[发明专利]一种视场可定制的外视场拼接成像系统

说明书

一种视场可定制的外视场拼接成像系统涉及光电探测领域，包括多套具有相同的组成和构造的子系统，子系统通过控制相机进行位姿变换对视场不同区域成像，通过电脑对不同区域图像拼接得到总体视场图。子系统的成像是通过控制相机进行圆锥旋转实现。本发明通过子系统对轴线方位角、相机圆锥旋转的顶角和曝光位置的调节完成位姿变换，可根据不同任务实现视场定制。并且具有体积小、重量轻和成本低的优点。可应用于对远距离目标的捕获和跟踪。

技术领域

本发明属于光电探测领域，具体涉及一种通过外视场拼接来实现大视场成像的成像系统。

背景技术

在使用相机根据雷达提供的目标方位角和高低角对目标进行捕捉时，由于雷达提供的数据有一定的误差，传统的长焦相机(由单个镜头和成像器件组成的相机)由于视场角度过小无法完全覆盖目标可能范围，降低了相机对目标捕捉的成功率。增大传统长焦相机的视场角度主要存在两方面的困难：一是镜头由于视场的增大，增加了图像的畸变，需要设计复杂的矫正透镜，增大了镜头的重量、设计和制造复杂性；二是现有的光电传感器一般尺寸较小，一些大尺寸的传感器价格昂贵。

目前主要通过视场拼接来解决长焦相机视场角度小的问题。当前的视场拼接技术可以分为外视场拼接和内视场拼接两种。外视场拼接型成像系统将多个相机进行一定排列组成阵列来获得大的视场，通过控制相邻相机之间有一定程度的视场重合来获得完整的大视场图像。内视场拼接型成像系统将多个成像器件拼接为等效的大尺寸传感器，配合相应的光学系统获得大视场图像。内视场拼接型成像系统成像器件拼接精度要求高，技术实现困难，而且需要处理电子系统的温控问题。此外内视场拼接型成像系统直接将成像器件在相机焦平面进行机械拼接时成像器件之间存在缝隙，导致系统存在视场盲区，影响图像质量，而如图1所示，加入第一分光镜1、第二分光镜2和第三分光镜3三个半反半透镜分光来进行内视场拼接时，虽然能够获得完整的视场图像，但会降低成像器件接收到的能量，由于远距离目标信号弱，因此这种方法不适用于远距离目标成像系统。比较而言，外视场拼接型成像系统技术实现简单，但由于使用了多个相机，而且需要专门设计支撑结构，系统体积和重量很大，不利于安装到跟踪设备上。

发明内容

为了解决采用多相机阵列来获得大视场图像的成像系统的体积和重量大的问题，提供了一种视场可定制的外视场拼接成像系统。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种视场可定制的外视场拼接成像系统，包括电脑和多套具有相同的组成和构造的子系统，子系统通过位姿变换实现对视场不同区域成像，通过电脑对不同区域图像拼接得到总体视场图。

进一步的，所述子系统包括：第一调心球轴承、相机、第二调心球轴承、调节旋钮、电机、编码器和DSP；第一调心球轴承、相机和第二调心球轴承依次连接，调节旋钮位于第二调心球轴承上，第二调心球轴承与电机连接，电机安装编码器，编码器连接DSP，DSP与相机、电机和总系统的电脑分别连接，相机连接总系统的电脑；第一调心球轴承的轴线与系统轴线重合，第二调心球轴承的轴线与系统轴线存在偏心距；第一调心球轴承固定支撑相机圆锥旋转，调节旋钮通过改变第二调心球轴承的偏心距以改变相机的圆锥旋转顶角；电脑通过DSP控制电机的旋转速度，DSP驱动电机带动第二调心球轴承旋转，相机圆锥旋转即位姿变换，编码器反馈相机的旋转角度发送至DSP，在旋转角度达到设定的角度时DSP控制相机拍摄，DSP同时发送所拍摄视场的位置信息至电脑，相机曝光后将图像数据传给电脑，电脑对图像进行拼接得到总体视场图。

进一步的，所述圆锥旋转为内旋式圆锥旋转。

进一步的，所述圆锥旋转为外旋式圆锥旋转。

进一步的，所述子系统能够组合使用或单独使用。

进一步的，视场可定制的实现包括对轴线方位角、相机圆锥旋转的顶角和曝光位置的调节。