燕飞+郭云芝+史立芳+陈建清

摘 要： 针对传统单孔径光学系统无法解决大视场与高分辨率之间的矛盾， 设计了一套3×3球面仿生复眼光学系统。 首先， 研究了子眼系统视场和复眼系统总视场的数学关系， 进而得到子眼排布方式， 在此基础上形成了视场为±53°×±70°的复眼光学系统； 然后， 基于此系统提出一种图像拼接算法， 采用SIFT（Scale Invariant Feature Transform）算法对各个子眼图像进行特征点提取， 利用RANSAC（Random Sample Consensus）算法对提取出的特征点进行精确匹配， 通过加权平滑算法实现多个子眼图像的拼接融合， 实现整个场景无盲区拼接。 3×3仿生复眼系统样机的仿真结果表明， 设计的复眼系统可以有效地实现多通道图像的大视场无盲区拼接， 验证了复眼光学系统设计的正确性以及拼接算法的有效性。 该研究可进一步推进仿生复眼成像系统的应用。

关键词： 仿生复眼； 图像拼接； SIFT； RANSAC； 变换矩阵； 特征捉取

中图分类号： TP391 文献标识码： A 文章编号： 1673-5048（2017）06-0049-05[SQ0]

0 引 言

随着计算机技术的快速发展， 传统的单孔径光学系统已经无法满足人们的应用需求， 尤其在目标定位、 识别、 跟踪等领域暴露出越来越多的问题， 例如大视场与高分辨率的矛盾[1-3]。 近年来， 昆虫复眼以体积小、 质量轻、 视场大、 对移动物体反应迅速等显著特点[4-5]引起了研究人员的关注， 仿生复眼理论发展迅速， 在多个领域应用广泛。 目前， 国外已提出多个基于微透镜阵列的仿生复眼成像系统， 例如日本研究小组提出的TOMBO成像系统[6]， 德国研究小组提出的人造并列复眼成像系统APCO等。……