本發(fā)明屬于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種成像傳感器及成像方法，尤其涉及一種具有大視場成像和小凹成像的成像模式切換功能的成像傳感器及成像方法。

背景技術(shù)：

仿生圖像傳感器是利用光學(xué)、微電子和機(jī)械等技術(shù)，模仿生物的結(jié)構(gòu)和功能原理而進(jìn)行成像視覺傳感器。昆蟲復(fù)眼具有大視場，體積小，高響應(yīng)，時(shí)間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)動目標(biāo)探測、目標(biāo)識別以及微小型超分辨率成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面具有優(yōu)勢；人眼小凹成像可以實(shí)現(xiàn)對感興趣區(qū)域的高分辨率成像，用于目標(biāo)識別和跟蹤，同時(shí)壓縮邊緣無關(guān)區(qū)域的信息量，用于顯著特征(如運(yùn)動)探測，這種空間非均勻采樣結(jié)構(gòu)提高了信息利用率，在目標(biāo)識別、目標(biāo)檢索以及自動對焦等領(lǐng)域具有優(yōu)勢。復(fù)眼和人眼仿生吸引了大量研究者對仿生成像系統(tǒng)的研發(fā)。隨著微機(jī)械加工技術(shù)、微電子以及圖像處理算法的迅猛發(fā)展，仿生成像系統(tǒng)的集成度越來越高，運(yùn)算能力不斷增強(qiáng)，圖像分辨率越來越高，現(xiàn)已廣泛用于監(jiān)控、制導(dǎo)、航空、航天等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的仿生復(fù)眼系統(tǒng)分為平面型復(fù)眼和曲面型復(fù)眼。其中平面型復(fù)眼的相鄰子眼視場基本相同，其圖像之間存在亞像素級位移，根據(jù)人眼固視微動原理，平面型復(fù)眼主要用于超分辨率圖像重構(gòu)，所得圖像的空間分辨率不僅超越了圖像傳感器的尼奎斯特采樣頻率，甚至可獲得接近光學(xué)系統(tǒng)衍射極限的空間角分辨率。但由于超分辨率重構(gòu)要求子眼陣列具有較大視場重疊，因此系統(tǒng)的全視場范圍受限，同時(shí)全局超分辨率重構(gòu)圖像帶來大量冗余數(shù)據(jù)，降低后端圖像處理的效率。曲面型復(fù)眼主要用于大視場成像，相鄰子眼的視場重疊是為了全視場覆蓋，避免視場丟失，因此曲面型復(fù)眼容易獲取大視場，但在超分辨率成像方面的性能受限。傳統(tǒng)的仿人眼成像方法分為兩種，一種是基于cmos或ccd微電子制造技術(shù)設(shè)計(jì)和制造的仿人眼圖像傳感器，實(shí)現(xiàn)像素的空間非均勻排布(如對數(shù)極坐標(biāo)映射)，可通過輔助電路直接讀取具有小凹視覺特征的圖像，實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域高分辨率成像，邊緣無關(guān)區(qū)域低分辨率成像。但該圖像傳感器成本太高，技術(shù)尚不成熟，且現(xiàn)階段的凝視點(diǎn)選取策略仍然亟待解決。此外，對比曲面型復(fù)眼成像系統(tǒng)，單孔徑成像方法不能滿足大視場需求。另一種仿人眼成像方法利用多傳感器結(jié)構(gòu)，以大視場、低空間分辨率傳感器實(shí)現(xiàn)大視場成像，可用于對目標(biāo)細(xì)節(jié)要求低的任務(wù)，如目標(biāo)探測，以小視場、高空間分辨率傳感器實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域成像，用于精確目標(biāo)識別等。該方法可利用市場上的已有成像模塊進(jìn)行集成，成本低，但與仿復(fù)眼成像系統(tǒng)的超分辨率重構(gòu)相比，其分辨率仍受圖像傳感器的吉奎斯特頻率限制，且該方法仍然依靠單目實(shí)現(xiàn)大視場成像，無法滿足大視場需求。綜上所述，單獨(dú)依靠復(fù)眼仿生或人眼仿生的成像傳感器已無法需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開的一種仿生超分辨成像傳感器及成像方法要解決的技術(shù)問題是：提供一種具有大視場成像和小凹成像的成像模式切換功能的成像傳感器及成像方法，能夠?qū)崿F(xiàn)感興趣區(qū)域的兩次探測和判斷，準(zhǔn)確率較高。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明公開的一種仿生超分辨成像傳感器包括旋轉(zhuǎn)雙光楔、仿復(fù)眼探測相機(jī)組、分光鏡、仿復(fù)眼凝視相機(jī)組、圖像處理模塊、中央控制器和伺服電機(jī)。旋轉(zhuǎn)雙光楔用于調(diào)整場景中感興趣區(qū)域在視野中的位置；仿復(fù)眼探測相機(jī)組用于模擬昆蟲復(fù)眼實(shí)現(xiàn)大視場成像，能夠?qū)δ繕?biāo)可能存在的區(qū)域進(jìn)行大視場探測；分光鏡將入射光線分為正交的兩束光，分別進(jìn)入仿復(fù)眼探測相機(jī)組和仿復(fù)眼凝視相機(jī)組成像；仿復(fù)眼凝視相機(jī)組用于實(shí)現(xiàn)小凹成像效果，對感興趣區(qū)域清晰成像；圖像處理模塊對于接收的圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行超分辨率重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)重疊區(qū)域的清晰成像，并實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域的識別和判斷，將結(jié)果輸出到中央控制器中；中央控制器根據(jù)參數(shù)和閾值對比控制伺服電機(jī)的相位調(diào)整，進(jìn)而調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)雙光楔的凝視點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域的優(yōu)化凝視。

