·330· 智能系统学报 第3卷 一束圆柱体，即小网膜，每个小网膜细胞伸出一根神 第2个层次实现（虚拟的）复眼信息融合处理.第2个 经纤维与脑的视觉中枢相连.其中内部的空区 层次包括：1)信息预处理，遥感“小眼图像的几何、 (clean zone)消除了小眼之间的光隔离，可以使得该 大气校正以及地面“小眼”与遥感“小眼图像配准， 类型的复眼具有较大的通光孔径，从而可以改善复 2)基于大场景(arge-field,LF)、小场景(sall field, 眼的光子捕获能力.隔光器位于小眼之间，其主要由 SF)系统的遥感“复眼”反演专题信息，以提高反演精 主色素细胞和附色素细胞组成，其色素颗粒能够随 度；3)LF和SF系统协同地提取专题信息，利用不同 着外界环境的变化而移动.隔光器能够控制和调节 空间分辨率和光谱分辨率遥感“小眼的优势互补，实 进入小眼内的光线.外界信息进入复眼的每只小眼 现较高精度局部环境区域的专题信息提取和对感兴 后，传递到复眼和脑之间的视觉中枢，并经过加工处 趣的水体组分（叶绿素、悬浮物等）或大气组分等的监 理后将指令传递给运动器官[5) 测；4)仿池细胞系统管理“复眼信息处理过程，及 协调LF和SF系统算法的分类应用.蝇生理上的LF 和SF系统中各自有相应的池细胞，可以将它们的池 细胞构建成一个逻辑上的仿池细胞工程模型，以便突 出其协调和管理LF、SF的功能 3信息融合仿蝇复眼系统的感知与计 算机理 图2重叠型复眼纵向截面图 31虚拟复眼设计 Fig 2 Cross section of superposition compound eye 虚拟小眼的选择和设计分配应根据领域应用需 求而定.将卫星搭载的成像仪器看作复眼成像系统 2 仿蝇复眼型融合层次与系统模式 相应获取的每个波段的图像在逻辑概念上可以映射 空中遥感)、地面多传感器时空定量信息获取 为虚拟小眼图像 与处理是一个具有现代高性能、多层次、复杂的过 下面以Landsat-5卫星的M遥感数据和TER- 程.多源信息融合仿生复眼系统拟将其划分为2个 RA卫星的MODS数据为例阐述虚拟复眼的设计. 研究层次，如图3所示.即：)虚拟“小眼图像的生 Landsat-5卫星的专题制图仪M共有l00个， 成卫星平台、相应波段以及传感器光谱特性的设 分7个波段，采用带通滤光片分光，滤光片紧贴于探 计选择和分配：2)多源信息仿生复眼融合处理包 测器阵列的前面.其中第1~4个波段用硅探测器 括遥感图像数据融合和空地数据融合)： 此处，将滤光片和相应的探测器阵列在逻辑上看成 一个虚拟复眼成像系统.以水环境监测为例，考虑到 大场景系统仿“池细小场景系 LF系统)胞”系统(SF系统) 昆虫复眼的光谱反映范围，选择M1~M3的数据 作为“小眼图像，3个小眼的光谱反应波长分别为 融全中心 虚拟复眼 融合结果 450520m、520~600m、630~690m,对应的小 监测环境 用户界面 眼图像空间分辨率为30m 图3仿蝇复眼的信息融合层次与系统模式 TERRA卫星上搭载有MODS传感器，它具有 Fig 3 Infomation fusion level and system mode of bion- 从可见光到热红外的36个波段的扫描成像辐射计， ic compound eye system 分布在04~14μm电磁波谱范围内，扫描宽度为 2330m波段1~2的空间分辨率为250m,波段 第1层次实现“复眼图像监测数据)实时、动 3~的空间分辨率为500m,波段8~36的空间分辨 态地获取和映射处理，为第2个层次提供输入信息」 率为1000m,波段设置适合于监测Ⅱ类水体.MoDS 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net一束圆柱体 ,即小网膜 ,每个小网膜细胞伸出一根神 经纤维与脑的视觉中枢相连. 