[其他]全景電視系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86106395
• 申請(qǐng)日: 1986-11-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86106395A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于景良;王德福;俞斯樂(lè)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H04N5/225
• 分類號(hào): H04N5/225;H04N5/228
• 代理公司: 天津大學(xué)專利代理事務(wù)所
• 代理人: 王國(guó)欣,劉志剛

本發(fā)明屬于電視技術(shù)領(lǐng)域。

本發(fā)明作出以前，電視攝象機(jī)的水平視場(chǎng)角僅在幾十度范圍內(nèi)（如張兆揚(yáng)所著《工業(yè)電視》一書(shū)上冊(cè)第62頁(yè)所述），電視系統(tǒng)若想在較大的立體空間范圍內(nèi)觀測(cè)景象，必須要有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)的云臺(tái)裝置，使攝象機(jī)作水平方向360°的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還需要在縱深方向推進(jìn)攝象機(jī)，于是形成了螺旋式的觀測(cè)方式。這種觀測(cè)方式不能同時(shí)觀測(cè)到360°空間的整體景象，在很大程度上限制了攝象機(jī)在縱深方向的推進(jìn)速度，而且容易丟失某些方向的信息，難以了解整個(gè)觀測(cè)空間景象信息間的相互關(guān)系。

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

附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)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(gòu)成：

一.光學(xué)成象：

為了便于理解，把被觀測(cè)空間景象看作是一圓柱內(nèi)面四周黑白相間的方格圖形，全景攝象機(jī)置于圓柱內(nèi)中心線上。全景攝象機(jī)的光學(xué)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(cè)柱面的中心線重合，這樣圓柱內(nèi)面的方格圖形經(jīng)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(gè)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(biāo)，有如下關(guān)系：

式中，C₁，C₂為常數(shù)。

從圖1及（1）式可看到，柱面圖形上不同高度的圓周，對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)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(jīng)過(guò)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(nèi)側(cè)圖形同時(shí)成象于攝象管靶面上。

二、掃描變換

由上述可見(jiàn)，全景攝象鏡頭的成象方式，明顯改變了原來(lái)被攝圖形的幾何形狀，為了恢復(fù)原來(lái)的柱面圖形并將其展開(kāi)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(gè)不同半徑的圓周，一一對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)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(biāo)，則靶面圖形與監(jiān)視器圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)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(gè)圓周，對(duì)應(yīng)于靶面圖形中的最小圓周，并對(duì)應(yīng)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(gè)圓周，對(duì)應(yīng)于靶面圖形中最大圓周，并對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)于靶面圖形中φ＝0°的徑向線段，并對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)于靶面圖形中φ＝180°的徑向線段，并對(duì)應(yīng)于監(jiān)視器圖形中間的垂直線。…

綜上所述，通過(guò)全景攝象鏡頭可把代表360°環(huán)境信息的柱面圖形同時(shí)成象于攝象管靶面上，再通過(guò)攝象管到顯象管的掃描變換，即可實(shí)現(xiàn)在監(jiān)視器上同時(shí)顯示展開(kāi)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(shí)現(xiàn)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(nèi)掃描一個(gè)圓周，監(jiān)視器上同時(shí)掃描一條水平線，靶面上逐圈向外掃，對(duì)應(yīng)于監(jiān)視器逐行向下掃直至完成一場(chǎng)。

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(nèi)從中心到圓周上掃描一個(gè)徑向線段，顯象管上同時(shí)掃描一條水平線;靶面上由0°到360°順次改變掃描角度，對(duì)應(yīng)于監(jiān)視器上逐行向下掃直至完成一場(chǎng)。