曲面光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀的制作方法

專利名稱：曲面光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀的制作方法
技術領域：
本發明的曲面光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀及方法，屬于圖像信息 獲取和處理領域。
二背景技術：
在視頻場景監視、工業生產監控等應用中，通常不僅需要圖像傳感器具有較高的 空間分辨率，還需要圖像傳感器能夠在夜晚或光線較暗的情況下獲取到高質量的圖像信 息。普通的圖像傳感器都依賴于外界光照條件，而夜晚或其他特殊天氣狀況下自然光源亮 度的降低勢必影響到成像效果。雖然通常在夜間采用外加人造光源作為圖像傳感器的輔助 光源，但是這種光源的亮度范圍有限，而且光源的安放位置也會直接影響到傳感器的成像 效果，導致圖像光照不均勻等特點，為后續處理增加了難度。因此如何使得成像儀能夠具有 隨亮度自適應的調節成像機制成為在不同亮度條件下獲得高質量圖像的關鍵所在。目前在硬件上針對低照度環境下成像的圖像傳感器層出不窮，這類傳感器基本上 是通過改進CCD元件的靈敏度來提高成像效果。國內的低照度圖像傳感器成像儀的發展主 要分三個階段彩色/黑白切換式的，低速快門式的和超感度式的。這三種相機雖然在一定 程度上解決了低光照條件下的成像問題，但是存在兩大缺點一個缺點是造價昂貴，性能較 好的低照度相機通常采用紅外鏡頭感應暗光下的目標物，但這將大大增加相機的造價，另 外一個缺點是功能較為固定，缺乏靈活性，即這類圖像傳感器的低照度指標是受到CCD性 能限定的，不具有隨照度自適應調節的能力。采用紅外鏡頭低照度圖像傳感器在正常光照 條件下由于自然光中的紅外成份而影響圖像的清晰度；因此低照度成像儀在應用范圍上都 存在一定局限性。在軟件上，針對提高低照度圖像對比度的算法主要有傳統的全局增強算法和局部 增強方法。全局增強算法主要有直方圖均衡化和對比度增強算法等。直方圖均衡方法是間 接增加對比度的方法，該方法簡單，效果明顯，但是存在增強后圖像出現細節消失等缺點。 對比度增強方法是直接拉伸像素之間的距離從而加大對比度，對于圖像不同的區域，局部 細節不能自適應增強的功能。同時在處理過程中不分噪聲與細節信息，在增強圖像灰度級 差異的同時使得噪聲也得到增強。除此以外全局增強算法不適合夜晚光照不均勻和對比度 變換幅度較大的情況。局部梯度域模型的方法是一種局部提高對比度的方法，這類方法有 效的壓縮了光照不均圖像的動態范圍同時增加了暗處的對比度，但是對亮度較高的細節部 分增強效果不明顯，同時這類方法較全局算法計算量較大，計算復雜度高。
三、發明內容本發明的目的在于針對傳統低照度成像儀的光照條件局限性、造價高昂難以推廣 等缺點，模仿復眼隨外界環境光照亮度改變而調節神經融合方式的過程，以神經重疊型復 眼的彈藥筒融合機理為基礎，采用仿復眼曲面結構的多電荷耦合器件組配合DSP+FPGA芯 片構建了一種造價低廉、可全天監測的自適應調節式的晝夜連續監視成像儀及方法。