[发明专利]高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测装置，其特征是，包含

图像信号采集模块、初级视觉信息处理模块、目标检测跟踪模块；

所述图像信号采集模块中包含两部CCD图像传感器及与所述CCD图像传感器对应的可编程视频信号处理器；

所述初级视觉信息处理模块中包含用于视频图像配准和初级运动估计的第一DSP芯片和与所述第一DSP芯片连接的第一存储芯片；

所述目标检测跟踪模块中包含：

2个并列的FPGA芯片，用于根据单极池细胞、双极池细胞的调度机制分别实现大、小场景整合的高阶信息处理，

与所述FPGA芯片连接的第二存储芯片，

与所述第二存储芯片连接的第二DSP芯片，将结合所述FPGA芯片输出的抑制后的复杂背景和运动矢量估计信息进行目标检测和跟踪。

2.根据权利要求1所述的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测装置，其特征是，所述FPGA芯片封装了单极池细胞和双极池细胞单元。

3.根据权利要求1所述的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测装置，其特征是，所述第一DSP芯片中包含将相邻两个时刻配准好的全景图像进行运动估计的初级运动检测器模型，所述初级运动检测器模型由初级运动检测器单元EMD阵列组成，每个初级运动检测器单元EMD与图像中的像素一一对应。

4.基于权利要求1的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1，采用双目运动相机并列捆绑的方式采集场景视频信息，相机将模拟视频信号传输到视频采集卡上，将模拟视频信号转换为数字视频信号；

步骤2，然后将视频采集卡获得的信息传入DSP芯片，对双目相机获得的场景图像进行初级视觉处理，包括对两路视频信号的配准和初级运动信息估计；

步骤3，采用两块并行设置的FPGA芯片对初级运动信息进行大场景、小场景整合和目标检测，所述FPGA芯片中封装了单、双极池细胞单元，采用不同的池细胞调度机制使左侧FPGA芯片进行大场景整合，右侧FPGA芯片进行小场景整合；

步骤4，利用大、小场景整合结果获得的背景运动估计和小目标运动方向作为目标检测依据，对高速运动微小目标进行跟踪。

5.根据权利要求4所述的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测方法，其特征是，所述配准步骤为：首先估计两幅同时刻图像之间的仿射变换矩阵，然后通过缩放、旋转和平移将同一时刻获得的两幅图像进行拼接，获得大范围的全景图像。

6.根据权利要求4所述的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测方法，其特征是，所述初级运动信息估计将相邻两个时刻配准好的全景图像采用初级运动检测器模型进行运动估计，所述初级运动检测器模型由初级运动检测器单元EMD阵列组成初级运动信息检测阵列，每个EMD单元与图像中的像素一一对应，采用EMD阵列估计全景图像的矢量场，每个EMD单元通过不同时刻、相邻空间位置上亮度信息的交叉相乘，获得极性不同的矢量信息作为小目标运动方向估计的基础。

7.根据权利要求6所述的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测方法，其特征是，所述大场景整合将局部区域内所有EMD单元对应的单极池细胞输出进行叠加，叠加结果在双极池细胞的调度下对每个EMD单元的输出进行分流抑制，最后将抑制后的EMD输出进行叠加获得复杂背景特征抑制的大场景整合效果。

8.根据权利要求6所述的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测方法，其特征是，所述小场景整合是将EMD单元对应的单极池细胞输出作为抑制分量，在双极池细胞的调度下，对每个EMD单元的输出进行抑制，从而增强小目标特征，并对微小目标的运动方向进行估计。

9.根据权利要求6所述的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测方法，其特征是，所述的池细胞调度机制包含单极池细胞调度和双极池细胞调度，所述单极池细胞调度对EMD单元的输出通过非线性增强和线性叠加，提高不同运动方向的敏感性差异，增强微小目标的时域特征；所述双极池细胞调度是单极池细胞输出对EMD单元的输出进行分流抑制, 获得的小目标运动方向信息用于确定跟踪设备的运动方向。

10.根据权利要求4所述的高速微小目标仿蝇视觉在线实时检测方法，其特征是，所述双目运动相机为两部CCD相机。