微型机器人的磁场值计算方法、装置、设备和存储介质与流程

本发明涉及计算机信息技术领域，具体地涉及一种微型机器人的磁场值计算方法、装置、设备和存储介质。

背景技术：

利用微型机器人进行体内的靶向载药与辅助病症治疗已经成为目前生物医学工程领域的热点问题。驱动微型机器人的方法之一是用超顺磁性作为机器人制作材料，然后由外加磁场来控制机器人运动，因此通常会搭建一套由多个电磁线圈组成的驱动系统来构建空间分布磁场，通过改变各个线圈中的电流大小调整空间中的磁场大小，但是，在微型机器人的实时控制中系统需要知道机器人所处空间结构中的磁场值。

现有技术中想要得到结构空间中的磁场值可以通过理论计算与实际测量两种方法的得到，然而理论计算出的磁场值与实际系统的磁场值会存在一定的差别，同时理论实时计算消耗资源较大，实时性很难得到保证，同时实际测量的磁场数据是一些离散的数据点，无法得到空间中任意一点磁场值。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种微型机器人的磁场值计算方法、装置、设备和存储介质，能够在微型机器人处于空间中任意一点时，根据其所处的坐标、已知样本数据点的磁场值计算处目标数据点的磁场值，进而得到其所受磁场力，从而预测微型机器人的实际运动轨迹。

第一方面，本发明实施例提供了一种微型机器人的磁场值计算方法，包括：

获取目标数据点的坐标；

以所述目标数据点的坐标为球心，并以预设半径搜索球体空间内的所有样本数据点，获取与所述目标数据点的直线距离小于等于预设半径的n个数据点及其对应的n个磁场值；

判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离是否等于第一阈值；

当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配对应的磁场值，作为所述目标数据点的磁场值；

当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个样本数据点对应的n个磁场值，并基于反距离加权法拟合出所述目标数据点的磁场值。

优选地，所述第一阈值为0，所述预设半径为1mm。

优选地，当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个数据点对应的n个磁场值，并基于反距离加权法拟合出所述目标数据点的磁场值，具体为：

当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个样本数据点对应的n个磁场值；

以所述每个样本数据点和目标数据点之间的距离倒数为插值权重，并根据所述插值权重以及n个磁场值，基于球形搜索区域内的样本数据点对所述目标数据点的磁场值进行插值计算，以获得目标数据点的磁场值。

优选地，所述目标数据点的磁场值的表达式为：

其中，m0为目标数据点的磁场值，为第i个样本数据点的权重，mi为第i个样本数据点的实测磁场值。

优选地，在获取目标数据点的坐标之前，还包括：

基于磁场中xyz三个方向上固定间隔所测量的三维空间中离散数据点集合的坐标及其对应的磁场值建立磁场值数据库；其中，所述固定间隔为预设半径。

第二方面，本发明实施例提供了一种微型机器人的磁场值计算装置，包括：

坐标获取单元，用于获取目标数据点的坐标；

搜索单元，用于以所述目标数据点的坐标为球心，以预设半径搜索球体空间内的所有样本数据点，并存储与所述目标数据点的直线距离小于等于预设半径的n个数据点及其对应的n个磁场值；

判断单元，用于判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离是否等于第一阈值；

磁场值匹配单元，用于当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配对应的磁场值，作为所述目标数据点的磁场值；

磁场值拟合单元，用于当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个数据点对应的n个磁场值，并基于反距离加权法拟合出所述目标数据点的磁场值。

优选地，所述第一阈值为0，所述预设半径为1mm。

优选地，磁场值拟合单元，包括：

第一判断模块，用于当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个样本数据点对应的n个磁场值；

磁场值计算模块，用于以所述每个样本数据点和目标数据点之间的距离倒数为插值权重，并根据所述插值权重以及n个磁场值，基于球形搜索区域内的样本数据点对所述目标数据点的磁场值进行插值计算，以获得目标数据点的磁场值。

优选地，所述目标数据点的磁场值的表达式为：

其中，m0为目标数据点的磁场值，为第i个样本数据点的权重，mi为第i个样本数据点的实测磁场值。

优选地，还包括：

磁场数据库建立单元，用于基于磁场中xyz三个方向上固定间隔所测量的三维空间中离散数据点集合的坐标及其对应的磁场值建立磁场值数据库；其中，所述固定间隔为预设半径。

第三方面，本发明实施例还提供了一种微型机器人的磁场值计算设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如第一方面所述的微型机器人的磁场值计算方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如第一方面所述的微型机器人的磁场值计算方法。

实施本发明实施例，具有如下有益技术效果：

本发明提供的一种微型机器人的磁场值计算方法，能够在微型机器人处于空间中任意一点时，根据其所处的坐标、已知样本数据点的磁场值计算处目标数据点的磁场值，进而得到其所受磁场力，从而预测微型机器人的实际运动轨迹。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种微型机器人的磁场值计算方法的流程示意图。

图2为本发明第一实施例提供的一种目标数据点以及样本数据点的分布结构示意图。

图3为本发明第二实施例提供的一种微型机器人的磁场值计算装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例一：

请参阅图1和图2，本发明第一实施例提供了微型机器人的磁场值计算方法，其可由微型机器人的磁场值计算设备(以下简称“磁场值计算设备”)来执行，特别的，由磁场值计算设备内的一个或多个处理器来执行，并至少包括如下步骤：

s101，获取目标数据点的坐标。

s102，以所述目标数据点的坐标为球心，并以预设半径搜索球体空间内的所有样本数据点，获取与所述目标数据点的直线距离小于等于预设半径的n个数据点及其对应的n个磁场值。

