[實用新型]一種模擬復眼的自適應圖像信息采集裝置

有效

• 申請號: 201320558476.8
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN203444338U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 樊棠懷;張瑞;樊飛燕;杜海贛
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院
• 主分類號: G05D3/00
• 分類號: G05D3/00;H04N5/351;G02B3/00
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔣全強

技術領域

本實用新型涉及一種自適應圖像信息采集裝置，尤其涉及一種仿螳螂蝦的復眼自適應圖像信息采集裝置。

背景技術

在現有技術中，通過數字微鏡器件對場景圖像進行采樣，由于光線強弱變化直接影響成像質量，所以會出現光線強時，清晰度高，光線弱時，清晰度降低，噪點增加；雖然有很多軟件處理方法提高弱光線下的清晰度，但是處理效果不佳，例如，最近鄰域插值方法、雙線性插值方法、雙立方插值方法等。雙線性插值方法比最近鄰域插值方法具有更高的重構準確度，圖像恢復效果更佳，但圖像會出現鋸齒和模糊現象。雖然雙立方插值方法的重構效果優于前兩者，但卻是以犧牲效率為代價，其所耗時間是其它方法的幾倍甚至幾十倍。同時這些算法只考慮局部像素與全局的相關性，在提高圖像恢復效果上有一定作用，然而卻破壞了原始圖像的高頻細節。

現有研究發現，昆蟲具有較為寬廣的生存環境，例如，螳螂蝦所生活的水域從水下50米一直延伸到水下100米。在該環境中，由于太陽光照及水介質的共同作用，其光照條件產生劇烈的變化，為了適應這種多變的生存環境，該物種在小眼排列結構固定的前提下，通過晶狀體、感桿束的共同作用，自適應的調節光接收角的大小，在整個復眼的視域內形成不同程度的重疊，最終根據不同的光線環境接收到不同特性的光學信息。在明亮和陰暗兩種光照條件下，螳螂蝦通過肌絲的松弛和緊縮調節晶狀體及感桿束的長度，從而實現小眼視域縮小或擴大的效果，獲取相對穩定的光子數量或較好的空間分辨率，使二者達到平衡。根據在實驗室條件下所得結果，螳螂蝦在不同光照強度環境下，其復眼的成像去廣角度及視域會發生相應變化，如亮適應下其小眼視域為5度，是對應暗適應下2度小眼視域的2.5倍。這種昆蟲復眼的成像控制機制能夠根據環境光照強度的改變調節視域的范圍，如果將這種仿生學原理應用于圖像采樣過程中，將極大提高采樣圖像的成像效果。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可根據環境光照強度進行自適應調節圖像采樣視域范圍的模擬復眼的自適應圖像信息采集裝置。

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種模擬復眼的自適應圖像信息采集裝置，包括：用于復眼采集目標場景信息的復眼透鏡陣列，該復眼透鏡陣列包括四個小眼圖像采集單元，由四條導軌按X形對稱方式拼接而成的導軌組件，所述四個小眼圖像采集單元分別位于四條導軌上，且按該導軌組件的中心對稱分布，其中，所述小眼圖像采集單元包括透鏡，位于該透鏡后端的成像器件；各導軌上分別設有用于帶動小眼圖像采集單元沿相應導軌同步相向或相背等速移動的傳動機構；設于所述導軌組件中心點的光敏傳感器，與該光敏傳感器相連的處理器模塊，該單片機模塊與傳動機構中的各電機驅動模塊相連。

本實用新型相對于現有技術具有積極的效果：（1）本實用新型通過復眼透鏡陣列中四個小眼圖像采集單元移動來調節視域大小，實現了當環境光照強度增強時，所述處理器模塊控制各小眼圖像采集單元分別沿導軌向外側相背移動相應距離，以擴大視域范圍；在環境光照強度減弱時，所述處理器模塊控制各小眼圖像采集單元分別沿導軌向內側相向移動相應距離，以收縮視域范圍；當視域范圍縮小后，各小眼圖像采集單元的單個視域在采集目標場景時，必然會有視域重疊部分，利用視域重疊部分提高圖像的清晰度，本實用新型通過硬件的改進設計避免了純軟件算法提高清晰度的帶來的技術缺陷。（2）本實用新型利用移動的小眼圖像采集單元實現類似螳螂蝦的復眼功能，比傳統的N多個小眼圖像采集單元來實現復眼功能成本更低。

附圖說明

為了清楚說明本實用新型的創新原理及其相比于現有產品的技術優勢，下面借助于附圖通過應用所述原理的非限制性實例說明一個可能的實施例。在圖中：

圖1為本實用新型的自適應圖像信息采集裝置在環境光照強度減弱時的示意圖；

圖2為本實用新型的自適應圖像信息采集裝置在環境光照強度增強時的示意圖；

圖3為本實用新型的復眼透鏡陣列的兩條導軌本體的結構示意圖;

圖4為本實用新型的復眼透鏡陣列的兩條導軌本體的一種傳動機構示意圖;

圖5為本實用新型的復眼透鏡陣列的兩條導軌本體的另一種傳動機構示意圖;

圖6為本實用新型的復眼透鏡陣列的單根導軌本體的結構示意圖

圖7為本實用新型的單根導軌本體、滑塊和小眼圖像采集單元結構示意圖；

圖8為本實用新型的復眼透鏡陣列的控制電路結構示意圖。