專利名稱：全方向成象裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及參照單個(gè)觀察點(diǎn)的全方向圖象探測(cè)和投影技術(shù)，更具體地說，涉及利用一截削的凸的基本為拋物面形的反射器進(jìn)行的這種圖象探測(cè)和投影的技術(shù)。
2．現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于很多應(yīng)用場(chǎng)合，例如監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程探測(cè)、攝影測(cè)量、樣本搜索、模擬真實(shí)、計(jì)算機(jī)制圖、機(jī)器觀測(cè)以及機(jī)器人技術(shù)，需要成象系統(tǒng)具有大的視場(chǎng)，以便能夠獲取其周圍世界盡可能多的信息。
傳統(tǒng)的成象系統(tǒng)包括一個(gè)攝影機(jī)，它帶有能提供圖象透視投影的鏡頭。然而，即使具有極寬角鏡頭的攝影機(jī)也僅具有有限的視場(chǎng)(即覆蓋面小于整個(gè)半球)。通過使整個(gè)成象系統(tǒng)繞其投影中心作俯仰和隨動(dòng)拍攝，可以擴(kuò)展此有限視場(chǎng)。S.E.Chen的“Quicktime VR-An Image-BasedApproach to Virtual Environment Navigation”〔Proc.of SIGGRAPH 95,(8):29-38,August(1995)〕一文中描述了一種這樣的系統(tǒng)。L.McMillan和G.Bishop的“Plenoptic Modeling:An Image-Based Rendering System”(Computer Graphics:Proc.of SIGGRAPH,August 1995,pp.39-46)一文中也描述了一種傳統(tǒng)的俯仰隨動(dòng)系統(tǒng)。但是這種類型的系統(tǒng)具有兩個(gè)嚴(yán)重的缺陷，一是具有嚴(yán)密運(yùn)動(dòng)部件的裝置所固有的顯著缺點(diǎn)，二是為觀察周圍世界進(jìn)行一次完全轉(zhuǎn)動(dòng)所需的較長(zhǎng)時(shí)間。這種時(shí)間限制使其不適于實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)合。
增大成象系統(tǒng)視場(chǎng)的另一種方法是采用所謂的“魚眼”透鏡，如E.L.Hall等人的“Omnidirectional Viewing Using a Fish Eye Lens”〔SPIEVol.728 Optics,Illumination,and Image Sensing for MachineVision(1986),p.250〕一文中所述。由于魚眼透鏡具有很短的焦距，其視場(chǎng)可以大至半球面。但是，由于這種透鏡明顯大于傳統(tǒng)透鏡且更加復(fù)雜，使得在成象系統(tǒng)中采用這種透鏡會(huì)產(chǎn)生很多問題。另外，制作一個(gè)對(duì)于相關(guān)場(chǎng)面所有點(diǎn)均具有一固定觀察點(diǎn)的魚眼透鏡也是很困難的。授予Zimmerman的美國專利US5,187,667以及授予Kuban等人的美國專利US5,359,363都在于采用魚眼透鏡替代傳統(tǒng)的俯仰隨動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而具有相同的缺陷。
其它現(xiàn)有技術(shù)的裝置采用反射面來增大視場(chǎng)。V.S.Nalwa的“A TrueOmnidirectional Viewer”(ATT Bell Laboratories TechnicalMemorandum,BL0115500-960115-01,Jan.1996)一文中公開了一種此類現(xiàn)有技術(shù)的裝置。Nalwa公開了采用多個(gè)平面反射面與多個(gè)電荷耦合器件(“CCD”)攝影機(jī)一起，獲得具有50°半球場(chǎng)面的360°全景圖象的方法。特別是，在Nalwa的方法中，以金字塔形設(shè)置了四個(gè)平面反射鏡，在每個(gè)平面反射邊的上方設(shè)有一個(gè)攝影機(jī)，各攝影機(jī)觀察略大于90°×50°的半球場(chǎng)面。該系統(tǒng)由于需要多個(gè)探測(cè)器來獲取半球圖象而產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷。另外，該系統(tǒng)在將分離圖象結(jié)合在一起以提供完全的360°視場(chǎng)時(shí)，由于在“接合處”的象差也會(huì)產(chǎn)生許多固有問題。
還可采用彎曲反射面與圖象探測(cè)器相結(jié)合。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，對(duì)于透視投影，能夠產(chǎn)生如同從單個(gè)觀察點(diǎn)所看到的外界圖象的唯一反射面為通過透鏡與觀察點(diǎn)之間線段中點(diǎn)的平面，其法線沿該線段的方向。因而，對(duì)于透視投影，任何曲面都必須具有多個(gè)觀察點(diǎn)。
