[发明专利]仿昆虫复眼立体视觉的多通道视觉测距法

说明书

本发明提供一种仿昆虫复眼立体视觉的多通道视觉测距方法，源于昆虫复眼的大视场范围内对目标快速避害或捕捉特性，展开仿复眼多通道视觉快速测距传感器研究。首先建立了基于目标方向检测的仿复眼多通道的目标快速测距模型；其次基于离散信号的高斯分布特性，提出一种适用于大视场、多通道传感器视轴方向的快速确定法，实现了环形传感器阵列视轴标定以及实现对目标方向确定；最后，仿复眼立体视觉测距模式，实现了基于信号高斯分布模型特征的仿生立体视觉测距。

技术领域

本发明涉及一种实时测距方法，具体涉及一种仿昆虫复眼立体视觉的多通道视觉测距法。

背景技术

立体视觉，是一种利用两眼不同视图来估计距离的能力，是神经科学中重要的感知系统模型，也是机器视觉的一个主要领域。哺乳动物、鸟类以及几乎所有的机器视觉算法都是基于两眼图像亮度定义间的相似性，计算产生跨场景的深度信息；但是在处理复杂环境目标信息时，特征的配准计算会大大降低了系统实时性，限制了立体视觉在快速智能机器人导航中的应用。

视觉在昆虫行为中起着重要作用，例如飞行控制、猎物探测和避碰。螳螂展示了上述三种视觉引导行为。雄性螳螂可能会飞去寻找雌性，然后需要控制它们的飞行路线。螳螂在视觉上检测到他们的猎物并展示对一个接近物体的防御反应，有人认为螳螂拥有可能与这些行为有关的视觉中间神经元：飞行控制、猎物识别和碰撞检测。Nitynanda等人利用昆虫视觉引导的行为学研究表明：螳螂使用目标在两复眼间移动区域内的立体视觉来判断目标位置，视野范围内不同距离的物体会在视网膜上产生对应的目标信号——且会伴随着物体的远近变化产生视觉角度上的差异，这种差异可以由复眼不同视角方向小眼进行检测与分析，通过不同视角方向的小眼对目标的检测，结合其神经网络，实现目标距离的三角视差快速测量。

自然界中，复眼螳螂利用立体视觉实现复杂环境下对运动目标的快速测距，且螳螂的立体视觉比脊椎动物更加简单。研究表明，螳螂使用了与脊椎动物立体感完全不同的计算方法——即非直接对比两只眼睛图像的亮度，而是使用目标在两眼中体现的相似模式。与常见的立体视觉相比，即使当亮度模式不匹配，螳螂复眼也具有很好的立体距离判断能力，体现出很强的鲁棒性。

仿螳螂复眼多通道视觉系统的测距特性，提出一种基于多通道环形视觉传感器阵列信号高斯分布特征的立体视觉快速测距法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种仿昆虫复眼立体视觉的多通道视觉测距法，适用于多通道组成的视觉系统，避免了多通道视觉传感器间信号特征的匹配，是一种基于立体视觉的快速测距快速方法。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种仿昆虫复眼立体视觉的多通道视觉测距法，包括如下步骤：

(1)建立基于目标方向检测的仿复眼快速测距模型

建立多通道环形传感器双目测距装置，由两个环形传感器组成，每个环形传感器由N个子传感器呈夹角δ的环形排列而成，建立直角坐标系，原点位于两个环形传感器的中心点O₁和O₂中间，两个中心点O₁和O₂之间的连线为基线、间距为2a，坐标系中的一点P可由经过O₁、O₂的中心方位角分别为α、β的两直线的交点表示；当要检测坐标系空间内某一点P的位置时，由于基线已知，仅需获取两环形传感器的方位角α、β，结合三角测距法可获得P点的空间位置，建立基于目标方向检测的仿复眼快速测距模型如式(1)：

(2)确定基于环形传感器目标信号匹配测距模型的方位角，实现三角测距