旋轉(zhuǎn)雙光楔與仿復(fù)眼凝視相機(jī)組的光軸重合，分光鏡和光軸成45°角，仿復(fù)眼探測相機(jī)組的光軸旋轉(zhuǎn)雙光楔的光軸垂直，仿復(fù)眼探測相機(jī)組和仿復(fù)眼凝視相機(jī)組的成像結(jié)果可以輸送到圖像處理模塊中，圖像處理模塊通過接收和處理不同的相機(jī)組的成像實(shí)現(xiàn)工作模式的選擇。

所述的仿復(fù)眼探測相機(jī)組是由多個(gè)子眼相機(jī)組成的成像陣列，每個(gè)子眼相機(jī)之間的視場角都存在重合區(qū)域。仿復(fù)眼凝視相機(jī)組是多個(gè)子眼組成的成像陣列，每個(gè)子眼相機(jī)之間的視場角都存在重合區(qū)域。仿復(fù)眼凝視相機(jī)組中的子眼相機(jī)的視場角要小于仿復(fù)眼探測相機(jī)組中的子眼相機(jī)的視場角。所述的仿復(fù)眼探測相機(jī)組包含的子眼相機(jī)數(shù)量和子眼相機(jī)的視場角度根據(jù)探測視場角度范圍大小和仿復(fù)眼探測相機(jī)組體積大小而定。所述的仿復(fù)眼凝視相機(jī)組包含的子眼相機(jī)數(shù)量和子眼相機(jī)的視場角度根據(jù)凝視視場角度范圍大小和仿復(fù)眼凝視相機(jī)組體積大小而定。子眼相機(jī)的感光元件采用ccd或cmos。

本發(fā)明還公開的基于所述的一種仿生超分辨成像傳感器實(shí)現(xiàn)的成像方法，包括如下步驟：

步驟一：仿復(fù)眼探測相機(jī)組成像。初始模式為大視場探測模式。圖像處理模塊接收來自仿復(fù)眼探測相機(jī)組的大視場成像。外部光線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)雙光楔和分光鏡進(jìn)入仿復(fù)眼探測相機(jī)組，仿復(fù)眼探測相機(jī)組的相機(jī)對當(dāng)前場景進(jìn)行仿復(fù)眼大視場成像。

