模擬復(fù)眼的自適應(yīng)圖像信息采集裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種模擬復(fù)眼的自適應(yīng)圖像信息采集裝置，包括：用于復(fù)眼采集目標場景信息的復(fù)眼透鏡陣列，該復(fù)眼透鏡陣列包括四個小眼圖像采集單元，由四條導(dǎo)軌按X形對稱方式拼接而成的導(dǎo)軌組件，所述四個小眼圖像采集單元分別位于四條導(dǎo)軌上，且按該導(dǎo)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(dǎo)軌上分別設(shè)有用于帶動小眼圖像采集單元沿相應(yīng)導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動的傳動機構(gòu)；設(shè)于所述導(dǎo)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(gòu)中的各電機驅(qū)動模塊相連。
【專利說明】模擬復(fù)眼的自適應(yīng)圖像信息采集裝置
[0001]本申請是分案申請，原申請的申請?zhí)?201320558476.8，發(fā)明創(chuàng)造名稱:一種模擬復(fù)眼的自適應(yīng)圖像信息采集裝置，申請日:2013-9-10。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實用新型涉及一種自適應(yīng)圖像信息采集裝置，尤其涉及一種仿螳螂蝦的復(fù)眼自適應(yīng)圖像信息采集裝置。

【背景技術(shù)】
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，通過數(shù)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(zhì)量，所以會出現(xiàn)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(gòu)準確度，圖像恢復(fù)效果更佳，但圖像會出現(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，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(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節(jié)。
[0004]現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲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，螳螂蝦通過肌絲的松弛和緊縮調(diào)節(jié)晶狀體及感桿束的長度，從而實現(xiàn)小眼視域縮小或擴大的效果，獲取相對穩(wěn)定的光子數(shù)量或較好的空間分辨率，使二者達到平衡。根據(jù)在實驗室條件下所得結(jié)果，螳螂蝦在不同光照強度環(huán)境下，其復(fù)眼的成像去廣角度及視域會發(fā)生相應(yīng)變化，如亮適應(yīng)下其小眼視域為5度，是對應(yīng)暗適應(yīng)下2度小眼視域的2.5倍。這種昆蟲復(fù)眼的成像控制機制能夠根據(jù)環(huán)境光照強度的改變調(diào)節(jié)視域的范圍，如果將這種仿生學(xué)原理應(yīng)用于圖像采樣過程中，將極大提高采樣圖像的成像效果。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可根據(jù)環(huán)境光照強度進行自適應(yīng)調(diào)節(jié)圖像采樣視域范圍的模擬復(fù)眼的自適應(yīng)圖像信息采集裝置。
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種模擬復(fù)眼的自適應(yīng)圖像信息采集裝置，包括:用于復(fù)眼采集目標場景信息的復(fù)眼透鏡陣列，該復(fù)眼透鏡陣列包括四個小眼圖像采集單元，由四條導(dǎo)軌按X形對稱方式拼接而成的導(dǎo)軌組件，所述四個小眼圖像采集單元分別位于四條導(dǎo)軌上，且按該導(dǎo)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(dǎo)軌上分別設(shè)有用于帶動小眼圖像采集單元沿相應(yīng)導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動的傳動機構(gòu)；設(shè)于所述導(dǎo)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(gòu)中的各電機驅(qū)動模塊相連。
