《基於眼球協同運動機理的海上動目標自動追蹤控制》是依託上海大學，由彭艷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於眼球協同運動機理的海上動目標自動追蹤控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：彭艷
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
項目組在前期對眼球單項運動控制機理研究的基礎上，緊密聯繫腦科學研究領域中視覺信息在小腦的處理機制，提出基於人類眼球前庭動眼反射、異向運動和平滑追蹤協同運動控制機理的無人艇海上目標動態跟蹤控制技術，解決浪流涌等干擾環境下無人艇對海上動目標的高精度跟蹤與同步距離信息獲取這一關鍵問題。通過研究小腦視皮層微神經迴路對視覺信息的傳遞、互動和學習特性，找到小腦微神經迴路干預下前庭動眼反射、異向運動和平滑追蹤協同運動控制機理，用現代控制理論和方法建立其數學模型。然後根據眼球運動生理特性，將高解析度攝像頭獲得的目標信息（視網膜滑動視差）和姿態感測器（類似人眼前庭器官中的半規管和耳石器官）感知的無人艇姿態信息輸入到建立的眼球協同運動控制模型中，產生控制輸出精確控制兩隻三維雲台，再現雙目跟蹤功能，並實時變換視軸，獲取高精度的深度信息。
結題摘要
本項目針對海上移動目標的精準追蹤和打擊過程中，不僅要保證高質量的跟蹤，還要同步獲取高精度的距離信息，以利於目標定位，完成武器的發射這一科學問題，在前期對單目和雙目單項眼球運動控制機理研究的基礎上，項目組研製出基於人類眼球前庭動眼反射、異向運動和平滑追蹤協同運動控制機理的無人艇海上目標動態跟蹤控制系統。經過三年的精心組織和努力，全部完成了研究內容，並在眼球協同運動的功能圖譜、眼球協同運動的運動機理與建模、仿生眼球運動裝置的設計、基於仿生視覺顯著性的無人艇水面目標檢測技術和基於仿生視覺系統的無人水面艇局部實時避障算法等方面取得一定成果。主要有：1、從控制理論角度，研究了基於前庭動眼反射、異向運動和平滑追蹤等眼球運動為基礎的眼球複合運動控制機理，並建立數學模型。2、建立了基於前庭動眼反射、異向運動、平滑追蹤運動為基礎的頭眼協同控制仿生算法。3、對於傳統的機器人視野範圍狹小，目標跟蹤易丟失等問題，項目提出了針對仿生眼系統的新型頭眼協同算法和相關的圖像處理方法，並對眼球運動的特點設計了相應的實驗測試平台，在實驗平台上進行了一系列的功能性驗證實驗。4、項目組融合了粒子濾波算法和空間直方圖以及基於SKL距離的相似性度量方法，實現了目標跟蹤對複雜場景的較好適應能力。5、針對海天場景圖像特點，提出了一種基於結構森林邊緣檢測和Hough變換的海天線檢測算法。同時，對於海天線檢測算法準確率尚無統一衡量標準的問題，提出了一種用於度量海天線檢測準確率的量化指標Pskl，通過對該指標的計算可以比較不同海天線算法對海天線檢測的準確程度。6、項目組基於仿生算法視覺系統建立了水面無人艇海面障礙物檢測框架在本項目支持下，發表學術論文11篇，其中SCI/EI源刊8篇；申請國家發明專利25項，其中授權3項. 項目研究團隊獲得國家技術發明二等獎1項，上海市科技進步一等獎1項，上海市技術發明二等獎1項。
