一种多镜头实时全景成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多镜头的实时全景拼接成像系统，包括光学成像单元、图像处理单元和全景图像显示单元构成，光学成像单元包括正多面体支架和安装于正多面体支架各面心处的镜头和图像传感器，镜头的光轴与其所在的正多面体支架面心到正多面体支架体心的连线重合，并相交于正多面体支架的体心，图像处理单元接受光学成像单元采集到的多幅圆形图像，采用图像定标、裁剪、拼接方法将多幅图像合并成一幅图像，最终由全景图像显示单元通过球面透视投影的方法显示在半球视图中。本实用新型专利技术提高了图像处理速度，消除了视场盲区，其成像单元不需要结构复杂的光学镜头，普通镜头即可实现全景成像的要求，有效降低成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及全景成像
，尤其涉及一种多镜头实时全景成像系统。
技术介绍
全景成像系统在经济、科技、军事、商业等各领域具有广泛的应用。这种系统成像 信息量大，特别适合用于各类监视器中。现有的全景成像系统主要有五种实现方式第一种是单个光学系统实现超半球凝视成像，其典型的光学系统是鱼眼透镜系 统，如附图说明图1所示，这是一种可见光波段鱼眼透镜，具有200度的视场角，整个系统由8组10 片透镜组组成，结构相当复杂，并且由于其不可避免的大畸变，边缘视场的分辨率相对于中 心视场会大大下降，设计成本较高，加工难度较大。第二种是非球面反射面前置全景成像，如图2所示，这是一种采用非球面反射面 作为前置元件的全景成像系统，利用前置非球面减小轴外光线的入射角度，再使用通常的 光学系统成像。这种方式的缺点在于对于图像传感器位置之后的空间无法成像，存在中心盲区。第三种是圆柱平面投影的环带成像，如图3所示，这种系统可以实现360度环带 成像，通过传感器的拼接可获得高分辨图像，但是镜头中心是一个反射面，视场存在中心盲 区。第四种是多镜头阵列全景成像，这种系统利用多个镜头构成阵列实现全景成像， 能成像的空间范围由镜头的排列方式决定。图4是一种环形排列的全景无缝摄像机(专利 号ZL 200720112359. 3)，可实现360°环带范围内的全景图像，但无法实现对摄像机顶部 和底部视觉盲区的景物成像。第五种是单镜头扫描全景成像，这种系统利用高分辨小视场的单个摄像头扫描全 景空间，然后将扫描得到的图像进行拼接和成像。但是，当目标移动很快时，就有可能在监 视过程中遗漏重要目标，扫描瞬时存在盲区，而且图像拼接算法速度较慢。基于边缘检测的传统图像拼接方法是基于对图像信息的提取，对两幅存在信息重 叠的图像进行边缘检测和匹配，然后完成拼接，这种方法适用于高分辨率小视场情况下的 图像拼接，而对于大视场明显畸变情况下边缘检测算法则有局限性。这种方法需要对图像 中的每个像素点的信息进行提取并处理，因此运算速度较慢。
技术实现思路
本技术针对传统全景成像系统结构复杂，存在视场盲区，图像处理速度慢等 缺点，提供了一种多镜头实时全景成像系统，采用正多面体方式安装多个镜头，同时对空间 各个方向进行成像，克服视场盲区，图像拼接不采用传统特征检测方法，运行速度快，实现 实时全景成像。一种多镜头实时全景成像系统，包括光学成像单元、图像处理单元、全景图像显示 单元；所述的光学成像单元包括由上盖和底座构成的球形外壳，正多面体支架内接于球 形外壳，正多面体支架与底座上的支柱用螺钉连接并固定，正多面体支架的各面心处设有 一个镜头和一个图像传感器，球型外壳上开有与镜头数目相同的镜头孔，每个镜头孔处设 有镜头盖，用于保护镜头。图像传感器通过USB数据线与USB集线器的一端相连接，USB集 线器的另一端通过USB数据线与图像处理单元传输数据。