消畸變折反射全景成像系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、高分辨成像與大視場成像已成為當代傳統(tǒng)光學領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，高分辨成像實現(xiàn)對細節(jié)的分辨，大視場成像實現(xiàn)對全空域的凝視，為結(jié)合兩者優(yōu)勢形成一個更完善的光學系統(tǒng)，研究者們提出了全景成像的概念，其中折反射全景成像系統(tǒng)由于其獨特的優(yōu)點成為了目前應用研究的前沿。
　　折反射全景成像系統(tǒng)采用平面圓柱投影法則，利用折射元件和反射元件，將三維空間視場投影到有限的二維平面圓環(huán)區(qū)域，實現(xiàn)大到半球空間視場的成像。折反射全景成像系統(tǒng)由反射鏡和傳統(tǒng)成像系統(tǒng)兩部

2、分組成，反射鏡面型可為球面、圓錐面、雙曲面等二次曲面以及高階旋轉(zhuǎn)對稱非球面。利用像點坐標與入射角呈線性關(guān)系，控制系統(tǒng)成像關(guān)系，設(shè)計反射鏡面型，可實現(xiàn)大視場消畸變成像。本文討論了消畸變成像折反射全景成像系統(tǒng)反射鏡面型的計算方法與特性分析，利用光學設(shè)計軟件CODEV設(shè)計了消畸變成像折反射全景成像系統(tǒng)，并利用POV-Ray軟件對消畸變反射鏡進行仿真及圖像坐標變換，實現(xiàn)了消畸變?nèi)俺上瘛?br>　　本文在前人的基礎(chǔ)上，利用反射鏡入射角與反射角呈

3、線性關(guān)系，推導了消畸變成像折反射全景成像系統(tǒng)反射鏡面型計算公式，并對反射鏡面型與成像視場角的關(guān)系特性及反射鏡面型對位置偏差的敏感性行進分析，為系統(tǒng)設(shè)計時反射鏡面型參數(shù)的選擇提供依據(jù)。
　　根據(jù)反射鏡面型公式及反射鏡面型特性確定消畸變折成像折反射全景成像系統(tǒng)的反射鏡面型參數(shù)及傳統(tǒng)成像系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)，選擇合適的系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)并利用光學設(shè)計軟件 CODEV進行優(yōu)化，并對完成的系統(tǒng)進行了調(diào)制傳遞函數(shù)分析、點列圖分析、衍射分析以及誤差分析，引入

4、反射角光線追跡法，評價折反射全景成像系統(tǒng)的畸變，設(shè)計結(jié)果較好。
　　采用平面圓柱投影法的消畸變折反射全景成像系統(tǒng)成像為圓環(huán)區(qū)域，推導圖像坐標變換關(guān)系，將圓環(huán)區(qū)域圖像變換為人眼熟悉的柱面全景圖像，圖像坐標變換后，原始圖像中心位置的分辨率損失，邊緣位置的分辨率保持良好；計算消畸變成像折反射全景成像系統(tǒng)的圖像分辨率，原始圖像中心位置的分辨率高，邊緣位置的分辨率低；最后利用POV-Ray軟件對消畸變成像反射鏡進行仿真，所得結(jié)果與理論相符。