一种圆柱体360°全景成像装置设计方法研究

摘要

在工业应用中经常需要对圆柱形产品进行外观检测，传统的全景成像系统包含鱼眼透镜、多相机系统、旋转拼接、多视角光学元件多面镜头和环外侧镜头。现存的全景成像技术存在硬件装置复杂、成本高、图像拼接技术要求高的缺点，本文研究开发了一种新型圆柱体360°全景成像装置，克服传统缺点，促进全景成像和计算器视觉技术的发展。
　　本文研究开发的全景成像装置，是由普通相机镜头和镜面组成的对圆柱体侧面360°全景成像装置。通过单视点约束计算确定镜面形状为椭球体，是平面椭圆围绕长轴旋转180°获得的立体，取椭球体特定的一部分作为镜面。根据相机景深、分辨率、视场角等约束条件设计了镜面参数，对于特定圆柱体尺寸，获得满足相机景深约束，系统分辨率达到相机原分辨率80％以上的最优镜面参数。利用ZEMAX光学设计软件对全景成像装置进行了仿真，根据光学成像质量评价标准，通过对比的方法确定全景成像装置为最优方案。根据已有的基于标定的系统化的全景图像展开的解析方法，展开全景成像装置拍摄的图片，获得透视投影全景图。
　　本文设计的全景成像装置系统装置简单、镜面设计方法准确、成本低、畸变小、成像质量高，克服了传统的圆柱物体侧面360°成像硬件装置复杂、价格昂贵的缺点。为机器视觉提供了一种柱状物体侧面360°度全景成像的装置和镜面设计方法。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 全景成像技术研究现状和分析

1.3 360°全景成像分析

1.4 本文的主要研究内容

第2章 椭球体镜面设计方法

2.1 镜面形状设计

2.2镜面参数设计

2.3 镜面参数结果分析

2.4 全景成像系统改进

2.5 本章小结

第3章 基于ZEMAX光学设计软件的仿真

3.1 最优镜面参数成像质量评价

3.2 不同尺寸镜面对比验证

3.3 本章小结

第4章 基于Tsai式标定的解析的全景图像展开方法

4.1 基于Tsai式标定的改进的标定方法

4.2 建立像素点与三维坐标间的映射展开全景图片

4.3 展开全景图

4.4 实验结果及讨论

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