本发明专利技术公开了一种环眼镜头(Pano-Eye?Lens)成像模型。鱼眼镜头成像模型得到的图像不同区域，其分辨率差异很大，越靠近图像中心，分辨率越高，细节信息越多，越偏离图像中心，分辨率越低，细节信息越少，这种成像模型不利于全方位图像信息的采集。针对鱼眼镜头成像模型不足，本发明专利技术公开一种环眼镜头成像模型，根据空间任一点通过环眼镜头成像到图像中的投影关系，确立环眼镜头的成像模型。结果发现，环眼镜头的成像分辨率差异介于鱼眼镜头与普通透视成像镜头之间。本发明专利技术所述方法避免了传统鱼眼镜头成像模型导致的图像分辨率差异大，校正失真严重等问题，大大提高了环眼镜头图像的图像质量和视觉效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镜头成像模型设计领域,特指一种环眼镜头(Pano-Eye Lens)的成像模型。
技术介绍
全景图像/视频凭借360°全方位视角、能覆盖大范围场景的优势，在全景视频监控、机器人视觉导航、虚拟实景空间构建等领域得到了越来越广泛的研究和应用。环眼镜头是一种类似于鱼眼镜头的超广角镜头，能够提供180°甚至更大视野范围的成像效果。鱼眼镜头成像面不同区域，其分辨率是不同的，越靠近图像中心，分辨率越高，细节信息越多，越偏离图像中心，分辨率越低，细节信息越少，变形越严重，有明显的桶形失真(畸变)。而环眼镜头(Pano-Eye Lens)通过特殊的光学设计，使得图像中心与边缘分辨率差别减少，从而降低了变形，提高了全景观察效果。 为了提供180°甚至更大视野范围的成像效果，普通鱼眼镜头的设计一般满足rs=f * 6映射关系，即成像传感器像素位置到成像中心的径向距离与视场角(即入射光线与光轴的夹角)呈线性正比关系。这样的设计虽然能够在同一时刻观察到更大视野范围的场景，但是不可避免地使得图像产生了较大的变形失真，越靠近图像中心，分辨率越高，细节信息越多，越偏离图像中心，分辨率越低，细节信息越少。在视频监控领域，场景的周边或边缘信息往往是很重要的。对应于环眼镜头成像图像上，图像的外圈像素信息往往是需要重点考虑的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对环眼镜头成像模型这个特定问题，为了避免传统鱼眼图像变形严重，边缘信息较少的问题，提出一种新的镜头成像模型，在满足了视场范围要求的同时，优化了镜头成像像素的空间分布，减少了变形失真。因此，这种镜头设计提供了更好的空间分辨率分布来覆盖全景成像区域，有效提高了环眼镜头成像的图像质量和视觉效果。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案包括如下步骤I.根据实际应用需求，优化镜头成像像素的空间分布；2.根据优化后的镜头成像像素的空间分布，设计环眼镜头成像模型。步骤2设计的环眼镜头不同于普通的标准鱼眼镜头基本满足rs = f 0映射，而是r = 关系，使用高精度的非球面元件来降低远离轴的被挤压效应，相比于标准的f-0设计，降低了变形，这样就使得图像边缘获得更多的像素。其中是0的函数，满足0 < qm <tan^, (0<沒<疋/2 )，平面小孔透视成像满足rp = f tan 0，(如附图2所示)。附图说明图I是环眼镜头光路成像示意图2是环眼镜头、普通鱼眼镜头和透视镜头光线映射关系对比图；图3是普通鱼眼镜头和本专利技术设计的环眼镜头失真变形剖面图；图4是普通鱼眼镜头和本专利技术设计的环眼镜头视场角与成像传感器像素位置函数关系图；图5是普通鱼眼镜头和本专利技术设计的环眼镜头成像对比示意图；图6是普通鱼眼镜头和本专利技术设计的环眼镜头实际成像实验对比图像。具体实施例方式实施例I :以本专利技术设计的环眼镜头成像模型为例，结合附图对本专利技术做进一步详细说明。 第一步根据实际应用需求，优化镜头成像像素的空间分布。附图3所示为普通鱼眼镜头和本专利技术设计的环眼镜头失真变形剖面图。左侧为普通鱼眼镜头线性变形剖面图，满足f_0线性映射关系；右侧为本专利技术设计的环眼镜头非线性变形剖面图。第二步本专利技术设计的环眼镜头成像模型系统可以最大地满足每个区域的监控需要。通过控制镜头光学畸变，设计一个完全新型的全景成像模型。附图4表示视场角(F0Vangle,即入射光线与光轴的夹角)随CMOS或CXD成像传感器上像素位置变化的函数关系。视场角从0°到90°，成像传感器上像素位置!■用像素到成像中心的距离表示(或称径向距离)。虚线表示普通鱼眼镜头(满足f_0映射关系)成像传感器上像素位置和视场角呈线性关系，正如前面所说，这种分辨率分布是不理想的。线性函数意味着一个不变的斜率或不变的距离角度比。实线表示本专利技术设计的环眼镜头成像传感器上像素位置和视场角的关系。其中区域A，视场角较小时，斜率较大，对应于较小的距离角度比；区域B，斜率较小，对应于较高的分辨率分布；区域C，斜率又较大，分辨率较低。附图5是普通鱼眼镜头和本专利技术设计的环眼镜头成像对比示意图，从中可以明显看出本专利技术设计的环眼镜头成像与普通鱼眼成像区域分辨率的不同，能够提供更好的空间分辨率分布来覆盖全景成像区域。附图6是普通鱼眼镜头和本专利技术设计的环眼镜头实际成像实验对比图像。左侧为普通鱼眼镜头成像图像，右侧为环眼镜头成像图像，明显看出本专利技术设计的环眼镜头成像空间分辨率分布较均匀，光学变形小，图像边缘的分辨率较普通鱼眼镜头图像有明显提高。本专利技术中设计的成像模型实际上可用于其他鱼眼或广角镜头成像模型的设计。以上实施例仅仅起到解释本专利技术技术方案的作用，本专利技术所要求的保护范围并不局限于上述实施例所述的实现方法和具体实施步骤。因此，仅对上述实施例中具体的成像模型、公式及算法进行简单替换，但其实质内容仍与本专利技术所述方法相一致的技术方案，均应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种环眼镜头成像模型设计，其特征包括如下几点：1)根据实际应用需求，优化镜头成像像素的空间分布；2)根据优化后的镜头成像像素的空间分布，设计环眼镜头成像模型。
【技术特征摘要】
1.一种环眼镜头成像模型设计，其特征包括如下几点 1)根据实际应用需求，优化镜头成像像素的空间分布； 2)根据优化后的镜头成像像素的空间分布，设计环眼镜头成像模型。2.根据权利要求I所述环眼镜头成像模型设计，所述步骤2)设计的环眼镜头成像模型不同于传...
【专利技术属性】
技术研发人员：张茂军，熊志辉，李永乐，
申请(专利权)人：张茂军，熊志辉，李永乐，
类型：发明
国别省市：
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