[發明專利]仿昆蟲復眼立體視覺的多通道視覺測距法

有效

• 申請號: 201910904356.0
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110645956B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 邢強;高文靜;顧俊;楊預立
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G01C3/02
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 徐思波

本發明提供一種仿昆蟲復眼立體視覺的多通道視覺測距方法，源于昆蟲復眼的大視場范圍內對目標快速避害或捕捉特性，展開仿復眼多通道視覺快速測距傳感器研究。首先建立了基于目標方向檢測的仿復眼多通道的目標快速測距模型；其次基于離散信號的高斯分布特性，提出一種適用于大視場、多通道傳感器視軸方向的快速確定法，實現了環形傳感器陣列視軸標定以及實現對目標方向確定；最后，仿復眼立體視覺測距模式，實現了基于信號高斯分布模型特征的仿生立體視覺測距。

技術領域

本發明涉及一種實時測距方法，具體涉及一種仿昆蟲復眼立體視覺的多通道視覺測距法。

背景技術

立體視覺，是一種利用兩眼不同視圖來估計距離的能力，是神經科學中重要的感知系統模型，也是機器視覺的一個主要領域。哺乳動物、鳥類以及幾乎所有的機器視覺算法都是基于兩眼圖像亮度定義間的相似性，計算產生跨場景的深度信息；但是在處理復雜環境目標信息時，特征的配準計算會大大降低了系統實時性，限制了立體視覺在快速智能機器人導航中的應用。

視覺在昆蟲行為中起著重要作用，例如飛行控制、獵物探測和避碰。螳螂展示了上述三種視覺引導行為。雄性螳螂可能會飛去尋找雌性，然后需要控制它們的飛行路線。螳螂在視覺上檢測到他們的獵物并展示對一個接近物體的防御反應，有人認為螳螂擁有可能與這些行為有關的視覺中間神經元：飛行控制、獵物識別和碰撞檢測。Nitynanda等人利用昆蟲視覺引導的行為學研究表明：螳螂使用目標在兩復眼間移動區域內的立體視覺來判斷目標位置，視野范圍內不同距離的物體會在視網膜上產生對應的目標信號——且會伴隨著物體的遠近變化產生視覺角度上的差異，這種差異可以由復眼不同視角方向小眼進行檢測與分析，通過不同視角方向的小眼對目標的檢測，結合其神經網絡，實現目標距離的三角視差快速測量。

自然界中，復眼螳螂利用立體視覺實現復雜環境下對運動目標的快速測距，且螳螂的立體視覺比脊椎動物更加簡單。研究表明，螳螂使用了與脊椎動物立體感完全不同的計算方法——即非直接對比兩只眼睛圖像的亮度，而是使用目標在兩眼中體現的相似模式。與常見的立體視覺相比，即使當亮度模式不匹配，螳螂復眼也具有很好的立體距離判斷能力，體現出很強的魯棒性。

仿螳螂復眼多通道視覺系統的測距特性，提出一種基于多通道環形視覺傳感器陣列信號高斯分布特征的立體視覺快速測距法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種仿昆蟲復眼立體視覺的多通道視覺測距法，適用于多通道組成的視覺系統，避免了多通道視覺傳感器間信號特征的匹配，是一種基于立體視覺的快速測距快速方法。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種仿昆蟲復眼立體視覺的多通道視覺測距法，包括如下步驟：

(1)建立基于目標方向檢測的仿復眼快速測距模型

建立多通道環形傳感器雙目測距裝置，由兩個環形傳感器組成，每個環形傳感器由N個子傳感器呈夾角δ的環形排列而成，建立直角坐標系，原點位于兩個環形傳感器的中心點O₁和O₂中間，兩個中心點O₁和O₂之間的連線為基線、間距為2a，坐標系中的一點P可由經過O₁、O₂的中心方位角分別為α、β的兩直線的交點表示；當要檢測坐標系空間內某一點P的位置時，由于基線已知，僅需獲取兩環形傳感器的方位角α、β，結合三角測距法可獲得P點的空間位置，建立基于目標方向檢測的仿復眼快速測距模型如式(1)：

(2)確定基于環形傳感器目標信號匹配測距模型的方位角，實現三角測距