一种仿螳螂虾的复眼自适应图像信息采集系统技术方案

本发明专利技术涉及一种仿螳螂虾的复眼自适应图像信息采集系统，包括：用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括四个小眼图像采集单元，由四条导轨按X形对称方式拼接而成的导轨组件，所述四个小眼图像采集单元分别位于四条导轨上，且按该导轨组件的中心对称分布，其中，所述小眼图像采集单元包括透镜，位于该透镜后端的成像器件；与用于测量环境光照强度的光敏传感器相连的MCU模块，该MCU模块根据环境光照强度控制各小眼图像采集单元分别沿所述导轨同步相向或相背等速移动，以调节复眼透镜阵列的视域范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自适应图像信息采集系统及工作方法，尤其涉及一种仿螳螂虾的复眼自适应图像信息采集系统及工作方法。
技术介绍
在现有技术中，通过数字微镜器件对场景图像进行采样，由于光线强弱变化直接影响成像质量，所以会出现光线强时，清晰度高，光线弱时，清晰度降低，噪点增加；虽然有很多软件处理方法提高弱光线下的清晰度，但是处理效果不佳，例如，最近邻域插值方法、双线性插值方法、双立方插值方法等。双线性插值方法比最近邻域插值方法具有更高的重构准确度，图像恢复效果更佳，但图像会出现锯齿和模糊现象。虽然双立方插值方法的重构效果优于前两者，但却是以牺牲效率为代价，其所耗时间是其它方法的几倍甚至几十倍。同时这些算法只考虑局部像素与全局的相关性，在提高图像恢复效果上有一定作用，然而却破坏了原始图像的高频细节。现有研究发现，昆虫具有较为宽广的生存环境，例如，螳螂虾所生活的水域从水下50米一直延伸到水下100米。在该环境中，由于太阳光照及水介质的共同作用，其光照条件产生剧烈的变化，为了适应这种多变的生存环境，该物种在小眼排列结构固定的前提下，通过晶状体、感杆束的共同作用，自适应的调节光接收角的大小，在整个复眼的视域内形成不同程度的重叠，最终根据不同的光线环境接收到不同特性的光学信息。在明亮和阴暗两种光照条件下，螳螂虾通过肌丝的松弛和紧缩调节晶状体及感杆束的长度，从而实现小眼视域缩小或扩大的效果，获取相对稳定的光子数量或较好的空间分辨率，使二者达到平衡。根据在实验室条件下所得结果，螳螂虾在不同光照强度环境下，其复眼的成像去广角度及视域会发生相应变化，如亮适应下其小眼视域为5度，是对应暗适应下2度小眼视域的2.5倍。这种昆虫复眼的成像控制机制能够根据环境光照强度的改变调节视域的范围，如果将这种仿生学原理应用于图像采样过程中，将极大提高采样图像的成像效果。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可根据环境光照强度进行自适应调节图像采样视域范围的自适应图像信息采集系统及工作方法。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种自适应图像信息采集系统，包括：用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括四个小眼图像采集单元，由四条导轨按X形对称方式拼接而成的导轨组件，所述四个小眼图像采集单元分别位于四条导轨上，且按该导轨组件的中心对称分布，其中，所述小眼图像采集单元包括透镜，位于该透镜后端的成像器件；与用于测量环境光照强度的光敏传感器相连的MCU模块，该MCU模块根据环境光照强度控制各小眼图像采集单元分别沿所述导轨同步相向或相背等速移动，以调节复眼透镜阵列的视域范围； 其中，当环境光照强度减弱时，所述MCU模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围；当环境光照强度增强时，所述MCU模块控制小眼图像采集单元分别沿导轨向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围。进一步，为了获得更大视域，所述导轨为弧形导轨。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种自适应图像信息采集系统的工作方法，所述自适应图像信息采集系统包括：用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括四个小眼图像采集单元，由四条导轨按X形对称方式拼接而成的导轨组件，所述四个小眼图像采集单元分别位于四条导轨上，且按该导轨组件的中心对称分布，其中，所述小眼图像采集单元包括透镜，位于该透镜后端的成像器件；与用于测量环境光照强度的光敏传感器相连的MCU模块，该MCU模块根据环境光照强度控制各小眼图像采集单元分别沿所述导轨同步相向或相背等速移动，以调节复眼透镜阵列的视域范围；所述自适应图像信息采集系统的工作方法包括：当环境光照强度减弱时，所述MCU模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围；当环境光照强度增强时，所述MCU模块控制小眼图像采集单元分别沿导轨向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围。进一步，为了获得更大视域，所述导轨为弧形导轨。