CN204929083U

CN204929083U - 一种基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置

Info

Publication number: CN204929083U
Application number: CN201520671921.0U
Authority: CN
Inventors: 张庆辉; 张东林; 金广锋; 祝志远
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2015-09-01
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2025-09-01

Abstract

本实用新型涉及一种基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，包括微控制器，左、右摄像头，左、右摄像头的正前方分别设置有左、右聚焦凸透镜；微控制器采样连接所述左、右摄像头；所述聚焦凸透镜设置在调焦装置上；所述微控制器分别控制连接左、右电机；所述左、右电机分别通过传动机构传动连接左、右聚焦凸透镜；所述传动机构为用于带动聚焦凸透镜沿聚焦轴前后移动的传动机构。通过仿真鹰眼的关注目标搜索过程，采用固定在关注目标搜索装置前端的两个摄像头，模仿鹰眼的图像接收器，同时，通过设置高速可调聚焦系统，能够适时调整凸透镜位置，保障成像质量，并且使得系统的中心分辨率快速提高，为图像视觉编码提供了可靠的数据源。

Description

一种基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置

技术领域

本实用新型属于仿生技术领域，具体涉及一种基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置。

背景技术

在所有的动物中，鹰眼获取视场信息的敏锐程度名列前茅。即便是翱翔在三四千米高空的鹰眼，双眼也能迅速从复杂动态背景中扑捉目标信息。鹰眼具有独特的视觉系统结构。主要特点是鹰眼的晶状体偏平，且视网膜从远距离接收光线。因此感光系统焦距较长，且能够进行长短焦距的转换，这使得其对于目标特征的灵敏度进一步增强。

另外，鹰眼的视网膜上具有2个中央凹，中央凹的分辨能力最强，能够产生最清晰的视觉。越往视网膜外周，相应细胞的分辨能力越低。对比敏感度反映了视觉系统区分细微明暗线条和它们边缘的能力，对比敏感度值越大，区分能力越强。在飞行过程中，鹰眼能够基于亮度、对比度、纹理等特征之间的差异区分地面目标和背景，对图像信息进行特征提取和选择，包括颜色、方向、运动、纹理等多种初级特征的处理过程都在离顶盖通路中完成。鹰在观察时，与周边区域相比具有更强对比度的区域更容易引起视觉系统的注意，而图像中对比度较弱的部分一般会被忽略。因此可以将像素的对比度作为显著信息，在进行亮度对比度计算时，以每个像素为中心构建窗口，因此能够快速扑捉视觉范围内的关注目标。

现有技术中的基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，如授权公告号为CN102291569B的专利文件公开了一种双摄像机自动协同多目标鹰眼观测系统及其观测方法，包括硬件平台、广角摄像机、PTZ摄像机，处理器和多通道视频采集卡。广角摄像机和PTZ摄像机位于所述的硬件平台上且位置相对固定不变，PTZ摄像机连接处理器，多通道视频采集卡采集广角摄像机和PTZ摄像机的图像并传输给处理器进行数据处理，根据数据处理结果对PTZ摄像机实现在线协同控制。

现有技术中的仿鹰眼机构，虽然采用了双摄像机模拟双目视觉，但是，对于位置不断变化的目标，成像效果不佳，采集到的成像不清楚的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，用以解决现有技术中的基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置对于位置不断变化的目标成像效果不佳的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

一种基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，包括微控制器，左、右摄像头，左、右摄像头的正前方分别设置有左、右聚焦凸透镜；微控制器采样连接所述左、右摄像头；所述聚焦凸透镜设置在调焦装置上；所述左、右摄像头的中心线分别与对应的聚焦凸透镜的聚焦轴共线；所述微控制器分别控制连接左、右电机；所述左、右电机分别通过传动机构传动连接左、右聚焦凸透镜；所述传动机构为用于带动聚焦凸透镜沿聚焦轴前后移动的传动机构。

所述关注目标搜索装置还包括用于测量目标距离的测距装置，所述微控制器采样连接测距装置。

所述调焦装置包括一个支架，支架上设有用于对应左、右聚焦凸透镜的移动槽；所述移动槽的开设方向沿聚焦凸透镜的聚焦轴方向，所述聚焦凸透镜分别设置在左、右凸透镜移动槽上。

所述测距装置是微波测距装置。

所述左、右电机是伺服控制电机。

所述左、右摄像头是CCD摄像头。

本实用新型的有益效果是：通过仿真鹰眼的关注目标搜索过程，采用固定在关注目标搜索装置前端的两个摄像头，模仿鹰眼的图像接收器，同时，通过设置高速可调聚焦系统，能够适时调整凸透镜位置，保障成像质量，并且使得系统的中心分辨率快速提高，为图像视觉编码提供了可靠的数据源。

进一步的，增加测距装置，使得关注目标搜索装置能够根据目标距离实时计算、调整凸透镜位置，实现清晰快速成像。

附图说明

图1是本实用新型实施例的原理结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

本实用新型实施例的基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置包括目标距离探测雷达、可调聚焦系统、视场图像采集系统和微控制器。

目标距离探测雷达采用微波测距雷达10，能够为聚焦系统提供可靠的成像聚焦；目标距离探测雷达采用微波测距原理，可以探测100米范围内的目标。采用标准的10.525GHz微波多普勒雷达探测器，探测性能具有如下优点：1、探测距离远；2、不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境；3、抗射频干扰能力强；4、输出功率仅有5mW，对人体构不成危害；5、探测距离远。

