一种仿螳螂虾复眼的图像信息采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种图像信息采集系统及工作方法，尤其涉及一种仿螳螂虾复眼的图像?目息米集系统及工作方法。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，通过数字微镜器件对场景图像进行采样，由于光线强弱变化直接影响成像质量，所以会出现光线强时，清晰度高，光线弱时，清晰度降低，噪点增加;虽然有很多软件处理方法提高弱光线下的清晰度，但是处理效果不佳，例如，最近邻域插值方法、双线性插值方法、双立方插值方法等。双线性插值方法比最近邻域插值方法具有更高的重构准确度，图像恢复效果更佳，但图像会出现锯齿和模糊现象。虽然双立方插值方法的重构效果优于前两者，但却是以牺牲效率为代价，其所耗时间是其它方法的几倍甚至几十倍。同时这些算法只考虑局部像素与全局的相关性，在提高图像恢复效果上有一定作用，然而却破坏了原始图像的高频细节。
[0003]现有研究发现，昆虫具有较为宽广的生存环境，例如，螳螂虾所生活的水域从水下50米一直延伸到水下100米。在该环境中，由于太阳光照及水介质的共同作用，其光照条件产生剧烈的变化，为了适应这种多变的生存环境，该物种在小眼排列结构固定的前提下，通过晶状体、感杆束的共同作用，自适应的调节光接收角的大小，在整个复眼的视域内形成不同程度的重叠，最终根据不同的光线环境接收到不同特性的光学信息。在明亮和阴暗两种光照条件下，螳螂虾通过肌丝的松弛和紧缩调节晶状体及感杆束的长度，从而实现小眼视域缩小或扩大的效果，获取相对稳定的光子数量或较好的空间分辨率，使二者达到平衡。根据在实验室条件下所得结果，螳螂虾在不同光照强度环境下，其复眼的成像去广角度及视域会发生相应变化，如亮适应下其小眼视域为5度，是对应暗适应下2度小眼视域的2.5倍。这种昆虫复眼的成像控制机制能够根据环境光照强度的改变调节视域的范围，如果将这种仿生学原理应用于图像采样过程中，将极大提高采样图像的成像效果。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种仿螳螂虾复眼的图像信息采集系统及工作方法，该图像信息采集系统及工作方法解决了根据目标场景的亮度平均值(即环境光照强度)进行自适应调节图像采样视域范围的技术问题。
[0005]为了解决上述问题，本发明提供了一种图像信息采集系统，包括:用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括若干个小眼图像采集单元，由若干条导轨按中心对称方式拼接而成的导轨组件，各小眼图像采集单元分别位于相应导轨上，且按该导轨组件的中心对称分布，其中，所述小眼图像采集单元包括透镜，位于该透镜后端的成像器件；
与各成像器件相连的处理器模块，该处理器模块适于提取各成像器件获取的目标场景的亮度平均值，并根据该亮度平均值控制各导轨中的传动机构带动相应小眼图像采集单元分别沿所述导轨同步相向或相背等速移动，以调节复眼透镜阵列的视域范围；
其中，当所述亮度平均值减弱时，所述处理器模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围；当所述亮度平均值增强时，所述处理器模块控制小眼图像采集单元分别沿导轨向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围。
[0006]进一步，为了获得更大视域，所述导轨为弧形导轨。
[0007]为了解决上述问题，本发明还提供了一种图像信息采集系统的工作方法；
所述图像信息采集系统，包括:用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括若干个小眼图像采集单元，由若干条导轨按中心对称方式拼接而成的导轨组件，各小眼图像采集单元分别位于相应导轨上，且按该导轨组件的中心对称分布，其中，所述小眼图像采集单元包括透镜，位于该透镜后端的成像器件；
与各成像器件相连的处理器模块，该处理器模块适于提取各成像器件获取的目标场景的亮度平均值，并根据该亮度平均值控制各导轨中的传动机构带动相应小眼图像采集单元分别沿所述导轨同步相向或相背等速移动，以调节复眼透镜阵列的视域范围；
所述图像信息采集系统的工作方法，包括:当所述亮度平均值减弱时，所述处理器模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围；当所述亮度平均值增强时，所述处理器模块控制小眼图像采集单元分别沿导轨向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围。
[0008]进一步，为了获得更大视域，所述导轨为弧形导轨。
