基于反射—折射机理的大视场多分辨率成像方法技术

本发明专利技术公开了一种真正单视点、大视场、多分辨率的椭圆锥镜面反射－折射机理的大视场多分辨率成像方法，由摄像机和椭圆锥镜面构成一个反射折射系统，摄像机位于椭圆锥镜面的上方，椭圆锥镜面的水平截面为椭圆形，使曲率较小的那部分弧面朝向注视中心；该反射－折射成像方法包括：建立具有单视点的模型、空间场景向图像平面的变换、图像平面坐标系向世界坐标系的转换、确立水平视场和水平分辨率、垂直视场和垂直分辨率等步骤，通过上述步骤，形成了一幅透射投影图像，随后该图像用通常的计算机视觉算法进行处理。可以使曲率较小部分对应的图像的分辨率高，左右两侧的分辨率低，同时保证了较大的水平视场。从而在一定程度上接近人眼的感知特性。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种基于反射－折射机理的大视场多分辨率成像方法，其特征在于，由摄像机和椭圆锥镜面构成一个反射折射系统，摄像机位于椭圆锥镜面的上方，椭圆锥镜面的水平截面为椭圆形，使曲率较小的那部分弧面朝向注视中心；　　　　该反射－折射成像方法包括以下步骤：　　　　１）建立具有单视点的模型　　　　建立世界坐标系ＯＸＹＺ，令坐标原点位于椭圆锥底面椭圆的中心，Ｘ轴设在底面椭圆的短半轴上，Ｙ轴设在底面椭圆的长半轴上，Ｚ轴设在椭圆锥的中心线上，则椭圆锥面的方程为　　　　Ｘ↑［２］／ａ↑［２］＋Ｙ↑［２］／ｂ↑［２］＝（１－Ｚ／Ｈ）↑［２］　　（１）　　　　其中ａ，ｂ分别为底面椭圆的短半轴和长半轴的长度，Ｈ为椭圆锥的高度；　　　　设Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝Ｘ↑［２］／ａ↑［２］＋Ｙ↑［２］／ｂ↑［２］－（１－Ｚ／Ｈ）↑［２］＝０，则其偏导数为：　　　　Ｆ↓［Ｘ］（Ｘ↓［０］，Ｙ↓［０］，Ｚ↓［０］）＝２Ｘ↓［０］／ａ↑［２］＝ｎ↓［１］　　　　Ｆ↓［Ｙ］（Ｘ↓［０］，Ｙ↓［０］，Ｚ↓［０］）＝２Ｙ↓［０］／ｂ↑［２］＝ｎ↓［２］　　　　Ｆ↓［Ｚ］（Ｘ↓［０］，Ｙ↓［０］，Ｚ↓［０］）＝１／Ｈ（１－Ｚ↓［０］／Ｈ）＝ｎ↓［３］　　（２）　　　　对于椭圆锥面上的一点Ｍ（Ｘ↓［０］，Ｙ↓［０］，Ｚ↓［０］），其法线方程为：　　　　＊＊＊　　（３）　　　　过椭圆锥的中心线ＯＯ′作截面∏↓［１］，其与ＸＯＺ平面的夹角为Φ，平面∏↓［１］的方程为：　　　　Ｙ＝Ｘ.ｔｇΦ　　（４）　　　　联立方程（１）、（４），平面∏↓［１］与椭圆锥面的交线Ｏ′Ｅ为　　　　＊＊＊　　　　Ｙ＝Ｘ.ｔｇΦ　　（５）　　　　式中只考虑Ｘ≥０的情况，显然该交线是直线；　　　　对于交线Ｏ′Ｅ上的任一点，根据（３）和（５），其法线方向为：　　　　＊＊＊　　ｎ↓［３］＝２／Ｈ　　（６）　　　　式（６）说明交线Ｏ′Ｅ上所有点的法线方向相同，并组成一个通过椭圆锥顶点的平面∏２；当平面∏↓［１］过底面椭圆的长轴或短轴时，平面∏２和平面∏↓［１］重合，否则它们是不重合的；　　　　２）空间场景向图像平面的变换　　　　对于空间中的一点已知量Ｗ（Ｘ，Ｙ，Ｚ），在椭圆锥面必然有一点（待求量）Ｍ（Ｘ↓［０］，Ｙ↓［０］，Ｚ↓［０］），使Ｍ（Ｘ↓［０］，Ｙ↓［０］，Ｚ↓［０］）处的法线过Ｗ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）；根据（１）、（２）和（３），有下列方程成立：　　　　Ｘ↑［２］／［ａ（１－Ｚ↓［０］／Ｈ）＋Ｈ／ａ（Ｚ－Ｚ↓...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，郑南宁，马琳，程洪，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]