在Yagi等人的“Evaluating Effectivity of Map Generation byTracking Vertical Edges in Omnidirectional Image Sequence”(IEEEInternational Conference on Robotics and Automation,June 1995,p.2334)以及Yagi等人的“Map-Based Navigation for a Mobile RobotWith Omnidirectional Image Sensor COPIS”(IEEE Transactions onRobotics and Automation,Vol.II,No.5,Oct.1995)文中，公開了一種錐形投影圖象探測(cè)器(COPIS)，它采用一錐形反射面來收集周圍環(huán)境的圖象，并進(jìn)行信息處理來指引運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航。盡管COPIS能夠達(dá)到360°的視場(chǎng)，但是它并非真正的全方向圖象探測(cè)器，因?yàn)槠湟晥?chǎng)受到錐形反射鏡頂角以及攝影鏡頭視角的限制。另外，如前所述，曲面之外的反射會(huì)產(chǎn)生多個(gè)觀察點(diǎn)，對(duì)于圓錐其觀察點(diǎn)的軌跡為一個(gè)圓。多觀察點(diǎn)導(dǎo)致顯著的象差，并且須要對(duì)圖象進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和變換來重建如同從單個(gè)觀察點(diǎn)所看到的場(chǎng)面。
Yamazawa等人的“Obstacle Detection with Omnidirectional ImageSensor HyperOmni Vision”(IEEE International Conference on Roboticsand Automation,Oct.1995,p.1062)一文中，公開了一種對(duì)COPIS系統(tǒng)的改進(jìn)，它采用了雙曲面反射面來替代錐形反射面。如該文中所述，經(jīng)反射離開雙曲面的光線，不管其初始點(diǎn)在何處，都全部會(huì)聚于一點(diǎn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)透視觀察。盡管雙曲面反射鏡的采用有利于其實(shí)現(xiàn)完全的透視圖象探測(cè)，但是因?yàn)闃?gòu)成反射圖象的光線會(huì)聚于反射器的焦點(diǎn)，所以探測(cè)器相對(duì)于反射面的定位非?？量?，任何干擾都會(huì)損害圖象質(zhì)量。另外，采用透視投影模型必然要求反射鏡的截面隨著探測(cè)器和反射鏡之間距離的增大而增大。因此，實(shí)際考慮要求反射鏡必須置于靠近探測(cè)器處，以使反射鏡保持合理的尺寸。這反過來增加了圖象探測(cè)器光學(xué)元件的設(shè)計(jì)復(fù)雜性。而且，由于會(huì)聚圖象的性質(zhì)，使得給探測(cè)圖象標(biāo)繪可用坐標(biāo)須要進(jìn)行復(fù)雜的校準(zhǔn)。
上述現(xiàn)有技術(shù)的裝置不能提供能夠從單個(gè)觀察點(diǎn)探測(cè)大致為半球面場(chǎng)面的真正的全方向成象裝置。這些裝置同樣不能實(shí)現(xiàn)如下的成象系統(tǒng)，其中可以觀察到大致為半球面場(chǎng)面的任何選定部分，或者可以掃描該場(chǎng)面，既不需要畫面重建，也無需復(fù)雜的畫面變換。
發(fā)明概述本發(fā)明基本上改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，按照一個(gè)方面，本發(fā)明為一種全方向成象裝置，具有一截削的大致為拋物面形的反射器，被設(shè)置為正反射基本為半球面場(chǎng)面的圖象，其中反射器的焦點(diǎn)與所述單個(gè)觀察點(diǎn)相重合。圖象探測(cè)器被設(shè)置為接收正反射的圖象。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，反射鏡的表面基本遵從方程z=h2-r22h]]>該方程以柱坐標(biāo)表示，其中r為徑向坐標(biāo)，z為旋轉(zhuǎn)軸，h為常數(shù)。由于該方程表示一對(duì)稱旋轉(zhuǎn)曲面，所以其表面形狀不是角坐標(biāo)φ的函數(shù)。該反射器在基本上垂直于z軸且包括拋物面反射器焦點(diǎn)的平面處被截削。圖象探測(cè)器最好位于與反射鏡z軸相重合的光軸上。
在一個(gè)例示性結(jié)構(gòu)中，該圖象探測(cè)器為電子式的，并提供代表所述正反射圖象的圖象信號(hào)。此圖象信號(hào)經(jīng)數(shù)字化后傳送至一個(gè)圖象處理裝置。該圖象處理裝置最好被調(diào)整為能夠觀察所述半球面場(chǎng)面的任意部分，能夠放大場(chǎng)面的局部，并且能夠從既定觀察點(diǎn)跟隨場(chǎng)面。
本發(fā)明的另一個(gè)例示性實(shí)施例包括一個(gè)附加的截削的大致凸的拋物面形反射器，被設(shè)置為正反射來自單個(gè)觀察點(diǎn)的附加半球面場(chǎng)面的圖象。該半球面場(chǎng)面與附加半球面場(chǎng)面互補(bǔ)，使得其結(jié)合為一球面場(chǎng)面。一個(gè)附加圖象探測(cè)器被設(shè)置為接收從該附加反射器正反射的圖象。