[0007]所述導(dǎo)軌為由兩條導(dǎo)軌本體構(gòu)成的直線導(dǎo)軌拼接而成，該直線導(dǎo)軌中帶有傳動機構(gòu)。
[0008]所述小眼圖像采集單元的小眼外殼本體采用方形柱狀結(jié)構(gòu)。
[0009]該小眼外殼本體的兩側(cè)分別設(shè)有腔室，所述腔室內(nèi)設(shè)有傳動機構(gòu)，該傳動機構(gòu)包括傳動輪、驅(qū)動傳動輪的微型驅(qū)動電機，所述導(dǎo)軌本體一側(cè)設(shè)有與傳動輪配合的凹槽，且該凹槽中設(shè)有齒面，所述傳動輪為與所述齒面嚙合的齒輪。
[0010]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有積極的效果:(I)本實用新型通過復(fù)眼透鏡陣列中四個小眼圖像采集單元移動來調(diào)節(jié)視域大小，實現(xiàn)了當環(huán)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(dǎo)軌向外側(cè)相背移動相應(yīng)距離，以擴大視域范圍；在環(huán)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(dǎo)軌向內(nèi)側(cè)相向移動相應(yīng)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(shè)計避免了純軟件算法提高清晰度的帶來的技術(shù)缺陷。(2)本實用新型利用移動的小眼圖像采集單元實現(xiàn)類似螳螂蝦的復(fù)眼功能，比傳統(tǒng)的N多個小眼圖像采集單元來實現(xiàn)復(fù)眼功能成本更低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了清楚說明本實用新型的創(chuàng)新原理及其相比于現(xiàn)有產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢，下面借助于附圖通過應(yīng)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:
[0012]圖1為本實用新型的自適應(yīng)圖像信息采集裝置在環(huán)境光照強度減弱時的示意圖；
[0013]圖2為本實用新型的自適應(yīng)圖像信息采集裝置在環(huán)境光照強度增強時的示意圖；
[0014]圖3為本實用新型的復(fù)眼透鏡陣列的兩條導(dǎo)軌本體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為本實用新型的復(fù)眼透鏡陣列的兩條導(dǎo)軌本體的一種傳動機構(gòu)示意圖；
[0016]圖5為本實用新型的復(fù)眼透鏡陣列的兩條導(dǎo)軌本體的另一種傳動機構(gòu)示意圖；
[0017]圖6為本實用新型的復(fù)眼透鏡陣列的單根導(dǎo)軌本體的結(jié)構(gòu)示意圖
[0018]圖7為本實用新型的單根導(dǎo)軌本體、滑塊和小眼圖像采集單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8為本實用新型的復(fù)眼透鏡陣列的控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中，I小眼圖像采集單元、1-1小眼外殼本體、2透鏡、3成像器件、4導(dǎo)軌、4_1傳動輪、4-2傳動帶、4-3導(dǎo)軌本體、4-4單根導(dǎo)軌本體、5目標場景、6中心點、7視域重疊部分、8滑塊、8-1滾輪、8-2微型驅(qū)動電機、8-3滑塊外殼、8-4擋條。

【具體實施方式】
