基于CUDA的快速全景环带图像展开

全景环形镜头将以透镜为中心的360°视场内的景物投影到环形区域内,具有大视场和无穷远的景深。由于全景环形镜头所拍摄到的图像具有较大的失真,为了方便人眼观看,需要利用坐标变换,将全景环形镜头获得的环带图像展开为条幅状图像。图像变换过程需要大量处理的数据,尤其对于高分辨率图像而言,采用传统的基于中央处理器(CPU)的坐标转换算法耗时较长,图像停顿和滞后严重,无法实现实时显示。为解决此问题,文中提出采用最新出现的基于通用图形处理器(GPGPU)的并行处理技术实现图形的展开,大规模并行计算的使用缩短了图形展开的时间,从而实现了大视场、高分辨率、实时监控显示。

环带式全景光学系统的小型化设计

为了获得大视场的管道内壁全景成像,基于平面圆柱投影法,设计了一种可用于周视的环带式全景镜头。系统由三胶合PAL镜头和中继镜组构成,通过设置PAL镜头中心光阑的方式进行设计;大视场光线通过PAL镜头的反射和折射后,出射光成为近轴光线,中继镜组再将PAL镜头所成的虚像成像到探测器上。设计结果为:系统焦距为-1.75mm,F数为2.16,视场为(±40°~±95°)×360°,系统工作波段为486nm^656nm,总长为16.2mm。满足设计要求,系统长度小于20mm,实现小型化系统设计。系统各视场传递函数值在空间频率为227lp/mm时均大于0.4,成像质量良好,满足使用要求。

大视场数字式太阳敏感器设计

提出了一种新型的大视场数字式太阳敏感器设计方法,其光学系统由全景环形光学镜头和滤光膜组成。该敏感器具有视场大、结构简单及功耗低的特点。从工作原理出发,建立了该敏感器模型,并利用搭建的实验平台,对敏感器进行精度标定。设计中,采用非线性最小均方最优解来确定模型中的参数。对测量误差进行分析,消除系统误差后,敏感器的测量精度由0.4°提高到0.02°。测试结果表明此太阳敏感器具有120°×180°的大视场和0.02°的测量精度,能很好满足视场要求较高的姿态确定系统。