[發(fā)明專利]一種仿螳螂蝦復(fù)眼的圖像信息采集系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610125866.4
• 申請(qǐng)日: 2013-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105676881A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄒玉華
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像信息采集系統(tǒng)及工作方法，尤其涉及一種仿螳螂蝦復(fù)眼的圖像信息采集系統(tǒng)及工作方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)數(shù)字微鏡器件對(duì)場(chǎng)景圖像進(jìn)行采樣，由于光線強(qiáng)弱變化直接影響成像質(zhì)量，所以會(huì)出現(xiàn)光線強(qiáng)時(shí)，清晰度高，光線弱時(shí)，清晰度降低，噪點(diǎn)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(gòu)準(zhǔn)確度，圖像恢復(fù)效果更佳，但圖像會(huì)出現(xiàn)鋸齒和模糊現(xiàn)象。雖然雙立方插值方法的重構(gòu)效果優(yōu)于前兩者，但卻是以犧牲效率為代價(jià)，其所耗時(shí)間是其它方法的幾倍甚至幾十倍。同時(shí)這些算法只考慮局部像素與全局的相關(guān)性，在提高圖像恢復(fù)效果上有一定作用，然而卻破壞了原始圖像的高頻細(xì)節(jié)。

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲(chóng)具有較為寬廣的生存環(huán)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(huán)境中，由于太陽(yáng)光照及水介質(zhì)的共同作用，其光照條件產(chǎn)生劇烈的變化，為了適應(yīng)這種多變的生存環(huán)境，該物種在小眼排列結(jié)構(gòu)固定的前提下，通過(guò)晶狀體、感桿束的共同作用，自適應(yīng)的調(diào)節(jié)光接收角的大小，在整個(gè)復(fù)眼的視域內(nèi)形成不同程度的重疊，最終根據(jù)不同的光線環(huán)境接收到不同特性的光學(xué)信息。在明亮和陰暗兩種光照條件下，螳螂蝦通過(guò)肌絲的松弛和緊縮調(diào)節(jié)晶狀體及感桿束的長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)小眼視域縮小或擴(kuò)大的效果，獲取相對(duì)穩(wěn)定的光子數(shù)量或較好的空間分辨率，使二者達(dá)到平衡。根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室條件下所得結(jié)果，螳螂蝦在不同光照強(qiáng)度環(huán)境下，其復(fù)眼的成像去廣角度及視域會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，如亮適應(yīng)下其小眼視域?yàn)?度，是對(duì)應(yīng)暗適應(yīng)下2度小眼視域的2.5倍。這種昆蟲(chóng)復(fù)眼的成像控制機(jī)制能夠根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度的改變調(diào)節(jié)視域的范圍，如果將這種仿生學(xué)原理應(yīng)用于圖像采樣過(guò)程中，將極大提高采樣圖像的成像效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種仿螳螂蝦復(fù)眼的圖像信息采集系統(tǒng)及工作方法,該圖像信息采集系統(tǒng)及工作方法解決了根據(jù)目標(biāo)場(chǎng)景的亮度平均值（即環(huán)境光照強(qiáng)度）進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)圖像采樣視域范圍的技術(shù)問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種圖像信息采集系統(tǒng)，包括：用于復(fù)眼采集目標(biāo)場(chǎng)景信息的復(fù)眼透鏡陣列，該復(fù)眼透鏡陣列包括若干個(gè)小眼圖像采集單元，由若干條導(dǎo)軌按中心對(duì)稱方式拼接而成的導(dǎo)軌組件，各小眼圖像采集單元分別位于相應(yīng)導(dǎo)軌上，且按該導(dǎo)軌組件的中心對(duì)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；

與各成像器件相連的處理器模塊，該處理器模塊適于提取各成像器件獲取的目標(biāo)場(chǎng)景的亮度平均值，并根據(jù)該亮度平均值控制各導(dǎo)軌中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)小眼圖像采集單元分別沿所述導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動(dòng)，以調(diào)節(jié)復(fù)眼透鏡陣列的視域范圍；

其中，當(dāng)所述亮度平均值減弱時(shí)，所述處理器模塊控制各小眼圖像采集單元分別沿導(dǎo)軌向內(nèi)側(cè)相向移動(dòng)相應(yīng)距離，以收縮視域范圍；當(dāng)所述亮度平均值增強(qiáng)時(shí)，所述處理器模塊控制小眼圖像采集單元分別沿導(dǎo)軌向外側(cè)相背移動(dòng)相應(yīng)距離，以擴(kuò)大視域范圍。

進(jìn)一步，為了獲得更大視域，所述導(dǎo)軌為弧形導(dǎo)軌。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種圖像信息采集系統(tǒng)的工作方法；

所述圖像信息采集系統(tǒng)，包括：用于復(fù)眼采集目標(biāo)場(chǎng)景信息的復(fù)眼透鏡陣列，該復(fù)眼透鏡陣列包括若干個(gè)小眼圖像采集單元，由若干條導(dǎo)軌按中心對(duì)稱方式拼接而成的導(dǎo)軌組件，各小眼圖像采集單元分別位于相應(yīng)導(dǎo)軌上，且按該導(dǎo)軌組件的中心對(duì)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；

與各成像器件相連的處理器模塊，該處理器模塊適于提取各成像器件獲取的目標(biāo)場(chǎng)景的亮度平均值，并根據(jù)該亮度平均值控制各導(dǎo)軌中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)小眼圖像采集單元分別沿所述導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動(dòng)，以調(diào)節(jié)復(fù)眼透鏡陣列的視域范圍；

所述圖像信息采集系統(tǒng)的工作方法，包括：當(dāng)所述亮度平均值減弱時(shí)，所述處理器模塊控制各小眼圖像采集單元分別沿導(dǎo)軌向內(nèi)側(cè)相向移動(dòng)相應(yīng)距離，以收縮視域范圍；當(dāng)所述亮度平均值增強(qiáng)時(shí)，所述處理器模塊控制小眼圖像采集單元分別沿導(dǎo)軌向外側(cè)相背移動(dòng)相應(yīng)距離，以擴(kuò)大視域范圍。

進(jìn)一步，為了獲得更大視域，所述導(dǎo)軌為弧形導(dǎo)軌。