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球面复眼多通道信息融合

作　者: 张浩
导　师: 王克逸
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 精密机械与仪器
关键词: 复眼神经网络重心法多通道信息融合超分辨率图像拼接运动目标探测
分类号: TP202
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 172次
引　用: 1次
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内容摘要

由于昆虫复眼具有大视场、多通道、高灵敏度的优点,人工仿生复眼日益受到学术界以及工业界的关注,世界各国也相继展开了这方面的探索研究。但是平面复眼透镜受微加工技术制约,其本身结构也限制了复眼的许多优点,如大视场特性受到很大抑制。球面分布的复眼透镜相比平面结构更加接近于自然界真实存在的复眼,也更能够有效的提高视场角,但是受到CCD平面器件的制约,基于球面分布的微透镜阵列要求每一个微透镜有不同的焦距,也即是不同微透镜的面型不同,且应是非球面形状,传统的制作方案很难满足要求。实验室在仿生的基础上设计了一种新型复眼模型,该模型协调了大视场球面复眼与平面探测器之间的矛盾,结合实验室已经开发的液滴透镜制作平台,具有良好的探测性能。文中分析了复眼的成像特性,并在图像预处理中提出了图像降噪和空间变换的方法,包括亚像素技术、神经网络算法,有针对性的解决复眼成像差和噪声问题。本文还提出了复眼多通道信息融合技术,包括图像拼接、超分辨率成像和运动目标的定位与检测算法。为了检验复眼图像预处理和多通道信息融合的算法,我们进行了仿真实验,并搭建了实验平台进一步验证。从实验结果来看,神经网络具有很好的非线性校正效果。重心法可以准确的记录光斑的位置,从而化解球差慧差对光斑定位的影响。此外,实验结果表明,虽然复眼与生俱来便是一种牺牲空间分辨率来提升角度分辨率的光学系统,但是我们的复眼模型可以很好探测运动目标物体,在未来的应用中具有广泛的应用前景。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-15
  1.1 复眼显微结构  8-9
  1.2 复眼对仿生学的启示  9-10
  1.3 国内外研究现状分析及发展趋势  10-13
  1.4 本论文的研究内容以及章节安排  13-15
第2章复眼结构设计及制作  15-24
  2.1 复眼模型结构设计  15-19
    2.1.1 采用仿生技术设计完成微透镜的分布方式；  16-18
    2.1.2 折转透镜对光学系统成像的影响  18-19
  2.2 球冠面上分布的啁啾非球面微透镜阵列制作装置；  19-23
  2.3 本章小结  23-24
第3章复眼像质评价与图像预处理  24-32
  3.1 复眼成像特性  24-26
  3.2 子眼通道图像预处理  26-31
    3.2.1 噪声消除与图像增强  26-27
    3.2.2 子眼通道成像畸变非线性校正  27-28
    3.2.3 子眼通道几何变换  28-31
  3.3 本章小结  31-32
第4章复眼多通道信息融合  32-49
  4.1 图像配准  32-35
    4.1.1 基于灰度信息的图像配准方法  32-34
    4.1.2 基于特征的图像配准方法  34-35
  4.2 图像拼接  35-37
  4.3 超分辨率成像  37-40
  4.4 复眼目标探测与定位  40-47
  4.5 本章小结  47-49
第5章仿真与实验  49-60
  5.1 仿真实验  49-55
    5.1.1 LM(Levenberg-Marquardt)神经网络标定  49-53
    5.1.2 多通道世界坐标系的建立  53
    5.1.3 复眼多通道目标探测  53-55
  5.2 实验验证  55-59
  5.3 本章小结  59-60
第6章总结与展望  60-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果  67

球面复眼多通道信息融合

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