基于球面透视投影约束的全景环形透镜畸变校正 被引量：14

1

作者 肖潇 杨国光 白剑 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期675-680,共6页

全景环形透镜将折反射面集成到一起,能无扫描地瞬时得到围绕光轴的360度超大视场,在机器人导航、视频监控和虚拟现实领域得到了广泛的应用。其成像机理是将围绕光轴的视场二次反射投影到环形平面上,图像存在严重的切向和径向畸变。本文... 全景环形透镜将折反射面集成到一起,能无扫描地瞬时得到围绕光轴的360度超大视场,在机器人导航、视频监控和虚拟现实领域得到了广泛的应用。其成像机理是将围绕光轴的视场二次反射投影到环形平面上,图像存在严重的切向和径向畸变。本文根据全景环形透镜的特点采用基于球面透视投影模型对图像进行校正。首先建立含有畸变参量的全景环形透镜校正模型,将空间直线点映射为球面点,然后使用遗传算法将球面点拟合为球面上的最佳大圆,求出变形校正参量,进而校正全景环形像。仿真和真实图像实验表明,环形图像的切向和径向畸变得到了很好的校正。 展开更多

关键词 图像处理 全景环形透镜 球面透视投影 切向畸变 径向畸变

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Q-Type非球面小畸变全景环带光学系统设计 被引量：15

2

作者 周向东 白剑 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期291-297,共7页

通过动态链接库方式在Zemax中建立Q-type非球面接口,利用Q-type非球面设计了一款工作在可见光波段,垂直半视场为30°-110°,焦距为-1.25 mm,F数为5,系统总长为28.7 mm的全景环带光学系统（PAL）。该光学系统由7片透镜组成,包含... 通过动态链接库方式在Zemax中建立Q-type非球面接口,利用Q-type非球面设计了一款工作在可见光波段,垂直半视场为30°-110°,焦距为-1.25 mm,F数为5,系统总长为28.7 mm的全景环带光学系统（PAL）。该光学系统由7片透镜组成,包含6片球面镜和一片两面均为Q-type面型的非球面镜片。对设计结果进行了分析,全视场FTheta畸变小于1%,在奈奎斯特空间频率83 lp/mm处调制传递函数（MTF）高于0.5,成像效果接近衍射极限。为验证Q-type非球面在PAL设计中的优越性,实际设计了一个与Q-type面型PAL具有相同参数的偶次非球面PAL,对两者进行了分析比较。结果表明,在相同的计算平台下,Q-type非球面多项式系数的有效数字比对应的偶次非球面的多3-6位,有效减小了优化过程中计算机数字系统截断误差对优化过程的影响,有利于提高光学系统优化设计效率、提高非球面光学零件的加工精度和检测精度。 展开更多

关键词 光学设计 全景环带光学系统 Q-type非球面 畸变校正

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全景环形透镜原理与特点剖析 被引量：8

3

作者 王道义 黄大为 +2 位作者 邬敏贤 严瑛白 金国藩 《光学技术》 EI CAS CSCD 1998年第1期10-12,共3页

本文从分析传统中心投影法入手，介绍了平面圆柱投影（ＦＣＰ）的基本概念、主要特点，深入地探讨了实现ＦＣＰ的一种光学器件——全景环形透镜（ＰＡＬ）的工作原理。ＰＡＬ具有线性投影关系、方向选择性、景深无限远等重要特性。优化... 本文从分析传统中心投影法入手，介绍了平面圆柱投影（ＦＣＰ）的基本概念、主要特点，深入地探讨了实现ＦＣＰ的一种光学器件——全景环形透镜（ＰＡＬ）的工作原理。ＰＡＬ具有线性投影关系、方向选择性、景深无限远等重要特性。优化设计了一个口径为３４ｍｍ的ＰＡＬ，模拟计算进一步证实了ＰＡＬ的上述特性。 展开更多

