一种半球面和侧面全景成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种新型半球面和侧面全景成像系统。系统外部为透明外壳，壳内置有从物侧到像侧分别前后布置的前成像透镜组、侧成像透镜组和凸透镜，透明外壳的后端连接到成像装置，成像装置的侧部设有用于照明的照明装置，成像装置经图像处理装置与显示屏连接；前成像透镜组包括自物侧至像侧同轴依次布置的第一球面透镜、第二球面透镜和第三圆形凸透镜，侧成像透镜组包括环形入光面、环形反射面、圆形反射面和圆形出光面。本发明专利技术系统填补了传统全景环视透镜的固有盲区，实现了装置前方半球面视场和侧方360度圆柱状视场的无缝连续成像，适应性良好，应用广泛。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种新型半球面和侧面全景成像系统。系统外部为透明外壳，壳内置有从物侧到像侧分别前后布置的前成像透镜组、侧成像透镜组和凸透镜，透明外壳的后端连接到成像装置，成像装置的侧部设有用于照明的照明装置，成像装置经图像处理装置与显示屏连接；前成像透镜组包括自物侧至像侧同轴依次布置的第一球面透镜、第二球面透镜和第三圆形凸透镜，侧成像透镜组包括环形入光面、环形反射面、圆形反射面和圆形出光面。本专利技术系统填补了传统全景环视透镜的固有盲区，实现了装置前方半球面视场和侧方360度圆柱状视场的无缝连续成像，适应性良好，应用广泛。【专利说明】-种新型半球面和侧面全景成像系统
本专利技术设及一种新型半球面和侧面全景成像系统，实现系统前方近半球面视场的 和侧方360度圆柱状视场的无缝连续成像。
技术介绍
全景视觉指的是一次获得大于半球视场的大视角完整图像，它对智能车辆、医学 内窥诊断和移动机器人等依赖视觉信息的应用行业具有非常重要的意义。除了应用多个摄 像机进行拼接图像，目前广泛使用的全景视觉感知技术主要是利用全景环形透镜和鱼眼镜 头两种方法，但是都有各种适用场合及缺点。 传统的全景环形透镜利用平面圆圆柱投影法（Flat Cylinder Perspective, FCP)，将围绕光轴360度的圆圆柱视场投影到成像面的环形区域内。虽然此种全景透镜可W 增加视角角度，实现围绕光轴360度视场的实时成像，但是成像面中屯、的圆形盲区大大影响 了视场完整性。虽然可W通过缩小全景透镜前部的圆形反射面和改变透镜组折射系数来增 大成像视场，但是运两个改进总是受到现有玻璃的折射系数和工艺的限制，并会大幅提高 透镜的制作成本。目前普通的全景透镜仍无法克服中屯、盲区运一缺陷。 另一种应用广泛的大范围成像镜头为鱼眼镜头。虽然它可W增加拍摄时的视角， 得到镜头前方接近或等于半球面视场的大视角成像，但是成像会有不可避免的球形崎变， 影响了系统成像的最终性能，而且拍摄时经常会遇到反光的问题。
技术实现思路
有鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种新型半球面和侧面全景成像系统，它 采用一种空间频分复用的方法，从物侧到像侧依次包括透明外壳、前成像透镜组、侧成像透 镜组、照明装置、成像装置、图像处理装置和显示屏，综合实现前方半球面视场和侧面360度 范围实时拍摄成像功能。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下： 本专利技术包括成像装置、图像处理装置和显示屏，还包括透明外壳、前成像透镜组、 侧成像透镜组和照明装置，透明外壳内置有从物侧到像侧分别前后布置的前成像透镜组、 侧成像透镜组和凸透镜，透明外壳的后端连接到成像装置，成像装置的侧部设有用于照明 的照明装置，成像装置经图像处理装置与显示屏连接，前成像透镜组与侧成像透镜组之间 通过密接或胶合的方式组合。[000引所述的前成像透镜组包括自物侧至像侧同轴依次布置的第一球面透镜、第二球面 透镜和第Ξ圆形凸透镜，第Ξ圆形凸透镜近像侧的表面涂有第一滤光膜;物侧的光从依次 经第一球面透镜、第二球面透镜和第Ξ圆形凸透镜折射后穿过侧成像透镜组的多表面透 镜，再通过凸透镜折射成像到成像装置的成像面上。所述的第一滤光膜仅对波长55化mW下的光谱全反射，仅允许波长550nmW上的光 谱透过。 所述的侧成像透镜组的多表面透镜包括环形入光面、环形反射面、圆形反射面和 圆形出光面，环形入光面位于多表面透镜的前部圆周围并相接在所述前成像透镜组末端的 第Ξ圆形凸透镜边缘，环形反射面位于多表面透镜的前部圆周围，环形反射面前端边缘与 环形入光面的后端边缘相接，环形反射面的内表面涂有第二滤光膜，圆形出光面位于多表 面透镜的后端中屯、，并与环形反射面的后端边缘相接，所述的前成像透镜组的第一滤光膜 作为圆形反射面;物侧的光从环形入光面入射，经环形反射面反射到圆形反射面再经反射 后从圆形出光面出射，出射后通过凸透镜折射成像到成像装置的成像面上。 