步驟二：對步驟一中得到的大視場圖像進(jìn)行超分辨率重構(gòu)。

利用感興趣區(qū)域探測算法進(jìn)行感興趣區(qū)域提取。步驟一中同時(shí)獲得仿復(fù)眼探測相機(jī)組的多個(gè)子眼圖像，相鄰子眼相機(jī)的圖像存在視場重疊，在重疊區(qū)域具有較高的采樣頻率，所獲得的信息量更多，利用超分辨率重構(gòu)算法能獲得更多的重疊區(qū)域信息。此外，超分辨率重構(gòu)圖像還能夠?qū)崿F(xiàn)仿復(fù)眼探測相機(jī)組多子眼的視場拼接，得到仿復(fù)眼探測相機(jī)組的全視場圖像。進(jìn)而利用感興趣區(qū)域的探測算法，對全視場圖像中可能存在的感興趣區(qū)域進(jìn)行探測。若沒有發(fā)現(xiàn)感興趣區(qū)域，則返回步驟一；若發(fā)現(xiàn)感興趣區(qū)域，將感興趣區(qū)域的位置等信息輸入到中央控制器中。

所述探測算法優(yōu)選區(qū)域生長算法。

步驟三：通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)雙光楔相位調(diào)整凝視點(diǎn)位置。

根據(jù)步驟二中的感興趣區(qū)域位置，在中央控制器中生成指令，控制伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)雙光楔的相位，實(shí)現(xiàn)凝視點(diǎn)的變化。

步驟三的具體實(shí)現(xiàn)方法為：旋轉(zhuǎn)雙光楔中第一光楔、第二光楔的楔角分別為α1和α2，材料折射率分別為n1、n2。旋轉(zhuǎn)雙光楔在初始狀態(tài)(靜態(tài))下，第一光楔和第二光楔的光軸截面均與xoz平面重合，且沿x軸負(fù)方向厚度遞增。γ為入射光線與光軸的夾角。定義旋轉(zhuǎn)雙光楔厚度遞減的方向?yàn)檎?。δ為出射光線與光軸的夾角。

笛卡爾坐標(biāo)系下光學(xué)元件的靜態(tài)作用矩陣r為:

其中cos(x,^x')指入射光坐標(biāo)系x軸和出射光坐標(biāo)系^x'軸的夾角余弦。公式中其他余弦值代表的含義與上述含義相同。單光楔(指第一光楔或第二光楔)的功能是對入射光矢量產(chǎn)生繞y軸順時(shí)針為δi的偏轉(zhuǎn)，靜態(tài)單光楔的作用矩陣rxi為：

式中：δi＝(ni-1)αi,i＝1,2。

旋轉(zhuǎn)雙光楔的特點(diǎn)在于每個(gè)光楔在伺服系統(tǒng)的控制下能夠獨(dú)立繞z軸以ω1、ω2的角速度旋轉(zhuǎn)，定義逆時(shí)針轉(zhuǎn)動為正向轉(zhuǎn)動。某一時(shí)刻t，每個(gè)單光楔與成像坐標(biāo)系x軸負(fù)軸的絕對角度θ1t、θ2t分別為：

θit＝ωit+θi0,i＝1,2

式中，θi0為相應(yīng)光楔的零時(shí)刻的絕對角度。繞z軸旋轉(zhuǎn)θit(逆時(shí)針為正)的旋轉(zhuǎn)矩陣rit為：

某一時(shí)刻，出射光outt(δ)的矢量表達(dá)式為：

式中：為rit的逆矩陣。根據(jù)出射光outt(δ)公式，通過改變旋轉(zhuǎn)雙光楔的形狀、旋轉(zhuǎn)方向和速度，能夠在xoy平面內(nèi)獲得出射光不同的軌跡，即實(shí)現(xiàn)仿復(fù)眼凝視相機(jī)組中凝視點(diǎn)的改變。