关键词 平面圆柱投影 全景环形透镜 原理 光学成像

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大视场数字式太阳敏感器设计 被引量：11

4

作者 屠斌杰 韩柯 +2 位作者 王昊 白剑 金仲和 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期336-341,共6页

提出了一种新型的大视场数字式太阳敏感器设计方法,其光学系统由全景环形光学镜头和滤光膜组成。该敏感器具有视场大、结构简单及功耗低的特点。从工作原理出发,建立了该敏感器模型,并利用搭建的实验平台,对敏感器进行精度标定。设计中... 提出了一种新型的大视场数字式太阳敏感器设计方法,其光学系统由全景环形光学镜头和滤光膜组成。该敏感器具有视场大、结构简单及功耗低的特点。从工作原理出发,建立了该敏感器模型,并利用搭建的实验平台,对敏感器进行精度标定。设计中,采用非线性最小均方最优解来确定模型中的参数。对测量误差进行分析,消除系统误差后,敏感器的测量精度由0.4°提高到0.02°。测试结果表明此太阳敏感器具有120°×180°的大视场和0.02°的测量精度,能很好满足视场要求较高的姿态确定系统。 展开更多

关键词 数字太阳敏感器 大视场 全景环形光学镜头 标定

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基于二元光学色差校正的全景环形成象系统设计 被引量：6

5

作者 程惠全 姚炜勇 杨国光 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第9期1111-1114,共4页

本文分析了全景环形透镜的成象特性及其设计方法，并在此基础上设计了一例全景环形成象的光学系统。二元光学面的引进，对系统的色差校正起了很大的作用，从而得到了良好的成象效果.

关键词 全景环形透镜 光学设计 二元光学 色差校正 成象

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全景环形成像的嵌入式处理系统 被引量：5

6

作者 谭志刚 白剑 杨国光 《光学仪器》 2005年第5期118-122,共5页

使用BF533设计的嵌入式系统,针对全景环形的特点,采用了切向线性化和径向线性化对环形像进行展开,恢复为常规视场平面像。采用以BF533构造的嵌入式图像处理平台,提高了系统的可靠性并降低了成本。

关键词 全景环形透镜 线性化 嵌入式系统 DSP代码优化 BF533

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基于Bezier曲面的快速插值算法改善全景图像的分辨率 被引量：4

7

作者 肖潇 杨国光 白剑 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期105-109,共5页

全景环形透镜(PAL)是基于平面圆柱投影法将围绕光轴360°的视场投影到环形平面上,具有景深无限远,图像映射关系为线性特点,在机器人视觉、监控和虚拟现实领域有着重要的应用。实际应用中需要将环形像无失真的展开为常规平面像,此过... 全景环形透镜(PAL)是基于平面圆柱投影法将围绕光轴360°的视场投影到环形平面上,具有景深无限远,图像映射关系为线性特点,在机器人视觉、监控和虚拟现实领域有着重要的应用。实际应用中需要将环形像无失真的展开为常规平面像,此过程需要进行插值处理,三次样条插值精度较高,但是速度很慢。文章采用Bezier曲面的插值算法,并针对全景图像的特点,提出了Bezier曲面的全景图像快速插值算法,使得图像分辨率比样条插值和双线性插值得到改善的同时,插值处理时间比三次样条插值缩短了80%左右。 展开更多

关键词 图像处理 全景环形透镜(PAL) BEZIER曲面

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全天候全景监控摄像用光学系统设计

8

作者 王晓檬 陈宇 +4 位作者 王春艳 赵义武 孙昊 刘欢 张桐 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第3期484-490,共7页

