[发明专利]一种场景目标自动分析检测处理方法及装置

说明书

本发明公开了一种场景目标自动分析检测处理方法及装置，利用光学硬件计算与软件计算相结合，直接面向自然场景分析与探测目标景物，能有效快速地获得目标探测结果。本发明包括：(1)构造傅里叶系统装置，光路搭建；(2)调整会聚球镜，使自然景物准确接入傅里叶系统；(3)控制FPGA与SLM，实现空间滤波与图像采集；(4)场景分析与目标检测计算。本发明利用光链路计算一体化思维，直接面向自然景物，即可实现场景分析与目标检测。

技术领域

本发明涉及光电成像与计算机技术领域，更具体地，涉及一种场景目标自动分析检测处理方法及装置。

背景技术

对于场景中目标的分析与检测是图像处理、机器视觉等领域的一个重要部分。传统的场景方法往往是在图像采集完成后对图像进行后处理，分析并检测其中的目标。但是，由于成像、采集以及处理等多个过程中不可避免的噪声的引入，这些方法所得到的结果均存在一些问题，部分算法需要庞大的先验数据作为支撑，而部分方法识别结果较差或者计算速度较慢。

目前，常用的场景目标检测方法有：

基于特征检测目标检测方法。通过图像中多种特征的检测来判断对场景进行分割及检测，通常这种方法速度较快，但是检测的效果相对较差。基于先验知识的统计检测方法。通过将场景分解为多个维度的信息，通过大量的数据训练模型并对当前场景进行目标检测。近些年来，基于神经网络的场景目标检测方法也是基于相同的思路。但该方法不可避免的问题就是需要对场景进行大量的训练才可以得到较好的结果。基于对人眼视觉系统的研究，通过模仿视觉显著性的机制来识别场景中的目标信息。此类方法基于人眼视觉系统，相比而言最符合人眼视觉习惯，效果较好。

需要注意的是，以上所述的多种方法几乎都是在图像采集过程结束后对图像进行后处理，耗时，并且大量的数据处理导致较为耗能。

基于这个因素，本发明旨在提出了一种在成像过程中进行目标自动分析检测的方法及装置。通过在成像过程中进行目标检测可以有效的避免图像后处理过程中人为产生的噪声对目标检测的准确性以及可靠性的影响。使用整体光学成像链路的思路，在成像过程中进行场景目标检测，可以有效地避免后处理过程中计算时间长，计算耗能多的问题。

名词说明：

FPGA即现场可编程门阵列。

SLM即空间光调制器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种场景目标自动分析检测处理方法及装置，其基于软硬计算结合的方式，旨在解决目前的场景目标分析检测纯靠算法软件而导致计算耗时多、计算耗能多等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种场景目标自动分析检测处理方法及装置，主要思路体现为：构造傅里叶变换与反变换系统 (简称傅里叶系统) 装置；直接面向自然场景，大视场会聚球镜将场景成像作为傅里叶系统的输入；利用SLM构造空间滤波器而实现空间滤波；图像传感器获取信号，并使用FPGA简单计算，获得检测结果。其技术方案如下：

1、构造傅里叶系统装置，如附图2所示，其表征的是图1中从会聚球镜到FPGA的流程对应的装置架构。所有光学与成像器件处于同一光轴上。傅氏透镜1与傅氏透镜2构成傅里叶系统，两透镜规格一致，焦距均为f。会聚球镜成像面、傅氏透镜1、频谱面、傅氏透镜2、CMOS成像传感器，这五者依次之间相距为f。于是，自然场景经会聚球镜成像于傅氏透镜1前焦面上，利用其实现傅里叶变换，呈现在频谱面上，即傅氏透镜1的后焦面且傅氏透镜2的前焦面，为SLM滤波提供位置，而后继续利用傅氏透镜2傅里叶透镜反变换到COMS成像传感器平面，实现成像采集。COMS成像传感器由FPGA支配(CMOS附着于FPGA上)，FPGA能反馈信号指挥机械导轨沿着光轴前后移动会聚球镜。SLM具体的滤波器由FPGA给予。