在此實(shí)施例中，所述反射器和附加反射器背對(duì)背設(shè)置，并且具有一個(gè)與其光軸對(duì)齊的共同z軸和一個(gè)共同焦點(diǎn)。各反射器都在基本垂直于其共同z軸且包含其共同焦點(diǎn)的平面處被截削。
本發(fā)明的另一個(gè)方面為一種全方向圖象投影裝置，用于投射代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象。該全方向圖象投影裝置包括一個(gè)位于帶有半球面場(chǎng)面的圖象的透明載體之后的準(zhǔn)直光源，用以投射經(jīng)所述圖象調(diào)制(空間調(diào)制，也可以時(shí)間調(diào)制)的準(zhǔn)直光束；和一個(gè)截削的大致凸拋物面形反射器，被設(shè)置為正反射經(jīng)所述圖象調(diào)制的該準(zhǔn)直光束，從而投射該大致半球面場(chǎng)面。
該全方向圖象投影裝置的另一個(gè)例示性實(shí)施例包括一個(gè)附加光源和帶有圖象的透明載體，用以投射經(jīng)另一圖象調(diào)制的另一準(zhǔn)直光束，此另一圖象代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的附加大致半球面場(chǎng)面。所述半球面場(chǎng)面與附加半球面場(chǎng)面互補(bǔ)，使得其結(jié)合為一大致球面場(chǎng)面。一個(gè)附加的截削的大致凸的拋物面形反射器被設(shè)置為正反射該附加準(zhǔn)直光束，從而投射該附加半球面場(chǎng)面。所述反射器和附加反射器背對(duì)背設(shè)置，具有共同光軸和共同焦點(diǎn)。各反射器都在基本垂直于其光軸且包含其共同焦點(diǎn)的平面處被截削。
本發(fā)明還提供了一種用于從單個(gè)觀察點(diǎn)探測(cè)大致半球面場(chǎng)面的圖象的方法，在一個(gè)例示性實(shí)施例中該方法包括如下步驟(a)在一大致拋物面形反射表面上正反射所述大致半球面場(chǎng)面的圖象，使得其單個(gè)觀察點(diǎn)與該反射表面的焦點(diǎn)重合；以及(b)探測(cè)該正反射的圖象。步驟(b)可以包括從所述反射鏡的光軸上的位置探測(cè)所述大致正反射的圖象。
在此成象方法的另一個(gè)例示性實(shí)施例中，還包括如下步驟提供代表所述正反射圖象的圖象信號(hào)，將該圖象信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖象數(shù)據(jù)，并將該圖象數(shù)據(jù)標(biāo)繪在直角坐標(biāo)系中，對(duì)該圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插，以及從所述標(biāo)繪的圖象數(shù)據(jù)和插值圖象數(shù)據(jù)形成數(shù)字圖象。如果需要，在確定觀察方向、焦距和圖象尺寸之后，可以在進(jìn)行插值步驟之前變焦距(zoom)圖象的選定部分。
最后，在此成象方法的再一個(gè)例示性實(shí)施例中，進(jìn)一步包括如下步驟在一附加的大致拋物面形反射表面上正反射一大致半球面場(chǎng)面的附加圖象，使得該附加場(chǎng)面的單個(gè)觀察點(diǎn)與所述附加反射表面的焦點(diǎn)重合，以及探測(cè)該附加的正反射圖象。
本發(fā)明還提供了一種用于投影代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象的方法，在一個(gè)例示性實(shí)施例中該方法包括如下步驟(a)將經(jīng)所述圖象調(diào)制(空間調(diào)制，也可以時(shí)間調(diào)制)的準(zhǔn)直光束投射在一個(gè)大致拋物面形反射表面上，以及(b)在一大致拋物面形反射表面上正反射經(jīng)所述圖象調(diào)制的該準(zhǔn)直光束，使得所述圖象的單個(gè)觀察點(diǎn)與該正反射表面的焦點(diǎn)重合。
此圖象投影方法的另一個(gè)例示性實(shí)施例包括如下步驟投射經(jīng)一附加圖象調(diào)制的附加準(zhǔn)直光束，其中的附加圖象代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的一附加大致半球面場(chǎng)面，以及正反射經(jīng)該附加圖象調(diào)制的附加準(zhǔn)直光束，從而投射所述附加半球面場(chǎng)面，其中該附加半球面場(chǎng)面與所述的另一半球面場(chǎng)面互補(bǔ)。
附圖的簡(jiǎn)要描述下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中