设计了一款能实现全天候清晰成像的全景监控摄像光学系统。采用全景环带结构形式,该结构分为摄像头部单元和中继透镜单元两部分,摄像头部单元完成全视场目标搜索,中继透镜单元将头部单元所成的中间虚像进行二次成像会聚到探测器上。设... 设计了一款能实现全天候清晰成像的全景监控摄像光学系统。采用全景环带结构形式,该结构分为摄像头部单元和中继透镜单元两部分,摄像头部单元完成全视场目标搜索,中继透镜单元将头部单元所成的中间虚像进行二次成像会聚到探测器上。设计时采用多重结构优化方式,实现可见光及近红外双波段成像。该光学系统视场为360°×(40°~100°),焦距为-2.75 mm,F数为3.28。设计结果表明:系统的MTF(modulation transfer function)值在全视场处接近衍射极限,各个视场的弥散斑半径均小于所选CCD像元尺寸,畸变小于2%,且日夜离焦量小于0.002 mm,该设计结果可满足全天候全景监控需求。 展开更多

关键词 全景环带镜头 宽波段 大视场 光学系统设计

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基于全景环带成像的语义视觉里程计 被引量：4

9

作者 陈浩 杨恺伦 +2 位作者 胡伟健 白剑 汪凯巍 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第22期142-152,共11页

视觉里程计在智能机器人、自动驾驶等领域有着广泛的应用。但是基于有限视场(FOV)针孔相机的经典视觉里程计算法容易受到环境中运动物体和相机快速旋转的影响,在实际应用中鲁棒性和精度不足。针对这一问题,提出全景环带语义视觉里程计... 视觉里程计在智能机器人、自动驾驶等领域有着广泛的应用。但是基于有限视场(FOV)针孔相机的经典视觉里程计算法容易受到环境中运动物体和相机快速旋转的影响,在实际应用中鲁棒性和精度不足。针对这一问题,提出全景环带语义视觉里程计。通过将具有超大视场的全景环带成像系统应用到视觉里程计,并将基于深度学习的全景环带语义分割所提供的语义信息耦合到算法的各个模块,减小运动物体和快速旋转的影响,提高在应对这两种挑战性场景时算法性能。实验结果表明,相较于经典的视觉里程计,所提算法在实际环境下可以实现更加精确和鲁棒的位姿估计。 展开更多

关键词 机器视觉 视觉里程计 全景环带镜头 语义分割 位姿估计

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高分辨PAL成像系统的设计研究 被引量：2

10

作者 李劲松 冯科 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期150-155,共6页

基于全景环形透镜的成像技术是全景成像中的一种最具潜力的成像方式,具有高分辨率的长焦距全景环形透镜成像系统光学结构较复杂,结构设计是首要解决的问题.本文根据全景环形透镜成像系统的光路结构及成像特性,详细讨论了全景环形透镜和... 基于全景环形透镜的成像技术是全景成像中的一种最具潜力的成像方式,具有高分辨率的长焦距全景环形透镜成像系统光学结构较复杂,结构设计是首要解决的问题.本文根据全景环形透镜成像系统的光路结构及成像特性,详细讨论了全景环形透镜和转像透镜组两部分的设计方法,分别设计了单块全景环形透镜和复杂化全景环形透镜,并对它们的像差特性做了对比,分析了它们之间的光路衔接条件和像差补偿方案.该设计采用小尺寸CCD离轴扫描接收环形像,同时分析了这种扫描机构的可行性.系统要求在300m处需分辨250mm大小的物体,通过计算合理地选择了系统焦距和CCD型号并制定了一套技术指标.最终设计出了焦距8mm,F/#3.2,侧向视场40°～100°的高分辨全景环形透镜成像系统,系统由三胶合结构的全景环形透镜和8片6组的转像透镜组构成,所有表面均为球面.该系统全视场的调制传递函数在80lp/mm处均高于0.5,最大视场像面的相对照度高于0.95,全视场f-θ畸变在±3%以内,该设计很好地满足了使用要求. 展开更多