[0021]見圖1-5、圖6和圖8，一種模擬復(fù)眼的自適應(yīng)圖像信息采集裝置，包括:用于復(fù)眼采集目標場景信息的復(fù)眼透鏡陣列，該復(fù)眼透鏡陣列包括四個小眼圖像采集單元1，由四條導(dǎo)軌4按X形對稱方式拼接而成的導(dǎo)軌組件，所述四個小眼圖像采集單元I分別位于四條導(dǎo)軌4上，且按該導(dǎo)軌組件的中心點6對稱分布，其中，所述小眼圖像采集單元I包括透鏡2，位于該透鏡2后端的成像器件3 ；
[0022]各導(dǎo)軌上分別設(shè)有用于帶動小眼圖像采集單元沿相應(yīng)導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動(見圖3和圖6，A表示的箭頭方向，以調(diào)節(jié)復(fù)眼透鏡陣列的視域范圍)的傳動機構(gòu)；
[0023]設(shè)于所述導(dǎo)軌組件中心點6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(gòu)中的各電機驅(qū)動模塊相連。
[0024]其中，當環(huán)境光照強度減弱時，所述處理器模塊控制傳動機構(gòu)帶動各小眼圖像采集單元I分別沿導(dǎo)軌4向內(nèi)側(cè)相向移動相應(yīng)距離，以收縮視域范圍(見圖3或圖6，各小眼圖像采集單元I分別向相應(yīng)的虛線方框方向移動);
[0025]當環(huán)境光照強度增強時，所述處理器模塊控制小眼圖像采集單元I分別沿導(dǎo)軌4向外側(cè)相背移動相應(yīng)距離，以擴大視域范圍(見圖3或圖6，各小眼圖像采集單元I分別向相應(yīng)的實線方框方向移動)。
[0026]其中，按該導(dǎo)軌組件的中心點6對稱分布，具體的說就是根據(jù)四條導(dǎo)軌4，以中心點6對稱展開，即每個導(dǎo)軌4之間的夾角相等為90度。透鏡2在本實施例中采用是正方形結(jié)構(gòu)，也可以采用長方形或者是圓形的結(jié)構(gòu)。所述光敏傳感器采用光敏電阻來實現(xiàn)，可以設(shè)置在所述中心點6的位置。
[0027]所述導(dǎo)軌4【具體實施方式】一，見圖1、圖2、圖3和圖6，所述導(dǎo)軌4為由兩條導(dǎo)軌本體4-3構(gòu)成的直線導(dǎo)軌拼接而成，該直線導(dǎo)軌中帶有傳動機構(gòu)，見圖4，傳動機構(gòu)【具體實施方式】一，所述小眼圖像采集單元I的小眼外殼本體1-1采用方形柱狀結(jié)構(gòu)，該小眼外殼本體1-1的兩側(cè)分別設(shè)有與所述導(dǎo)軌本體4-3配合的凹槽，所述導(dǎo)軌本體4-3內(nèi)設(shè)有傳動機構(gòu)，該傳動機構(gòu)包括若干個傳動輪4-1,所述各傳動輪4-1分別由若干微型驅(qū)動電機8-2分別控制轉(zhuǎn)動，所述凹槽內(nèi)設(shè)有齒面，所述傳動輪4-1為適于與所述齒面嚙合的齒輪；即，所述處理器模塊通過電機驅(qū)動模塊來控制各微型驅(qū)動電機8-2同步轉(zhuǎn)動，從而控制各小眼圖像采集單元I分別沿所述直線導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動。
[0028]見圖3，在所述導(dǎo)軌4【具體實施方式】一基礎(chǔ)上的傳動機構(gòu)【具體實施方式】二，傳動機構(gòu)可以采用傳動輪4-1和傳動帶4-2配合，在所述直線導(dǎo)軌中的兩端分別設(shè)有傳動輪4-1，兩條導(dǎo)軌本體4-3中的各傳動輪4-1帶動相應(yīng)傳動帶4-2同步傳動，根據(jù)所述導(dǎo)軌4【具體實施方式】一中所述凹槽內(nèi)設(shè)有齒面，所述傳動帶4-2的表面設(shè)有與凹槽齒面嚙合的齒面；即，所述處理器模塊通過電機驅(qū)動模塊來控制各微型驅(qū)動電機同步轉(zhuǎn)動，從而控制各小眼圖像采集單元I分別沿所述直線導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動；另外傳動機構(gòu)也可以采用同步帶鏈傳動。
