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单管式彩色全景电视系统的理论分析 1992~第3期J0URN荽ERsⅡYN031992 ⑦单管式彩色全景电视系统的理论分析 — f于景良贾云卫林小斌王德福—— 工程系) 摘要将单管式彩色摄像机的直线扫描变成圆扫描厦改变波色嚣的图形,可以实现水 平视场角为180.的彩色垒景电视系统,并可在一十普通的彩色电视监视器上同时观测展开的 360.垒景图像.对这种彩色垒景电视系统的扫描变换技术厦与之相应的单菅摄像机的巍色嚣的 结构和信号频谱作了理论分析,结论是可行的 键词:!皇垫竖堕扫描变换条纹滤色嚣辛管武彩 THE0RETICALANALYSIS0NC0L0R PAN0RA～ⅡCTELEVIS10NSYSTEMUSINGASINGLE TUBECOLORTVCAMERA YuJinliantgJiaYunwe[LinXiaobinWan~gDefu (Dept.ofElectronicEngineering) AbstractByconvertingIinearscanofthesingletubecolorcameraintocirculars~qtn andchan~ng阳tterusofthestriped~ter,apanoramicTVsystemwithahofizontaIviewing aneofl80canbeobtained,andthespread360.cylinderpicturecanbcobservedonan ordinaryTVmoultorsimultaneouslyInthispaper. atheoretica1analysisofthe scan~.xmvertingtechnology, thecorrespondentpatternofthestripedfilterofthesingletube c蛐eraforthispanoramicTVsys[nandsignalspectrumalegiyen1systernfeasible Keyword~panoramicTV,clrcularscan,nCo~versloD,stripedfilter 文献[1】提出的全景电视系统利用视场角为180.的鱼眼镜头同时摄取半空间全景景像 和扫描变换技术,来实现在普通监视器上同时显示360.全景空间展开的平面图像,这种 系统可以大大提高摄取立体空间信息的效率及观测的方便性和可靠性,并采用与一般电视 标准兼容的录放及显示方式,同样便于信息的存贮与处理等.因此可用于空间探测,军事 观察ljJ,机器人视觉,地质勘探及水下观测等领域,具有重要的研究和实用价值. 全景电视系统原理如图1所示 被显示图像的行坐标与靶面圆环半径的角度成正比,列坐标与圆环半径成正比由此 本文于1991年9月29日收到. 国家自然科学基金资助项目部分研究内容 56?天津大学第3期 可以得到两种扫描方式来实现扫描变换 .豳_{.9o.伸..7060. 圈l全量电视系统原理 (a)摄像管靶面图像(b】靶面图像到监视器图像的变换 (1)螺旋扫描靶面上每一周对应监视器上每一行,逐周向外对应逐行向下,形成一 场图像. (2)径向圆扫描靶面上每一半径对应监视器上每一行,半径绕圆心旋转一周对应逐 行向下,形成一场图像. 1全景彩色电视系统原理 实现全景电视的关键在于摄像机的变化, 而可用的摄像机的种类是很多的,本文仅以常 用的逐行转相9o.垂直相关相位分离式单管 摄像机为例进行分析这种摄像机的摄像管前 面加有一条纹滤色器,其结构如图2所示,有 2组倾斜放置相互交叉的黄,青色滤色器 其靶面为直线扫描,构成矩形光栅.在实现全 景彩色电视系统时,靶面变为圆扫描.因此其 条纹滤色器的条纹形状也必须进行相应的变 换,此处为由直角坐标变为极坐标,并要保持 保角变换的性质,即滤色器内保持任何一点的 两条滤色条的交角大小和方向不变,其变换关 系为=ez. 图解法可清楚地看出滤色器的变换关系,参见图3. 圈2摄像机滤色器结构 1992年7月于景趣等:管式彩色全景电视系统的理论分析?57? 1.1 5,6 3,4 c,d 线口, 系町 螺旋 线黄 形成 构单 图. , (a)(b) 图3滤色器结构原理图 (a)直线扫描滤色器『b)螺旋打描墟色嚣 扫描方式变为螺旋扫描时滤色器结构 的改变 图3a中不同高度的水平线l,2,34, ,7对应于图3b中不同半径的圆l,2 ,5,6,7,嗣时图3a中垂直线d,b, e,f,gh分别对应于图3b中的径向 b,cd,f,g,h.由对应交点的关 知图3a巾的斜线,】,对应=图3b中的 线fl1.如果把0如看成是任意一斜 着色条的边线,则图3b中由,z为边 的螺旋线带是螺旋扫描下滤色器的基本结 元.图4给出了这种滤色器的结构示意 图4螺