所述的镜头的光轴与其所在正多面体支架的面心到正多面体支架的体心连线重 合，所有镜头的光轴相交于正多面体支架的体心，这些镜头具有相同的视场角，该视场角大 于正多面体支架一个面的外接圆直径对正多面体支架体心的张角，这个张角是使得相邻两 个镜头所摄的图像内容出现交叠的最小视场角，即当镜头的视场角大于这个最小视场角 时，相邻两个镜头所摄的图像内容出现交叠，该成像单元采集到若干幅圆形图像，并通过图 像传感器将这些图像传送给图像处理单元。所述的图像处理单元接收光学成像单元采集到的多幅圆形图像，首先判断镜头是 否已定标，如果未定标，则先对镜头定标。使用OpenCV的图形学算法对镜头进行定标操作， 得到圆形图像的视场中心坐标、图像直径N和畸变矫正多项式系数，根据畸变矫正多项式 系数对图像进行畸变矫正，接着将每幅圆形图像裁剪成所需的正多边形图像，此正多边形 图像的边长L由下式确定权利要求一种多镜头实时全景成像系统，包括采集图像的光学成像单元、对光学成像单元所采集的图像进行裁剪拼接处理的图像处理单元和显示处理后图像的全景图像显示单元，其特征在于，所述的光学成像单元包括一个正多面体支架(4)，正多面体支架(4)的各面心处设有一个镜头(6)。2.如权利要求1所述的多镜头实时全景成像系统，其特征在于，所述的各面心处的镜 头(6)的光轴与其所在正多面体支架(4)的面心到正多面体支架(4)的体心连线重合，且 所有镜头(6)的光轴相交于正多面体支架(4)的体心。3.如权利要求1所述的多镜头实时全景成像系统，其特征在于，所述的各面心处的镜 头(6)具有相同的视场角，该视场角大于正多面体支架(4) 一个面的外接圆直径对正多面 体支架(4)体心的张角。4.如权利要求1所述的多镜头实时全景成像系统，其特征在于，所述的光学成像单元 包括由上盖(2)和底座(3)构成的球形外壳(1)，正多面体支架(4)内接于球形外壳(1)， 正多面体支架(4)与底座(3)上的支柱(5)连接并固定。5.如权利要求1所述的多镜头实时全景成像系统，其特征在于，所述的球型外壳(1)上 开有与镜头(6)数目相同的镜头孔(8)，每个镜头孔(8)处设有镜头盖。6.如权利要求1所述的多镜头实时全景成像系统，其特征在于，所述的各镜头(6)后 面设有一个图像传感器(7)，图像传感器(7)通过USB数据线与USB集线器的一端相连接， USB集线器的另一端通过USB数据线与图像处理单元传输数据。专利摘要本技术公开了一种多镜头的实时全景拼接成像系统，包括光学成像单元、图像处理单元和全景图像显示单元构成，光学成像单元包括正多面体支架和安装于正多面体支架各面心处的镜头和图像传感器，镜头的光轴与其所在的正多面体支架面心到正多面体支架体心的连线重合，并相交于正多面体支架的体心，图像处理单元接受光学成像单元采集到的多幅圆形图像，采用图像定标、裁剪、拼接方法将多幅图像合并成一幅图像，最终由全景图像显示单元通过球面透视投影的方法显示在半球视图中。本技术提高了图像处理速度，消除了视场盲区，其成像单元不需要结构复杂的光学镜头，普通镜头即可实现全景成像的要求，有效降低成本。文档编号G03B37/04GK201725141SQ201020181768公开日2011年1月26日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日专利技术者岑兆丰, 徐涛, 李晓彤, 杨泱, 金伟伟, 陈立 申请人:浙江大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多镜头实时全景成像系统，包括采集图像的光学成像单元、对光学成像单元所采集的图像进行裁剪拼接处理的图像处理单元和显示处理后图像的全景图像显示单元，其特征在于，所述的光学成像单元包括一个正多面体支架（４），正多面体支架（４）的各面心处设有一个镜头（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，杨泱，陈立，金伟伟，岑兆丰，李晓彤，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]