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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- “智能眼”——融合信息感知系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品充分發(fā)揮了紅外、CCD和微光傳感器的互補(bǔ)性，研制出全天候、多波段工作的融合信息感知系統(tǒng)，為觀察者提供更豐富的圖像信息。作品采用“開(kāi)窗”快速配準(zhǔn)技術(shù)、基于色彩傳遞的區(qū)域圖像融合算法和基于多窗口特征提取方法，實(shí)現(xiàn)更符合人眼視覺(jué)特性的像素級(jí)彩色圖像實(shí)時(shí)融合。作品體積小、性能好，具備一定防震、防曬和防淋的能力。適合機(jī)場(chǎng)安檢、大樓全景監(jiān)控、海上搜救、車(chē)載夜視等，將來(lái)可根據(jù)市場(chǎng)需求形成系列產(chǎn)品。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品充分發(fā)揮了紅外、CCD和微光傳感器的互補(bǔ)性，研制出全天候、多波段工作的融合信息感知系統(tǒng)，為觀察者提供更豐富的圖像信息。作品研制了實(shí)時(shí)圖像融合的信息感知系統(tǒng)，采用“開(kāi)窗”快速配準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了融合成像的實(shí)時(shí)像素級(jí)配準(zhǔn)；采用基于色彩傳遞的區(qū)域圖像融合算法，實(shí)現(xiàn)了更符合人眼視覺(jué)特性的彩色圖像融合；采用基于多窗口特征提取的方法提取圖像特征，減小系統(tǒng)運(yùn)算量，實(shí)現(xiàn)了圖像的實(shí)時(shí)拼接；采用光纖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。本作品體積小、性能好，具備一定防震、防曬和防淋的能力。適合機(jī)場(chǎng)安檢、大樓全景監(jiān)控、海上搜救、車(chē)載夜視等，將來(lái)可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和客戶(hù)需求衍生出系列產(chǎn)品，產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的：目前區(qū)域監(jiān)控、海上預(yù)警、水上搜救、車(chē)載夜視系統(tǒng)中單傳感器存在成像單一，不能全天候、多波段工作，從而留下監(jiān)控死角，給公共安全事件的提前預(yù)防和事后分析帶來(lái)困難。而通過(guò)多光譜圖像融合技術(shù),可以綜合各傳感器特性，研制出全天候、多波段工作的融合信息感知系統(tǒng)。本系統(tǒng)可應(yīng)用于以上領(lǐng)域，并可與物聯(lián)網(wǎng)對(duì)接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。基本設(shè)計(jì)思路：運(yùn)用嵌入式技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于紅外和可見(jiàn)光融合的遠(yuǎn)距離信息感知系統(tǒng)。創(chuàng)新點(diǎn)：（1）系統(tǒng)采用高速信號(hào)處理、人機(jī)交互和智能控制等技術(shù)。（2）系統(tǒng)采用“開(kāi)窗”快速配準(zhǔn)技術(shù)，建立求解窗口圖像的仿射變換方程，給出反映雙源圖像的坐標(biāo)映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)融合成像的像素級(jí)實(shí)時(shí)配準(zhǔn)；系統(tǒng)采用基于色彩傳遞的區(qū)域圖像融合算法，實(shí)現(xiàn)符合視覺(jué)特性的彩色圖像融合。（3）系統(tǒng)采用多窗口特征提取方法提取圖像特征，降低算法復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)拼接。關(guān)鍵技術(shù)：（1）高速信號(hào)處理、人機(jī)交互和智能控制技術(shù)。（2）快速圖像配準(zhǔn)技術(shù)，建立反映源圖像坐標(biāo)映射關(guān)系的仿射變換方程。（3）基于色彩傳遞的區(qū)域彩色圖像融合技術(shù)。（4）圖像拼接中的圖像特征實(shí)時(shí)性提取技術(shù)。主要技術(shù)指標(biāo)：PAL和SECAM制式視頻源，幀頻為25幀/秒；NTSC制式視頻源，幀頻為30幀/秒 ;探測(cè)距離：0至3km（2.3×2.3平方米車(chē)輛目標(biāo)）;配準(zhǔn)精度：≤ 1像素;工作溫度：-20℃至50℃;儲(chǔ)存溫度：-20℃至70 ℃;功耗：＜ 25W; 光軸夾角：＜ 0.5mRad;視場(chǎng)重合度：＞ 95%。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)的科學(xué)性、先進(jìn)性： （1）實(shí)時(shí)圖像融合的信息感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全方位、全天候?qū)崟r(shí)圖像融合。與國(guó)內(nèi)外已經(jīng)配備的一些系統(tǒng)相比具有很大優(yōu)勢(shì)。例如，相比美國(guó)FLIR公司的VoyagerII多傳感器熱成像系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有圖像融合、開(kāi)窗配準(zhǔn)的功能，且性?xún)r(jià)比高。 （2）在我國(guó)現(xiàn)有的光電成像系統(tǒng)中，大多采用CCD、微光電視或熱像儀等成像系統(tǒng)，光學(xué)參數(shù)不盡相同。本研究小組提出的基于“開(kāi)窗”的圖像配準(zhǔn)方法和所設(shè)計(jì)的圖像融合電路，能很好地解決視場(chǎng)不同的成像設(shè)備之間的融合問(wèn)題。（3）采用了基于色彩傳遞的區(qū)域圖像融合算法，滿(mǎn)足人眼的視覺(jué)特性，算法集成在DSP芯片內(nèi)部，達(dá)到了體積小、功耗低的目的。（4）實(shí)現(xiàn)了視頻圖像的全景無(wú)縫拼接和全景視頻實(shí)時(shí)顯示，擴(kuò)大了感知系統(tǒng)的觀察視野，從而代替了價(jià)格昂貴的魚(yú)眼攝像機(jī)，降低系統(tǒng)成本。 參考文獻(xiàn)資料： [1]韓崇昭, 朱洪艷, 段戰(zhàn)勝等. 多源信息融合. 第1版. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2006.4