步驟四：仿復(fù)眼凝視相機(jī)組成像。

經(jīng)過步驟三中旋轉(zhuǎn)雙光楔的相位調(diào)整，相機(jī)凝視在感興趣區(qū)域。圖像處理模塊接收仿復(fù)眼凝視相機(jī)組的小視場、高分辨成像。外部光線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)雙光楔和分光鏡進(jìn)入仿復(fù)眼凝視相機(jī)組，此時(shí)的成像區(qū)域更多的凝視在步驟二中發(fā)現(xiàn)的感興趣區(qū)域。仿復(fù)眼凝視相機(jī)組的視場角要小于仿復(fù)眼探測相機(jī)組的視場角，所以在像素?cái)?shù)量不變的情況下，視場角減小，圖像的空間分辨率提高。

步驟五：對步驟四中的仿復(fù)眼凝視相機(jī)組成像的圖像進(jìn)行圖像處理。

步驟四是工作在仿復(fù)眼凝視相機(jī)組模式下，能夠同時(shí)獲得多個(gè)仿復(fù)眼凝視相機(jī)組的子眼圖像，相鄰子眼的圖像存在視場重疊，在重疊區(qū)域具有較高的采樣頻率，所獲得的信息量更多，利用超分辨重構(gòu)算法能獲得更多的重疊區(qū)域信息。由于仿復(fù)眼凝視組相機(jī)的視場角小于仿復(fù)眼探測組相機(jī)的視場角，因此在像素?cái)?shù)量不變的情況下，視場角減小，圖像的空間分辨率提高。步驟四中凝視在感興趣區(qū)域，對此區(qū)域進(jìn)行超分辨率重構(gòu)，能獲得感興趣區(qū)域的更高空間分辨率圖像。

步驟六：對步驟五中超分辨重構(gòu)后的感興趣區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化凝視。

步驟五對感興趣區(qū)域進(jìn)行小視場、高分辨率成像，形成小凹成像效果，步驟六中首先利用感興趣區(qū)域探測算法進(jìn)行第二次判定，使得結(jié)果的準(zhǔn)確率大大提高。若判定結(jié)果為區(qū)域并不是所要求的感興趣區(qū)域，重新返回步驟一，進(jìn)入仿復(fù)眼探測相機(jī)組工作模式；若判定結(jié)果是所要求的感興趣區(qū)域，認(rèn)為該區(qū)域是最終的感興趣區(qū)域。將最終的感興趣區(qū)域的位置信息等計(jì)算結(jié)果與步驟三中的凝視點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重合度計(jì)算。若重合度小于閾值，認(rèn)為凝視過程有待優(yōu)化，返回步驟三；若重合度大于閾值，認(rèn)為凝視過程工作在最優(yōu)狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域的最優(yōu)凝視。步驟六中的感興趣區(qū)域探測算法采用區(qū)域生長法，重合度閾值大小可以人為設(shè)定。

步驟七：任務(wù)擴(kuò)展。將步驟六中實(shí)現(xiàn)的感興趣區(qū)域的最優(yōu)凝視結(jié)果，應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)基于感興趣區(qū)域的擴(kuò)展任務(wù)。如目標(biāo)識別和目標(biāo)跟蹤等。

有益效果：

1、本發(fā)明公開的一種仿生超分辨成像傳感器及成像方法，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)大視場和高分辨率成像，通過仿復(fù)眼探測相機(jī)組，多個(gè)子眼對可能存在感興趣區(qū)域的場景實(shí)現(xiàn)大視場成像，并且通過超分辨率重構(gòu)提高子眼重疊區(qū)域的圖像分辨率。仿復(fù)眼凝視相機(jī)組進(jìn)行小視場凝視成像，進(jìn)一步提高感興趣區(qū)域的圖像分辨率，與仿復(fù)眼探測相機(jī)組(2)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)小凹成像效果。

