自然界中昆蟲的復(fù)眼具有許多優(yōu)點(diǎn),其中包括大視場(chǎng)、對(duì)動(dòng)態(tài)物體高度靈敏、結(jié)構(gòu)緊湊等。除此之外,方向?qū)Ш揭彩菑?fù)眼的重要特征之一,這使得昆蟲能夠快速、準(zhǔn)確地探測(cè)到物體的方向。因此,曲面仿生復(fù)眼在探測(cè)目標(biāo)方位方面具有很大的潛力。目前曲面仿生復(fù)眼在目標(biāo)探測(cè)方面仍存在很大困難。難以采集準(zhǔn)確無畸變的信息,而且在大視場(chǎng)中目標(biāo)的方向與所獲得的圖像之間的存在嚴(yán)重的非線性關(guān)系�，F(xiàn)有仿生復(fù)眼系統(tǒng)只是為目標(biāo)定向檢測(cè)提供了定性分析,而且沒有比較合適的標(biāo)定和檢測(cè)方法。在本文中,受到蜜蜂復(fù)眼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的啟發(fā),設(shè)計(jì)并制作了類似蜜蜂復(fù)眼的光纖型復(fù)眼。在光纖型復(fù)眼中,我們將光纖作為它的中繼系統(tǒng),這充分利用光纖的傳輸特點(diǎn)和柔韌性。光纖的使用解決了曲面的成像面與平面?zhèn)鞲衅鞑患嫒莸膯栴},保證了信息傳輸中不會(huì)發(fā)生干擾,而且也避免了子眼之間會(huì)發(fā)生串?dāng)_。光纖型復(fù)眼的這些優(yōu)點(diǎn)保證了信息的準(zhǔn)確性,這為之后的目標(biāo)方向檢測(cè)提供了重要的前提條件。曲面仿生復(fù)眼獲得的圖像與目標(biāo)的方位之間存在著嚴(yán)重的非線性關(guān)系,需要建立有效的模型來檢測(cè)目標(biāo)的方位。我們采用了一種將虛擬圓柱模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方向標(biāo)定方法,它可以建立起了采集的圖像與空間中目標(biāo)方向之間的非線... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

TOMBO的結(jié)構(gòu)示意圖[24]

第一章緒論5用采用消失點(diǎn)和z變換圖像中心標(biāo)定技術(shù)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)跟蹤，但是該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作要求較高。2019年，天津大學(xué)YELONGZHENG等提出了圓頂光錐式復(fù)眼視覺系統(tǒng)[47]。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新型的圓頂光錐，其頂部為球狀，下方為錐形結(jié)構(gòu),由大量直徑為6μm的光纖制作而成。復(fù)眼視覺系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1.5c所示，由曲面復(fù)眼透鏡、光闌和圓頂光錐組成。通過分析光的位置和強(qiáng)度分布，提出了一種獲取目標(biāo)三維位置的算法，從而實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的3D軌跡跟蹤及測(cè)量。(a)CurvACE原型[42](b)DragonflEye示意圖及實(shí)驗(yàn)圖[44](c)復(fù)眼視覺系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)[47]圖1.5各種方案的仿生復(fù)眼Fig1.5Bioniccompoundeyesforvariousschemes1.3主要研究?jī)?nèi)容在本文工作中，基于生物復(fù)眼的結(jié)構(gòu)，開發(fā)了一種充分利用光纖的傳輸特性和柔韌性的光纖型復(fù)眼，并采用虛擬圓柱模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的標(biāo)定方法對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，使該系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)目標(biāo)的方向。受到蜜蜂復(fù)眼結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，在該設(shè)計(jì)使用了光纖作為中繼系統(tǒng)，使信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與視場(chǎng)角都得到了提升。本文中我們采用了一種將虛擬圓柱模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方向標(biāo)定的方法來對(duì)光纖型復(fù)眼進(jìn)行標(biāo)定，使其實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)方向的檢測(cè)。該方法是在相同的世界坐標(biāo)系中將光纖型復(fù)眼作為整體進(jìn)行標(biāo)定，因此不需要準(zhǔn)確的了解子眼之間的相對(duì)位置和軸向，也就不需要單獨(dú)標(biāo)定每個(gè)子眼。該方法使得標(biāo)定過程更加簡(jiǎn)潔，而且這些優(yōu)點(diǎn)有效地減少了標(biāo)定誤差，從而有助于提高目標(biāo)定位檢測(cè)的精度。

第二章光纖型復(fù)眼的系統(tǒng)設(shè)計(jì)8第二章光纖型復(fù)眼的系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1曲面復(fù)眼的中繼系統(tǒng)介紹仿生復(fù)眼根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為平面仿生復(fù)眼和曲面仿生復(fù)眼。平面仿生復(fù)眼的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且中間不需要任何的中繼系統(tǒng)就可以在圖像傳感器上成像。曲面仿生復(fù)眼上透鏡在曲面上的排列結(jié)構(gòu)決定了成像面是一個(gè)與曲面球殼同心的曲面，如圖2.1所示。曲面的成像面與平面圖像傳感器之間存在著矛盾，這會(huì)導(dǎo)致最終的成像結(jié)果出現(xiàn)模糊、邊緣畸變嚴(yán)重等問題。為了提高最終的成像質(zhì)量，目前多數(shù)的方案主要是在成像面與圖像傳感器之間設(shè)計(jì)圖像傳輸?shù)闹欣^系統(tǒng)，以此來將曲面的成像面轉(zhuǎn)換為平面，使成像面最大程度的達(dá)到圖像傳感器的采集要求。圖2.1曲面仿生復(fù)眼的成像面[37]Fig2.1Imagingsurfaceofcurvedbioniccompoundeye目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用的方案有很多，比如采用透鏡組、多層曲面透鏡陣列等方案，這些方案的明顯改善了曲面仿生復(fù)眼的成像質(zhì)量。中科大的研究團(tuán)隊(duì)提出了在曲面透鏡陣列下方使用彎月透鏡來改變光的傳輸路徑，以此來改善成像質(zhì)量，如圖2.2所示[48-50]。采用該方案還需要考慮光線偏折后的串?dāng)_情況，為了使光束在不發(fā)生透鏡間串?dāng)_的情況下聚焦于圖像傳感器的期望區(qū)域，設(shè)計(jì)了一個(gè)厚度漸變的彎月透鏡作為中繼器件。圖2.2中科大的彎月透鏡方案[48]Fig2.2ThemeniscuslenssolutionadoptedbytheUniversityofScienceandTechnologyofChina

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：2991284