[0006]2、一種曲面光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀，其特征在于包括3個相同的CXD攝像頭，3個用于亮度分量和兩個色差分量分離的第一類DSP 數字信號處理芯片、1個用于完成多幀圖像融合的第二類DSP數字信號處理芯片、3個用于 模數轉換和制式轉換的可編程視頻信號處理芯片、3個電可擦存儲芯片；上述3個CXD緊密連接在一起，依附在一個半徑為r的曲面上，相鄰兩個小眼光軸 之間的夾角為θ ^art sin(D/r)構成仿復眼的曲面結構，其中r為復眼的眼半徑，D為小 眼直徑；上述3個CXD攝像頭分別通過USB接口連接到上述3個可編程視頻信號處理芯片 的模擬信號輸入端進行預處理；可編程視頻信號處理芯片的狀態信息輸出入到復雜可編程 邏輯電路(CLPC)中作為控制信號，而數據信號則經過上述3個電可擦存儲芯片分別輸入到 上述3個第一類DSP數字信號處理芯中，3個第一類DSP數字信號處理芯片的控制信號輸入 到1個第二類DSP數字信號處理芯片做為片選信號和使能信號。2、利用權利要求1所述曲面光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀實現的 自適應成像方法，其特征在于包括以下步驟(1)、利用三個C⑶攝像頭模擬復眼中的小眼分別獨立成像，獲得三幅小眼圖像；(2)、利用可編程視頻信號處理芯片分別對三副小眼圖像經過進行模數轉換和制 式的轉換；(3)、分別利用三個第一類DSP數字信號處理芯片對三幅小眼圖像進行亮度分量 和兩個色差分量的分離；(4)、根據視覺處理中只對亮度分量處理的特點，提取三副小眼圖像的Y分量，連 同分離后未做任何處理的色差分量，共同輸入到第二類DSP數字信號處理芯片上進行受生 物復眼彈藥筒啟發的多幀圖像融合處理，具體融合算法如下步驟1 設11、12和13分別代表三副小眼圖像，提取三幅小眼圖像的亮度分量；以 任意一副小眼圖像Il作為參考圖像，將12和13配準到到參考圖像Il上；步驟2 計算彈藥筒內感受器的的平均值，即針對空間中同一個位置上多個C⑶采 樣值的平均；同時計算圍繞空間中一個點的局部領域內像素的均值；步驟3 根據彈藥筒內感受器均值和彈藥筒均值的比較，選擇合適的融合機制，當 一個彈藥筒周圍的亮度均值高于彈藥筒內部光感受器的平均值時，那么說明外界的亮度較 低，需要將三個光感受器獲得的信息通過感受器細胞壁進行疊加加強，提高對光亮度的敏 感性；反之說明該外界光照亮度較高，那么需要將彈藥筒所在領域的對比度提高獲得增強 的圖像；假設CXDl獲得的小眼圖像Il作為參考圖像；Ik(I)表示第k幅圖像按照列向量形 式排列后第1個像素的亮度；Fm_(l)，Lfflean(I)分別是第1個彈藥筒內光感受器亮度的平均 和參考圖像I1上以第1個彈藥筒為中心的3X3個彈藥筒的平均亮度；由于只有三只小眼， 因此每個彈藥筒內的光感受器的個數為3 ^- (0=(0) ； Lmean(I) = mean (Lik))；⑴
K=/-3 J+3公式中的當Fm_⑴> Lnrean(I)時說明外界的光照強度較高，采用第一種融合方 式，否則采用第二種融合方式；在融合之前將圖像按列向量的形式排列；(1)、分流增強是在正常光照條件下對相同場景位置上差異信息的融合處理；第1個彈藥筒的第k個光感受器接受的刺激為Ik(l)，k個感受器中刺激最強烈的是 / (/) = max(/t(/))，刺激最弱的是/-(/) = _(/,(0)，平均亮度= mean{Ik{l))；由于是較強的光
照條件所以Fm_(l) > Lfflean(I)，因此第1個彈藥筒的細胞外空間Vecs(I)將收到較強光感受 器的輸入，而減去流向較弱刺激的光感受器的電流；第1個彈藥筒細胞外空間感應產生的 電壓為V_(l)
rririr)rnΣ (WCMiOT) X (ImOhIminU))