本专利技术相对于现有技术具有积极的效果：（1）本专利技术通过复眼透镜阵列中四个小眼图像采集单元移动来调节视域大小，实现了当环境光照强度增强时，所述MCU模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围；在环境光照强度减弱时，所述MCU模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围；当视域范围缩小后，各小眼图像采集单元的单个视域在采集目标场景时，必然会有视域重叠部分，利用视域重叠部分提高图像的清晰度，避免了纯软件算法提高清晰度的带来的技术缺陷。（2）本专利技术利用移动的小眼图像采集单元实现类似螳螂虾的复眼功能，比传统的N多个小眼图像采集单元来实现复眼功能成本更低。附图说明为了清楚说明本专利技术的创新原理及其相比于现有产品的技术优势，下面借助于附图通过应用所述原理的非限制性实例说明一个可能的实施例。在图中：图1为本专利技术的自适应图像信息采集系统的第一种实施方式在环境光照强度减弱时的示意图；图2为本专利技术的自适应图像信息采集系统的第一种实施方式在环境光照强度增强时的示意图；图3为本专利技术的自适应图像信息采集系统的第二种实施方式在环境光照强度减弱时的示意图；图4为本专利技术的自适应图像信息采集系统的第二种实施方式在环境光照强度减弱时的示意图；图5为本专利技术的复眼透镜阵列的两条导轨本体的结构示意图;图6为本专利技术的复眼透镜阵列的两条导轨本体的一种传动机构示意图;图7为本专利技术的复眼透镜阵列的两条导轨本体的另一种传动机构示意图;图8为本专利技术的复眼透镜阵列的单根导轨本体的结构示意图图9为本专利技术的单根导轨本体、滑块和小眼图像采集单元结构示意图；图10为本专利技术的复眼透镜阵列的控制电路结构示意图。其中，1小眼图像采集单元、1-1小眼外壳本体、2透镜、3成像器件、4导轨、4-1传动轮、4-2传动带、4-3导轨本体、4-4单根导轨本体、5目标场景、6中心点、7视域重叠部分、8滑块、8-1滚轮、8-2微型驱动电机、8-3滑块外壳、8-4挡条。具体实施方式实施例1见图1-5、图8和图10，一种自适应图像信息采集系统，包括：用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括四个小眼图像采集单元1，由四条导轨4按X形对称方式拼接而成的导轨组件，所述四个小眼图像采集单元1分别位于四条导轨4上，且按该导轨组件的中心点6对称分布，其中，所述小眼图像采集单元1包括透镜2，位于该透镜2后端的成像器件3；与用于测量环境光照强度的光敏传感器相连的MCU模块，该MCU模块根据环境光照强度控制各小眼图像采集单元1分别沿所述导轨4同步相向或相背等速移动（见图5和图8，A表示的箭头方向），以调节复眼透镜阵列的视域范围；其中，当环境光照强度减弱时，所述MCU模块控制各小眼图像采集单元1分别沿导轨4向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围（见图5或图8，各小眼图像采集单元1分别向相应的虚线方框方向移动）；当环境光照强度增强时，所述MCU模块控制小眼图像采集单元1分别沿导轨4向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围（见图5或图8，各小眼图像采集单元1分别向相应的实线方框方向移动）。其中，按该导轨组件的中心点6对称分布，具体的说就是根据四条导轨4,以中心点6对称展开，即每个导轨4之间的夹角相等为90度。透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应图像信息采集系统，其特征在于包括：用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括四个小眼图像采集单元，由四条导轨按X形对称方式拼接而成的导轨组件，所述四个小眼图像采集单元分别位于四条导轨上，且按该导轨组件的中心点对称分布，其中，所述小眼图像采集单元包括透镜，位于该透镜后端的成像器件，成像器件采用CMOS传感器；与用于测量环境光照强度的光敏传感器相连的MCU模块，该MCU模块根据环境光照强度控制各小眼图像采集单元分别沿所述导轨同步相向或相背等速移动，以调节复眼透镜阵列的视域范围；其中，当环境光照强度减弱时，所述MCU模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围；当环境光照强度增强时，所述MCU模块控制小眼图像采集单元分别沿导轨向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围；每个导轨之间的夹角相等为90度；所述导轨为弧形导轨。

【技术特征摘要】
1.一种自适应图像信息采集系统，其特征在于包括：用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括四个小眼图像采集单元，由四条导轨按X形对称方式拼接而成的导轨组件，所述四个小眼图像采集单元分别位于四条导轨上，且按该导轨组件的中心点对称分布，其中，所述小眼图像采集单元包括透镜，位于该透镜后端的成像器件，成像器件采用CMOS传感器；与用于测量环境光照强度的光敏传感器相连的MCU模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：充梦霞，
类型：发明
国别省市：江苏;32