基本信息
- 项目名称：
- “智能眼”——融合信息感知系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品充分发挥了红外、CCD和微光传感器的互补性，研制出全天候、多波段工作的融合信息感知系统，为观察者提供更丰富的图像信息。作品采用“开窗”快速配准技术、基于色彩传递的区域图像融合算法和基于多窗口特征提取方法，实现更符合人眼视觉特性的像素级彩色图像实时融合。作品体积小、性能好，具备一定防震、防晒和防淋的能力。适合机场安检、大楼全景监控、海上搜救、车载夜视等，将来可根据市场需求形成系列产品。
- 详细介绍：
- 本作品充分发挥了红外、CCD和微光传感器的互补性，研制出全天候、多波段工作的融合信息感知系统，为观察者提供更丰富的图像信息。作品研制了实时图像融合的信息感知系统，采用“开窗”快速配准技术，实现了融合成像的实时像素级配准；采用基于色彩传递的区域图像融合算法，实现了更符合人眼视觉特性的彩色图像融合；采用基于多窗口特征提取的方法提取图像特征，减小系统运算量，实现了图像的实时拼接；采用光纤技术，实现远距离传输。本作品体积小、性能好，具备一定防震、防晒和防淋的能力。适合机场安检、大楼全景监控、海上搜救、车载夜视等，将来可根据应用场合和客户需求衍生出系列产品，产品市场前景广阔，经济效益显著。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：目前区域监控、海上预警、水上搜救、车载夜视系统中单传感器存在成像单一，不能全天候、多波段工作，从而留下监控死角，给公共安全事件的提前预防和事后分析带来困难。而通过多光谱图像融合技术,可以综合各传感器特性，研制出全天候、多波段工作的融合信息感知系统。本系统可应用于以上领域，并可与物联网对接，进行远程控制。基本设计思路：运用嵌入式技术、计算机控制技术、图像处理技术，实现基于红外和可见光融合的远距离信息感知系统。创新点：（1）系统采用高速信号处理、人机交互和智能控制等技术。（2）系统采用“开窗”快速配准技术，建立求解窗口图像的仿射变换方程，给出反映双源图像的坐标映射关系，实现融合成像的像素级实时配准；系统采用基于色彩传递的区域图像融合算法，实现符合视觉特性的彩色图像融合。（3）系统采用多窗口特征提取方法提取图像特征，降低算法复杂度，实现图像的实时拼接。关键技术：（1）高速信号处理、人机交互和智能控制技术。（2）快速图像配准技术，建立反映源图像坐标映射关系的仿射变换方程。（3）基于色彩传递的区域彩色图像融合技术。（4）图像拼接中的图像特征实时性提取技术。主要技术指标：PAL和SECAM制式视频源，帧频为25帧/秒；NTSC制式视频源，帧频为30帧/秒 ;探测距离：0至3km（2.3×2.3平方米车辆目标）;配准精度：≤ 1像素;工作温度：-20℃至50℃;储存温度：-20℃至70 ℃;功耗：＜ 25W; 光轴夹角：＜ 0.5mRad;视场重合度：＞ 95%。
科学性、先进性
- 本系统的科学性、先进性： （1）实时图像融合的信息感知系统，实现了全方位、全天候实时图像融合。与国内外已经配备的一些系统相比具有很大优势。例如，相比美国FLIR公司的VoyagerII多传感器热成像系统，本系统具有图像融合、开窗配准的功能，且性价比高。 （2）在我国现有的光电成像系统中，大多采用CCD、微光电视或热像仪等成像系统，光学参数不尽相同。本研究小组提出的基于“开窗”的图像配准方法和所设计的图像融合电路，能很好地解决视场不同的成像设备之间的融合问题。（3）采用了基于色彩传递的区域图像融合算法，满足人眼的视觉特性，算法集成在DSP芯片内部，达到了体积小、功耗低的目的。（4）实现了视频图像的全景无缝拼接和全景视频实时显示，扩大了感知系统的观察视野，从而代替了价格昂贵的鱼眼摄像机，降低系统成本。 参考文献资料： [1]韩崇昭, 朱洪艳, 段战胜等. 多源信息融合. 第1版. 北京: 清华大学出版社, 2006.4
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- ■实物、产品 ■现场演示 ■图片 ■录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：系统开机后自动进行初始化和参数配置，之后可进入工作模式，工作人员可在后方对系统进行远程控制。技术特点与优势: 关键技术为自主创新，采用高性能嵌入式系统，抗干扰能力强；采用多传感器融合技术，能有效地提高目标的发现和识别概率；采用光纤技术进行远距离信号传输，保证信号质量，降低成本。适用范围：可用于民航、铁路、港口、长途客运站的探测与监控，及洪灾、火灾等恶劣条件下人员和重要物资的搜寻等。推广应用前景：本系统可用于机场、码头、港口、政府机关、企业核心部门、电力系统的全景监控和水上搜救等。本系统曾在南京尊荣信息系统有限公司的“平安港口”的演示项目中进行试用，受到众多来访客户的好评。市场分析及经济效益预测：本作品可用于水面搜救、机场、政府行政大楼的全景监控，本监控系统目标单台售价2万元左右，需求量约为2万台，可创造约4个亿的经济效益；还可用于车载夜视系统，销售目标定位在汽车上，预计售价为1万元，汽车保守估计300万辆，市场潜在经济规模可达300个亿。
同类课题研究水平概述
- 随着传感器技术的快速发展，成像技术越来越多的被应用到我们的生活中。例如重点码头、港口、飞机场、车辆驾驶、飞机驾驶、搜救以及安检等。这些成像系统的应用，很大程度上提升了重要设备、人员的安全性以及搜救工作的成功率，解放了传统意义上要依靠人眼去观察或搜索带来的麻烦以及观察人员容易产生疲劳的特点，在提升安全系数和搜救成功率的同时，又大大减少了人力资源的消耗。（1）国外发展现状：美国IEC Infrared System公司推出的VipIR 嵌入式图像处理系统，该系统能够提供增强后的红外影像以及具备一些特殊功能；美国FLIR公司已经生产了一款名为VoyagerⅡ“航海家”多传感器热成像系统，该系统可应用于执法安保、海上搜救、船舶航行等方面；德国新款梅赛德斯-奔驰S550已经装备了由红外线头灯和驾驶舱内安装的黑白图像液晶显示器组成的夜视仪。这些产品大都采用高分辨高成本的探测器，技术相对成熟，但价格昂贵，且信息融合技术涉及到军事探测和军事打击领域，关键技术对我国封锁。（2）国内发展现状：广州飒特的“SAT-CK350-VN红外热成像网络监控系统”，可以应用在机场、码头、电力系统、政府大楼以及企业大楼的安全监控方面；武汉高德红外的IR370A 船载红外光电系统主要用于水上搜救、保障航船安全航行以及配合雷达进行海面目标搜索、取证；东莞市美保驭汽车智能科技有限公司生产的汽车驾驶安全辅助系统中就具有汽车夜视系统功能，在夜间能将汽车前方150米路况清晰显示在车载液晶屏幕上。 综上所述：现在的信息感知系统的发展趋势总体是朝着多传感器探测、图像开窗融合、智能化和小型化方向发展。国内现有的信息感知系统大多停留在单一传感器采集信息的阶段，国外已经在此基础上将产品的研发重点转向多传感器实时图像融合技术，其系统的成像质量、处理速度、精度均高于国内产品，但价格昂贵。
