復(fù)眼式光學(xué)成像系統(tǒng)畸變測量與校正技術(shù)研究

李 茜，聶 亮

（西安工業(yè)大學(xué) 光電工程學(xué)院，陜西 西安 710021）

引言

隨著光電成像技術(shù)的日趨成熟，大視場高分辨率光電成像系統(tǒng)可以獲取更大空間范圍、更多空間細(xì)節(jié)的目標(biāo)圖像，成為目前主要發(fā)展趨勢之一。復(fù)眼式光學(xué)成像系統(tǒng)能在保證大視場的同時(shí)獲得高分辨率圖像，逐漸取代傳統(tǒng)單孔徑光學(xué)系統(tǒng)，在國防科技領(lǐng)域如無人機(jī)、光電偵查、導(dǎo)彈制導(dǎo)等以及安防攝像機(jī)、智能機(jī)器人、微型復(fù)眼相機(jī)等民用經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用[1-2]。

本文研究的復(fù)眼式光學(xué)成像系統(tǒng)采用同心多尺度結(jié)構(gòu)，如圖1所示。同心多尺度成像系統(tǒng)主要分為同心球透鏡、微相機(jī)陣列兩部分。整個(gè)視場被微相機(jī)陣列分為多個(gè)小視場，相鄰小視場之間存在視場重疊，每個(gè)小視場對應(yīng)一個(gè)微相機(jī)，通過微相機(jī)陣列將多幅有重疊區(qū)域的小視場子圖像拼接成全視場高分辨率圖像[3-5]。

圖1 復(fù)眼式光學(xué)成像系統(tǒng)圖Fig.1 Schematic diagram of compound-eye optical imaging system

復(fù)眼式光學(xué)系統(tǒng)微相機(jī)的視頻圖像存在畸變，發(fā)生畸變的圖像無法準(zhǔn)確傳達(dá)真實(shí)場景的內(nèi)容，導(dǎo)致圖像無法拼接或者拼接錯(cuò)誤。為了滿足復(fù)眼式光學(xué)成像系統(tǒng)圖像拼接高精度的要求，需要對每個(gè)微相機(jī)的畸變進(jìn)行測量和校正。2016年，上海大學(xué)Li 等人通過校準(zhǔn)捕獲圖像進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)畸變校正，生成畸變條紋圖形，通過投影系統(tǒng)投射畸變校正后的條紋。2018年，韓國電子與電信研究所的Hayan Kim 提出數(shù)值補(bǔ)償方法用于重建畸變大小。

本文針對復(fù)眼式光學(xué)成像系統(tǒng)畸變……