[0009]本发明相对于现有技术具有积极的效果:(I)本发明通过复眼透镜阵列中若干个小眼图像采集单元移动来调节视域大小，实现了当目标场景的亮度平均值(即环境光照强度)增强时，所述处理器模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围；当目标场景的亮度值(即环境光照强度)减弱时，所述处理器模块控制各小眼图像采集单元分别沿导轨向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围；当视域范围缩小后，各小眼图像采集单元的单个视域在采集目标场景时，必然会有视域重叠部分，利用视域重叠部分提高图像的清晰度，避免了纯软件算法提高清晰度的带来的技术缺陷。(2)本发明利用移动的小眼图像采集单元实现类似螳螂虾的复眼功能，比传统的N多个小眼图像采集单元来实现复眼功能成本更低。
【附图说明】
[0010]为了清楚说明本发明的创新原理及其相比于现有产品的技术优势，下面借助于附图通过应用所述原理的非限制性实例说明一个可能的实施例。在图中:
图1为本发明的图像信息采集系统的第一种实施方式在环境光照强度减弱时的示意图；
图2为本发明的图像信息采集系统的第一种实施方式在环境光照强度增强时的示意图；
图3为本发明的图像信息采集系统的第二种实施方式在环境光照强度减弱时的示意图；
图4为本发明的图像信息采集系统的第二种实施方式在环境光照强度减弱时的示意图； 图5为本发明的复眼透镜阵列的两条导轨本体的结构示意图；
图6为本发明的复眼透镜阵列的两条导轨本体的一种传动机构示意图；
图7为本发明的复眼透镜阵列的两条导轨本体的另一种传动机构示意图；
图8为本发明的复眼透镜阵列的单根导轨本体的结构示意图图9为本发明的单根导轨本体、滑块和小眼图像采集单元结构示意图；
图10为本发明的复眼透镜阵列的控制电路结构示意图。
[0011]其中，I小眼图像采集单元、1-1小眼外壳本体、2透镜、3成像器件、4导轨、4-1传动轮、4-2传动带、4-3导轨本体、4-4单根导轨本体、5目标场景、6中心点、7视域重叠部分、8滑块、8-1滚轮、8-2微型驱动电机、8-3滑块外壳、8-4挡条。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
见图1-5、图8和图10，一种图像信息采集系统，包括:用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括若干个小眼图像采集单元I，由若干条导轨4按中心对称方式拼接而成的导轨组件，各小眼图像采集单元I分别位于相应导轨4上，且按该导轨组件的中心点6对称分布，其中，所述小眼图像采集单元I包括透镜2，位于该透镜2后端的成像器件3；
与各成像器件相连的处理器模块，该处理器模块适于提取各成像器件获取的目标场景的亮度平均值，并根据该亮度平均值控制各导轨中的传动机构带动相应小眼图像采集单元I分别沿所述导轨4同步相向或相背等速移动(见图5和图8，A表示的箭头方向)，以调节复眼透镜阵列的视域范围；
其中，当所述亮度平均值减弱时，所述处理器模块控制各小眼图像采集单元I分别沿导轨4向内侧相向移动相应距离，以收缩视域范围(见图5或图8，各小眼图像采集单元I分别向相应的虚线方框方向移动)；
当所述亮度平均值增强时，所述处理器模块控制小眼图像采集单元I分别沿导轨4向外侧相背移动相应距离，以扩大视域范围(见图5或图8，各小眼图像采集单元I分别向相应的实线方框方向移动)。
[0013]所述目标场景的亮度平均值可以称为环境光照强度，且通过各成像器件获取的目标场景提取亮度平均值的方法，可以参见中国专利文献CN 202696754U，其公开了处理器与图像传感器相连以获得视频图像信号的亮度值，其中图像传感器等同于所述成像器件3。
[0014]其中，按该导轨组件的中心点6对称分布，具体的说就是根据四条导轨4，以中心点6对称展开，即每个导轨4之间的夹角相等为90度。透镜2在本实施例中采用是正方形结构，也可以采用长方形或者是圆形的结构。所述目标场景的亮度平均值或环境光照强度也可以通过光敏传感器，即采用光敏电阻和AD模块，其中AD模块可以采用AD9850或PCF8591，可以设置在所述中心点6的位置。
[0015]其中图1-5采用四个小眼图像采集单元和四条导轨来实现技术方案的，在实施例2中将详细对技术方案进行说明。
[0016]实施例2
在实施例1基础上，为了更加清楚的说明技术方案，以下实施方式中复眼透镜阵列包括四个小眼图像采集单元，导轨组件由四条导轨按X形对称方式拼接而成的技术方案。
[0017]见图1-5、图8和图10，一种图像信息采集系统，包括:用于复眼采集目标场景信息的复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列包括四个小眼图像采集单元I，由四条导轨4按中心对称方式拼接而成的导轨组件，所述四个小眼图像采集单元I分别位于相应导轨4上，且按该导轨组件的中心点6对称分布，其中，所述小眼图像采集单元I包括