛，鼻衄，血渊，咽喉肿痛，齿痛，耳聋，面肿，口眼㖞斜，中风口噤，热病无汗，多汗，消渴，黄疸，痛经，经闭，滞产，等。直刺0.5—0.8寸。[1]
(2)定位:
简便定位
在第一、二掌骨之间，当第二掌骨桡侧之中点处；或拇、食两指张开，以另一手的拇指关节横纹放在虎口上，当虎口与第一、二掌骨结合部连线的中点；拇、食指合拢，在肌肉的最高处即是。[1]
解剖定位
此腧穴在第1、2掌骨之间，第1骨间背侧肌中，深层有拇收肌横头；有手背静脉网，腧穴近侧正当桡动脉从手背穿向手掌之处；布有桡神经浅支的掌背侧神经，深部有正中神经的指掌侧固有神经。[2]
（3）主治病症：身热、头痛、眩晕、目赤肿痛、鼻衄鼻渊、咽喉肿痛、齿痛面肿、耳聋、失音、牙关紧闭、口眼歪斜、痄腮；发热、恶寒、咳嗽、无汗或多汗、疟疾；脘腹疼痛、呕吐、便秘、痢疾；小儿惊风、抽搐、癫狂、癫痫；痛经、闭经、滞产；瘾疹、皮肤瘙痒、疔疮、丹毒；肩臂疼痛、手指肿痛、麻木、半身不遂。[3]
3.
熟悉足三里穴，找到位置并了解具体功效等。
（1）足三里穴，是“足阳明胃经”的主要穴位之一，位于小腿外侧，犊鼻下3寸，犊鼻与解溪连线上，浅层布有腓肠外侧皮神经。深层有胫前动、静脉的分支或属支。主治胃肠病证，下肢痿痹，神志病，外科疾患，虚劳诸证。操作方法为直刺1~2寸。
（2）基本位置：足三里穴位于外膝眼下四横指、胫骨边缘。足三里从下往上触摸小腿的外侧，左膝盖的膝盖骨下面，可摸到凸块（胫骨外侧髁）。由此再往外，斜下方一点之处，还有另一凸块（腓骨小头）。这两块凸骨以线连结，以此线为底边向下作一正三角形。而此正三角形的顶点，正是足三里穴。足三里穴在外膝眼下3寸，距胫骨前嵴1横指，当胫骨前肌上。取穴时，由外膝眼向下量4横指，在腓骨与胫骨之间，由胫骨旁量1横指，该处即是。
（3）功能主治：胃痛，呕吐，呃逆，腹胀，腹痛，肠鸣，消化不良，泄泻，便秘，痢疾；咳嗽气喘，心悸气短，乳痈；失眠，癫狂，头晕；虚劳赢瘦，水肿；膝痛，下肢痿痹，脚气，等。
4.
熟悉红外热像仪的使用方法和原理。
<运行/暂停>
"运行" 表示测量中的情况 "暂停" 表示测量暂停时的情况.
按 REC/FRZ键可切换运行/暂停状态
<温度设置>
(1) 短期自动设置
按 AS 键
(2) 持续自动设置
长按 AS 键 (自动/手动设定转换到动 AT)
(3) 手动调整
搏动操作杆的 H Temp(Up) 键设置温度值的上限。同样，搏动操作杆的 L Temp(Down)键设置温度值的下限。在每个页面中，按NEAR(Left）FAR(Right)调整数位，按上下键H Temp(Up)或L Temp(Down)变换数字，按确认CENTER确认数值。
<焦距设置>
按操纵杆的左右键NEAR(Left)或FAR(Right)转到焦距设置。
在焦距设置页面上,按左键NEAR(Left)设置近焦,按右键FAR(Right)设置远焦(∞)。按确认键CENTER确认焦距设置页面上的焦点。
<播放模式转换>
快按VIS 键可按顺序依次转换以下模式: 热像图片 → 可视图片→ 合成图片 → 热像图片 (重复).
