[发明专利]全景摄像系统

说明书

本发明公开了全景摄像系统，鱼眼镜头的透镜组由多片透镜组成，视场角为水平360度、垂直210度；鱼眼镜头将摄取的360°圆形景象输送给图像传感器，并在图像传感器的靶面上成像，图像传感器将光信号转换成模拟电信号，并将该模拟电信号转换成数字信号，图像传感器将携带了360°圆形景象信息的数字信号通过信号传输线传输给图像处理器；图像处理器采用校正的同心圆环近似展开法以及图像插值运算的方法，对圆形畸变全景图像进行坐标变换、图像校正以及图面展开处理，处理后形成矩形全景图像；图像处理器将矩形全景图像通过电缆输送给显示设备。本发明只应用一个摄像头，且无需通过摄像器件的机械旋转即可获得围绕光轴的360度视场、分辨率高且失真小。

技术领域

本发明属于摄像技术领域，尤其涉及涉及全景成像及图像处理领域，特别是涉及一种全景摄像系统。

背景技术

在越来越多的光学应用领域，如安防监控、全景泊车、行车记录、倒车后视、视频会议等领域中，人们不仅要求非常高的分辨率，同时要求很大的视场。全景成像系统可以满足这一需要，因此它的研究越来越引起人们的关注。

全景成像是采用特殊的成像装置获得水平或垂直方向上的大于180度的半球视场或者360度的视场，它与传统成像探测系统的显著区别在于可以获得超大视场。目前市场上存在的全景成像系统一般通过旋转拼接的方式来实现。旋转拼接方式通常包括两种途径：一种是利用一台普通摄像机围绕固定轴旋转并连续摄像，以获得时间序列图像；一种是围绕固定轴设置多个不同朝向的普通摄像机使其覆盖所有视场，这些摄像机同时摄像以获得空间序列图像。获得的时间或空间序列图像需要通过软件进行拼接以获得全景图像。旋转拼接方式是一种硬件与软件结合、通过人工制造得到全景图像的方法。这种方法存在很大的缺陷。当采用第一种途径时，人们无法在同一时刻观察到360度视场内的景物；而且这种全景成像系统大都存在扫描伺服机构，直接导致系统的实时性降低，增加了系统的结构复杂度和重量，同时，由于旋转马达等机械设备故障还会降低系统的可靠性。当采用第二种途径时，全景成像系统需要同时使用多台摄像机摄像，这种设置有可能导致盲区的存在，而盲区的存在在某些应用领域中是致命的；同时，这种设置将大幅提高系统成本，布线复杂度也将大大提高。另一方面，旋转拼接方式全景成像系统需要图像拼接和信息融合才能获得全景信息，这必将增加信息处理难度，并且进一步降低了系统实时性。

近年来，全景成像领域的研究者提出了一种新的凝视型大视场全景成像技术——鱼眼透镜成像。鱼眼透镜是仿生光学的一种，它通过把鱼眼的前表面与水面构成的一个以水为介质的负透镜提取出来，演化成其前置负透镜来实现水平360度，垂直180度的超广角成像。鱼眼透镜一次性收录前后左右的所有图像信息，不需要图像拼接和信息融合。但是，鱼眼透镜的设计复杂度较高，而且它在获得大视场的同时，会产生严重的畸变，除了图像中心的景物保持不变，其它本应水平或垂直的景物沿各个方向从中心向外辐射。由于鱼眼透镜结构比较复杂，畸变校正具有一定的难度；同时，在设计鱼眼透镜时，大视场的获得往往是以降低分辨率作为代价的。因此鱼眼透镜成像具有一定的局限性。

全景成像是采用特殊的成像装置获得水平或垂直方向上大于180°的半球视场或者360°的视场，实现的方式主要有旋转拼接方式和折射反射方式。

旋转拼接方式可以是利用一台普通相机围绕固定轴旋转并连续摄像，获得时间序列图像，或者围绕固定轴设置多个朝向不同方向的相机形成全视场同时摄像形成空间序列图像。再将获得的序列图像通过软件进行拼接获得全景图像，如图1所示。因为单张照片的拍摄可以采用传统的中心投影法，因此可以使用传统照相机，但该方式需要配置运动部件和专用拼接软件才能实现。

因此，需要设计出一种无需通过摄像器件的机械旋转即可获得围绕光轴的360度视场、分辨率高且失真很小的全景摄像系统。

发明内容

本发明的目的就是提供一种全景摄像系统，无需通过摄像器件的机械旋转即可获得围绕光轴的360度视场、分辨率高且失真很小，利用折射反射方式就无需运动部件，并且具有景深大，不必调焦等优点；能完全解决上述现有技术的不足之处。