可调聚焦系统包括聚焦凸透镜8、9，固定聚焦凸透镜槽4、5和伺服电机1、2，可调聚焦系统根据微波测距雷达所测得的目标距离，通过伺服控制系统自动调整凸透镜的前后移动，使目标成像清晰。

视场图像采集系统包括两个CCD摄像头11、12，两个摄像头在微控制器的控制下实时采集目标的成像；微控制器采用ARMCortextA8型芯片作为系统的总控制器，该处理器是ARM的第一款超标量处理器，具有提高代码密度和性能的技术。

其具体结构如图1所示，微控制器通过左视路信号采集和右视路信号采集分别连接左CCD摄像头11和右CCD摄像头12；左CCD摄像头11和右CCD摄像头12的正前方分别设置有聚焦凸透镜8、9，左CCD摄像头11和右CCD摄像头12的中心线分别和聚焦凸透镜8、9的凸透镜聚焦轴7、6共线；聚焦凸透镜8、9分别连接左伺服控制电机和右伺服控制电机；左、右伺服控制电机用于带动聚焦凸透镜8、9在对应的凸透镜移动槽4、5内移动。微控制器通过搜索目标距离采集连接微波测距雷达10，微控制器还通过视觉注意力聚焦状态信号反馈连接左伺服控制电机和右伺服控制电机。

当关注目标搜索装置搜索目标时，关注目标搜索装置通过微波测距雷达10能够快速的测量目标距离，微控制器处理目标距离信息并计算出聚焦凸透镜8、9对应的移动距离，并通过视觉注意力聚焦状态信号反馈给左、右伺服控制电机，在伺服电机的带动下聚焦凸透镜8、9分别沿凸透镜移动槽4、5前后移动，通过调整聚焦凸透镜8、9的位置，使得左CCD摄像头11和右CCD摄像头12的目标成像清晰。并且，通过微波测距雷达10实时地测量目标距离，实时调整聚焦凸透镜8、9的位置，保障目标成像始终清晰。

由于视觉系统的影响，视觉刺激的等级不是由图像绝对灰度值，而是由相对灰度值决定的。因此，电子点阵式智能盲人图像处理装置可以借鉴该工作原理。将本实用新型实施例的关注目标搜索装置通过固定在盲人头盔上的图像采集装置，在微控制器的控制下，调整两个摄像头前端的聚焦凸透镜前后移动，使关注目标成像清晰，然后微控制器将根据目标的边沿和纹理特征，处理采集到的视频信息，并根据盲人图像触觉像素模板，对目标像素进行编码，形成电流刺激的像素信息，使盲人通过电流刺激可以辨识目标。

在上述实施例中，所述关注目标搜索装置包括用于测量目标距离的测距装置，所述微控制器连接测距装置，通过实时测距反馈调焦，保证成像清晰。作为其他实施方式，所述关注目标搜索装置不设置测距装置，直接通过现有技术中的调焦算法进行焦距调整，控制透镜的移动。比如，通过判断识别成像清晰度来进行自动调焦的算法。

在上述实施例中，所述聚焦装置包括一个支架，支架上设有用于对应左、右聚焦凸透镜8、9的凸透镜移动槽4、5；所述移动槽的开设方向沿聚焦凸透镜的聚焦轴方向，所述聚焦凸透镜8、9分别设置在凸透镜移动槽4、5上，用于实现左CCD摄像头11和右CCD摄像头12的前后移动。作为其他实施方式，所述聚焦装置是传动装置，所述左CCD摄像头11和右CCD摄像头12分别设置在传动装置上，通过左、右伺服控制电机分别都带动传动装置运动，进而带动左CCD摄像头11和右CCD摄像头12前后移动。

在上述实施例中，所述左摄像头和右摄像头是CCD摄像头；作为其他实施方式，所述左、右摄像头是其他类型的摄像头。

在上述实施例中，所述测距装置是微波测距雷达；作为其他实施方式，所述测距装置是超声波测距雷达等其它类型的雷达。

在上述实施例中，所述左、右电机是伺服控制电机；作为其他实施方式，所述左、右电机是步进电机等其他类型的电机。

Claims

1.一种基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，其特征在于：包括微控制器，左、右摄像头，左、右摄像头的正前方分别设置有左、右聚焦凸透镜；微控制器采样连接所述左、右摄像头；所述聚焦凸透镜设置在调焦装置上；所述左、右摄像头的中心线分别与对应的聚焦凸透镜的聚焦轴共线；所述微控制器分别控制连接左、右电机；所述左、右电机分别通过传动机构传动连接左、右聚焦凸透镜；所述传动机构为用于带动聚焦凸透镜沿聚焦轴前后移动的传动机构。

2.根据权利要求1所述的基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，其特征在于：所述关注目标搜索装置还包括用于测量目标距离的测距装置，所述微控制器采样连接测距装置。

3.根据权利要求1所述的基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，其特征在于：所述调焦装置包括一个支架，支架上设有用于对应左、右聚焦凸透镜的移动槽；所述移动槽的开设方向沿聚焦凸透镜的聚焦轴方向，所述聚焦凸透镜分别设置在左、右凸透镜移动槽上。

4.根据权利要求1所述的基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，其特征在于：所述测距装置是微波测距装置。

5.根据权利要求1所述的基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，其特征在于：所述左、右电机是伺服控制电机。

6.根据权利要求1所述的基于仿鹰眼视觉的关注目标搜索装置，其特征在于：所述左、右摄像头是CCD摄像头。