2、本發(fā)明公開的一種仿生超分辨成像傳感器及成像方法，采用旋轉(zhuǎn)雙光楔像移補(bǔ)償原理，通過精確控制旋轉(zhuǎn)雙光楔的相位能夠?qū)崿F(xiàn)凝視點(diǎn)位置的準(zhǔn)確控制。

3、本發(fā)明公開的一種仿生超分辨成像傳感器及成像方法，能夠外擴(kuò)各種基于感興趣區(qū)域的后續(xù)應(yīng)用，如目標(biāo)識別、跟蹤等，具有較好的擴(kuò)展性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明公開的一種仿生超分辨成像傳感器結(jié)構(gòu)圖；

圖2為實(shí)例中子眼陣列的排列方式；

圖3為本發(fā)明公開的一種仿生超分辨成像傳感器的成像方法工作流程圖；

圖4為旋轉(zhuǎn)雙光楔工作原理圖；

其中：1-旋轉(zhuǎn)雙光楔、2-仿復(fù)眼探測相機(jī)組、3-分光鏡，4-仿復(fù)眼凝視相機(jī)組，5-圖像處理模塊，6-中央控制器和7-伺服電機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。

實(shí)施例一：

如圖1所示，本實(shí)施例公開的一種仿生超分辨成像傳感器包括旋轉(zhuǎn)雙光楔1、仿復(fù)眼探測相機(jī)組2、分光鏡3、仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4、圖像處理模塊5、中央控制器6和伺服電機(jī)7。旋轉(zhuǎn)雙光楔1用于調(diào)整場景中感興趣區(qū)域在視野中的位置；仿復(fù)眼探測組2用于模擬昆蟲復(fù)眼實(shí)現(xiàn)大視場成像，能夠?qū)δ繕?biāo)可能存在的區(qū)域進(jìn)行大視場探測；分光鏡3將入射光線分為正交的兩束光，分別進(jìn)入仿復(fù)眼探測相機(jī)組2和仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4成像；仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4用于實(shí)現(xiàn)小凹成像效果，對感興趣區(qū)域清晰成像；圖像處理模塊5對于接收的圖像的重疊區(qū)域進(jìn)行超分辨率重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)重疊區(qū)域的清晰成像，并實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域的識別和判斷，將結(jié)果輸出到中央控制器6中；中央控制器6根據(jù)參數(shù)和閾值對比控制伺服電機(jī)7的相位調(diào)整，進(jìn)而調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)雙光楔1的凝視點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)仿復(fù)眼探測相機(jī)組2和仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4的工作模式的選擇或者優(yōu)化。

如圖2所示，子眼相機(jī)的參數(shù)選擇如下：仿復(fù)眼探測相機(jī)組2中包含四個(gè)子眼相機(jī)，子眼水平和豎直方向成十字排列。水平子眼的視場角為18.26°，水平子眼視場角度重疊為9.13°，在水平方向上實(shí)現(xiàn)視場角擴(kuò)大1.5倍，即27.39°.豎直子眼的視場角設(shè)計(jì)為13.75°，豎直的子眼視場角度設(shè)計(jì)重疊6.87°，在豎直方向上實(shí)現(xiàn)視場角擴(kuò)大1.5倍，即20.62°在仿復(fù)眼探測相機(jī)組2中，通過子眼陣列實(shí)現(xiàn)大視場成像。圖像處理模塊5對成像區(qū)域進(jìn)行超分辨率重構(gòu)和感興趣區(qū)域探測。

本實(shí)施例公開的仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4中包含四個(gè)子眼相機(jī)，子眼水平和豎直方向成十字排列。水平子眼的視場角設(shè)計(jì)為4.08°，水平的子眼視場角度設(shè)計(jì)重疊2.04°，在水平方向上實(shí)現(xiàn)視場角擴(kuò)大1.5倍，即6.12°豎直子眼的視場角設(shè)計(jì)為3.06°，豎直的子眼視場角度設(shè)計(jì)重疊1.53°，在豎直方向上實(shí)現(xiàn)視場角擴(kuò)大1.5倍，即4.59°與仿復(fù)眼探測相機(jī)組2相比，仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4的視場小，能對感興趣區(qū)域更清晰成像，實(shí)現(xiàn)類似人眼的小凹成像效果。