L0022」=+ q W-產⑴)(2)其中al，是參數，Lfflean(I)為以第1個彈藥筒為中心的參考圖像上的3X3個彈藥 筒的亮度均值；這里采用指數函數為了說明亮度較高時釋放的遞質成指數增加，而當感受 器刺激較小時，釋放的遞質就會接近于0，甚至會有逆向電流產生；(2)、疊加環路是光照強度不高的情況下，當感受器接收到的亮度信息的平均值低 于相鄰彈藥筒的均值時，說明外界亮度較低即Fm_(l) < Lm_(l)，則開啟疊加環路融合模 式；這里采用與相鄰彈藥筒的電壓Lnrean(I)與第1個彈藥筒內部接受到得亮度值Ik(I)的差 的絕對值來提高感受器的亮度，因此細胞外空間的電壓1。3(1)為ΚΛ0-Lmean(I)+ a2x X(3)
^=1,2,3初始時每個彈藥筒接的電壓為Lnrean(I)，通過公式(1)計算得到，隨著外部刺激的 增加，接收器會按照刺激的大小產生響應從而影響；公式⑵和(3)中的ai，a2系數 不同，一個是在平均亮度的基礎上提高圖像的對比度，另外一個是在背景原有亮度的基礎 上增加亮度的；系數a1;a2都是電導系數，取值范圍在(0，1]之間，其中是相鄰感受器(像 素)之間的電導系數，而a2是彈藥筒和感受器之間的電導系數，因為彈藥筒的獨立結構，其 內部的電流流動頻繁，而外部在沒有較大刺激出現時，基本沒有電流的流動過程。因此按照 彈藥筒的結構可以估計 > a2這里選擇 =0. 5 ;a2 = 0. 25 ；步驟4 最后在彈藥筒內部細胞外電壓的作用下得到一個彈藥筒融合的輸出值； 一個彈藥筒的細胞外空間電壓入。3(1)的會受到周圍彈藥筒細胞外空間Z1-Z1'的影響，因 此彈藥筒外空間電壓強度表示為zI = vecs(O + Cχ Σ (Lmean(/)-Lmean(/'))(4) 該公式中等號后的第一項\。3(1)表示彈藥筒內感受器的固有電壓，第二項 Lmean(I)-Lfflean(1')表示第1個彈藥筒與第Γ個彈藥筒之間亮度的差異，即相鄰小眼圖像 之間的對應像素的差異，該差異的大小影響了彈藥筒外空間電壓的大小；系數c是細胞外 電壓和彈藥筒的傳導系數，也是一種電導系數，取值范圍在(0，1]之間，1'代表了除第1個 彈藥筒外的其他彈藥筒，彈藥筒之間的距離決定了彈藥筒之間的影響強度，距離較近的彈 藥筒的影響效果明顯隨著距離的增加，相互之間的影響將降低；這里選擇距離彈藥筒1為1 個像素距離以內的彈藥筒；但是c導通的是相鄰的彈藥筒，因為在通常狀態下彈藥筒與彈 藥筒之間是分離的，并沒有突觸連接，而是同時細胞間質的離子流動來傳導的，因此所以電 導系數較小，c = 0.1;根據彈藥筒外空間電壓Z1計算第1個彈藥筒在融合了多幅小眼圖像后的結果為 I' (1)I' (1) = qXZi+I^l)(5)[0032]其中I' (1)是第1個彈藥筒融合了三個感受器之后得到了最后的輸出結果， I1(I)為當前參考小眼圖I1上第1像素值；q是彈藥筒和二階神經元的突觸連接權重；這 樣的通過突觸的連接產生電流流動要比擴散機制快速的多，因此傳導系數要大，這里選擇q =10;神經融合處理結束后將I'與顏色信息一起通過YUV反變換獲得彩色輸出的圖像。彈藥筒模型是根據Moya在1998年的提出的一種人工神經網絡方法。參考文獻[l]Haines K. G. , Moya J. Α. , Caudell Τ. P. Modeling Nonsynaptic Communication BetweenNeurons in the Lamina Ganglionaris of Musca Domesticate], 1999 [2]Moya J. A. A comprehensive model of the neuro-ommatidial layer in Musca[D]. University ofNew Mexico,1998.