圖1a為全方向成象裝置一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖1b為一替代實(shí)施例的側(cè)視圖，其中通過一透明支座將拋物面形反射器與圖象探測(cè)器相連；圖2為安裝在基板上的拋物面形反射器的等角投影圖；圖3為以柱坐標(biāo)系標(biāo)繪的拋物面形反射器的局部等角投影圖；圖4為從彎曲反射面的正反射的幾何表示；圖5為從基本為拋物面形反射器正反射至圖象探測(cè)器的示意圖；圖6表示如何從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察半球面場(chǎng)面的任意選定部分；圖7為具有兩個(gè)背對(duì)背大致拋物面形反射器和兩個(gè)圖象探測(cè)器的全方向成象系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖8為兩個(gè)背對(duì)背設(shè)置的具有共同旋轉(zhuǎn)軸和共同焦點(diǎn)的大致拋物面形反射器的剖面圖；圖9a為全方向圖象投影裝置一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖9b表示用于投影經(jīng)圖象調(diào)制的準(zhǔn)直光束的例示性結(jié)構(gòu)；圖10為一個(gè)全方向圖象投影裝置的側(cè)視圖，該裝置具有兩個(gè)背對(duì)背的大致拋物面形反射器，和兩個(gè)光源以及兩個(gè)透明的圖象載體，用于將兩個(gè)基本為半球面場(chǎng)面的相應(yīng)圖象調(diào)制的兩束準(zhǔn)直光束投影向?qū)?yīng)的反射器；圖11為以柱坐標(biāo)系表示的全方向圖象投影裝置的拋物面形反射器的局部等角投影圖；圖12為用于探測(cè)和處理從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象之方法的例示性實(shí)施例的流程圖；以及圖13為用于投影表示從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象之方法的流程圖。
詳細(xì)說明圖1a表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的全方向成象裝置100。安裝在一基板140上的凸拋物面形反射器135被設(shè)置為正反射大致半球面場(chǎng)面130的圖象。一個(gè)圖象探測(cè)器110，例如商業(yè)上可獲得的Sony 3CCD彩色視頻攝像裝置111，帶有放大透鏡112和遠(yuǎn)心透鏡或遠(yuǎn)心孔闌113，被設(shè)置為接收該正反射圖象。遠(yuǎn)心透鏡113用于濾除所有與透鏡平面不垂直的光束，即不構(gòu)成半球面場(chǎng)面的正反射圖象的背景光。
盡管此處的描述是針對(duì)可見光的，但本發(fā)明對(duì)于其它的電磁輻射例如紫外光或紅外光也可以同樣應(yīng)用。
在圖1b所示的本發(fā)明成象裝置100的替代實(shí)施例中，拋物面形反射鏡可以通過一透明支座136，例如一截透明管道(a length of clear tubing)，耦合至圖象探測(cè)器上。
重新參照?qǐng)D1a，視頻攝像機(jī)110產(chǎn)生一個(gè)代表正反射圖象的模擬視頻信號(hào)，通過纜線150發(fā)出。該視頻信號(hào)由數(shù)字轉(zhuǎn)換器120轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字轉(zhuǎn)換器120可以是商業(yè)上可獲得的NTSC視頻信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
該數(shù)字信號(hào)接著通過纜線155傳送至一通用計(jì)算機(jī)125，例如DECAlpha 3000/600工作站。后面將進(jìn)一步詳細(xì)說明，計(jì)算機(jī)125被編程為允許用戶觀察半球場(chǎng)面的任意所需部分，以變焦距場(chǎng)面的選定部分，或者以任意所需方式掃視圖象。
圖象探測(cè)器110可以就是采用傳統(tǒng)攝影膠卷的靜止或活動(dòng)畫面攝影機(jī)。圖象探測(cè)器110也可以是能提供數(shù)字視頻信號(hào)輸出的攝錄機(jī)或攝像機(jī)116，可以將其輸出直接提供給計(jì)算機(jī)125而無需采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器120。
圖2表示拋物面形反射器135的等角投影圖，該反射器從其所由構(gòu)成的基板140上伸出。基板140的整個(gè)表面，包括反射器135，鍍有一高反射金屬例如銀的薄層145。
圖3更加詳細(xì)地表示該拋物面形反射器135的優(yōu)選幾何尺寸，以及大致半球面場(chǎng)面130的圖象向圖象探測(cè)器110上的正反射。圖3的反射器135以柱坐標(biāo)r、φ和z限定，大致遵從如下方程z=h2-r22h---(2)]]>其中z為旋轉(zhuǎn)軸，r為徑向坐標(biāo)，h為常數(shù)。z軸與成象裝置的光軸重合，而由方程(1)所限定的拋物面的焦點(diǎn)315與坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)重合。圖3的反射器135在平面p處被截削，其中平面p基本垂直于z軸310，并且包括其拋物面的焦點(diǎn)315。
所有可能通過焦點(diǎn)315的入射光束305，由拋物面形反射面正反射向圖象探測(cè)器110。因此，焦點(diǎn)315與觀察大致半球面場(chǎng)面130的單個(gè)觀察點(diǎn)重合。圖象探測(cè)器110位于成象系統(tǒng)的光軸310上，其感光表面垂直于光軸。
