摘要:

鱼眼镜头是构建全景视觉最简单有效的方法之一,它的突出特点是一次性摄入185°视角内所有的信息,无盲区,无须考虑图像拼合和嵌接等问题.但鱼眼图像会有非常严重的畸变.该文在标定鱼眼图像光学中心和畸变系数的基础上应用球面等距投影模型实现超大广角畸变图像的校正与展开.该方法在群组视频会议、大范围监控系统、智能交通系统、机器人视觉导航中都具有广泛的推广应用价值.实验表明,该方法能得到比较满意的校正展开结果.

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利用CI-110冠层分析仪、鱼眼镜头数码照片分析,结合胸径-叶片半表面积模型对千烟洲不同森林类型(20年生)的叶面积指数进行了测定,并对3种方法进行了比较.共调查74块样地.研究对象主要为湿地松(Pinus elliottii)林、马尾松(Pinus massoniana)林、杉木(Cunninghamia lanceolata)林.针对上述3种林型,CI-110观测值分别为1.355(0.38～2.85)、1.265(0.62～2.55)和2.140(0.76～3.31);鱼眼镜头测定值依次为1.339(0.71～1.79)、1.491(1.11～1.92)和1.984(1.26～2.59).利用胸径-叶片半表面积模型测定的叶面积指数(范围)依次为4.53(2.24～6.34)、3.88(1.19～6.28)和6.63(3.5～8.37).间接仪器法测定的值明显小于实测值,但具有一定的相关性.胸径-叶片半表面积模型测定叶面积指数最为可靠,而鱼眼镜头测定法比冠层分析仪测定精度高.

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畸变是鱼眼镜头的最大的问题，针对这一情况，提出一种利用双椭圆模型对鱼眼镜头进行畸变校正的算法，在改善鱼眼畸变的情况下，同时能够保障实时输出；对鱼眼图像进行边缘扫描和检测，采用线性拟合的方法获取鱼眼图像的光心和半径，经过双椭圆模型寻找校正前和校正后图像的映射关系，调用GPU加速处理，达到实时输出的效果，经过实验对比，针对鱼眼镜头引起的畸变问题进行校正并且能够实时输出。

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全景视觉系统具有视场范围大的特点,并且系统结构种类繁多,各有特色,已广泛应用在机器人导航、空间探测、视频监控、虚拟现实、环境感知技术等民用或军用领域;全景视觉系统由全景视觉光学成像系统、图像传感器、图像处理系统和输出图像显示等组成;文章主要从全景视觉成像角度对全景视觉系统进行分类,并详细介绍了每一类的全景成像原理、发展现状和应用情况,最后对每种类型全景视觉系统的优缺点给予分析总结.

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相比传统镜头,鱼眼镜头具有更大的视角,且由于其特殊的光学结构,拍摄的图像具有较大的畸变,而图像校正依赖于鱼眼镜头成像区域圆心和半径.提出了一种基于霍夫变换提取鱼眼镜头图像轮廓的算法.实验表明,相比传统轮廓提取算法,鱼眼镜头极大地缩短了轮廓提取所需要的时间,对成像区域外出现光晕、区域边缘存在黑色像素等特殊情况具备良好的检测性能,实时性高,具备实际应用价值.

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鱼眼镜头的视角范围远远大于平面镜头,为人们建立体积最小、质量最轻、功耗最少、视角最大的监控系统提供了可能性.对于鱼眼镜头所成的像,由于受到景深曲率的影响,图像畸变十分严重,不符合正常视觉感受.因此,需要图像校正算法消除鱼眼镜头畸变.

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结合鱼眼相机标定技术、近景摄影测量技术、图像处理技术,提出了应用半球图像测算立木高度的测量方法.利用配有鱼眼镜头的iPhone7苹果手机采集半球图像,图像尺寸为3024×3024像素时,图像光学中心点坐标用图像中心点坐标代替,畸变系数分别取kx=18.141、ky=17.936;依据鱼眼镜头的标定、校正原理建立测算树高的数学模型,给出模型参数标定步骤;通过实地测量与计算,分析半球图像立木高度测算方法与传统的超声波测高方法的差异.结果表明:半球图像立木高度测算方法,最高相对误差为3.35％,能够满足国家森林资源二类调查中对树高测量精度的要求.与超声波测距仪相比,半球图像立木高度测算方法——精度更高、测量结果更稳定;测量范围广、单幅采集立木信息量大,能在一幅半球图像中实现一排树的树高测算,有效降低测量工作量;成本低、设备便携、操作简单,单人即可完成测量.

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鱼眼镜头视野大，广泛应用于虚拟漫游，视频监控等领域。本文在应用球面透视投影约束算法对鱼眼图像失真校正的基础上，实现了基于单张鱼眼图像的简单虚拟漫游。

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介绍了如何利用鱼眼镜头所拍摄的图像建立起在固定视点上沿空间任何方向的全景漫游模型的方法,它克服了使用普通镜头需要拍摄多幅照片,经过拼结,缝合处理后才能形成全景图的缺点,试验结果证明了该方法的有效性.

摘要:

描述基于鱼眼镜头具有360°全景成像的特点,实现双鱼眼结构的720°全景成像系统.在鱼眼镜头的光路中插入产生90°偏折的反射面,设计出一种视场角为200°、焦距为1.16 mm、光学后焦距为5mm的新型偏折式鱼眼全景镜头.将两只90°偏折鱼眼镜头对称排列,并成像于同一个图像芯片上.此外,图像处理器对两幅360°全景图像进行拼接处理,并生成畸变小、清晰度高的720°全景图像.该设计方案具有尺寸小,结构紧凑,双光路单芯片以及成像效果好的特点.