专利名称：基于轴向振动视网膜的光电探测方法
技术领域：
本发明涉及一种基于轴向振动视网膜的光电探测方法，属于光电技术领域。
背景技术：
目前，光电探测系统所存在的主要问题及应用需求包括1)基于单片式图 像传感器实现的系统探测角度有限，难以获得较大的探测视场；而采用光机扫 描装置则影响探测速度且结构相对复杂。2)复杂背景下的运动目标探测。光电 系统需要避免或抑制背景中其它运动物体的干扰。3)目标的机动性能有了大幅 度地提高。光电探测系统应具有较强的运动目标探测与跟踪能力。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提出一种基于轴向振动视网膜的光电探测方法, 能够覆盖超过半球范围，并能够有效地抑制背景，突出目标信号。 该基于轴向振动视网膜的光电探测方法包括以下步骤
第一步在半球形表面均匀排列若干光电探测器单元，透镜固定于光电探 测器前方，其焦点与探测器的光敏面中心重合；
第二步通过驱动装置使每一个探测器沿透镜的光轴方向往复运动，且保 持整个光电探测阵列同步进行振动，同时对光电探测器阵列的输出信号进行检
第三步当运动目标进入探测视场时，所获得的输出信号是调制信号与目 标信号的叠加，取输出信号的幅值最大的探测器作为检测到目标的探测器，将 该探测器的输出信号向后平移一个周期，计算该探测器的输出信号与其相邻探 测器输出信号的互相关函数值；
第四步调整视网膜探测器阵列的振动频率，根据第三步所求的互相关函
数的最大值，读取此时的振动频率，换算成目标运动角速度；
第五步将探测器阵列的输出电压值输入至训练成熟的神经网络，计算出
目标方位。
本发明的有益效果-
具有可以超过半球形的探测视场，可以覆盖超过半球形范围；可有效地抑 制背景，突出目标信号；具有较强的运动目标探测与跟踪能力。
图1是基于轴向振动视网膜的光电探测方法的原理示意图，其中1-光电探 测器阵列(轴向振动视网膜)，2-光电探测器阵列输入/输出接口， 3-互相关运算， 4-驱动控制，5-神经网络运算。
图2无目标进入探测视场时光电探测单元A的输出信号； 图3调制信号与脉冲信号未匹配时光电探测单元A、 B的输出信号； 图4调制信号与脉冲信号达到匹配状态时光电探测单元A、 B的输出信号。 图5是基于轴向振动视网膜的光电探测方法的工作流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。
本发明将多个光电探测单元沿半球面分布，形成半球形的光电探测阵列(即 "视网膜")，以获得大范围探测视场。在每一个光电探测单元内，光电探测器 可在透镜焦点附近进行轴向振动。使整个光电探测阵列同时进行振动，且使视 网膜振动频率与目标运动角速度达到匹配，从而达到抑制背景、突出目标信号 的目的。同时，将光电探测器阵列输出信号作为神经网络的输入节点值，实现 快速目标跟踪。
基于轴向振动视网膜的光电探测方法的具体实施方法如下 第一步在半球形表面均匀排列若干光电探测器单元。透镜固定于光电探 测器前方，其焦点与探测器的光敏面中心重合；
第二步通过驱动装置使每一个探测器沿透镜的光轴方向往复运动，且保 持整个光电探测阵列同步进行振动。同时，对光电探测器阵列的输出信号进行 检测；
第三步当运动目标进入探测视场时，所获得的输出信号是调制信号与目 标信号的叠加。取输出信号的幅值最大的探测器作为检测到目标的探测器，将 该探测器的输出信号向后平移一个周期。计算该探测器的输出信号(已向后平 移一个周期)与其相邻探测器输出信号的互相关函数值；
第四步调整视网膜探测器阵列的振动频率，同时按照第三步的方法计算 互相关函数值。当发现互相关函数达到最大值时(此时的视网膜振动频率已经 与目标运动角速度实现了匹配)。读取此时的振动频率，并换算成目标运动角速 度；
第五步将探测器阵列的输出电压值输入至训练成熟的神经网络，计算出 目标方位。
权利要求
1、基于轴向振动视网膜的光电探测方法，其特征在于该方法包括以下步骤第一步在半球形表面均匀排列若干光电探测器单元，每一个光电探测单元由光电探测器和透镜构成，透镜固定于光电探测器前方，其焦点与探测器的光敏面中心重合；第二步通过驱动装置使每一个探测器沿透镜的光轴方向往复运动，且保持整个光电探测阵列同步进行振动，同时对光电探测器阵列的输出信号进行检测；第三步当运动目标进入探测视场时，所获得的输出信号是调制信号与目标信号的叠加，取输出信号的幅值最大的探测器作为检测到目标的探测器，将该探测器的输出信号向后平移一个周期，计算该探测器的输出信号与其相邻探测器输出信号的互相关函数值；第四步调整视网膜探测器阵列的振动频率，根据第三步所求的互相关函数的最大值，读取此时的振动频率，换算成目标运动角速度；第五步将探测器阵列的输出电压值输入至训练成熟的神经网络，计算出目标方位。
全文摘要
本发明为一种基于轴向振动视网膜的光电探测方法，属于光电技术领域。本发明将多个光电探测单元沿半球面分布，形成半球形的光电探测阵列(即“视网膜”)，以获得大范围探测视场。在每一个光电探测单元内，光电探测器可在透镜焦点附近进行轴向振动。使整个光电探测阵列同时进行振动，且使视网膜振动频率与目标运动角速度达到匹配，从而达到抑制背景、突出目标信号的目的。同时，将光电探测器阵列输出信号作为神经网络的输入节点值，实现快速目标跟踪。该方法主要特征包括探测范围大，可以覆盖超过半球范围；可有效地抑制背景，突出目标信号；适用于运动目标的探测与跟踪，具有广泛的应用前景。
文档编号G01V8/20GK101349765SQ20081011942
公开日2009年1月21日 申请日期2008年8月29日 优先权日2008年8月29日
发明者勇 宋, 群 郝 申请人:北京理工大学