利用旋转对称式广角透镜获得复合图像的方法及其成像系统以及以硬件方式进行图像处理的图像传感器

摘要

本发明对于以光轴为中心的旋转对称式广角透镜的图像进行数学上精确的图像处理从而提供得到具有理想的投影方式的复合图像以及利用它的多种成像系统。而且，提供通过精确的像素的配置以硬件方式进行图像处理而无需进行软件图像处理的CMOS图像传感器。

主权项

一种复合图像获得装置，包括：利用安装有以光轴为中心的旋转对称式成像用广角透镜的照相机而获得修正前图像面的图像获得单元；基于上述修正前图像面生成修正后图像面的图像处理单元；以及显示上述修正后图像面的图像显示单元，其特征在于，包括:上述修正前图像面为具有K_max行和L_max列的二维矩阵，上述修正后图像面为具有I_max行和J_max列的二维矩阵，在上述修正后图像面具有像素坐标(I，J)的动态像素的信号以来自具有世界坐标系中的虚拟的物体面上的三维坐标(X_I，J，Y_I，J，Z_I，J)≡(X(I，J)，Y(I，J)，Z(I，J))的物点的入射光所带来的修正前图像面上的虚拟的像点的信号给出，上述世界坐标系以上述广角透镜的节点为原点，并以上述光轴为Z轴，从上述原点向物体面的方向为正(+)方向，以通过上述原点且平行于上述照相机的图像传感器面的竖边的轴为Y轴，Y轴以自图像传感器面的上端向下端的方向为正(+)方向，上述世界坐标系为右手坐标系，上述物点的X坐标由仅与横向像素坐标J相关的函数如下面的数学式X_I,J≡X(I,J)＝X(J)≡X_J给出，上述物点的Y坐标由仅与竖向像素坐标I相关的函数如下面的数学式Y_I,J≡Y(I,J)＝Y(I)≡Y_I给出，上述物体面包括一个以上的子物体面，属于某一个子物体面的物点的Z坐标作为仅与横向像素坐标J相关的函数如下面的数学式Z_I,J≡Z(I,J)＝Z(J)≡Z_J给出，或者，作为仅与竖向像素坐标I相关的函数如下面的数学式Z_I,J≡Z(I,J)＝Z(I)≡Z_I给出，光轴的像素坐标在上述修正前图像面为(K_o，L_o)，光轴的像素坐标在上述修正后图像面为(I_o，J_o)，上述入射光的方位角由下面的数学式给出，${\phi }_{I,J}={\tan }^{-1}\left(\frac{Y_I}{X_J}\right),$上述入射光的天顶角由下面的数学式给出，${\theta }_{I,J}={\cos }^{-1}\left(\frac{Z_{I,J}}{\sqrt{X_J^2+Y_I^2+Z_{I,J}^2}}\right),$由上述入射光带来的像点的像大小由下面的数学式给出，r_I,J＝r(θ_I,J)，这里，r＝r(θ)是透镜的实际投影方式，以对应的入射光的天顶角θ的函数求得像大小r，上述虚拟的像点的像素坐标(x′_I,J,y′_I,J)由下面的数学式给出，x′_I,J＝L_o+gr_I,J cosφ_I,J,y′_I,J＝K_o+gr_I,J sinφ_I,J,这里，上述g是照相机的放大倍数，以给出，r'是与像大小r对应的修正前图像面上的像素距离。