[3]Haines K. G. ,Pearlmutter B. A. ,Moya J. A.,等· Visualizing Communication BetweenNeurons in the Lamina Ganglionaris of Musca domestica[C]. 2000 該神經網絡是一種描述單個彈藥筒內部及其周圍彈藥筒連接的前饋網絡。描述了 從視網膜的光接收單元到高階神經元LMC細胞之間的信息傳導方式。該神經網絡包括三個 處理同一個彈藥筒內部六個光感受器之間的耦合；彈藥筒與彈藥筒之間細胞膠質的離子 擴散和彈藥筒與二階神經LMC細胞的連接。感受器接收外界的亮度刺激，刺激的差異導致 了一個彈藥筒內部六個感受器之間產生電流的流動。彈藥筒內部的空間存在著可以傳導電 流的帶電離子，光感受器的電勢會通過這樣的傳遞介質進行電流的擴散。彈藥筒與二階神 經元的連接是一種突觸連接，可以將外界刺激傳遞到大腦的高階神經元去處理。該神經網 絡可以看做是一種多輸入單輸出的融合網絡；多個小眼圖像的同時輸入獲得了二階神經細 胞LMC細胞的輸入，該融合過程可以將高頻信息提取，去除冗余信息。下面的三個公式該神經網絡的描述
dPk^ —
& =-PkiA'+(B'-PkiCVl, +(pL-2pkl+pR)D'+(Zk -pki) E —=-Σ (a,,—a )五-Σ (zk 一 )L
OtiI
daL''. =-^jF-YuGXpi-ζ)
(6)
(7)
(8)
/=1,6
該模型中的A, B, C，D，E，F和G都是系數。它們分別是:A = 0.7;B = LO5C = 1. O ;D = 0. 25 ；E = 0. 1 ;F = 3. O ;G = 10. O ;L = 30. O。原理說明目前基于昆蟲復眼結構的成像裝置和設備多是模仿其生物結構特點，以便獲得全 景圖像。而復眼的神經處理機制，也只在目標運動檢測中得到廣泛的應用。關于采用復眼 自適應成像機理實現在不同光照條件下獲取高質量圖像的成像裝置，未見報道。事實上，復眼的多孔徑的特征對應了一整套不同于單孔徑眼的神經調節機制和融 合機制，在光照條件改變時可以自適應的調節內部神經元的信息融合方式，使得昆蟲在不 同的光照條件獲得清晰可靠的場景信息。復眼的這種視覺特性可以用復眼薄板層彈藥筒內 多多個小眼圖像進行融合的機理來解釋。每個彈藥筒收集的是來自不同小眼的光感受器信 息，它們對應了外界場景中一個點的多次采樣值。光感受器之間通過電耦合關系聯系在一起，耦合方式隨著光照強度的改變而改變。當光照條件較優時，光感受器之間的耦合作用是 一種對比度拉伸的過程，接收到較強刺激從而產生較大電流的感受器將電流分流到較弱刺 激的光感受器細胞，同時向細胞外空間釋放化學遞質，打破外空間離子濃度的平衡去極化。 而細胞外空間會對軸突電壓低于外空間固有電壓的感受器產生逆流。這樣實現了在最優光 照條件下，對外場景刺激的均衡化和對比度提升的效果。當光照比較暗時，光感受器之間的 電流就是一種疊加融合的方式。細胞外空間的固有電壓較低，不足以高到產生逆向電流，多 個光感受器的電流通過耦合疊加來提高感受器對外空間輸出電流的強度。細胞外空間作為 一種中間介質，通過非突觸連接傳遞了外界的刺激信息到更高一級的神經細胞上，在傳遞 過程中自適應的根據圖像背景的亮度來調節圖像的對比度和亮度的敏感性。可見復眼在融合小眼圖像時具有提高圖像質量的處理機制，主要的特點歸納為 1.采用局部處理機制，無需計算，通過局部的背景亮度反饋到光感受器來控制對比度。光 感受器之間的電流分流和細胞外空間電壓的融合自動的提高的圖像的對比度，自適應的根 據局部亮度改變光感受器的電流融合方式。2.