关键词 全景成像 镜头设计 高分辨 全景环形透镜 f-θ畸变 光路衔接 像差补偿

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柱面透视投影模型下的全景环形透镜畸变校正 被引量：3

11

作者 肖潇 王伟 毕凯 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期87-92,共6页

根据全景环形透镜的成像机理特点,提出了用柱面透视投影模型来对图像畸变进行校正.在柱面投影模型中,空间直线的投影不再是直线,而是一个短轴不变的椭圆.首先建立含有畸变参数的全景环形透镜柱面校正模型,将空间直线点映射为柱面的椭圆... 根据全景环形透镜的成像机理特点,提出了用柱面透视投影模型来对图像畸变进行校正.在柱面投影模型中,空间直线的投影不再是直线,而是一个短轴不变的椭圆.首先建立含有畸变参数的全景环形透镜柱面校正模型,将空间直线点映射为柱面的椭圆上的点,然后使用投影长度和为零的条件,将环形像面上的点拟合为柱面上的最佳椭圆,求出变形校正参数,进而校正全景环形像.仿真和真实图像实验表明,环形图像的切向和径向畸变得到了校正,误差达到了亚像素级. 展开更多

关键词 全景环形透镜 柱面透视投影 切向畸变 径向畸变

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环带式全景光学系统的小型化设计 被引量：3

12

作者 张国秀 刘智颖 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2018年第1期30-33,共4页

为了获得大视场的管道内壁全景成像,基于平面圆柱投影法,设计了一种可用于周视的环带式全景镜头。系统由三胶合PAL镜头和中继镜组构成,通过设置PAL镜头中心光阑的方式进行设计;大视场光线通过PAL镜头的反射和折射后,出射光成为近轴光线... 为了获得大视场的管道内壁全景成像,基于平面圆柱投影法,设计了一种可用于周视的环带式全景镜头。系统由三胶合PAL镜头和中继镜组构成,通过设置PAL镜头中心光阑的方式进行设计;大视场光线通过PAL镜头的反射和折射后,出射光成为近轴光线,中继镜组再将PAL镜头所成的虚像成像到探测器上。设计结果为:系统焦距为-1.75mm,F数为2.16,视场为(±40°~±95°)×360°,系统工作波段为486nm^656nm,总长为16.2mm。满足设计要求,系统长度小于20mm,实现小型化系统设计。系统各视场传递函数值在空间频率为227lp/mm时均大于0.4,成像质量良好,满足使用要求。 展开更多

关键词 光学系统设计 环形全景镜头 三胶合 小型化

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一种用于大气探测的紫外成像仪光学系统设计 被引量：2

13

作者 张晶 王淑荣 +2 位作者 李博 薛庆生 黄煜 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期843-846,共4页

提出了一种将全景成像系统应用到大气临边探测的光学系统设计方案。首先考虑到特殊的工作波段以及创新性应用,根据应用技术指标,在传统全景环形透镜的基础上,结合探测器尺寸限制,精细调整四个球面的曲率半径,以便得到最佳光学传递函数... 提出了一种将全景成像系统应用到大气临边探测的光学系统设计方案。首先考虑到特殊的工作波段以及创新性应用,根据应用技术指标,在传统全景环形透镜的基础上,结合探测器尺寸限制,精细调整四个球面的曲率半径,以便得到最佳光学传递函数。然后基于像差理论设计中继镜组系统,补偿全景环形透镜产生的像差,采用折射率n以及阿贝常数ν不同的双分离的正负透镜组合,负透镜采用熔石英,正透镜采用氟化钙,从而使色差最小。最后运用CODE-V光学设计软件对系统进行优化,列出重要的公差参数,为后续加工装调提出要求。优化结果表明,光学系统在各个视场的光学传递函数均达到了0.7以上,各视场能量集中度为80%的弥散圆直径均小于11μm,完全满足设计指标要求,也证明了将全景环形成像系统应用到紫外波段大气临边探测的方案是可行的。 展开更多

