基于人类视觉特性的机器视觉系统

基于人类视觉特性的机器视觉系统

第3 l卷第 4期 21 0 0年 4月

仪器仪表学报Chn s o r a fS in i c I s u n i e e J u n l ce t i n t me t o f r

V0 . . 131 No 4

Apr 2 0 . 01

基于人类视觉特性的机器视觉系统水毛晓波，陈铁军(郑州大学电气工程学院摘郑州 400 ) 50 1

要：觉跟踪是当前计算机视觉领域中的研究热点。根据人类视觉系统视敏度非均匀分布、视兼顾全局性与选择性的特点，

构建了一种广域监视与局部精确跟踪相结合的仿生机器视觉系统。用全方位摄像机系统模拟视网膜周边视觉功能， 6。 30范围内实时检测运动目标和重新定位新的目标； P Z摄像机系统模拟中央凹视觉功能，用 T完成局部精确注视与平滑跟踪。给出了系统控制策略、动检测算法及实验结果。为解决视觉跟踪中高分辨率、运大视场和实时性三者之间的矛盾提供了一条有价值的途径。

关键词：视觉仿生；视觉跟踪；全方位摄像机； T P Z摄像机中图分类号： P 4 . T 226文献标识码： A国家标准学科分类代码： 1.0 0 50 8 5

M a hi e v so s s e s d o m a ii n f a u e c n ii n y t m ba e n hu n v so e t r s

Ma ioo h nTe n oX ab,C e i u j(colfEe ra n i en Z egh uU i rt, hnzo 5 0 1 C i ) Sho o l tcl gn r g, hnzo n e i Z eghu4 00, hn ci E ei v sy a

Ab t a t s r c:Viu lta kig i ts o u r nl n t e d man o o u e iin.I hi a e s a r c n sa ho p tc re t i h o i fc mp trv so y n t s p p r,a c r i g t h c o d n o t ef au e f n n— n f r v s a c iy o uma iin r tn r a, wh c a o sd rboh o e ala o a i a e t r s o o u io m iu la u t n h n v so ei a a e ih c n c n i e t v rl nd lc lst— u

to ins,a b o i iu r c i g s se i r

p s d. An o i ie to a iin c me a i tt s t o e lp rp e y, in c vs a ta k n y t m s p o o e l mn dr cin v so a r miae he fv a e h r l i k e s3 0。fed u d rs r ela c e p 6 i l n e u v i n e,d t cs tr e n o ae e tr e a i l l ee t a g ta d lc t sn w a g tr p dy.A TZ v so a r mi tst e P ii n c me a i t e h a fv a o ei a,o e t a eo t h ag ta d k e st e t re ma e sa l n t e fv a,r a ii g g z n mo t o e fr tn i r n sg z n o t e tr e n e p h a g ti g tb e o h o e e l n aea d s oh z p ru t u s i.Co to tae y o h y t m,moin d t cin a g rt m n x e me tr s l r i e n r lsr tg ft e s se to ee t lo h a d e p r n e ut a e gv n.Th r p s d o i i s e po oe v l a e meh d p o i s a p r a h t e o v h o fit mo g hih r s l to a u bl t o r vde n a p o c o r s le t e c n lcs a n g e ou in,wi e f l fv so n e l d e d o iin a d r a— i tme c a a trsi . i h r c e tc i Ke r s:vso o is;v s lta k n y wo d iin bin c iua rc i g;o i ie to a a r mn d r ci n lc me a; Z c mea a r

的跟踪…。近年来，内外重要期刊和国际会议发表了国

1引

言

大量有关视觉跟踪方面的论文。但纵观这些研究方法，

大都是基于较单一的工学的视角，存在一些尚未很好解视觉跟踪(i a t cig问题是计算机视觉领域中 v ulr kn ) s a的重要研究课题。通常是采用工学的方法，图像序列对中的运动目标进行检测和提取，得目标的运动参数，获如位置、速度、加速度以及运