在本实施例中，由于目标数据点的磁场无测量值，因此需要使用目标数据点附近的已知测量点作为样本数据点对所述目标数据点进行预测估计，具体地，以所述目标数据点的坐标为球心，并以预设半径搜索球体空间内的所有样本数据点，获取与所述目标数据点的直线距离小于等于预设半径的n个数据点及其对应的n个磁场值。

在本实施例中，预先建立的磁场数据库为基于磁场中xyz三个方向上固定间隔所测量的三维空间中离散数据点集合的坐标及其对应的磁场值建立磁场值数据库。其中，坐标为球形空间中的数据点的分布位置，磁场值的大小来为数据点的颜色。

其中，所述预半径的选取跟测量时的固定坐标间隔有关，为了确保能找到任意目标数据点附近的样本数据点，半径太大包含样本数据点太多，增加计算量，半径太小会出现样本数据点数太少的情况，拟合精度不够，因此，设置预设半径大小为固定间隔的大小，优选地，所述预设半径为1mm，当然，需要说明的是，在本发明其他实施例中，所述预设半径也可以为2mm或者3mm，在此，本发明不做具体限制。

s103，判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离是否等于第一阈值。

其中，为了使得所求求目标数据点的坐标刚好处于样本数据点上，因此，其磁场值就等于样本数据点的测量磁场值，则设定所述第一阈值为0。

s104，当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配对应的磁场值，作为所述目标数据点的磁场值。

s105，当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个样本数据点对应的n个磁场值，并基于反距离加权法拟合出所述目标数据点的磁场值。

参见图2，在本实施例中，当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个样本数据点对应的n个磁场值，同时以所述每个样本数据点和目标数据点之间的距离倒数为插值权重，并根据所述插值权重以及n个磁场值，基于球形搜索区域内的样本数据点对所述目标数据点的磁场值进行插值计算，以获得目标数据点的磁场值。具体地，找到与所述目标数据点相邻的3个样本数据点，由这3个点的坐标和磁场值确定需要插值的一小块区域。根据插值的分度值，在该区域每隔一个分度值(小数)确定一个插值点坐标，然后基于反距离加权法(算出插值点到3个整数点的3个距离，然后用距离的占比乘自身的磁场值)得到最终目标数据点的磁场值。

其中，目标数据点和样本数据点之间的距离的表达式为：

di为第i个样本数据点与目标数据点的直线距离，xi、yi以及zi为球形空间在xyz方向上的值，r为预设半径。

其中，所述目标数据点的磁场值的表达式为：

其中，m0为目标数据点的磁场值，为第i个样本数据点的权重，mi为第i个样本数据点的实测磁场值。

综上，本发明提供的一种微型机器人的磁场值计算方法，能够在微型机器人处于空间中任意一点时，根据其所处的坐标、已知样本数据点的磁场值计算处目标数据点的磁场值，进而得到其所受磁场力，从而预测微型机器人的实际运动轨迹。

本发明第二实施例：

参见图3，本发明实施例提供了一种微型机器人的磁场值计算装置，包括：

坐标获取单元100，用于获取目标数据点的坐标；

搜索单元200，用于以所述目标数据点的坐标为球心，以预设半径搜索球体空间内的所有样本数据点，并存储与所述目标数据点的直线距离小于等于预设半径的n个数据点及其对应的n个磁场值；

判断单元300，用于判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离是否等于第一阈值；

磁场值匹配单元400，用于当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配对应的磁场值，作为所述目标数据点的磁场值；

磁场值拟合单元500，用于当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个数据点对应的n个磁场值，并基于反距离加权法拟合出所述目标数据点的磁场值。

在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，所述第一阈值为0，所述预设半径为1mm。

在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，磁场值拟合单元，包括：

第一判断模块，用于当判断当前搜索的样本数据点与所述目标数据点的直线距离不等于第一阈值时，则从预先建立的磁场数据库中匹配与n个样本数据点对应的n个磁场值；

磁场值计算模块，用于以所述每个样本数据点和目标数据点之间的距离倒数为插值权重，并根据所述插值权重以及n个磁场值，基于球形搜索区域内的样本数据点对所述目标数据点的磁场值进行插值计算，以获得目标数据点的磁场值。

在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，所述目标数据点的磁场值的表达式为：

其中，m0为目标数据点的磁场值，为第i个样本数据点的权重，mi为第i个样本数据点的实测磁场值。

在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，还包括：

磁场数据库建立单元，用于基于磁场中xyz三个方向上固定间隔所测量的三维空间中离散数据点集合的坐标及其对应的磁场值建立磁场值数据库；其中，所述固定间隔为预设半径。

本发明实施例还提供了一种微型机器人的磁场值计算设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如上述实施例所述的微型机器人的磁场值计算方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述实施例所述的微型机器人的磁场值计算方法。

示例性地，本发明实施例所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述实现微型机器人的磁场值计算方法的执行过程。

所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(3digitalsignalprocessor，3dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegrate3dcircuit，asic)、现成可编程门阵列(fiel3d-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现微型机器人的磁场值计算系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、文字转换功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、文字消息数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartme3diacar3d,smc)，安全数字(secure3digital,s3d)卡，闪存卡(flashcar3d)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

本系统包含两个数据库。数据存储数据库，是服务器群进行存储调用信息的载体，存储数据包括导入的原始数据、清洗后的整理数据、模型数据、报表数据、评级结果数据等内容；crm数据库主要存储受评客户评级结果展示信息，为客户关系管理的统一存储数据库。

其中，所述实现一种微型机器人的磁场值计算系统的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，rea3d-onlymemory)、随机存取存储器(ram，ran3domaccessmemory)、电载波信号、gpu、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。