采用正反射能夠觀察到從單個(gè)觀察點(diǎn)的大致半球面場(chǎng)面，這是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，正如本領(lǐng)域所公知的那樣，由曲面的反射提供透視投影會(huì)產(chǎn)生多個(gè)觀察點(diǎn)。
參照?qǐng)D4可以說明，正反射使得可以觀察到從單個(gè)觀察點(diǎn)的場(chǎng)面。在圖4中，z和r為對(duì)于角坐標(biāo)φ給定值的正交柱坐標(biāo)。入射光束405相對(duì)于
軸的角度為θ。入射光束405經(jīng)反射面415正反射，成為出射光410。為具有單個(gè)觀察點(diǎn)420，任何入射光束必須滿足θtan(θ)=z/r, (3)并且對(duì)于正反射，所有光束必然以角度α=π/2, (4)反射，其中α為出射光束410與光軸之間的夾角。為了滿足這兩個(gè)條件，以及為了使入射角等于反射角，很明顯，反射光束410與反射點(diǎn)處表面法線
之間的夾角β必須等于β=α-θ2]]>或β=π-2θ4,---(5)]]>也可以表示為tan2β=tanα-tanθ1+tanαtanθ=2tanβ1-tan2β.---(6)]]>最后，反射面415在
平面內(nèi)在反射點(diǎn)處的斜率為z′=dzdr=-tanβ.---(7)]]>將(6)和(4)代入(5)，得-2dzdr1-(dzdr)2=rz.---(8)]]>解二次方程(7)，可得
的兩個(gè)解，但是為避免反射表面的自我封閉，使得曲線在右象限的斜率取負(fù)值(即表面為凸的)。其結(jié)果為dzdr=zr-1+(zr)2.---(10)]]>
如果a=z/r，上式變?yōu)閍+1+a2=hr.---(11)]]>其中h為積分常數(shù)。將z=ra代入方程(9)，得方程(1)。因此，存在一條曲線，當(dāng)其繞
軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)表面，它使得從單個(gè)觀察點(diǎn)的大致半球面場(chǎng)面可以正反射。該曲線為由方程(1)限定的拋物線，其單個(gè)觀察點(diǎn)與拋物線的焦點(diǎn)420重合。
除了提供從單個(gè)觀察點(diǎn)對(duì)大致半球面場(chǎng)面的觀察之外，本發(fā)明的全方向成象裝置還可以觀察場(chǎng)面的任意部分，可以移向選定部分，并且可以以任意方式跟隨場(chǎng)面，這些都是針對(duì)單個(gè)觀察點(diǎn)進(jìn)行的，無須進(jìn)行圖象重建或復(fù)雜的畫面變換。
圖5表示圖象探測(cè)器是如何從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察大致半球面場(chǎng)面的一部分的。將一個(gè)截削的大致凸的拋物面形反射器135表示在直角坐標(biāo)系中。成象系統(tǒng)的光軸502與z軸重合，大致拋物面形的反射器135的焦點(diǎn)501位于原點(diǎn)。來自被觀察場(chǎng)面300的一部分的入射光束505、510與反射面相交于點(diǎn)515和520，這兩點(diǎn)可由其相應(yīng)的x和y坐標(biāo)確定。點(diǎn)515和520分別位于從場(chǎng)面觀察點(diǎn)，即拋物面反射器焦點(diǎn)501發(fā)出的假想徑向直線516和521上。由于這些光束被正反射向具有垂直于z軸的平面感光表面的圖象探測(cè)器110，所以投射光束將與該感光表面相交于其相等的相應(yīng)x和y坐標(biāo)處。只有z坐標(biāo)會(huì)發(fā)生改變。相應(yīng)地，在正射投射光束與反射鏡135的交點(diǎn)的x-y坐標(biāo)和該正射投射光束與圖象探測(cè)器110的感光表面的交點(diǎn)的x-y坐標(biāo)之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
在一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，圖象探測(cè)器110包括一具有感光元件陣列的平面電荷耦合器件(“CCD”)圖象探測(cè)器。各個(gè)單元探測(cè)其陣列的特定位置處的光強(qiáng)。因此，通過一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，由覆蓋直角坐標(biāo)系中一定范圍x-y坐標(biāo)的CCD單元所產(chǎn)生的圖象信號(hào)代表由反射面135在相同x-y坐標(biāo)范圍內(nèi)的點(diǎn)處所正反射的光束。從而，圖象的繪制對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員只是一個(gè)簡(jiǎn)單任務(wù)。
考慮到上面所述的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖6說明移向大致半球面場(chǎng)面的任意選定部分的技術(shù)。反射器135相對(duì)于正交的x、y和z軸的位置與圖5中相同。為了變焦焦距為f、以點(diǎn)550為中心一定尺寸的場(chǎng)面的選定部分，僅選擇與投射場(chǎng)面選定部分的反射面區(qū)域具有相同范圍x-y坐標(biāo)的CCD單元的圖象信號(hào)加以放大和觀察。
