基于全景环带相机的光学设计和图像处理
发布时间：2021-04-12 14:46
随着数字图像传感器（CCD、CMOS）的兴起,图像处理变得更为方便快捷,使得全景相机应用更为广泛目,在监控、探测和娱乐设备方面都有广阔的应用前景。全景相机经过几十年的发展,现阶段全景镜头存在缺失中心视场及环带视场取景范围小两个主要缺点。本文光学设计部分针对这两个方面集中改进。根据取景镜头的成像模式不同,本文设计了环带式全景相机和折返式全景相机两种成像系统。两种系统都以视场（0-135°）×360°、畸变小于1%为设计基本要求,采取取景镜头和中继透镜分段设计,达到各自成像要求,两部分衔接后对系统整体进行优化处理。其中折返式全景相机的取景镜头是经过一次反射取景成像,由于取景镜头没有矫正像差的能力,整个系统的像差矫正由中继透镜组完成,使得整个成像系统较长,中继透镜组结构较为复杂,镜片材料成本较高;环带式全景相机的取景镜头选取二次反射的成像结构,可以更轻松的获取大范围视场,前置了独立的反射镜可以分担一部分像差矫正的任务,使得中继透镜组结构相对简单,成像质量更加理想。两种设计中都采用了非球面面型,通过合理的选取使用光学材料和镜组结构,完成了本次设计,达到了弥补中心视场、扩大环带视场范围和提高成像...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
运动相机模型
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2图1-1运动相机模型图1-2多相机系统模型图1-3全景相机模型表1-1三种全景相机性能对比相机分类动态图像系统体积图像处理复杂性空间分辨率运动相机否较大困难中低多相机系统是大困难大高全景相机是小容易小较高全景相机系统简略的成像模型如下图1-4所示，全景相机的成像范围是指环绕光轴360°下的水平线上、下的范围，由于存在中心视场缺失的现象，该相机成像的焦平面为环形，成像范围一般记为诸如360°×(30°-120°)此类形式。这样的成像结果非常不符合人眼的观察习惯（即一般的透视模型），所以需要后期的图像处理步骤，以去除畸变，形成符合人眼观察习惯的图像。全景相机出现了近百年，但近几十年才得到了大范围应用，正是由于数字图像传感器（CCD、CMOS）的兴起才使得图像处理更为方便快捷，图像处理的速度和质量都有所提高。如图1-4所示，同上文所叙，全景镜头采集图像的盲区体现在焦平面上，使得
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2图1-1运动相机模型图1-2多相机系统模型图1-3全景相机模型表1-1三种全景相机性能对比相机分类动态图像系统体积图像处理复杂性空间分辨率运动相机否较大困难中低多相机系统是大困难大高全景相机是小容易小较高全景相机系统简略的成像模型如下图1-4所示，全景相机的成像范围是指环绕光轴360°下的水平线上、下的范围，由于存在中心视场缺失的现象，该相机成像的焦平面为环形，成像范围一般记为诸如360°×(30°-120°)此类形式。这样的成像结果非常不符合人眼的观察习惯（即一般的透视模型），所以需要后期的图像处理步骤，以去除畸变，形成符合人眼观察习惯的图像。全景相机出现了近百年，但近几十年才得到了大范围应用，正是由于数字图像传感器（CCD、CMOS）的兴起才使得图像处理更为方便快捷，图像处理的速度和质量都有所提高。如图1-4所示，同上文所叙，全景镜头采集图像的盲区体现在焦平面上，使得
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维DIC方法的高强钢拉伸力学性能测定[J]. 朱飞鹏,孔德阳,龚琰,白鹏翔,雷冬,康新. 力学季刊. 2018(02)
[2]传统相机标定算法综述[J]. 靳冲,张建勋,廖宁. 科学咨询（科技·管理）. 2018(01)
[3]柱面全景图像拼接方法的仿真分析[J]. 朱宁宁. 测绘学报. 2017(04)
[4]基于改进的FORSTNER算子特征点提取方法[J]. 李天硕. 江西测绘. 2017(01)
[5]星载天底/临边大气紫外全景探测仪光学设计[J]. 薛庆生,李杨,段民征. 光子学报. 2015(05)
[6]自适应非最大抑制的Harris角点检测算法[J]. 徐克虎,王天召,陈金玉,张波. 科技导报. 2013(20)
[7]“日盲”紫外折反射全景光学系统设计[J]. 王丽萍,李春,金春水. 光学精密工程. 2011(07)
[8]快速有效的摄像机标定方法[J]. 王建文,陶瑞. 计算机工程与设计. 2010(11)
[9]基于球面透视投影约束的全景环形透镜畸变校正[J]. 肖潇,杨国光,白剑. 光学学报. 2008(04)
[10]基于最优参数的全景图像三次样条插值复原[J]. 肖潇,杨国光,白剑. 红外与激光工程. 2007(05)
