[发明专利]一种仿生方向分析器

摘要

本发明公开了一种仿生方向分析器，包括方向信息获取器件、数据处理模块；所述方向信息获取器件用于探测天空光的偏振特性、将光信号转换为电信号；所述数据处理模块接收方向信息获取器件传送的电信号对该电信号进行计算处理获取方向信息。本发明的仿生方向分析器中每个纳米光栅与其下方对应的感光像素阵列构成了偏振敏感单元，实现入射天空光的偏振态探测以及光电转换。本发明利用天空可见光的偏振态在大气中相对稳定的分布模式，经过方向信息获取器件及数据处理模块，推导解算出方向信息。

主权项

一种仿生方向分析器，其特征在于：包括方向信息获取器件、数据处理模块；所述方向信息获取器件用于探测天空光的偏振特性、将光信号转换为电信号；所述数据处理模块接收方向信息获取器件传送的电信号对该电信号进行计算处理获取方向信息；所述方向信息获取器件包括偏振敏感功能器件和光感受功能器件；所述偏振敏感功能器件为多方向纳米光栅偏振器，所述偏振敏感功能器件模仿昆虫复眼背部边缘区域中小眼的微绒毛结构，所述偏振敏感功能器件包括三对纳米光栅，其主偏振方向分别为0°、60°和120°，每对纳米光栅的偏振主轴相互垂直；所述光感受功能器件为将光信号转换为电信号的CMOS感光像素阵列，该器件模仿昆虫复眼背部边缘区域小眼的光感受器结构；光感受功能器件中感光像素阵列将纳米光栅探测到的偏振光信号转换为电信号，所述电信号的强度与入射光强度及偏振特性相关；所述数据处理模块对采集到的具有天空光偏振信息的电信号进行处理计算时利用建立的偏振视觉信息层次聚类模型获得方向信息：所述数据处理模块模仿昆虫视叶中偏振敏感神经元处理背部边缘区域光感受器采集的电矢量信息的过程，建立偏振视觉信息层次聚类模型，以操作对象的不同划分三个层次，第一层：以偏振敏感功能器件中纳米光栅方向差异性为准则，感光像素阵列分为六个簇，即六个偏振敏感单元，对偏振敏感单元内若干感光像素进行统计筛选及均值滤波，得到该偏振敏感单元的输出信号；第二层：以偏振敏感单元内纳米光栅方向对立性为准则，偏振敏感单元分为三个簇，即三对对立偏振敏感单元；第三层，以对立偏振敏感单元输出信号差异性为准则，将对立偏振敏感单元划分为七个簇，获得方向角度信息。