基于局部焦距追迹计算优化的广角镜头设计方法

将焦距的内涵由零视场拓展至全视场,局部焦距可被用来表征各视场处极小视场角增量光线对应的像高增量,畸变则等效为随视场变化的局部焦距。继而,将局部焦距引入光学系统的设计过程用于畸变的表征与控制,可获得算测融合的效果。针对鱼眼镜头大视场、中央视场分辨率高且无畸变的成像目标,通过对局部焦距的追迹计算和优化控制,设计了全视场角160°,50%中央视场满足f-tanθ等线投影的鱼眼镜头。针对有限物距曲面物体复杂成像场景,通过对局部焦距的调控变换,为多种曲率半径数值的凸、凹物面设计了相应的广角镜头,满足了120°视场范围内物方等分辨率投影映射的效果。

基于视场相关局部参数优化的复杂物像映射光学设计方法

成像光学系统的观测场景愈发复杂,为了实现物方到像方复杂的投影映射,传统的光学设计方法需优化控制不同视场的像高,该方法采样追迹计算量大。文中提出采用视场相关的局部参数作为优化控制目标,由局部焦距和局部F数实现复杂物像映射关系和分辨率的调控,并达到同步优化提升相对照度的效果。采用该方法分别成功设计了中央-20°~20°视场f-tanθ等线投影,边缘±20°~±60°视场f-θ等距投影,以及中央-16°~16°视场角分辨率相同、边缘±28°~±60°视场角分辨率相同且中央视场角分辨率为边缘视场角分辨率1.5倍/0.667倍的三款120°视场广角镜头。基于视场相关局部参数优化的光学设计方法展现了灵活的物像映射调控能力,对于光学系统在复杂类型观测场景中的应用具有非常重要的价值。

一种多焦距动态立体视觉SLAM

现有的双目同步定位与建图(SLAM)都使用标准立体相机,所处环境为静态的假设会影响其在动态环境中的精度。提出了一种多焦距动态立体视觉SLAM方法,它克服了标准立体相机无法兼顾远距离和宽视场感知场景的缺点,并去除了动态物体对SLAM的影响。具体来说,对传统的立体校正方法进行了改进,并使用校正参数修正了特征点的位置,而不是整张图像,还提出了一种自适应特征提取和匹配方法以增加多焦距图像的特征匹配数量。综合使用多视图几何、区域特征流和相对距离检测动态对象,剔除动态对象上的特征点。在公开数据集KITTI上,该方法相对ORB-SLAM3和DynaSLAM的定位精度都提高了6.97%,在自建数据集中,该方法的定位精度比ORB-SLAM3提高了26.64%,比DynaSLAM提高了32.09%。