[發明專利]Conoscopic鏡頭陣列成像系統及成像目標空間位置信息的獲取方法

有效

• 申請號: 201710983778.2
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107703607B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 張宇寧;李曉華;李帥;沈忠文
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00;H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱楨榮

本發明公開了一種Conoscopic鏡頭陣列成像系統，基于Conoscopic鏡頭成像大小與視角相關、與距離無關的特性，分別說明采用由2個Conoscopic鏡頭、4個Conoscopic鏡頭和16個Conoscopic鏡頭組成的陣列設計系統，本發明還公開了基于一種Conoscopic鏡頭陣列成像系統的成像目標空間位置信息的獲取方法，利用鏡頭之間的距離、成像像差、成像角度等信息，通過幾何運算得到成像目標的空間位置信息的原理和計算方法，并進一步導出利用n²個Conoscopic鏡頭構建陣列設計系統時獲得成像目標空間位置信息的方法。利用這種方法既能夠保證成像效果良好，又能盡可能多地獲取成像目標的信息。

技術領域

本發明涉及光學成像技術領域，特別是Conoscopic鏡頭陣列成像系統及成像目標空間位置信息的獲取方法。

背景技術

Conoscope這一設備是由W.L.BOND于1944年發明的，主要是用于觀察分析晶體材料的特性。Conoscope中所用的鏡頭稱為Conoscopic鏡頭。它的成像與小孔成像的特性相反，小孔成像成的是倒像，并且成像大小與距離有關，而Conoscopic鏡頭成的是正像，并且成像大小與距離無關。

單個Conoscopic鏡頭可用于視角快速測試，也可以用于顯示器角度相關的亮度、色度、對比度測試；另外還可以用于顯示器以及各種材料的散射特性測試、模擬人眼、用于虛擬現實顯示設備測試。它可以獲取一定角度范圍內的光線進行成像，并且成像大小與距離無關，成像效果較好。目前的單個Conoscopic鏡頭成像時存在無法獲取成像目標空間位置信息的缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足而提供Conoscopic鏡頭陣列成像系統及成像目標空間位置信息的獲取方法，利用多個Conoscopic鏡頭進行成像的系統，根據成像系統中的鏡頭成像的信息，獲得更加具體的成像目標的空間位置信息，并根據這些示例導出利用n×n的Conoscopic鏡頭陣列獲取成像目標距離信息的方法，利用這種方法既能夠保證成像效果良好，又能盡可能多地獲取成像目標的信息。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

根據本發明提出的一種Conoscopic鏡頭陣列成像系統，包括2個Conoscopic鏡頭，所述2個Conoscopic鏡頭排列方式為水平平行排列，鏡頭方向相同，面對成像目標；

成像時，成像目標正對其中的一個Conoscopic鏡頭，或位于兩個Conoscopic鏡頭連線的垂直平分線上。

基于上述的一種Conoscopic鏡頭陣列成像系統的成像目標空間位置信息的獲取方法，2個Conoscopic鏡頭為第一Conoscopic鏡頭和第二Conoscopic鏡頭，成像時成像目標正對第一Conoscopic鏡頭，

其中，D為兩個Conoscopic鏡頭之間的距離，x為第二Conoscopic鏡頭成像的位置距第二Conoscopic鏡頭中的圖像傳感器中心的距離，為成像目標與第一Conoscopic鏡頭的距離，θ₁為成像目標與第一Conoscopic鏡頭的連線和成像目標與第二Conoscopic鏡頭成像位置連線的夾角，θ₂為成像目標與第一Conoscopic鏡頭的連線和成像目標與第二Conoscopic鏡頭的連線的夾角。

基于上述的一種Conoscopic鏡頭陣列成像系統的成像目標空間位置信息的獲取方法，2個Conoscopic鏡頭為第一Conoscopic鏡頭和第二Conoscopic鏡頭，成像時成像目標位于兩個Conoscopic鏡頭連線的垂直平分線上，