彈藥筒內的電流變化的范圍遠遠高于亮度 變化范圍，較大的動態范圍可以更精確的反映圖像信息。3.由于光感受器具有較低的敏感 性，所以不受飽和或者噪聲的影響，使得在對比度的提高上具有較強的抗干擾能力。本發明的具有以下優點曲面多電荷耦合器件組自適應成像儀模仿復眼在晝夜交 替情況下隨光照條件的改變調整神經傳導方式從而獲得自適應成像效果的原理，采用多個 普通的電荷耦合器件(CCD)和相應的輔助電路及神經處理算法構建一種仿生自適應調節 式成像儀。可以根據不同的光照條件，自適應的切換到不同的圖像融合算法上獲取準確、清 晰的圖像信息，突破了傳統低照度相機在白天成像效果較差的局限性，它不僅可以在正常 光照條件下獲取高對比度的圖像，還可以在較弱光照條件下獲取高亮度敏感性的圖像，實 現了晝夜交替監控。該成像儀的融合算法簡單易行，計算量小，可以滿足實時性要求。

[0048]附圖1:(XD攝像頭的排列方式；[0049]附圖2本發明電路的邏輯連接圖[0050]附圖3本發明的流程圖；[0051]附圖4分流增強模塊流程；[0052]附圖5疊加環路模塊流程；[0053]附圖6:E2PR0M與DSP連接五具體實施方式
本發明設計了曲面型光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀。主要的硬件 設備有3個普通的彩色CXD攝像頭，具有強大快速運算能力的兩款DSP數字信號處理芯 片TMS320DM642和TMS320VC5510、可編程視頻信號處理器SAA7111A和電可擦存儲芯片 E2PR0MoCXD的型號為3209A，該款攝像頭具有兩種制式PAL制和NTSC，分辨率分別是 500X582、510X429兩種。本發明中采用PAL制式，鏡頭的尺寸為38mmX38mm。獲得的 小眼圖像的分辨率為500X582。如附圖1所示將3個CXD緊密的捆綁在一起，依附在一個半徑為r的曲面上模擬昆蟲復眼中的3只小眼，每相鄰兩個小眼光軸之間的夾角為 θ ^artsin(D/r)0構成仿復眼的曲面結構。如圖3所示，ο點是復眼的中心點，r為復眼 的眼半徑，D為小眼直徑38mm。DSP芯片型號中一種是TMS320DM642，是TI公司C6000系列中一款針對多媒體處 理領域應用的32為DSP芯片，其核心是C6416型高性能數字信號處理器，具有極強的處理 性能，高度的靈活性和可編程性，同時外圍集成了 三個可配置的視頻接口，可以和視頻輸 入，輸出或傳輸流輸入無縫連接，VCXO內插控制端口(VIC)，I2C總線模塊等非常完整的音 頻、視頻和網絡通信等設備及接口，特別適用于基于數字視頻/圖像處理的高速DSP應用領 域。另外一種是TMS320VC5510，該芯片是2000年推出的一款性價比極高的16位定點數字 信號處理器，采用先進的修正哈佛結構，片內有8條總線、CPU、在片存儲器和在片外圍電路 等硬件，加上高度專業的指令系統，使其具有功耗小、高度并行等優點。另外還有視頻信號處理器SAA7111A，該芯片完成視頻制式的轉換，提供YUV格式 的彩色圖像。配合DSP芯片使用的還有先進先出存儲器(FIFO) IDT72V2113，其最高工作頻 率為133MHz ；容量為512KB。復雜可編程邏輯器件(CPLD) LC4128V為存儲器和DSP芯片提 供邏輯控制信號。AT28C256型號的E2PR0M是32kX 8位的電可擦除存儲器。硬件的連接方法如附圖2所示，該曲面結構同時獲得三個小眼圖像，每個CXD彩色 攝像頭通過USB接口將模擬信號輸入到視頻信號轉換芯片SAA7111A上完成信號的數模轉 換，信號的放大和抗混疊等預處理。