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- ■實(shí)物、產(chǎn)品 ■現(xiàn)場(chǎng)演示 ■圖片 ■錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后自動(dòng)進(jìn)行初始化和參數(shù)配置，之后可進(jìn)入工作模式，工作人員可在后方對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì): 關(guān)鍵技術(shù)為自主創(chuàng)新，采用高性能嵌入式系統(tǒng)，抗干擾能力強(qiáng)；采用多傳感器融合技術(shù)，能有效地提高目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)和識(shí)別概率；采用光纖技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，保證信號(hào)質(zhì)量，降低成本。適用范圍：可用于民航、鐵路、港口、長(zhǎng)途客運(yùn)站的探測(cè)與監(jiān)控，及洪災(zāi)、火災(zāi)等惡劣條件下人員和重要物資的搜尋等。推廣應(yīng)用前景：本系統(tǒng)可用于機(jī)場(chǎng)、碼頭、港口、政府機(jī)關(guān)、企業(yè)核心部門(mén)、電力系統(tǒng)的全景監(jiān)控和水上搜救等。本系統(tǒng)曾在南京尊榮信息系統(tǒng)有限公司的“平安港口”的演示項(xiàng)目中進(jìn)行試用，受到眾多來(lái)訪客戶(hù)的好評(píng)。市場(chǎng)分析及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：本作品可用于水面搜救、機(jī)場(chǎng)、政府行政大樓的全景監(jiān)控，本監(jiān)控系統(tǒng)目標(biāo)單臺(tái)售價(jià)2萬(wàn)元左右，需求量約為2萬(wàn)臺(tái)，可創(chuàng)造約4個(gè)億的經(jīng)濟(jì)效益；還可用于車(chē)載夜視系統(tǒng)，銷(xiāo)售目標(biāo)定位在汽車(chē)上，預(yù)計(jì)售價(jià)為1萬(wàn)元，汽車(chē)保守估計(jì)300萬(wàn)輛，市場(chǎng)潛在經(jīng)濟(jì)規(guī)模可達(dá)300個(gè)億。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，成像技術(shù)越來(lái)越多的被應(yīng)用到我們的生活中。例如重點(diǎn)碼頭、港口、飛機(jī)場(chǎng)、車(chē)輛駕駛、飛機(jī)駕駛、搜救以及安檢等。這些成像系統(tǒng)的應(yīng)用，很大程度上提升了重要設(shè)備、人員的安全性以及搜救工作的成功率，解放了傳統(tǒng)意義上要依靠人眼去觀察或搜索帶來(lái)的麻煩以及觀察人員容易產(chǎn)生疲勞的特點(diǎn)，在提升安全系數(shù)和搜救成功率的同時(shí)，又大大減少了人力資源的消耗。（1）國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀：美國(guó)IEC Infrared System公司推出的VipIR 嵌入式圖像處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提供增強(qiáng)后的紅外影像以及具備一些特殊功能；美國(guó)FLIR公司已經(jīng)生產(chǎn)了一款名為VoyagerⅡ“航海家”多傳感器熱成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)可應(yīng)用于執(zhí)法安保、海上搜救、船舶航行等方面；德國(guó)新款梅賽德斯-奔馳S550已經(jīng)裝備了由紅外線頭燈和駕駛艙內(nèi)安裝的黑白圖像液晶顯示器組成的夜視儀。這些產(chǎn)品大都采用高分辨高成本的探測(cè)器，技術(shù)相對(duì)成熟，但價(jià)格昂貴，且信息融合技術(shù)涉及到軍事探測(cè)和軍事打擊領(lǐng)域，關(guān)鍵技術(shù)對(duì)我國(guó)封鎖。（2）國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：廣州颯特的“SAT-CK350-VN紅外熱成像網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)”，可以應(yīng)用在機(jī)場(chǎng)、碼頭、電力系統(tǒng)、政府大樓以及企業(yè)大樓的安全監(jiān)控方面；武漢高德紅外的IR370A 船載紅外光電系統(tǒng)主要用于水上搜救、保障航船安全航行以及配合雷達(dá)進(jìn)行海面目標(biāo)搜索、取證；東莞市美保馭汽車(chē)智能科技有限公司生產(chǎn)的汽車(chē)駕駛安全輔助系統(tǒng)中就具有汽車(chē)夜視系統(tǒng)功能，在夜間能將汽車(chē)前方150米路況清晰顯示在車(chē)載液晶屏幕上。 綜上所述：現(xiàn)在的信息感知系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)總體是朝著多傳感器探測(cè)、圖像開(kāi)窗融合、智能化和小型化方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的信息感知系統(tǒng)大多停留在單一傳感器采集信息的階段，國(guó)外已經(jīng)在此基礎(chǔ)上將產(chǎn)品的研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向多傳感器實(shí)時(shí)圖像融合技術(shù)，其系統(tǒng)的成像質(zhì)量、處理速度、精度均高于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，但價(jià)格昂貴。