更具體地說，為確定場(chǎng)面選定部分點(diǎn)570的確切光強(qiáng)，選擇位于580處的CCD單元所產(chǎn)生的光強(qiáng)信號(hào)。如圖6所示，點(diǎn)570和焦點(diǎn)551之間的線段與反射器135相交于點(diǎn)552。使點(diǎn)570的光強(qiáng)等于580處的CCD單元所產(chǎn)生的圖象信號(hào)表示的光強(qiáng)，其中位置580在直角坐標(biāo)系中的x-y坐標(biāo)最接近點(diǎn)552的x-y坐標(biāo)。對(duì)于與投射場(chǎng)面選定部分的反射面區(qū)域相同的x-y坐標(biāo)范圍內(nèi)的每個(gè)CCD單元，重復(fù)此過程。上述正反射和一一對(duì)應(yīng)關(guān)系使得不須要進(jìn)行圖象重建或復(fù)雜的畫面變換。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地將一個(gè)通用計(jì)算機(jī)125編程為執(zhí)行上述步驟，從而可以從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察半球面場(chǎng)面的任意部分，并且還可以變焦任意特定部分以提供該部分的放大圖象。另外，通過指定沿反射鏡的后繼點(diǎn)，可以跟隨半球面場(chǎng)面，就象正在從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察場(chǎng)面一樣。
在上述實(shí)施例中，很明顯，當(dāng)變焦場(chǎng)面的較小部分時(shí)，向計(jì)算機(jī)125提供信息的CCD單元數(shù)目減少，從而被觀察圖象的顆粒度增大。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)于場(chǎng)面中不與CCD單元精確對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，其信息可以通過內(nèi)插方法更加接近地加以近似。本說明書附件Ⅰ包括一種可在計(jì)算機(jī)125中執(zhí)行的適用的內(nèi)插程序。附件Ⅰ的程序可以將探測(cè)到的全方向圖象編繪成適于在計(jì)算機(jī)125上顯示的一般透視圖象。該程序需要用戶輸入姓名、中心位置，以及須轉(zhuǎn)換的全方向圖象的半徑。該程序還需要用戶輸入所產(chǎn)生透視圖象的名稱，以及該透視圖象的焦距和尺寸。
這樣，取代簡(jiǎn)單地選擇最接近CCD單元所產(chǎn)生的圖象信號(hào)來表示并不是與CCD單元精確對(duì)應(yīng)的圖象部分，通過所附程序?qū)@類場(chǎng)面部分的圖象進(jìn)行估計(jì)，其中所附程序是根據(jù)對(duì)應(yīng)于場(chǎng)面相鄰部分的CCD單元所產(chǎn)生的圖象信號(hào)的適當(dāng)平均值來計(jì)算的。當(dāng)然，也可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的更加復(fù)雜的內(nèi)插程序，例如基于多項(xiàng)式模擬或瞬態(tài)模擬的程序，這并未離開如本文權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明的再一個(gè)例示性實(shí)施例中，全方向成象裝置包括一個(gè)附加的大致拋物面形反射鏡735，如圖7所示。該附加反射鏡設(shè)置為正射投射與半球面場(chǎng)面130互補(bǔ)的附加半球面場(chǎng)面730的圖象，從而這兩個(gè)半球面場(chǎng)面一起構(gòu)成球面場(chǎng)面。設(shè)置一附加圖象探測(cè)器710，用以接收由附加反射鏡735所正射投射的圖象。
附加反射器735正反射的圖象信號(hào)由轉(zhuǎn)換器720以上述相同方式轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過纜線725發(fā)送給相同的通用計(jì)算機(jī)125。
如圖8所示，反射器135和735背對(duì)背設(shè)置，具有一個(gè)亦為成象裝置光軸的共同旋轉(zhuǎn)軸810和一個(gè)共同焦點(diǎn)805，并且都在平面p處被截削，其中平面p基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸810且包含焦點(diǎn)805。
圖9a表示本發(fā)明全方向圖象投影裝置的一個(gè)例示性實(shí)施例，用于投影如同從單個(gè)觀察點(diǎn)所觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象。該全方向圖象投影裝置包括一準(zhǔn)直光源910，帶有大致半球面場(chǎng)面的圖象的一透明載體920。透明圖象載體可以是由上述全方向成象裝置所產(chǎn)生的攝影透明片，或者是帶有大致半球面場(chǎng)面的靜止或運(yùn)動(dòng)畫面圖象的透明液晶顯示器(LCD)。