SAA7111A輸出狀態信息和數據信息，狀態信息輸出傳送 到復雜可編程邏輯電路(CLPC)LC4128V上作為控制信號；數據信息則通過先進先出存儲芯 片(FIFO) IDT72V2113進行緩沖之后在CPLC控制信號下輸入到DSP芯片TMS320VC5510上。三個TMS320VC5510芯片分別完成三路數字彩色圖像信號的色度信息與亮度信息 的分離處理。根據視覺處理中只對亮度分量處理的特點，三個DSP芯片TMS320VC5510上將 Y分量分別提取出來，輸入到下一級TMS320CM642型DSP芯片上進行融合處理，而色差分量 輸入后不做任何處理。TMS320VC5510芯片與下一級DSP芯片TMS320DM642是主從式的連接關系，三個 TMS320VC5510是從片，TMS320DM642作為主片。主片采用中斷方式對三個從片的輸出數據 進行讀取。每個TMS320VC5510從片都向主片輸入數據信息和狀態信息。寬箭頭代表的是 數據信息，細箭頭代表輸出的狀態信息。狀態信息是從片DSP向主片發出的中斷信號，中斷 主芯片運行的程序轉向讀取從芯片輸出的數據。主片TMS320DM642上完成神經融合處理并 將彩色信息與融合處理后的亮度信息一起通過YUV反變換獲得彩色輸出圖像。圖3是本專利的流程圖。主要有三大模塊采集模塊，預處理模塊，融合模塊。采集模塊是通過三個CXD分別配合視頻信號轉換芯片實現的。3個相同物理參 數的CCD攝像頭，按照仿復眼結構的曲面排列安置。每個CCD攝像頭獲取的圖像是一幅小 眼圖像，小眼圖像中的每個像素是小眼中的一個光感受器，這里選擇的CXD的分辨率均為 500X582。預處理模塊是通過三片DSP芯片分別對各自獲得的數字圖像的亮度信息和色差 信息進行分離。將分離的亮度信息和色度信息分別通過數據線傳輸到下一級的主DSP芯 片。該模塊還在CPLC的控制下，保證同一時刻拍攝的三幅小眼圖像的同步傳入。融合模塊是本專利的核心部分，在主片上TMS320DM642芯實現，該主芯片還連接了兩片E2PR0M存儲芯片AT28C256，用來存儲數據和程序。該模塊接收來自三個DSP芯片處 理后的亮度信息和色度信息，只對亮度信息進行配準，找到將要進入同一個彈藥筒的三個 小眼中對應像素位置上的三個樣值。每個彈藥筒對應融合圖像上的一個像素。由于在設計 過程中已知圖像之間的夾角，可以通過仿射變換直接配準三幅圖像。選擇任意一副為參考 圖像，其他兩幅配準到該參考圖像上。仿射變換的公式 其中A矩陣中的元素表示旋轉和縮放因子，b向量表示平移因子。這里選擇I1作 為參考圖像，采用兩個矩陣A1, A2描述12，I3相對于I1的旋轉因子。彈藥筒結構不需要在全 局上判斷光照條件，而是通過局部的分析來決定采用何種融合方式。第一種融合方式是分 流增強，另一種融合方式是疊加環路。當外界光照亮度較高時，三個光感受器之間的電流不平衡，兩兩相鄰感受器之間 會產生耦合現象，刺激較大的感受器將分流一部分到刺激較小的感受器，同時各個接受刺 激的感受器相對細胞外空間的電壓較高，在軸突部位產生化學遞質的釋放實現去極化。如 果某個感受器接受的刺激非常小，產生的電壓遠遠小于細胞外空間的固有電壓，那么就會 產生逆向電流。因此在刺激中存在突變亮度時，差異信息在多個光感受器之間流動，分擔了 單一感受器接受過分強烈刺激產生的較大電流的現象。同時這樣的分流使得圖像的對比度 自動的提高。附圖4所示，每個光感受器節點都向相鄰的兩個感受器分出一定的電流，三個 外界刺激之間的差對應了光感受的輸出，從而產生了細胞外空間的感應電流。這樣的耦合 機制也就是對突變亮度的一種抑制表現。相反當外界亮度較低，彈藥筒內部的感受器接受到的亮度因為外界亮度較低二導 致差異較小時，感受器之間進行疊加以增加對光的敏感性。