[发明专利]一种高速图像采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像探测中高速成像领域，尤其涉及一种高速图像采集方法。

背景技术

复眼的高灵敏度一般定义为较高的时间分辨率，即每秒钟可以获得较高的采样帧数。根据生物学中的进化论原理，昆虫选择多孔径系统的进化策略，以扩大昆虫的视场角，同时由于昆虫子眼的焦距较小，这样可以获得一个较小的成像，从而降低图像处理的能量消耗。而为了获得较高的时间分辨率图像，昆虫可以有选择性地对不同通道子眼成像进行高速采集，这样相对全局的图像采集，这种手段可以有针对性地采集图像，提高图像采样帧数，提高了昆虫的灵敏度。

目前，对于高速成像采集系统的实现主要依赖高速相机和经过编码的多台低速相机。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

当采用依靠高速采集和缓存系统的高速相机时，依靠高速采集和缓存系统，但是成本高，能量消耗大，且每张照片曝光时间较短，曝光不足的问题不可避免；

当采用经过编码的多台低速相机时，主要依靠的是图像采集过程，不同相机曝光时刻的设置，以及图像后期的重建。虽然成本低，图片曝光时间充分，但是无法实时获得高速图像，且图像重构之后会出现一定程度的失真。

发明内容

本发明提供了一种高速图像采集方法，本发明实现了实时的采集高速图像，降低了成本和能量消耗，避免了图像的失真，详见下文描述：

一种高速图像采集方法，所述方法包括以下步骤：

(1)建立每个子眼与图像传感器对应的成像区域一一对应关系，子眼个数和成像区域的个数均为N；

(2)通过所述对应关系，建立全局低速的加窗模式；

(3)通过所述对应关系，建立局部高速的基本跟踪模式；

(4)通过所述对应关系，建立自适应性的物体跟踪模式；

(5)根据第三预设条件采用所述全局低速的加窗模式和所述局部高速的基本跟踪模式，或采用所述全局低速的加窗模式和所述自适应性的物体跟踪模式分别获取高速图像序列；将采样频率高的高速图像序列对应的模式作为最终模式，通过所述最终模式获得的图像序列作为最终高速图像序列。

所述全局低速具体为：所述图像传感器工作在满足第一预设条件的采样频率和采样区间。

所述通过所述对应关系，建立全局低速的加窗模式具体包括：

1）获取一片像素总数、最高采样频率和窗口个数确定的所述图像传感器；

2）通过所述对应关系将移动物体的角速度转化为所述图像传感器上物体成像区域的移动速度；

3）获取第二预设条件下物体移动速度大小的范围；

4）根据所述移动速度大小的范围获取加窗的层数；

5）通过所述加窗的层数、所述像素总数和所述最高采样频率获取加窗模式；

其中，所述加窗模式包括：窗口范围之内的采样频率和窗口位置。

所述局部高速具体为：窗口的大小和位置随时间变化，且采样频率高于所述全局低速下的采样频率。

所述通过所述对应关系，建立局部高速的基本跟踪模式具体包括：

1）通过所述全局低速获取物体在所述图像传感器上的最初成像位置；

2）以所述最初成像位置所在的当前窗口为中心，确定所述基本跟踪模式；

其中，所述基本跟踪模式具体为：当前窗口和邻近窗口的采样频率。

所述通过所述对应关系，建立自适应性的物体跟踪模式具体包括：

1）通过所述全局低速获取物体在所述图像传感器上的所述最初成像位置；

2）由所述最初成像位置的质心坐标确定下一时刻的加窗区域，加窗区域为扇形；

3）确定所述扇形的半径r、张角张角角平分线与水平轴的夹角θ；

4）确定所述加窗区域的大小和位置。

本发明提供的技术方案的有益效果是：相对于现有技术，本方法通过图像传感器的加窗能力，可以成倍提高图像采集频率，同时保存了一定的闲置率；能有效地保持图像较高的信噪比，实时地采集了高速图像，降低了成本和能量消耗；通过子眼视场之间的非重叠特性，避免了图像的失真；此外，自适应性的物体跟踪模式具有较高的学习能力，能够根据物体在上一个时刻成像的加窗区域，来预测下一时刻加窗的大小和位置。

附图说明

图1为本发明提供的全局开窗的示意图；

图2为本发明提供的边缘开窗的示意图；

图3为本发明提供的目标移动速度与加窗层数关系曲线图；

图4为本发明提供的加窗区域的3个参量r、θ、示意图；