光源910通過透明圖象載體920投射準(zhǔn)直光束940，從而產(chǎn)生經(jīng)透明載體920上圖象空間調(diào)制(也可以時(shí)間調(diào)制)的準(zhǔn)直光束940。大致拋物面形反射器930，在本實(shí)施例中為上面參照?qǐng)D2和3所述的反射器，被設(shè)置為正反射該準(zhǔn)直的圖象調(diào)制光束940，以便投影該大致半球面場(chǎng)面。
在圖9b中所示的本發(fā)明投影系統(tǒng)的一個(gè)替代實(shí)施例中，采用一個(gè)由通用計(jì)算機(jī)970控制的圖象投影系統(tǒng)960來取代準(zhǔn)直光源和透明的圖象載體。該圖象投影系統(tǒng)960產(chǎn)生經(jīng)所需圖象信息調(diào)制的準(zhǔn)直光束940。為此目的，計(jì)算機(jī)970控制從投影系統(tǒng)960的出射光940的光強(qiáng)分布。
圖10中所示的本發(fā)明全方向圖象投影系統(tǒng)的再一個(gè)實(shí)施例，包括一個(gè)帶有表示附加的大致半球面場(chǎng)面的附加圖象的附加透明圖象載體1020，一個(gè)附加的準(zhǔn)直光源1010，和一個(gè)附加的大致拋物面形反射鏡1030。大致半球面場(chǎng)面和附加的大致半球面場(chǎng)面互補(bǔ)，從而其結(jié)合為一球面場(chǎng)面。
附加的大致拋物面形反射鏡1030設(shè)置為正反射附加準(zhǔn)直光束1040，從而用于投影附加半球面場(chǎng)面。
這兩個(gè)反射鏡背對(duì)背設(shè)置，具有共同的旋轉(zhuǎn)軸和共同焦點(diǎn)，與圖8所示方式相同。它們都在一個(gè)大致垂直于其共同旋轉(zhuǎn)軸并包含其共同焦點(diǎn)的平面處被截削。
參照?qǐng)D12，圖中畫出的流程圖1200表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)例示性實(shí)施例的用于從單個(gè)觀察點(diǎn)探測(cè)大致半球面或球面場(chǎng)面的圖象的方法。流程圖1200畫出了從單個(gè)觀察點(diǎn)探測(cè)半球面場(chǎng)面的必要步驟。該方法需要正反射大致半球面場(chǎng)面1210，以及探測(cè)該正反射圖象1220。
該方法還包括如下步驟將圖象信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖象信號(hào)數(shù)據(jù)1230，將圖象數(shù)據(jù)標(biāo)繪在直角坐標(biāo)系中1240，對(duì)圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插1260以得出丟失圖象數(shù)據(jù)的近似值，以及根據(jù)標(biāo)繪的圖象數(shù)據(jù)和插值圖象數(shù)據(jù)形成數(shù)字圖象1270。在內(nèi)插步驟之前最好進(jìn)行如下步驟確定觀察方向、焦距和圖象尺寸1245，變焦該圖象數(shù)據(jù)的選定部分1250。
最后，圖13表示的流程圖1300為根據(jù)本發(fā)明例示性實(shí)施例的用于投影如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象的方法。該方法包括如下步驟投射經(jīng)圖象調(diào)制的準(zhǔn)直光束1310，以及在一大致拋物面形反射面上正反射所述準(zhǔn)直光束1320，使得圖象的單個(gè)觀察點(diǎn)與反射面的焦點(diǎn)重合。
該方法還包括如下步驟作為附加準(zhǔn)直光束投射代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的附加大致半球面場(chǎng)面的附加圖象1330，以及正反射該附加準(zhǔn)直光束1340，以重新產(chǎn)生附加的大致半球面場(chǎng)面。
另外，本發(fā)明提供了一種用于探測(cè)從單個(gè)觀察點(diǎn)的大致半球面場(chǎng)面的不帶任何運(yùn)動(dòng)部件的全方向成象裝置。本發(fā)明裝置采用正反射以提供改進(jìn)的象質(zhì)，并且可以無須進(jìn)行復(fù)雜的圖象重建或復(fù)雜的畫面變換而變焦場(chǎng)面的任何部分和跟隨場(chǎng)面。
本發(fā)明還提供了一種全方向圖象投影裝置，它能夠投影代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象。
上述描述只是本發(fā)明原理的說明。本發(fā)明的其它改型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，因而應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的范圍只能由所附的權(quán)利要求加以限定。