其中内部的空区 ( clean zone)消除了小眼之间的光隔离 ,可以使得该 类型的复眼具有较大的通光孔径 ,从而可以改善复 眼的光子捕获能力. 隔光器位于小眼之间 ,其主要由 主色素细胞和附色素细胞组成 ,其色素颗粒能够随 着外界环境的变化而移动. 隔光器能够控制和调节 进入小眼内的光线. 外界信息进入复眼的每只小眼 后 ,传递到复眼和脑之间的视觉中枢 ,并经过加工处 理后将指令传递给运动器官 [ 5 ] . 图 2 重叠型复眼纵向截面图 Fig. 2 Cross section of superposition compound eye 2 仿蝇复眼型融合层次与系统模式 空中 (遥感 ) 、地面多传感器时空定量信息获取 与处理是一个具有现代高性能、多层次、复杂的过 程. 多源信息融合仿生复眼系统拟将其划分为 2个 研究层次 ,如图 3所示. 即 : 1)虚拟“小眼图像 ”的生 成 (卫星平台、相应波段以及传感器光谱特性的设 计选择和分配 ) ; 2)多源信息仿生复眼融合处理 (包 括遥感图像数据融合和空、地数据融合 ). 图 3 仿蝇复眼的信息融合层次与系统模式 Fig. 3 Information fusion level and system mode of bion2 ic compound eye system 第 1层次实现“复眼 ”图像 (监测数据 )实时、动 态地获取和映射处理 ,为第 2个层次提供输入信息. 第 2个层次实现 (虚拟的 )复眼信息融合处理. 第 2个 层次包括: 1)信息预处理 ,遥感“小眼 ”图像的几何、 大气校正以及地面“小眼 ”与遥感“小眼 ”图像配准 ; 2) 基于大场景 ( large2 field,LF)、小场景 ( small field, SF) 系统的遥感“复眼 ”反演专题信息 ,以提高反演精 度; 3)LF和 SF系统协同地提取专题信息 ,利用不同 空间分辨率和光谱分辨率遥感“小眼 ”的优势互补 ,实 现较高精度局部环境区域的专题信息提取和对感兴 趣的水体组分 (叶绿素、悬浮物等 )或大气组分等的监 测; 4)仿“池细胞 ”系统管理“复眼 ”信息处理过程 ,及 协调 LF和 SF系统算法的分类应用. 蝇生理上的 LF 和 SF系统中各自有相应的池细胞 ,可以将它们的池 细胞构建成一个逻辑上的仿池细胞工程模型 ,以便突 出其协调和管理 LF、SF的功能. 3 信息融合仿蝇复眼系统的感知与计 算机理 3. 1 虚拟复眼设计 虚拟小眼的选择和设计分配应根据领域应用需 求而定. 将卫星搭载的成像仪器看作复眼成像系统 , 相应获取的每个波段的图像在逻辑概念上可以映射 为虚拟小眼图像. 下面以 Landsat25卫星的 TM遥感数据和 TER2 RA卫星的 MOD IS数据为例阐述虚拟复眼的设计. Landsat25卫星的专题制图仪 TM 共有 100个 , 分 7个波段 ,采用带通滤光片分光 ,滤光片紧贴于探 测器阵列的前面. 其中第 1～4个波段用硅探测器. 此处 ,将滤光片和相应的探测器阵列在逻辑上看成 一个虚拟复眼成像系统. 以水环境监测为例 ,考虑到 昆虫复眼的光谱反映范围 ,选择 TM1～TM3的数据 作为“小眼 ”图像 , 3个小眼的光谱反应波长分别为 450～520 nm、520～600 nm、630～690 nm,对应的小 眼图像空间分辨率为 30m. TERRA卫星上搭载有 MOD IS传感器 ,它具有 从可见光到热红外的 36个波段的扫描成像辐射计 , 分布在 0. 4～14μm 电磁波谱范围内 ,扫描宽度为 2 330 km. 波段 1～2的空间分辨率为 250 m,波段 3～7的空间分辨率为 500m,波段 8～36的空间分辨 率为 1 000m,波段设置适合于监测 Ⅱ类水体. MOD IS ·330· 智 能 系 统 学 报 第 3卷