动轨迹，用目标与视线的相利对误差信号来进行视觉反馈控制，而实现对运动目标从

决的共性问题，:如大视野与精确跟踪之间的矛盾、目标快速运动或突然变化引起的跟踪丢失问题等。而视觉跟

踪所面临的诸多困难，类视觉却能轻而易举地解决。人

人类视觉在视线跟踪、适应机制、自感知识别及信息处理等方面具有先天优势，因此，拟人类视觉特性，展仿模开

收稿日期： 09 1 2 0—0

R ci dD t: 0 91 eev ae 2 0—0 e

基金项目：河南省自然科学基金 (6 159 0、 0 102 0 )河南省教育厅自然科学研究计划( 09 4 0 0 )河南省留学人员科技活动择优资助基金 20 A 10 1、 (豫人留学函[ 0 7 1 2 0]7号)资助项目

基于人类视觉特性的机器视觉系统

第 4期

毛晓波等：于人类视觉特性的机器视觉系统基

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生视觉跟踪研究具有重要意义。

型不利于工程实现。因此，用控制理论的方法来模采拟人眼的控制策略，可能也没必要原原本本地“不仿真”眼。这里仅利用人类视觉全局性与选择性有效人

本文从人类视觉系统能兼顾全局性与选择性中获得启发，出一种便于工程实现的仿生型视觉跟踪控提制策略，全方位摄像机系统模拟人眼视网膜周边功用能， P Z智能摄像机系统模拟人眼视网膜中央凹的用 T功能，部分有机地结合，建一种新型仿生视觉跟踪两构系统

结合的机理，用工程上易于实现的方法构建仿生型采机器视觉系统。 3 1视觉系统总体结构与控制策略 .

视觉系统总体结构如图 1所示。

2人类视觉的全局性与选择性及其利用人眼视网膜中的光感受器单元 (oe )神经节细 cns和

目

胞 (ago e ) gnl ncl的分布是非均匀的，中央凹部分， i 1在即窝区 ( va高度密集而周边稀疏，种特性使视觉信息 f e) o这的获取是非均匀的。中央凹部分具有很高的视敏度，但稍微偏离一点，敏度则急剧下降。离开中央凹 2,视。视一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 .一一一一一一一一一一一一一

图 1仿生

型视觉跟踪系统结构F g Bi nc vs a r c n y tm r me r i .1 o i iu lta kig s se fa wo k

敏度将下降 5% 1。因此，眼能够精细地识别物体的 0] J人地方，限于视网膜中央凹附近。只 E球需要不断地眼视觉跟踪任务由视网膜周边视觉和中央凹视觉两部分协调配合完成。根据前述视网膜中央凹及其周边区域

上下左右运动，感兴趣的目标保持在中央凹附近。视将

网膜周边部分虽然对识别细小的物体不起作用，对给但光撤光以及物体运动等刺激是敏感的，果外界的一部如分急速发生变化，与此对应的视网膜周边部分起反应，则 眼球就产生运动，视轴朝向那个方向。可见，眼在具使人有广阔视野的同时又具有局部的高分辨能力，以使人可

视敏度分布特点，全方位摄像机系统模拟中央凹周边用部分，实现 30范围的“域监视” 6。广。采用背景差分法及时发现视野里出现感兴趣的目标，迅速进行目标初步并

定位，完成“扫视”任务，然后将目标的位置信息传给中央凹视觉系统；中央凹视觉系统收到信息后，需在中央只凹区小范围内进行检测与特征识别，控制和调节摄像并机的位姿和焦距，准目标，高了跟踪速度；后，对提之随着目标的移动，边视觉不断地将检测到的位置信息传送周

在对感兴趣的目标保持高分辨率的同时，又能对视野的其他部分保持警戒。人类视觉的上述特性称为视觉的全局性和选择

性。在视觉感知过程中，先会对全局环境有一个整首体的认识，环境中出现运动目标时，球会产生“当眼扫视 ( acd )运动，注视点切换到感兴趣的运动目标 scae”将上，后产生“随平稳追踪 (mo t usi)运动，踪运 s o p rut” h跟

给中央凹视觉，实时地控制 P Z使目标中心始终保持在 T,中央凹窗口附近，现精确注视与“稳追踪”当目 …… 此处隐藏：11819字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……