[其他]全景電視系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86106395
• 申請日: 1986-11-03
• 公開（公告）號: CN86106395A
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 于景良;王德福;俞斯樂
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/228
• 代理公司: 天津大學專利代理事務所
• 代理人: 王國欣,劉志剛

本發(fā)明屬于電視技術領域。

本發(fā)明作出以前，電視攝象機的水平視場角僅在幾十度范圍內（如張兆揚所著《工業(yè)電視》一書上冊第62頁所述），電視系統(tǒng)若想在較大的立體空間范圍內觀測景象，必須要有機械轉動的云臺裝置，使攝象機作水平方向360°的旋轉，同時還需要在縱深方向推進攝象機，于是形成了螺旋式的觀測方式。這種觀測方式不能同時觀測到360°空間的整體景象，在很大程度上限制了攝象機在縱深方向的推進速度，而且容易丟失某些方向的信息，難以了解整個觀測空間景象信息間的相互關系。

本發(fā)明的目的是為了克服電視攝象機的上述缺點，提出一種使電視攝象機的水平視場角由幾十度提高到360°的新技術，使之能構成一個在電視監(jiān)視器上同時顯示出水平方向360°空間圖象的全景電視系統(tǒng)。

附圖的簡要說明

圖1.a全景攝象鏡頭工作原理。

b靶面圖形到監(jiān)視器圖形的變換。

圖2.a一行圓周掃描的形成。

b螺旋掃描的形成。

圖3.螺旋掃描電路原理方框圖。

全景電視系統(tǒng)的構成：

一.光學成象：

為了便于理解，把被觀測空間景象看作是一圓柱內面四周黑白相間的方格圖形，全景攝象機置于圓柱內中心線上。全景攝象機的光學系統(tǒng)由雙曲面反射鏡及透鏡等組成，使雙曲面反射鏡、透鏡、攝象管及被觀測柱面的中心線重合，這樣圓柱內面的方格圖形經雙曲面反射鏡的反射及透鏡成象，在攝象管靶面上形成了一些黑白相間的扇形，并且組合成一個帶有徑向輻射線段的圓環(huán)狀圖形，如圖1a所示、接圖中所示座標，有如下關系：

式中，C₁，C₂為常數。

從圖1及（1）式可看到，柱面圖形上不同高度的圓周，對應于靶面上圓環(huán)圖形不同半徑的圓周。柱面圖形上的圓周11′1，33′3，成象在攝象管靶面上分別為最里邊和最外邊的圓;柱面圖形上不同θ角的母線，對應于靶面圓環(huán)狀圖形上不同角度的徑向線段，如柱面圖形上母線1，3及1′，3′成象在靶面上分別為270°及90°徑向線段，這樣經過全景攝象鏡頭的圓周反射及成象，可將水平方向360°的景物如柱面內側圖形同時成象于攝象管靶面上。

二、掃描變換

由上述可見，全景攝象鏡頭的成象方式，明顯改變了原來被攝圖形的幾何形狀，為了恢復原來的柱面圖形并將其展開顯示在電視監(jiān)視器上，必須在攝象管與顯象管間采用一種特殊的掃描變換方式，使靶面上圓環(huán)狀圖形的各個不同半徑的圓周，一一對應于監(jiān)視器上不同高度的水平線;靶面上不同角度的徑向線段，一一對應于監(jiān)視器上不同位置的垂直線段。

如圖1b所示，若監(jiān)視器圖形定為XOY二維平面坐標，則靶面圖形與監(jiān)視器圖形的對應關系為：

若將柱面圖形到靶面圖形的變換式（1）代入式（2），則得到柱面圖形到監(jiān)視器圖形的變換式

令C₁C₃＝K₂，C₂C₃+C₄＝0，

則有：

綜合式（1）、（2）、（3），圖1a和圖1b可看到，柱面圖形最上邊的一個圓周，對應于靶面圖形中的最小圓周，并對應于監(jiān)視器圖形中最上邊的水平線;柱面圖形中最下邊的一個圓周，對應于靶面圖形中最大圓周，并對應于監(jiān)視器圖形中最下邊的水平線;柱面圖形中θ＝180°的母線，對應于靶面圖形中φ＝0°的徑向線段，并對應于監(jiān)視器圖形中最左邊的垂直線;柱面圖形中θ＝0°的母線，對應于靶面圖形中φ＝180°的徑向線段，并對應于監(jiān)視器圖形中間的垂直線。…

綜上所述，通過全景攝象鏡頭可把代表360°環(huán)境信息的柱面圖形同時成象于攝象管靶面上，再通過攝象管到顯象管的掃描變換，即可實現在監(jiān)視器上同時顯示展開360°柱面圖形的目的，使人能很方便地獲得完整的360°環(huán)境信息。

實現靶面圖形到監(jiān)視器圖形的掃描變換，可有二種方式：

1.攝象端采用螺旋掃描，監(jiān)視器采用直線掃描。靶面上在1行周期內掃描一個圓周，監(jiān)視器上同時掃描一條水平線，靶面上逐圈向外掃，對應于監(jiān)視器逐行向下掃直至完成一場。

2.攝象端采用徑向圓掃描，監(jiān)視器上采用直線掃描。靶面上在1行周期內從中心到圓周上掃描一個徑向線段，顯象管上同時掃描一條水平線;靶面上由0°到360°順次改變掃描角度，對應于監(jiān)視器上逐行向下掃直至完成一場。