视觉、听觉、触觉、嗅觉与味觉是自然界人类等生物体获取和感知环境信息的5种基本感官。仿生传感与智能感知是将传感技术与生命科学、人工智能技术相结合，通过模仿生物体的感官功能实现信息的获取，包含了敏感机理与传感功能的仿生以及信息处理和智能识别技术的仿生，其中模拟生物感官的敏感机理和智能识别是发展仿生传感与智能感知的核心。本书从感官生物学机制、仿生传感技术原理、智能感知技术、实际应用及未来发展等多个层面对国内外仿生传感与智能感知技术研究进行了详细介绍。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 生物感官的发展现状 1
1.2.1 视觉感官的发展 2
1.2.2 听觉感官的发展 6
1.2.3 触觉感官的发展 10
1.2.4 嗅觉感官的发展 13
1.2.5 味觉感官的发展 16
1.3 仿生传感技术的发展现状 18
1.3.1 仿生传感器的工作原理 19
1.3.2 仿生传感技术的应用 24
1.4 智能感知技术的发展现状 31
1.4.1 智能感知识别技术的原理 32
1.4.2 智能感知技术的应用 34
1.5 仿生传感与智能感知的应用概述 40
1.5.1 仿生视觉与智能感知的应用 40
1.5.2 仿生听觉与智能感知的应用 43
1.5.3 仿生触觉与智能感知的应用 45
1.5.4 仿生嗅觉与智能感知的应用 48
1.5.5 仿生味觉与智能感知的应用 51
参考文献 53
第2章 仿生传感与智能感知技术基础 59
2.1 概述 59
2.2 视觉感知的生物学基础 59
2.2.1 视觉器官的生理结构 59
2.2.2 视觉感受器 63
2.2.3 视觉信息的传导 63
2.2.4 视觉信息的识别 65
2.3 听觉感知的生物学基础 71
2.3.1 听觉器官的生理结构 71
2.3.2 听觉感受器 73
2.3.3 听觉信息的传导 75
2.3.4 听觉信息的识别 76
2.4 触觉感知的生物学基础 79
2.4.1 触觉器官的生理结构 80
2.4.2 触觉感受器 81
2.4.3 触觉信息的传导 84
2.4.4 触觉信息的识别 86
2.5 嗅觉感知的生物学基础 87
2.5.1 嗅觉系统的生理结构 87
2.5.2 嗅觉感受器 89
2.5.3 嗅觉信息的传导 89
2.5.4 嗅觉信息的识别 91
2.6 味觉感知的生物学基础 93
2.6.1 味觉系统的生理结构 93
2.6.2 味觉感受器 94
2.6.3 味觉信息的传导 97
2.6.4 味觉信息的识别 102
2.7 多感官协同与大脑的感知 105
参考文献 108
第3章 仿生视觉传感与智能感知技术 113
3.1 概述 113
3.2 仿生视觉传感技术的研究 113
3.2.1 视觉传感器 113
3.2.2 视觉假体 120
3.3 仿生视觉的智能感知技术研究 126
3.3.1 计算机视觉 126
3.3.2 智能机器人视觉感知 141
3.3.3 视觉假体的识别 149
3.4 仿生视觉传感与智能感知技术的应用 153
3.4.1 仿生视觉传感与智能感知在医学中的应用 153
3.4.2 仿生视觉传感与智能感知在食品工业中的应用 156
3.4.3 仿生视觉传感与智能感知在环境质量评价中的应用 159
参考文献 163
第4章 仿生听觉传感与智能感知技术 171
4.1 概述 171
4.2 仿生听觉传感技术的研究 171
4.2.1 听觉传感器 171
4.2.2 人工耳蜗 181
4.3 仿生听觉的智能感知技术研究 186
4.3.1 仿生听觉感知模型 186
4.3.2 智能机器人的听觉感知技术 193
4.3.3 人体康复的听觉感知 202
4.4 仿生听觉传感与智能感知的应用 207
4.4.1 仿生听觉传感与智能感知在语音助手中的应用 207