仿復(fù)眼探測相機(jī)組2和仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4中子眼陣列的成像器件采用cmos元件。

如圖3所示，本實(shí)施例還公開的基于所述的一種仿生超分辨成像傳感器實(shí)現(xiàn)的成像方法，包括如下步驟：

步驟一：仿復(fù)眼探測相機(jī)組2成像。初始模式為大視場探測模式。圖像處理模塊5接收來自仿復(fù)眼探測相機(jī)組2的大視場成像。外部光線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)雙光楔1和分光鏡3進(jìn)入仿復(fù)眼探測相機(jī)組2，仿復(fù)眼探測相機(jī)組2的相機(jī)對當(dāng)前場景進(jìn)行仿復(fù)眼大視場成像。

步驟二：對步驟一中得到的大視場圖像進(jìn)行超分辨率重構(gòu)。

利用感興趣區(qū)域探測算法進(jìn)行感興趣區(qū)域提取。步驟一中同時(shí)獲得仿復(fù)眼探測相機(jī)組2的多個(gè)子眼圖像，相鄰子眼相機(jī)的圖像存在視場重疊，在重疊區(qū)域具有較高的采樣頻率，所獲得的信息量更多，利用超分辨率重構(gòu)算法能獲得更多的重疊區(qū)域信息。此外，超分辨率重構(gòu)圖像還能夠?qū)崿F(xiàn)仿復(fù)眼探測相機(jī)組2多子眼的視場拼接，得到仿復(fù)眼探測相機(jī)組2的全視場圖像。進(jìn)而利用感興趣區(qū)域的探測算法，對全視場圖像中可能存在的感興趣區(qū)域進(jìn)行探測。若沒有發(fā)現(xiàn)感興趣區(qū)域，則返回步驟一；若發(fā)現(xiàn)感興趣區(qū)域，將感興趣區(qū)域的位置等信息輸入到中央控制器6中。

所述探測算法優(yōu)選區(qū)域生長算法。

步驟三：通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)雙光楔1相位調(diào)整凝視點(diǎn)位置。

根據(jù)步驟二中的感興趣區(qū)域位置，在中央控制器6中生成指令，控制伺服電機(jī)7的旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)雙光楔1的相位，實(shí)現(xiàn)凝視點(diǎn)的變化。

步驟三的具體實(shí)現(xiàn)方法為：旋轉(zhuǎn)雙光楔1中第一光楔、第二光楔的楔角分別為α1和α2，材料折射率分別為n1、n2。旋轉(zhuǎn)雙光楔1在初始狀態(tài)(靜態(tài))下，第一光楔和第二光楔的光軸截面均與xoz平面重合，且沿x軸負(fù)方向厚度遞增。γ為入射光線與光軸的夾角。定義旋轉(zhuǎn)雙光楔1厚度遞減的方向?yàn)檎?。δ為出射光線與光軸的夾角。

笛卡爾坐標(biāo)系下光學(xué)元件的靜態(tài)作用矩陣r為:

其中cos(x,^x')指入射光坐標(biāo)系x軸和出射光坐標(biāo)系^x'軸的夾角余弦。公式中其他余弦值代表的含義與上述含義相同。所述的單光楔指第一光楔或第二光楔。單光楔的功能是對入射光矢量產(chǎn)生繞y軸順時(shí)針為δi的偏轉(zhuǎn)，靜態(tài)單光楔的作用矩陣rxi為：

式中：δi＝(ni-1)αi,i＝1,2。

旋轉(zhuǎn)雙光楔1的特點(diǎn)在于每個(gè)光楔在伺服系統(tǒng)的控制下能夠獨(dú)立繞z軸以ω1、ω2的角速度旋轉(zhuǎn)，定義逆時(shí)針轉(zhuǎn)動為正向轉(zhuǎn)動。某一時(shí)刻t，每個(gè)單光楔與成像坐標(biāo)系x軸負(fù)軸的絕對角度θ1t、θ2t分別為：