[0029]見圖5，在所述導(dǎo)軌4為由兩條導(dǎo)軌本體4-3構(gòu)成的直線導(dǎo)軌拼接而成的基礎(chǔ)上，傳動機構(gòu)【具體實施方式】三，小眼外殼本體1-1采用方形柱狀結(jié)構(gòu)，該小眼外殼本體1-1的兩側(cè)分別設(shè)有腔室，所述腔室內(nèi)設(shè)有傳動機構(gòu)，該傳動機構(gòu)包括傳動輪4-1、驅(qū)動傳動輪4-1的微型驅(qū)動電機8-2，所述導(dǎo)軌本體4-3 —側(cè)設(shè)有與傳動輪4-1配合的凹槽，且該凹槽中設(shè)有齒面，所述傳動輪4-1為與所述齒面嚙合的齒輪；即，所述處理器模塊通過電機驅(qū)動模塊來控制微型驅(qū)動電機8-2同步轉(zhuǎn)動，從而控制各小眼圖像采集單元I分別沿所述直線導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動。
[0030]所述導(dǎo)軌4【具體實施方式】二，見圖6和圖7，所述導(dǎo)軌4也可以采用四條單根導(dǎo)軌本體4-4來實現(xiàn)，具體的說，所述四條單根導(dǎo)軌本體4-4按X形對稱方式拼接而成的導(dǎo)軌組件，各單根導(dǎo)軌本體4-4上分別設(shè)有與該導(dǎo)軌本體滑動配合的滑塊(共4個滑塊)，各滑塊的端面上分別固定各小眼圖像采集單元1，該滑塊內(nèi)部設(shè)有與所述單根導(dǎo)軌本體4-4滾動配合的滾輪8-1，該滾輪8-1由微型驅(qū)動電機8-2控制轉(zhuǎn)動，該微型驅(qū)動電機8-2由所述處理器模塊通過電機驅(qū)動模塊控制。為了更好的實現(xiàn)各小眼圖像采集單元I同步相向或相背等速移動，所述單根導(dǎo)軌本體4-4的頂面為齒面，所述滾輪8-1為適于與所述齒面嚙合的齒輪。所述單根導(dǎo)軌本體4-4的頂面兩側(cè)設(shè)有用于對所述滾輪限位的擋條8-4。
[0031]其中，所述處理器模塊通過電機驅(qū)動模塊來控制上述微型驅(qū)動電機同步轉(zhuǎn)動是本領(lǐng)域慣用技術(shù)手段。
[0032]所述處理器模塊可以采用單片機，例如51系列，若和圖像處理結(jié)合起來可以采用DSP模塊，例如DSP2812。所述成像器件3可以采用(XD、CM0S傳感器或數(shù)字微鏡器件DMD。
[0033]本實用新型通過硬件改進，即所述復(fù)眼透鏡陣列的改進，具體的是，隨著各小眼圖像采集單元I的移動，實現(xiàn)了當環(huán)境光照強度增強時，擴大視域范圍，因為在光照強度較高時，圖像是清晰的，故可提高視域范圍；反之，在當環(huán)境光照強度減弱時，收縮視域范圍，這樣操作時各小眼圖像采集單元I獲得的目標場景5具有視域重疊，雖然犧牲了視域，但是根據(jù)視域重疊部分7 (詳見圖1和圖3，每個透鏡拍攝到的目標場景5的公共部分)，有效的提高了圖像清晰度，克服了【背景技術(shù)】介紹的軟件提高清晰度帶來的缺陷。
[0034]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬復(fù)眼的自適應(yīng)圖像信息采集裝置，其特征在于包括: 用于復(fù)眼采集目標場景信息的復(fù)眼透鏡陣列，該復(fù)眼透鏡陣列包括四個小眼圖像采集單元，由四條導(dǎo)軌按X形對稱方式拼接而成的導(dǎo)軌組件，所述四個小眼圖像采集單元分別位于四條導(dǎo)軌上，且按該導(dǎo)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(dǎo)軌上分別設(shè)有用于帶動小眼圖像采集單元沿相應(yīng)導(dǎo)軌同步相向或相背等速移動的傳動機構(gòu)； 設(shè)于所述導(dǎo)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(gòu)中的各電機驅(qū)動模塊相連； 所述導(dǎo)軌為由兩條導(dǎo)軌本體構(gòu)成的直線導(dǎo)軌拼接而成，該直線導(dǎo)軌中帶有傳動機構(gòu)； 所述小眼圖像采集單元的小眼外殼本體采用方形柱狀結(jié)構(gòu)； 該小眼外殼本體的兩側(cè)分別設(shè)有腔室，所述腔室內(nèi)設(shè)有傳動機構(gòu)，該傳動機構(gòu)包括傳動輪、驅(qū)動傳動輪的微型驅(qū)動電機，所述導(dǎo)軌本體一側(cè)設(shè)有與傳動輪配合的凹槽，且該凹槽中設(shè)有齒面，所述傳動輪為與所述齒面嚙合的齒輪。
【文檔編號】G02B3/00GK203930509SQ201320851911
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】倪冬梅, 馮艷麗, 謝志林 申請人:宿遷市廣播電視大學(xué)