4.4.2 仿生听觉传感与智能感知在机器人中的应用 209
4.4.3 仿生听觉技术在人体康复中的应用 218
参考文献 224
第5章 仿生触觉传感与智能感知技术 228
5.1 概述 228
5.2 仿生触觉传感技术的研究 228
5.2.1 触觉传感器的敏感材料 229
5.2.2 触觉传感器分类及传感机制 233
5.2.3 柔性仿生触觉传感器 237
5.3 仿生触觉的智能感知技术研究 243
5.3.1 纹理识别算法 243
5.3.2 多维力触觉传感器解耦技术 247
5.3.3 触觉深度学习的识别技术 256
5.3.4 多传感器信息融合技术 260
5.4 仿生触觉传感与智能感知技术的应用 265
5.4.1 模仿生物触觉的高灵敏仿生传感应用 265
5.4.2 人造电子皮肤的应用 269
5.4.3 仿生触觉在机器手与智能假肢中的应用 272
参考文献 276
第6章 仿生嗅觉传感与智能感知技术 280
6.1 概述 280
6.2 仿生嗅觉传感技术的研究 280
6.2.1 气敏传感技术 280
6.2.2 仿生嗅觉传感技术 286
6.2.3 电子鼻与在体生物电子鼻技术 292
6.3 仿生嗅觉的智能感知技术研究 294
6.3.1 基于统计方法的模式识别技术 296
6.3.2 基于神经网络的智能感知技术 300
6.3.3 基于生物启发的智能感知技术 306
6.4 仿生嗅觉传感与智能感知技术的应用 312
6.4.1 仿生嗅觉传感与智能感知在疾病诊断中的应用 312
6.4.2 仿生嗅觉传感与智能感知在智能机器人中的应用 318
6.4.3 仿生嗅觉传感与智能感知在食品与环境监测中的应用 321
参考文献 324
第7章 仿生味觉传感与智能感知技术 331
7.1 概述 331
7.2 仿生味觉传感技术的研究 331
7.2.1 味觉传感器敏感材料 332
7.2.2 味觉传感器 336
7.2.3 生物电子舌 343
7.3 仿生味觉智能识别技术 351
7.3.1 基于统计算法的识别技术 352
7.3.2 基于生物机制的识别技术 354
7.3.3 联合识别技术 358
7.3.4 基于电生理信号的识别技术 359
7.4 仿生味觉传感与智能感知技术的应用 367
7.4.1 仿生味觉传感与智能感知在食品检测中的应用 367
7.4.2 仿生味觉传感与智能感知在药物分析中的应用 370
7.4.3 仿生味觉传感与智能感知在水环境检测中的应用 371
7.4.4 多传感器技术融合 373
7.4.5 智能机器人 375
参考文献 376
第8章 仿生传感与智能感知未来发展趋势 381
8.1 概述 381
8.2 仿生视觉传感与智能感知的未来发展 381
8.2.1 视觉假体技术的未来发展 381
8.2.2 计算机视觉技术的未来发展 384
8.3 仿生听觉传感与智能感知的未来发展 388
8.3.1 仿生听觉传感技术的未来发展 388
8.3.2 听觉智能感知技术的未来发展 394
8.4 仿生触觉传感与智能感知的未来发展 399
8.4.1 基于生物机制研究的仿生触觉感知的未来发展 399
8.4.2 触觉与多模态感知融合的发展前景 400
8.5 仿生嗅觉传感与智能感知的未来发展 402
8.5.1 仿生嗅觉传感技术的未来发展 402
8.5.2 仿生嗅觉智能感知技术的未来发展 405
8.6 仿生味觉传感与智能感知的未来发展 408
8.6.1 仿生味觉传感技术的未来发展 408
8.6.2 多传感器技术融合与数据融合的味觉感知技术 411
8.7 与元宇宙结合的智能感知机器人的未来发展 413
参考文献 414
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