θit＝ωit+θi0,i＝1,2

式中，θi0為相應(yīng)光楔的零時(shí)刻的絕對角度。繞z軸旋轉(zhuǎn)θit(逆時(shí)針為正)的旋轉(zhuǎn)矩陣rit為：

某一時(shí)刻，出射光outt(δ)的矢量表達(dá)式為：

式中：為rit的逆矩陣。根據(jù)出射光outt(δ)公式，通過改變旋轉(zhuǎn)雙光楔1的形狀、旋轉(zhuǎn)方向和速度，能夠在xoy平面內(nèi)獲得出射光不同的軌跡，即實(shí)現(xiàn)仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4中凝視點(diǎn)的改變。

步驟四：仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4成像。

經(jīng)過步驟三中旋轉(zhuǎn)雙光楔1的相位調(diào)整，相機(jī)凝視在感興趣區(qū)域。圖像處理模塊5接收仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4的小視場、高分辨成像。外部光線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)雙光楔1和分光鏡3進(jìn)入仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4，此時(shí)的成像區(qū)域更多的凝視在步驟二中發(fā)現(xiàn)的感興趣區(qū)域。仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4的視場角要小于仿復(fù)眼探測相機(jī)組2的視場角，所以在像素?cái)?shù)量不變的情況下，視場角減小，圖像的空間分辨率提高。

步驟五：對步驟四中的仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4成像的圖像進(jìn)行圖像處理。

步驟四是工作在仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4模式下，能夠同時(shí)獲得多個(gè)仿復(fù)眼凝視相機(jī)組4的子眼圖像，相鄰子眼的圖像存在視場重疊，在重疊區(qū)域具有較高的采樣頻率，所獲得的信息量更多，利用超分辨重構(gòu)算法能獲得更多的重疊區(qū)域信息。由于仿復(fù)眼凝視組相機(jī)4的視場角小于仿復(fù)眼探測組相機(jī)2的視場角，因此在像素?cái)?shù)量不變的情況下，視場角減小，圖像的空間分辨率提高。步驟四中系統(tǒng)凝視在感興趣區(qū)域，對此區(qū)域進(jìn)行超分辨率重構(gòu)，能獲得感興趣區(qū)域的更高空間分辨率圖像。

步驟六：對步驟五中超分辨重構(gòu)后的感興趣區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化凝視。

步驟五對感興趣區(qū)域進(jìn)行小視場、高分辨率成像，形成小凹成像效果，步驟六中首先利用感興趣區(qū)域探測算法進(jìn)行第二次判定，使得結(jié)果的準(zhǔn)確率大大提高。若判定結(jié)果為區(qū)域并不是所要求的感興趣區(qū)域，重新返回步驟一，進(jìn)入仿復(fù)眼探測相機(jī)組2工作模式；若判定結(jié)果是所要求的感興趣區(qū)域，認(rèn)為該區(qū)域是最終的感興趣區(qū)域。將最終的感興趣區(qū)域的位置信息等計(jì)算結(jié)果與步驟三中的凝視點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行重合度計(jì)算。若重合度小于閾值，認(rèn)為凝視過程有待優(yōu)化，返回步驟三；若重合度大于閾值，認(rèn)為凝視過程工作在最優(yōu)狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域的最優(yōu)凝視。步驟六中的感興趣區(qū)域探測算法采用區(qū)域生長法，重合度閾值大小可以人為設(shè)定。

步驟七：任務(wù)擴(kuò)展。將步驟六中實(shí)現(xiàn)的感興趣區(qū)域的最優(yōu)凝視結(jié)果，應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)基于感興趣區(qū)域的擴(kuò)展任務(wù)。如目標(biāo)識別和目標(biāo)跟蹤等。

以上僅為本發(fā)明的較好工作流程，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。