消畸变全景成像系统设计

折反射全景成像系统由反射镜和常规成像系统两部分组成，根据投影成像模型可分为平行投影成像和透视投影成像，根据系统是否满足单视点约束可分为单视点全景成像和非单视点全景成像。称反射镜反射前的光线为入射光线，反射镜反射后的光线为反射光线，假设成像透镜组满足小孔成像模型，若反射光线经过小孔的入射光线相交于一点，则此点称为单视点。入射光线的延长线均经过单视点时，满足单视点约束条件，Nayar推导了单视点约束方程，其中面型为椭球面、双曲面和抛物面的反射镜可满足单视点约束条件。单视点全景成像的反射镜面型为二次曲面，设计加工较为容易，但其大视场畸变问题仍然存在。Chahl等人1997年首次提出了非单视点全景成像的设计思想，利用像点坐标与入射角呈线性关系来设计反射镜面型，在大视场状态下完成成像系统的消畸变设计，非单视点全景成像的反射镜面型通常为高阶旋转对称非球面。

文中利用非单视点消畸变全景成像的设计思想，推导了消畸变折反射全景成像反射镜面型公式，利用光学设计软件进行实例设计，并用反射角光线追迹法对成像畸变进行评价。

1 畸变消除反射镜面型设计方法

折反射全景成像系统由一个旋转对称反射镜和一个传统成像透镜组组成，设成像透镜组满足小孔成像模型，如图3所示。

图3.折反射成像系统反射镜光线几何关系示意图

3 结论

以像点坐标与反射镜反射角呈透视成像关系以及反射镜入射角与反射角呈线性关系为基础，推导消畸变成像折反射全景成像系统反射镜面型公式。输入初始参数条件下，根据公式计算了消畸变成像反射镜面型。利用推导的反射镜面型设计了消畸变成像折反射全景成像系统，并用反射角光线追迹法进行畸变评价。评价结果表明：该系统所采用的反射镜面型可较好地实现消畸变折反射全景成像。

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