关键词 临边探测 全景环形透镜 中继镜系统

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靶船全景实况摄录系统的设计与实现 被引量：1

14

作者 王海涛 阎肖鹏 《自动化与仪器仪表》 2016年第1期106-107,109,共3页

利用全景视觉原理,设计了一套靶船全景高速实况摄录系统,具备360°监视视角。给出了系统组成和工作原理,对基于元素图像的局部去噪方法和全景环形图像展开方法进行了讨论。系统在海上试验的实际应用中取得预期效果,完整获取了目标... 利用全景视觉原理,设计了一套靶船全景高速实况摄录系统,具备360°监视视角。给出了系统组成和工作原理,对基于元素图像的局部去噪方法和全景环形图像展开方法进行了讨论。系统在海上试验的实际应用中取得预期效果,完整获取了目标过靶视频信息。 展开更多

关键词 全景成像 靶船 全景环形透镜相机 环形成像 成像恢复

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双视场无盲点全景成像仪 被引量：2

15

作者 王晓恒 薛庆生 +2 位作者 韩官 张刘 于磊 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期316-324,共9页

折返式全景成像技术作为一种新型的成像技术是光学设计领域近十几年的研究热点,但该技术有一个重大缺陷——在镜头的正前方存在观测盲区。本文设计了一种拥有双观测模式的新型全景成像仪。相比于传统的折返式全景成像仪,该仪器可以同时... 折返式全景成像技术作为一种新型的成像技术是光学设计领域近十几年的研究热点,但该技术有一个重大缺陷——在镜头的正前方存在观测盲区。本文设计了一种拥有双观测模式的新型全景成像仪。相比于传统的折返式全景成像仪,该仪器可以同时对前向视场360°×(0°~55°)和环形视场360°×(55°~95°)进行观测。其中,前向视场很好地补充了折返式光学系统的中央观测盲区,并增加了CCD探测器的面积利用率。该成像仪光学系统由前置透镜组、全景环形透镜和中继转像系统三部分组成。所有的透镜表面均为球面,具有易加工、低成本的特点。最后针对这种光学系统设计了对应的机械结构,从而为以后成像仪的加工、装调服务。该成像仪设计为折返式全景成像技术提供了一个新思路。 展开更多

关键词 光学系统设计 双视场 无盲点 前向视场 环形视场 全景环形透镜 机械结构

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水平对称视场全景环带成像系统设计 被引量：2

16

作者 姚远 白剑 《光学与光电技术》 2016年第2期74-77,共4页

为了进一步扩大视场,实现水平上下对称视场的全景环带成像,使用了一种新的利用非球面PMMA设计的全景环形透镜(PAL)。视场达到(-30°^+30°)×360°,并且缩小了中央处的盲区,提高了CCD的利用率。对全景环形透镜的视场和... 为了进一步扩大视场,实现水平上下对称视场的全景环带成像,使用了一种新的利用非球面PMMA设计的全景环形透镜(PAL)。视场达到(-30°^+30°)×360°,并且缩小了中央处的盲区,提高了CCD的利用率。对全景环形透镜的视场和畸变控制方法进行了理论分析,介绍了非球面全景环带透镜的设计方法。设计了一套全非球面PMMA的全景环带系统。系统总长为53mm,焦距为2.85 mm,PAL最大口径为62.4 mm,光谱范围为0.486~0.656μm(可见光谱)。后继转像镜组由7片透镜构成,系统后焦距(BFL)为5.4mm。分析结果证明系统像差校正良好,扩大了系统的应用范围。 展开更多

关键词 全景环形透镜 非球面 水平对称视场 畸变控制

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胶合式全景环形透镜的设计 被引量：1

17

作者 牛爽 白剑 +1 位作者 侯西云 杨国光 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期292-296,共5页

