[发明专利]基于共心球透镜的多尺度成像系统视场拼接计算方法

说明书

本发明涉及一种基于共心球透镜的多尺度成像系统视场拼接计算方法，包括：当相邻探测器存在视场重叠时，计算相邻探测器中心视场距离；当光学系统存在视场重叠时，根据相邻探测器中心视场距离，计算相邻微相机对于球透镜中心的最小张角和最大张角；根据最小张角和最大张角，调节光学系统视场重叠区域的大小。本发明提出的方法可根据需求控制视场重叠区域的大小，避免了视场拼接过程中，重叠区域过小，导致图像拼接无法实现，重叠区域过大，造成视场的浪费，引起设计难度以及加工成本增加的问题；同时采用本发明提出的计算方法可以有效地减小微相机的数量，降低成本，提高整个系统的可行性。

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，具体涉及一种基于共心球透镜的多尺度成像系统视场拼接计算方法。

背景技术

随着空间技术的不断发展，人们越来越迫切地希望获取大视场内丰富的场景信息，所以大视场、高分辨率空间图像信息的实时获取显得尤为重要。对于传统的光学成像系统而言，总信息量由探测器的像元数决定，总信息量一旦确定，视场与分辨率就成为一对相互矛盾的参数，即不能同时提高成像系统的视场和分辨率。

目前，在保证高分辨率的前提下，实现大视场的方法多采用基于共心球透镜的微相机阵列成像方法，该方法采用二次成像的方式。首先，以共心球透镜为主镜，利用其旋转对称特性获取各个视场分辨率一致的图像，进行一次成像。然后，微相机阵列围绕主镜排列，进一步校正视场中所有位置的像差；同时，微相机阵列对主镜所成的一次像面进行二次成像，并使相邻视场之间存在重叠。最后，通过平面探测器拼接实现大视场成像。

然而，该方法在利用微相机阵列对共心球透镜所成的一次像面进行二次成像时，相邻视场之间重叠区域的大小难以控制，重叠区域过小，导致图像拼接无法实现，重叠区域过大，造成视场的浪费，引起设计难度以及加工成本的增加。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于共心球透镜的多尺度成像系统视场拼接计算方法，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于共心球透镜的多尺度成像系统视场拼接计算方法，包括：

当相邻探测器存在视场重叠时，计算相邻探测器中心视场距离；

当光学系统存在视场重叠时，根据所述相邻探测器中心视场距离，计算相邻微相机对于球透镜中心的最小张角和最大张角；

根据所述最小张角和所述最大张角，调节光学系统视场重叠区域的大小。

在本发明的一个实施例中，所述相邻探测器中心视场距离为：

其中，A表示相邻探测器中心视场第一方向距离，B表示相邻探测器中心视场第二方向距离，l表示成像距离，α表示单个探测器在第一方向上的视场角，β表示单个探测器在第二方向上的视场角，a表示相邻微相机中心视场第一方向距离，b表示相邻微相机中心视场第二方向距离。

在本发明的一个实施例中，所述相邻微相机中心视场第一方向距离和所述相邻微相机中心视场第二方向距离分别为：

其中，a表示相邻微相机中心视场第一方向距离，b表示相邻微相机中心视场第二方向距离，h表示相邻微相机的中心距，l表示成像距离，d表示微相机到球透镜中心的距离。

在本发明的一个实施例中，所述最小张角和所述最大张角分别为：

θ_max＝max(α,β)