一种球面复眼成像系统的设计开题报告

全文总字数：5547字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会的信息化、数据化，信息的获取与处理已经成了人类社会进步发展的重要研究课题。为了将信息直观地呈现在人们眼中方便工作人员利用处理，光学成像系统占据了愈来愈重要的位置。脊椎动物的眼睛，例如我们的人眼，从外界环境中收集来自物体的入射光，并通过单个透镜将其聚焦到视网膜上。受光学成像原理的启发，人们已经在许多应用中设计了广泛且无所不在的像照相机一样的成像系统，包括手机相机，数码相机和工业相机。受益于当前允许高密度分布的感光体的半导体制造技术的成熟，类相机眼成像系统可以实现高空间分辨率。此外，有效的光学设计工具可通过降低像差如像散，彗差，球面相差，像散，畸变，像场弯曲，色差，来进一步提高成像分辨率。现如今人们对于光学成像系统的要求也越来越高，千万乃至亿万像素的相机在市面上比比皆是。但是一些现代军事武器的光学传感器、人工卫星搭载的照相系统、医用内窥镜、工业机器人的视觉系统都要求整个光学成像系统体积更小，重量更轻，视场更大，清晰度更高。实践证明，现有的单孔径光学成像系统由于其固有的结构特点远远达不到我们的需求，因此需要另辟蹊径设计一套更轻便灵活的成像系统。

复眼是昆虫重要的光感受器官，由成千上万的子眼构成，具有体积小、质量轻、视场大，对移动物体反应敏感等显著特点。而目前的单孔径光学探测系统很难同时具有上述特点，所以仿生复眼理论近年来发展迅速，在全景成像、机器人视觉导航、大视角测量等领域应用广泛。目前，国内外已提出多个基于微透镜阵列的仿生复眼成像系统。但这些复眼成像系统大多为平面结构，很大程度上丧失了曲面复眼结构大视场的突出优势。因此在曲面上模拟昆虫复眼立体视觉系统可以有效地避免平面仿生复眼阵列的缺点。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容与目标

本文的研究目标是完成球面复眼成像信息处理的算法设计，将各个成像通道获取的图像信息融合为完整、自然的大视野视图，实现球面复眼成像系统。

研究的主要内容是将具有一定重叠区域的图像进行拼接，得到宽视角、大视场的图像。图像拼接技术广泛应用于视频图像处理、遥感影像处理、医学图像分析和虚拟现实技术等领域。受此启发，文中针对曲面排布的大视场复眼结构，提出了基于曲面的图像拼接处理算法。重点研究了各子眼通道采集的二维图像之间的关系，结合图像拼接技术，实现球面仿生复眼成像系统的全景图拼接。

3. 研究计划与安排

（1）第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需原理和技术。确定方案，完成开题报告。

（2）第4－7周：应用需求分析。

（3）第8－12周：算法模块和流程设计，调试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]朱其淘. 仿生复眼精确目标定位算法研究[d].中国科学技术大学,2019.

[2]高天元,董正超,赵宇,等.视场拼接复眼成像系统结构及装调方法[j].光子学报,2014,43(11):49-54.

[3]许盟,王彦钦,王长涛,等.双模式复眼成像系统研究[j].激光与光电子学进展,2017,54(09):181-187.