[發(fā)明專利]一種運動目標位置檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811449921.0
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109557944B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢強;楊預立;戴振東;高文靜;倪健
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學;南京航空航天大學
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發(fā)明公開了一種運動目標位置檢測系統(tǒng)及方法。該方法包括：通過高斯擬合法標定多通道數(shù)據(jù)同步采集裝置中子傳感器單元的視軸；根據(jù)標定好子傳感器單元視軸的所述多通道數(shù)據(jù)同步采集裝置，基于信號加權(quán)的側(cè)抑制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，檢測待測目標的運動角度以及運動距離；根據(jù)所述運動角度以及所述運動距離確定待測目標的位置。本發(fā)明利用傳感器陣列中目標信號準高斯態(tài)，提出了傳感器陣列視軸快速標定法；基于復眼視神經(jīng)的側(cè)抑制特性，結(jié)合加權(quán)算法，實現(xiàn)視覺傳感器高時間分辨率下對環(huán)境目標運動參數(shù)的超分辨率角度定位與測距，從而能夠快速準確的檢測運動目標的位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及目標位置檢測領(lǐng)域，特別是涉及一種運動目標位置檢測方法。

背景技術(shù)

機器人的快速視覺導航與避障成為移動機器人的研究熱點，其中未知環(huán)境下目標信息(尤其是空間位置信號)的快速獲取與快速預判，是該研究的關(guān)鍵。復眼昆蟲低空間分辨率、高時間分辨率以及近乎360°的大視場視野為該技術(shù)的研究提供了生物原型。

昆蟲復眼的電生理學實驗研究表明，(1)復眼眼部信號由視葉簡單處理后直接傳輸給頸部和胸部神經(jīng)節(jié)，構(gòu)成視-控神經(jīng)一體化機制，實現(xiàn)行為動作的快速執(zhí)行，該種“低級信息處理模式”必定存在一種簡化型的方式來實現(xiàn)復眼大視場下的高時間分辨率特性；(2)視動反應實驗中，目標在生物復眼中的電信號表現(xiàn)為準高斯態(tài)；可根據(jù)高斯態(tài)分布的信號實現(xiàn)對目標的快速定位。

研究者常以光電傳感器模擬復眼小眼，研究生物視神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電信號的快速處理模式，仿制相關(guān)視覺功能。褚金奎團隊以沙蟻為原型，研制的光電二極管角度偏振導航系統(tǒng)，實現(xiàn)了機器人在自然環(huán)境下以太陽為基準的遠場景的高實時、高精度的自我定位；Reichardt以綠甲蟲為原型，提出了基于延遲算法相關(guān)的動目標運動檢測器(ElementMovement Detector，簡稱EMD)，利用相鄰光電傳感器響應信號的波峰檢測實現(xiàn)了對近場環(huán)境中單一目標在傳感器視軸垂直方向目標運動速度、方向及位置的檢測；Franchini等人采用基于EMD模型的光學反饋系統(tǒng)控制微小型飛行器實時角度切換，實現(xiàn)了對自身視軸垂直面內(nèi)目標的快速連續(xù)跟蹤和凝視。

以生物原型仿制的光電傳感器型仿生復眼，在遠場偏振光導航及近場視軸垂直面運動狀態(tài)分析中取得了良好的成效；但近場EMD模型沒有解決目標在視軸方向上距離的快速檢測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種運動目標位置檢測方法，以實現(xiàn)仿生復眼視覺傳感器在視軸方向?qū)δ繕说奈恢玫目焖贉蚀_檢測。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種運動目標位置檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：目標運動裝置、多通道數(shù)據(jù)同步采集裝置、光學調(diào)節(jié)裝置以及處理器；所述目標運動裝置用于帶動待測目標進行運動；所述多通道數(shù)據(jù)同步采集裝置設(shè)置在所述光學調(diào)節(jié)裝置上，所述多通道數(shù)據(jù)同步采集裝置用于采集所述待測目標在運動過程中的運動數(shù)據(jù)；光學調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)所述多通道數(shù)據(jù)同步采集裝置的位置；所述處理器與所述多通道數(shù)據(jù)同步采集裝置連接，所述處理器用于處理所述運動數(shù)據(jù)，確定所述待測目標的位置。

可選的，所述目標運動裝置包括運動控制卡、驅(qū)動器、步進電機、同步輪同步帶以及運動平臺；所述運動平臺用于放置所述待測目標；所述動控制卡、所述驅(qū)動器、所述步進電機、所述同步輪同步帶以及所述運動平臺依次連接；所述運動控制卡用于控制所述驅(qū)動器驅(qū)動所述步進電機轉(zhuǎn)動，所述步進電機帶動所述同步輪同步帶轉(zhuǎn)動，所述同步輪同步帶用于帶動運動平臺運動。

可選的，所述多通道數(shù)據(jù)同步采集裝置包括數(shù)據(jù)采集卡、信號處理模塊以及環(huán)形傳感器陣列；所述信號處理模塊同軸設(shè)置于所述環(huán)形傳感器陣列的正上方，所述信號處理模塊與所述傳感器陣列通過短距電纜連接，環(huán)形傳感器陣列用于將所述待測目標目標的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，所述信號處理模塊與所述環(huán)形傳感器陣列連接，用于對所述電信號進行抗噪、穩(wěn)定和放大處理，所述數(shù)據(jù)采集卡與所述信號處理模塊以及所述處理器連接，用于將處理后的電信號發(fā)送至所述處理器。