全景環(huán)形透鏡成像系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、全景環(huán)形透鏡PAL(Panoramic Annular Lens)是一種有別于傳統(tǒng)成像方式的鏡頭,由它組成的光學觀測系統(tǒng)在沒有活動部件的條件下,能夠同時觀測到繞光軸360°的柱面景物,因此它特別適合觀察和測量圓柱形內(nèi)表面的景物,如石油管道。本論文主要研究了全景環(huán)形透鏡在管道內(nèi)壁形貌檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　 本論文分四個部分詳細介紹了課題的研究內(nèi)容,首先敘述了全景環(huán)形透鏡的成像特點,比較了其與傳統(tǒng)成像原理的不同,介紹了系統(tǒng)的硬件組

2、成,搭建了全景環(huán)形成像系統(tǒng),并成功地實現(xiàn)了圖片和視頻數(shù)據(jù)的采集。然后對采集到的圖片進行預(yù)處理,根據(jù)顏色空間的關(guān)系,實現(xiàn)了彩色圖片的灰度化,介紹了圖像增強的原理,對采集到的圖片進行增強。經(jīng)過上述處理,系統(tǒng)已獲取了質(zhì)量較高的灰度圖,但由于全景環(huán)形鏡頭獨特的投影特點,周圍360°的柱面空間投影到成像面上時呈環(huán)形像,有畸變和失真,不利于人眼觀察和測量,為此在總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,根據(jù)全景環(huán)形透鏡成像的原理,將環(huán)形像無失真的展開為常規(guī)平面像,在解

3、決環(huán)形像有外到內(nèi)壓縮引起的分辨率降低的問題時,本文采用了一種基于邊緣檢測的插值方法,對邊緣部分采用三次卷積插值法,非邊緣區(qū)域采用雙線性插值,較好的恢復(fù)了圖像的細節(jié),同時并沒有增大圖像復(fù)原的計算量。在軟件設(shè)計中,利用查表法對展開過程進行優(yōu)化,降低計算量,提高圖像處理的速度。最后,為了在垂直視野上更全面真實地展現(xiàn)一個管道的內(nèi)壁形貌,根據(jù)灰度的相似關(guān)系獲取圖像的重疊區(qū)域,然后對圖像的重疊區(qū)域進行了灰度融合,實現(xiàn)了批量圖像的拼接,已達到良好的視