介绍了一种新的胶合式全景环形透镜(PAL),改善了全景环形透镜的设计自由度,使全景透镜承担部分校正色差的任务,简化后继透镜组的结构,减少杂散光生成,缩小长焦距全景环形透镜光学系统的体积,并扩大系统的视场。对全景环形透镜的色差和... 介绍了一种新的胶合式全景环形透镜(PAL),改善了全景环形透镜的设计自由度,使全景透镜承担部分校正色差的任务,简化后继透镜组的结构,减少杂散光生成,缩小长焦距全景环形透镜光学系统的体积,并扩大系统的视场。对全景环形透镜的色差和视场进行了理论分析,给出了选择新型全景环形透镜胶合玻璃材料的方法。设计了一个双片胶合式全景环形透镜及其后继转像透镜组,系统焦距为10.3 mm,总长170 mm,孔径为f/3.7,PAL最大口径为70 mm,光谱范围为0.486～0.656μm(可见光谱)。后继转像镜组由8片透镜构成,系统后焦距(BFL)为17 mm。实验结果证明系统像差校正良好。 展开更多

关键词 全景环形透镜 胶合 设计自由度 色差

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基于全景光学的EVA航天员视场拓展技术研究

18

作者 于灏洋 周军 李娟 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第5期669-673,共5页

面向航天员出舱活动对视场拓展系统的需求,对现有环带全景透镜(PAL)通光孔口径小,成像质量受限等问题进行了讨论。使用ZEMAX光学设计软件,为环带全景系统设计了一种带有双非球面的PAL透镜,以及相应的全球面后继转像透镜组,完成了对现有... 面向航天员出舱活动对视场拓展系统的需求,对现有环带全景透镜(PAL)通光孔口径小,成像质量受限等问题进行了讨论。使用ZEMAX光学设计软件,为环带全景系统设计了一种带有双非球面的PAL透镜,以及相应的全球面后继转像透镜组,完成了对现有PAL光学系统的改进。最后对光学系统的成像质量与杂散光进行了评估,结果表明系统可满足设计要求。 展开更多

关键词 航天员出舱活动视场拓展 环带全景透镜 双非球面透镜 ZEMAX仿真

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全景光学环带凝视成像技术 被引量：19

19

作者 白剑 牛爽 +1 位作者 杨国光 侯西云 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期331-335,共5页

提出一种无需转动镜头,一次性瞬时完成周围360°目标成像的全景光学环带凝视成像技术。该技术采用平面圆柱投影方法,可实现超半球成像。分析了全景环形透镜PA L的成像特性,给出全景光学设计实例,利用所完成的原理样机实现了动态全... 提出一种无需转动镜头,一次性瞬时完成周围360°目标成像的全景光学环带凝视成像技术。该技术采用平面圆柱投影方法,可实现超半球成像。分析了全景环形透镜PA L的成像特性,给出全景光学设计实例,利用所完成的原理样机实现了动态全景数字图像处理。成像结果表明该技术在管道测量、医用内窥检查、全景监控、周视监测等领域具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 全景环形透镜 光学设计 平面圆柱透影

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全景环形透镜环形象的线性化研究 被引量：15

20

作者 朱方明 杨国光 +1 位作者 姚炜勇 程惠全 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期589-593,共5页

全景环形透镜 (PAL)独特的成象性能 ,即环绕光轴 3 60°产生一个环形象且景深为无穷远 ,使得由 PAL组成的观测系统没有活动部件能同时观察透镜周围的景物 .但 PAL所成的环形象不便于人眼观察和测量 ,有畸变、失真 ,为此 ,本文根据... 全景环形透镜 (PAL)独特的成象性能 ,即环绕光轴 3 60°产生一个环形象且景深为无穷远 ,使得由 PAL组成的观测系统没有活动部件能同时观察透镜周围的景物 .但 PAL所成的环形象不便于人眼观察和测量 ,有畸变、失真 ,为此 ,本文根据图象坐标变换 ,实现了一种环形象的线性恢复 ,即首先将环形象线性化处理 ,再对其进行插值 ,实验结果表明线性化效果较好 .该图象处理技术可以为发挥 展开更多

关键词 全景环形透镜 平面圆柱透视 FCP 线性化 成像性 图像坐标变换 线性恢复 图像处理技术

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