<合成播放设置菜单>
合成播放模式下，按下VIS 键，即显示合成播放设置菜单(见右图)。
在此菜单中，可设置合成图像的播放形式、温度范围和透明度，和用于合成的可视图片的尺寸及位置。 见P 4-16的合成播放设置菜单的操作方法。 选择设置菜单中的返回 “BACK” ，并按确认键CENTER 可返回到合成播放模式。
原理：红外热像仪的原理
红外热像仪是利用红外探测器、 光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像仪进行扫描，并聚焦在单元或分光探测器上，由探测器将红外辐射能转换电信号，经放大处理、转换为标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。
这种热像图与物体表面的分布场相对应；实际上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光相比缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实际校正，伪色彩描绘等高线和直方进行运算、打印等。
简而言之，红外热像仪是通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值，进而显示在显示器上，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。
四、实训总结与心得体会
通过学习，了解到了很多和自己学习的方向不同领域的东西，比如说针灸。好奇的同时也感叹人体复杂的构造和高深的中医理论。针灸学的内容很丰富，很全面，经过针灸实验操作的简单学习，初步了解了消毒方法，基本的进针方法，以及行针手法，留针出针方法。我从中获益匪浅，感受到了针灸从古代乃至现今的巨大魅力。
在练习使用热像仪的休息过程中，用红外热像仪观察了实验室，发现红外热像仪真的是很神奇的东西，它是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品，我观察到了实验室窗户的不同位置的温度区别，观察到了屋子中灯的温度很高，观察到了包里装的热水杯子并且在把杯子拿走之后残余温度的变化，观察到了手机、电脑的温度分布等等。
熟悉了红外热像仪的应用之后，更深刻的感受到，高科技产品运用到生活中会对生活产生的巨大帮助，希望自己以后也可以把学到的所有东西都运用到生活中去。
五、参考文献
[1]郭长青．针灸学现代研究与应用．北京市：学苑出版社，1999年：195-196页
[2]石学敏．针灸学．北京市：中国中医药出版社，20##年：34页
[3]何玲 陈思平 王立君．临床腧穴学．北京市：人民军医出版社，20##年：71页
第三周实训
一、实训目的
确定题目和实验方向，初步拟定实验主题和步骤。
二、实训任务和要求
1.初步拟定实验方向，确定实验的主题。
2.分析实验原理，并对结果进行假设猜想。
3.设计实验步骤和过程，并结合实际情况设计可行的方案。
三、实训过程与内容
红外热像技术作为一种新型的医疗诊断技术，有着其它一些影像技术所不可替代的优点。红外技术的医学应用主要包括人体温度检测、疾病临床诊断、疾病治疗与保健三个领域。红外测温检测在非典、流感期间发挥了重要作用；医用红外热成像技术是对结构成像技术（B超、CT、核磁共振）一个很好的补充，许多以往结构成像技术不能表现或晚于机能表现的异常信息，却能通过红外热成像技术表达。据文献报道，在发现肿瘤方面，它比CT、核磁早6～12个月。[1]因此可见，红外热像技术在生活中的重要程度。
1.拟定实验主题：
研究手腕的疲劳（手腕拎重物）对温度变化的影响
2.实验原理及猜想
红外诊断原理
众所周知，人体作为一个辐射源，和其他物体一样都遵循红外热辐射定律，每时每刻都在向外界发射热红外线。然而，人类作为自然界最高等的生命活动，它有着自己特有的属性，人体产生的红外辐射与其自身的机体结构和生理机制有着紧密的关系。
近代临床研究表明，人体不仅是个发热体，而且不同部位的温度差别很大。在正常情况下，人体温度的分布是相对稳定和呈现对称性的。但是在有些情况下，人体的某些部位的温度可能会发生变化，例如经过剧烈运动以后，人体的产热会变高，进而热辐射量会增加。
由于人体该部位的血流量变化或者细胞代谢异常而引起的温度上的变化，而当该部分温度上发生变化以后，其向外界散发的热量就会发生变化。