博士论文
[1]折反射全景立体成像[D]. 曾吉勇.四川大学 2003
硕士论文
[1]基于双目视觉的DIC测量技术研究[D]. 肖颖.合肥工业大学 2017
[2]基于Harris角点与SIFT特征的近景影像匹配[D]. 谢萍.中南大学 2011
[3]基于Harris尺度不变特征的图像匹配算法研究[D]. 黄帅.合肥工业大学 2010
[4]基于计算机视觉理论的三维重构方法的研究[D]. 张媛.西北师范大学 2007
本文编号：3133481
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
运动相机模型
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2图1-1运动相机模型图1-2多相机系统模型图1-3全景相机模型表1-1三种全景相机性能对比相机分类动态图像系统体积图像处理复杂性空间分辨率运动相机否较大困难中低多相机系统是大困难大高全景相机是小容易小较高全景相机系统简略的成像模型如下图1-4所示，全景相机的成像范围是指环绕光轴360°下的水平线上、下的范围，由于存在中心视场缺失的现象，该相机成像的焦平面为环形，成像范围一般记为诸如360°×(30°-120°)此类形式。这样的成像结果非常不符合人眼的观察习惯（即一般的透视模型），所以需要后期的图像处理步骤，以去除畸变，形成符合人眼观察习惯的图像。全景相机出现了近百年，但近几十年才得到了大范围应用，正是由于数字图像传感器（CCD、CMOS）的兴起才使得图像处理更为方便快捷，图像处理的速度和质量都有所提高。如图1-4所示，同上文所叙，全景镜头采集图像的盲区体现在焦平面上，使得
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2图1-1运动相机模型图1-2多相机系统模型图1-3全景相机模型表1-1三种全景相机性能对比相机分类动态图像系统体积图像处理复杂性空间分辨率运动相机否较大困难中低多相机系统是大困难大高全景相机是小容易小较高全景相机系统简略的成像模型如下图1-4所示，全景相机的成像范围是指环绕光轴360°下的水平线上、下的范围，由于存在中心视场缺失的现象，该相机成像的焦平面为环形，成像范围一般记为诸如360°×(30°-120°)此类形式。这样的成像结果非常不符合人眼的观察习惯（即一般的透视模型），所以需要后期的图像处理步骤，以去除畸变，形成符合人眼观察习惯的图像。全景相机出现了近百年，但近几十年才得到了大范围应用，正是由于数字图像传感器（CCD、CMOS）的兴起才使得图像处理更为方便快捷，图像处理的速度和质量都有所提高。如图1-4所示，同上文所叙，全景镜头采集图像的盲区体现在焦平面上，使得
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于三维DIC方法的高强钢拉伸力学性能测定[J]. 朱飞鹏,孔德阳,龚琰,白鹏翔,雷冬,康新. 力学季刊. 2018(02)
[2]传统相机标定算法综述[J]. 靳冲,张建勋,廖宁. 科学咨询（科技·管理）. 2018(01)
[3]柱面全景图像拼接方法的仿真分析[J]. 朱宁宁. 测绘学报. 2017(04)
[4]基于改进的FORSTNER算子特征点提取方法[J]. 李天硕. 江西测绘. 2017(01)
[5]星载天底/临边大气紫外全景探测仪光学设计[J]. 薛庆生,李杨,段民征. 光子学报. 2015(05)
[6]自适应非最大抑制的Harris角点检测算法[J]. 徐克虎,王天召,陈金玉,张波. 科技导报. 2013(20)
[7]“日盲”紫外折反射全景光学系统设计[J]. 王丽萍,李春,金春水. 光学精密工程. 2011(07)
[8]快速有效的摄像机标定方法[J]. 王建文,陶瑞. 计算机工程与设计. 2010(11)
[9]基于球面透视投影约束的全景环形透镜畸变校正[J]. 肖潇,杨国光,白剑. 光学学报. 2008(04)
[10]基于最优参数的全景图像三次样条插值复原[J]. 肖潇,杨国光,白剑. 红外与激光工程. 2007(05)
博士论文
[1]折反射全景立体成像[D]. 曾吉勇.四川大学 2003
硕士论文
[1]基于双目视觉的DIC测量技术研究[D]. 肖颖.合肥工业大学 2017
[2]基于Harris角点与SIFT特征的近景影像匹配[D]. 谢萍.中南大学 2011
[3]基于Harris尺度不变特征的图像匹配算法研究[D]. 黄帅.合肥工业大学 2010
[4]基于计算机视觉理论的三维重构方法的研究[D]. 张媛.西北师范大学 2007
本文编号：3133481
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