物侧的光从环形入光面入射，经环形反射面反射到圆形反射面再经反射后从圆形 出光面出射，出射后通过凸透镜折射成像到成像装置的成像面上。 第二滤光膜仅对波长550nmW下的光谱透过。 本专利技术不同材料组合的透镜通过胶合或密接方式组合固定。 所述的位于成像面后方两侧的照明装置功能是对系统进行照明，随后成像装置对 前成像透镜组与侧成像透镜组收集到的光谱进行成像，并将其转换为电信号数据传入图像 处理装置。 所述的图像处理装置通过图像校正与拼接程序形成整个无缝全景图，在显示屏上 显示，实现前方半球面视场和侧面360度范围圆柱状视场内景物的拍摄成像。 本专利技术具有的有益效果是： 相对于现有技术，本专利技术系统填补了传统全景环视透镜的固有盲区，实现了装置 前方半球面视场和侧方360度圆柱状视场的无缝连续成像，最大限度地增大了视野。 并且本专利技术的适应性良好，能很好地满足管道测量及医学内窥等不同场合下探 巧。、拍摄的应用。【附图说明】 图1是本专利技术系统整体示意图。 图2是近物侧的前成像透镜组的透镜结构光路图与成像图。 图3是近像侧的侧成像透镜组的透镜结构光路图与成像图。 图4是成像面图像、物空间视场与成像展开图之间的对应示意图。 图中：1、第一球面透镜，2、第二球面透镜，3、第Ξ圆形凸透镜，4、环形入光面，5、环 形反射面，6、圆形反射面，7、圆形出光面，8、凸透镜，9、透明外壳，10、照明装置，11、成像装 置，12、图像处理装置，13、显示屏，14、第一滤光膜，15、第二滤光膜。【具体实施方式】 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。 如图1所示，本专利技术包括成像装置11、图像处理装置12、显示屏13、透明外壳9、前成 像透镜组、侧成像透镜组和照明装置10,透明外壳9内置有沿光路方向从物侧到像侧分别前 后布置的前成像透镜组、侧成像透镜组和凸透镜8,透明外壳9的后端连接到成像装置11，成 像装置11的侧部设有用于照明的照明装置10,成像装置11经图像处理装置12与显示屏13连 接。 系统近物侧部分由透明外壳9W及设置于外壳内的前成像透镜组组成，如图2所 示，前成像透镜组包括自物侧至像侧同轴依次布置的第一球面透镜1、第二球面透镜2和第 Ξ圆形凸透镜3,第一球面透镜1、第二球面透镜2和第Ξ圆形凸透镜3的边缘紧密相接，相邻 两者之间均设有间隙，第Ξ圆形凸透镜3近像侧的表面涂有第一滤光膜14;物侧的光从依次 经第一球面透镜1、第二球面透镜2和第Ξ圆形凸透镜3折射后穿过侧成像透镜组，再通过凸 透镜8折射成像到成像装置11的成像面上。第一滤光膜14仅对波长550nmW下的光谱全反射，第Ξ圆形凸透镜3仅对波长 550nmW上的光谱透过。如图3所示，侧成像透镜组的多表面透镜包括环形入光面4、环形反射面5、圆形反 射面6和圆形出光面7,环形入光面4位于多表面透镜的前部圆周围并相接在所述前成像透 镜组末端的第Ξ圆形凸透镜3边缘，环形反射面5位于多表面透镜的前部圆周围，环形反射 面5前端边缘与环形入光面4的后端边缘相接，环形反射面5的内表面涂有第二滤光膜15,圆 形出光面7位于多表面透镜的后端中屯、，并与环形反射面5的后端边缘相接，所述的前成像 透镜组的第一滤光膜14作为圆形反射面6;物侧的光从环形入光面4入射，经环形反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型半球面和侧面全景成像系统，包括成像装置(11)、图像处理装置(12)和显示屏(13)，其特征在于：还包括透明外壳(9)、前成像透镜组、侧成像透镜组和照明装置(10)，透明外壳(9)内置有从物侧到像侧分别前后布置的前成像透镜组、侧成像透镜组和凸透镜(8)，侧成像透镜组为一块具有多表面的透镜，透明外壳(9)的后端连接到成像装置(11)，成像装置(11)的侧部设有用于照明的照明装置(10)，成像装置(11)经图像处理装置(12)与显示屏(13)连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谷之韬，皇甫江涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33