由红外热像仪采集到的该部位的图片就会与正常情况下不同，这种不同可能由肉眼无法识别，但是经过计算机多媒体图像处理技术分析和处理以后，就能够判别出其变化。[2]
猜想：手拎重物或者其他任何形式的疲劳对手腕温度变化产生影响，在疲劳情况下，受力的部分会比受力前的温度有一定程度的提升。
3.实验步骤
（1）在正常温度下，对手臂进行红外探测。
（2）为了使手腕部分疲劳，采用手拎重物的方法，某设定时间（10min）之后，对手腕进行下一次测试，与之前拍摄的图像进行分析比对。
4.实验可能出现误差的原因分析
（1）不同的人体质不同，在同一条件下的变化有可能有较大差别；
（2）由于时间相对较短，可能结果不会很明显；
（3）由于拍摄过程中拍摄人的手部抖动等，即便用一定高度的纸盒固定距离，仍会产生一定程度的误差；
（4）由于环境温度较低，原定的测手臂，改成测手腕，造成结果的不明显；
（5）同样由于实验室的温度较低，测试过程中，人体整体温度有下降趋势，这也是对结果造成影响的一个较大的原因。
四、实训总结与心得体会
在自己和同组人一起设计实验的过程中才发现，需要考虑的因素非常多，想做一个误差较小的实验，难度也是非常大的，尤其是考虑到这种人参与较多的实验，想达到自己想要的效果更是难上加难，为此，只能是尽力保证一个相对较为准确的结果，但是结果并不是很理想，由于现实条件的限制，很多地方就只能假设“较为准确”的进行，这也就提醒我们，在以后的实验设计过程中，要尽量考虑实验的可行性，并且尽量减小人为因素的影响，才是一个实验能保证尽量准确的重要条件。
为此，希望自己在今后的学习过程中，可以尽量严密的考虑到关于知识运用的各个方面，理论方面和实践的可能性方面全面均衡的考虑，以达到预计的效果。
五、参考文献
[1]乔世权.基于熵算法的膝关节红外图像特征提取研究[河北科技大学学位论文].石家庄:河北科技大学.2011
[2]范文会.多尺度熵法用于人体红外图像的腰椎病症研究[河北科技大学学位论文].石家庄:河北科技大学.2014
第四周实训
一、实训目的
利用红外热像仪进行一系列的实验，研究人体某一部位活动时是否会产生温度的变化。对已经设计好的实验进行分析，并开始实施实验，得出结论。
二、实训任务和要求
1.按照之前设计的实验步骤进行实验。
2.记录实验图像，将图像转化为数据。
3.实验结果和预想结果进行比对，分析造成实验结果的原因。
三、实训过程与内容
1.实验步骤
（1）在正常温度下，对手臂进行红外探测。
（2）为了使手腕部分疲劳，采用手拎重物的方法，某设定时间（10min）之后，对手腕进行下一次测试，与之前拍摄的图像进行分析比对。
2.实验图像与数据
测试前的图像
测试前的数据1
测试前的数据2
测试后的图像
测试后的数据1
测试后的数据2
3.通过实验图像及数据的分析，证实测试后，相对于之前，活动确实可以使温度产生一定程度的变化。
4.但是因为实验过程中人体可能会因为其他原因同样产生热量的变化，影响到结果的准确性，所以尽管在过程中尽量保证人体有较少的其他活动，实验误差仍然会很大程度的存在。
四、实训总结与心得体会
通过此次个性化实训，使我更加扎实的掌握了有关红外热像技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期准备和理论知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
这次实训，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，给了我莫大的空间。同时，实验设计和实现让我感触很深，使我对抽象的理论有了具体的认识。红外热像技术是一门非常实用的科学，在21世纪信息高速发展的时代中，无论是生活还是医用方面，它都具有很重要的意义。
我掌握了如何利用红外热像仪实现对人体状况的检测，并且通过团队的分工、合作，提高了效率，又在一种轻松的情况下掌握了很多知识。
总之，这次实训使我收获很多、学会很多、比以往更有耐心很多。感谢学校及老师给我们这次深层次学习的机会，最真挚的感谢我们的辅导老师陈老师和学姐。在设计过程中，老师精心的辅导和学姐不厌其烦地的态度才使得我们以顺利的完成这次设计，让我们对产生对知识的好奇，同时也增加我们对知识的追求和欲望度。希望自己以后也可以把学习到的技能运用到生活和工作中，这才是最重要的。