[发明专利]多尺度成像装置、大视场高分辨率图像拼接方法及系统

说明书

本发明涉及一种多尺度成像装置、大视场高分辨率图像拼接方法及系统，该系统包括光学单元和电子学单元两个部分，光学单元使用多尺度成像装置负责大视场高分辨率成像，电子学单元主要分为图像采集模块和信号处理模块两个部分，图像采集模块与多尺度成像装置相连，用于图像数据采集；信号处理模块主要实现多路视频数据的无缝拼接，经过显示设备显示全景图像。其能够获得大视场高分辨率图像，解决视场角与分辨率之间的矛盾。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是指一种多尺度成像装置、大视场高分辨率图像拼接方法及系统。

背景技术

传统光学系统中，视场角和分辨率是两个相互矛盾的参数。一般来说，光学系统的成像分辨率越高，视场角就越小，视场角越大，成像分辨率就越低。因此解决大视场和高分辨率之间的矛盾，是当前光学和图像处理等领域研究的热点与难点。在光学领域，可以将多个小规模的传感器机械拼接起来获得大视场高分辨率图像。但是这种方法成本较高，装配困难，在实际中很难得到有效应用。传统图像处理领域，获取大视场高分辨图像多使用单一的小视场镜头进行扫描成像，然后再将成像结果拼接起来，以获取大视场高分辨图像。但是由于扫描成像存在着时间延迟，因此应用范围受到限制。

现有技术存在以下技术缺陷：传统图像拼接算法在CPU、DSP等硬件平台上实现耗时较多；用单一的传感器进行成像不能解决分辨率与视场角之间的矛盾；现有在FPGA上实现图像拼接的系统，其前端光学系统较为简单，不能很好地进行大视场高分辨率成像；传统投影变换方法占用FPGA片上资源较多。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中分辨率低、视场小和耗时多的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多尺度成像装置，包括：

前端物镜，其能够收集大视场信息；

后端微相机阵列，所述微相机阵列包括基准微相机和多个第一微相机，所述基准微相机与所述前端物镜位于同一中心线上，多个所述第一微相机分布在一个圆弧上以对成像进行局部校正，实现均匀成像，相邻的微相机的光学通道具有光路重叠；每个光学通道的光学分辨率与图像采集模块中的传感器最高分辨率保持相同。

本发明公开了一种大视场高分辨率图像拼接方法，包括以下步骤：

将图像采集模块采集到的原始Bayer格式的图像转换成RGB格式；

对每一路视频数据采用轮询的方法缓存在外部存储设备；

根据显示时序的要求，将图像数据从外部存储设备中读出并进行圆柱面投影；

通过渐入渐出法将相邻光学通道图像数据圆柱面投影之后的像素进行融合，获得融合后的像素；

将融合后的像素经过显示器进行显示。

作为优选的，将图像采集模块采集到的Bayer格式的图像转换成RGB格式，包括：

使用I2C对传感器进行配置；

根据传感器的帧有效信号和行有效信号进行图像数据采集；

使用双线性插值算法将Bayer格式的图像转成RGB格式。

作为优选的，对每一路视频数据采用轮询的方法缓存在外部存储设备，包括：

对每一路视频数据在存储设备分配两个存储位置，写入图像数据的时候轮流向两个存储位置写入图像数据，读取图像数据的时候从两个存储位置轮流读取图像数据，其中，读取图像数据比写入图像数据延迟一帧以避免读写冲突。

作为优选的，所述将多组图像信息投影到圆柱面上，包括以下步骤：

以基准微相机采集的图像作为基准图像，对所述基准图像进行正投影以将基准图像投影至圆柱面上；