[发明专利]一种基于仿生复眼的大视场定位系统

说明书

本发明公开了一种基于仿生复眼的大视场定位系统，涉及到医学上的临床实验，工业上的机器视觉以及国防上的航空监测等应用领域。该系统可同时实现大视场图像拍摄及大视场范围内目标三维定位功能，其大视场定位结构由多面体支撑体以及其上紧密排布的多个镜头组成，多面体的每一个平面上布置1个主镜头及另外1个以上辅助镜头，利用每个面上的主镜头对不同方位内的场景进行捕获，可以实现大视场空间内场景的观测，通过每个多面体面上的多个镜头相互作用，即可实现该方位内物体的定位。该发明结构紧凑，能够满足实用化的要求，进一步推进了复眼成像系统的应用。

技术领域

本发明涉及复眼成像系统和机器视觉技术领域，具体涉及一种基于仿生复眼的大视场三维定位系统。

背景技术

随着光学成像系统在生物、医学、工业和国防等领域的广泛应用，人们对其性能的要求越来越高。在某些场合，不仅要求光学成像系统具有更大的视场角，即能够拍摄更大视场范围内的图像，而且要求能够从所拍摄的图像中提取目标物的位置信息，以便用于距离测量、运动检测以及场景的三维重建。

从日常生活中的高速公路视频监控、小区内视频安防监控同时监控360度区域、虚拟现实、机器人导航，到嫦娥登月及玉兔上车载大视场成像装置，再到军事上用途广泛的微小型无人侦察机上的大视场成像探测装置，大视场成像及目标三维探测重构技术作为一个重要的研究课题，其应用范围也越来越广泛。如何能够设计一种能够同时满足大视场成像及目标精确三维定位的结构，将在国民生产生活、工业检测、航空航天、军事等领域具有极大的应用前景。

昆虫复眼以其体积小、结构紧凑、视场角大、对运动物体反应灵敏等而具有独特的优势，引起学者越来越多的关注，经过研究我们发现，人工仿生复眼是解决大视场无畸变成像技术比较优秀的方案，由于复眼曲面排布，各镜头朝向不同的方向，可以同时对不同方位的目标进行成像，通过图像拼接可以实现大视场成像功能。同时，由于复眼为多目视觉成像系统，通过选取2个以上镜头对同一目标进行拍摄，基于双目定位原理，可以实现目标物体的三维定位，因而昆虫复眼结构还具有三维测量与重构的能力。在前人研究的基础上，我们提出了一种结构简单、功能实用的用于空间三维测量的复眼设计方案。基于该结构，通过编写算法，可以实现大视场范围内目标精确三维定位，推动复眼成像系统在实际工业生产中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现大视场范围内目标定位的复眼系统，通过该系统，可以实现大视场图像拍摄、大视场实时视频监控、大视场范围内目标三维定位、运动目标检测与跟踪、三维空间重构等视觉感知功能。该系统可用于高速公路视频监控、小区内视频安防监控、机器人导航等，不仅能够对大视场范围内的目标成像，而且可以实现目标的精确三维定位。

本发明采用的技术方案是：一种基于仿生复眼的大视场定位系统，

该系统由在多面体支撑体上排布的多个镜头组成，该多面体的各个面外切于一共同球体，多面体的每个面上分布有多个镜头，包含一个主镜头和其余1个以上的辅助镜头。

进一步的，该系统中的多面体支撑体由多个平面构成，每个平面的形状为多边形，各平面朝向空间不同方向，且其形成的多面体外接(或内切)于同一个球面。

进一步的，对于多面体单个面上的多个镜头来说，其分布方式为：主镜头布置在每个多边形平面外接圆圆心处，辅助镜头根据需要均布在主镜头周围；

进一步的，多面体相邻面上的主镜头的视场之间存在重叠区域；

进一步的，利用多面体每个面上的主镜头实现对其方位内场景的获取，所述的主镜头所获取的图像进行后续拼接之后，可实现大视场空间内场景的探测，其视场角可达360°×360°×360°；

进一步的，对于多面体单个面上的多个镜头来说，其光轴方向是一致的；