仿生复眼：“十”字型四孔径视场部分重叠仿生热成像

Original Light新媒体 中国光学 2022-05-29 19:30 Posted on 吉林

人眼双目立体视觉以及蜜蜂、蜻蜓等昆虫复眼具有小型化、多孔径、大视场和中心高分辨率（空间变分辨率）的特点，对运动目标具有高探测能力，对细节信息也有较强的分辨能力，是目标搜索与跟踪、精确探测与制导等应用领域重点研究的目标之一。

人工仿生复眼大致可分为多相机阵列的宏观型和微透镜棱镜阵列的紧凑型仿生复眼两大类。

为了实现兼具大视场和高分辨率的热成像，北京理工大学 金伟其 教授团队基于宏观型仿生复眼理论，研究了多孔径视场部分重叠仿生热成像系统的布局模式，可实现边缘大视场搜索+中心高分辨成像的变空间分辨率视觉模式，并搭建四孔径视场部分重叠仿生热成像实验系统，验证了其布局模式、图像拼接与超分辨的成像效果。

研究成果以“十字型四孔径视场部分重叠仿生热成像”发表在《光学 精密工程》（EI、Scopus收录，中文核心期刊，2021中国国际影响力优秀学术期刊）2022 年第 9 期。

研究团队针对多孔径布局模式，提出了“十”字型四孔径和“十”字型五孔径视场部分重叠仿生热成像模式，并与“田”字型四孔径进行对比。利用 ULIS 公司小面阵非制冷红外焦平面阵列 Micro80 GEN2 和实验室自制 FPGA 图像处理板研制了一款“十”字型四孔径视场部分重叠仿生热成像实验系统，获取了分辨率靶标图像和外界场景图像，并进行了图像预处理、配准与拼接以及超分辨处理。

图1：“田”字型四孔径布局模式和视场重叠

图2：“十”字型四孔径布局模式和视场重叠

图3：“十”字型五孔径布局模式和视场重叠

研究结果表明，此类仿生热成像模式在探测器受限的条件下能够缓减大视场和高分辨率的矛盾，构成空间变分辨率仿生复眼成像系统。利用多个子孔径构成多目立体视觉，通过安装偏振片或滤光片还能实现偏振热成像或多波段成像，可望应用到新型成像制导子弹、观瞄、微型无人机紧急避障等系统中。

  论文信息  

杨建国,罗琳,金伟其等.“十”字型四孔径视场部分重叠仿生热成像[J].光学精密工程,2022,30(9):1019-1028.

https://ope.lightpublishing.cn/thesisDetails#10.37188/OPE.20223009.1019