如附圖5所示，信息在三個節點 之間環流加強，細胞外空間的感應電流是外界刺激與外空間平均電壓強度的差產生的。硬件連接圖如圖6所示，圖7中顯示了存儲芯片E2PR0M與DSP芯片的連接方式， 該DSP芯片中存放了主片運行的程序和數據。DSP芯片的CEn端與E2PR0M的使能段壓端 通過一個非門連接，低電平有效。輸出使能端AOE端與面端通過一個非門相連，低電平有 效。DSP的寫使能端ATO與存儲芯片的TO端通過一個非門相連。地址是由EAXX輸出到存 儲芯片的A[15. . . 0]端上的，數據端ED[15. . . 0]與存儲芯片的輸入輸出端口相連。本發明仿照復眼隨光照條件的改變而自適應的調節融合方式的機制，借助普通成 像設備與多DSP芯片組以及若干存儲芯片和邏輯控制芯片的輔助實現了多電荷耦合器件 組自適應成像儀，實現全天候高質量圖像的獲取。采用三個固定在一拱面上的普通CXD攝 像頭獲取同一場景的三幅存在重疊的圖像。這些重疊圖像在芯片TMS320DM642上進行融合 分析，根據當前圖像信息給出光照條件判別公式，最后選擇適當的融合方式獲得最后的輸 出ο本發明的優點該發明設計避免了傳統低照度成像儀高造價和復雜性的缺點，充 分利用生物視覺簡單快速的分析原理同時配合靈活的神經傳導機制，依靠DSP和FPGA芯片 組合來快速，靈巧的代替PC機實現了仿生神經融合處理，自適應的獲取場景圖像，由于算 法簡單易行，滿足實時性要求，且具有易于推廣等優點。
權利要求一種曲面光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀，其特征在于包括3個相同的CCD攝像頭，3個用于亮度分量和兩個色差分量分離的第一類DSP數字信號處理芯片、1個用于完成多幀圖像融合的第二類DSP數字信號處理芯片、3個用于模數轉換和制式轉換的可編程視頻信號處理芯片、3個電可擦存儲芯片；上述3個CCD緊密連接在一起，依附在一個半徑為r的曲面上，相鄰兩個小眼光軸之間的夾角為θ≈artsin(D/r)構成仿復眼的曲面結構，其中r為復眼的眼半徑，D為小眼直徑；上述3個CCD攝像頭分別通過USB接口連接到上述3個可編程視頻信號處理芯片的模擬信號輸入端進行預處理；可編程視頻信號處理芯片的狀態信息輸出入到復雜可編程邏輯電路(CLPC)中作為控制信號，而數據信號則經過上述3個電可擦存儲芯片分別輸入到上述3個第一類DSP數字信號處理芯中，3個第一類DSP數字信號處理芯片的控制信號輸入到1個第二類DSP數字信號處理芯片做為片選信號和使能信號。
專利摘要本實用新型的曲面光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀，屬于圖像信息獲取和處理領域。其結構為3個CCD構成仿復眼的曲面結構，再分別連接到3個可編程視頻信號處理芯片的模擬信號輸入端；可編程視頻信號處理芯片的狀態信息輸出到復雜可編程邏輯電路(CLPC)中作為控制信號，而數據信號則經過上述3個電可擦存儲芯片分別輸入到3個第一類DSP數字信號處理芯中，3個第一類DSP數字信號處理芯片的控制信號輸入到1個第二類DSP數字信號處理芯片做為片選信號和使能信號。該成像儀具有隨光照條件改變自動調節融合模式的成像功能，它不僅可以在正常光照條件下獲取高對比度的圖像，還可以在較弱光照條件下獲取高亮度敏感性的圖像。
文檔編號H04N9/097GK201657224SQ20092028327
公開日2010年11月24日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者徐夢溪, 黃陳蓉 申請人:南京工程學院