[发明专利]一种仿生超分辨成像传感器及成像方法

说明书

本发明公开的一种仿生超分辨成像传感器及成像方法，涉及一种成像传感器及成像方法，属于光学成像技术领域。本发明公开的一种仿生超分辨成像传感器，包括旋转双光楔、仿复眼探测相机组、分光镜、仿复眼凝视相机组、图像处理模块、中央控制器和伺服电机。旋转双光楔用于调整场景中感兴趣区域在视野中的位置；仿复眼探测组用于模拟昆虫复眼实现大视场成像，能够对目标可能存在的区域进行大视场探测。本发明还公开基于所述的一种仿生超分辨成像传感器实现的成像方法，本发明提供一种具有大视场成像和小凹成像的成像模式切换功能的成像传感器及成像方法，能够实现感兴趣区域的两次探测和判断，准确率较高。

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，涉及一种成像传感器及成像方法，尤其涉及一种具有大视场成像和小凹成像的成像模式切换功能的成像传感器及成像方法。

背景技术

仿生图像传感器是利用光学、微电子和机械等技术，模仿生物的结构和功能原理而进行成像视觉传感器。昆虫复眼具有大视场，体积小，高响应，时间分辨率高等优点，在运动目标探测、目标识别以及微小型超分辨率成像系统设计方面具有优势；人眼小凹成像可以实现对感兴趣区域的高分辨率成像，用于目标识别和跟踪，同时压缩边缘无关区域的信息量，用于显著特征(如运动)探测，这种空间非均匀采样结构提高了信息利用率，在目标识别、目标检索以及自动对焦等领域具有优势。复眼和人眼仿生吸引了大量研究者对仿生成像系统的研发。随着微机械加工技术、微电子以及图像处理算法的迅猛发展，仿生成像系统的集成度越来越高，运算能力不断增强，图像分辨率越来越高，现已广泛用于监控、制导、航空、航天等领域。

传统的仿生复眼系统分为平面型复眼和曲面型复眼。其中平面型复眼的相邻子眼视场基本相同，其图像之间存在亚像素级位移，根据人眼固视微动原理，平面型复眼主要用于超分辨率图像重构，所得图像的空间分辨率不仅超越了图像传感器的尼奎斯特采样频率，甚至可获得接近光学系统衍射极限的空间角分辨率。但由于超分辨率重构要求子眼阵列具有较大视场重叠，因此系统的全视场范围受限，同时全局超分辨率重构图像带来大量冗余数据，降低后端图像处理的效率。曲面型复眼主要用于大视场成像，相邻子眼的视场重叠是为了全视场覆盖，避免视场丢失，因此曲面型复眼容易获取大视场，但在超分辨率成像方面的性能受限。传统的仿人眼成像方法分为两种，一种是基于CMOS或CCD微电子制造技术设计和制造的仿人眼图像传感器，实现像素的空间非均匀排布(如对数极坐标映射)，可通过辅助电路直接读取具有小凹视觉特征的图像，实现感兴趣区域高分辨率成像，边缘无关区域低分辨率成像。但该图像传感器成本太高，技术尚不成熟，且现阶段的凝视点选取策略仍然亟待解决。此外，对比曲面型复眼成像系统，单孔径成像方法不能满足大视场需求。另一种仿人眼成像方法利用多传感器结构，以大视场、低空间分辨率传感器实现大视场成像，可用于对目标细节要求低的任务，如目标探测，以小视场、高空间分辨率传感器实现感兴趣区域成像，用于精确目标识别等。该方法可利用市场上的已有成像模块进行集成，成本低，但与仿复眼成像系统的超分辨率重构相比，其分辨率仍受图像传感器的吉奎斯特频率限制，且该方法仍然依靠单目实现大视场成像，无法满足大视场需求。综上所述，单独依靠复眼仿生或人眼仿生的成像传感器已无法需求。

发明内容

本发明公开的一种仿生超分辨成像传感器及成像方法要解决的技术问题是：提供一种具有大视场成像和小凹成像的成像模式切换功能的成像传感器及成像方法，能够实现感兴趣区域的两次探测和判断，准确率较高。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。