附件Ⅰ<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[compute_image.c#include″stdlib.h″#include″imageutil.h″#include″stdio.h″#include″math.h″/* int main(int argc,char **argv)*/main(argc,argv)int argc；char *argv []；{ double sqrt (),atan(),sin(),cos(),acos()； unsigned char *r,*g,*b； unsigned char *red； unsigned char *green； unsigned char *blue； int xsize,ysize； int xosize,yosize； int i,j,x0,y0,x1,y1； double theta,phi； double ox,oy,oz； double px,py,pz； double qx,qy,qz； double tempx,tempy,tempz； double sx,sy,sz； double rad,mag； double xs,ys,zs； double dispx,dispy； int xcent,ycent, xnew,ynew,xpix,ypix,xpoint,ypoint； int xpixel,ypixel,indexx,indexy,xcenter,ycenter； float radius,focal；/*printf(″completed initializations\n\n″)；*/ if(argc!=4){ printf(″arguments:xcenter,ycenter,radius\n″)； exit(0)； } printf(″\n″)； xcent=atoi(argv[1])； ycent=atoi(argv[2])； radius=atof(argv[3])； printf(″omni-image:xcenter=％d ycenter=％dradius=％f\n\n″, xcent,ycent,(float)radius)； printf(″input view pixel[xnovel ynovel]:″)； scanf(″％d ％d″,&xnew,&ynew)； printf(″\n″)； printf(″selected view pixel:xnew=％d ynew=％d\n\n″,xnew,ynew)； printf(″input new image parameters[xpixels ypixelsfocal]:″)； scanf(″％d ％d ％f″,&xpix,&lpix,&focal)； printf(″\n″)； printf(″output image:xpixels=％d ypixels=％dfocal=％f\n\n″, xpix,ypix,(float)focal)； loadPPM(″test.ppm″,&r,&g,&b,&xsize,&ysize)； printf(″loaded omni-image file\n\n″)；xosize=xpix； yosize=ypix；/* printf(″set new img size,xsize=％d,ysize=％d\n\n″,xosize,yosize)；*/ red=(unsigned char*)malloc(xosize*yosize*sizeof(unsigned char))； green=(unsigned char*)malloc(xosize*yosize*sizeof(unsigned char))； blue=(unsigned char*)malloc(xosize*yosize*sizeof(unsigned char))； printf(″allocated memory for new image file\n\n″)； xcenter=xcent； ycenter=ycent； xpoint=ynew-ycent； ypoint=xnew-xcent； tempx=(double)xpoint； tempy=(double)ypoint； tempz=(radius*radius-(tempx*tempx +tempy*tempy))/(2*radius)； ox=tempx/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)； oy=tempy/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)； oz=tempz/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)；/★計(jì)算出光軸(Z)★/tempx=-oy；tempy=ox； tempz=0； px=tempx/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)； py=tempy/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)； pz=tempz/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)； /★計(jì)算出水平軸★/ tempx=py*oz-pz*oy； tempy=pz*ox-px*oz； tempz=px*oy-py*ox； qx=tempx/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)； qy=tempy/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)； qz=tempz/sqrt(tempx*tempx+tempy*tempy+tempz*tempz)；/★計(jì)算出垂直軸★/printf(″computed perspective image frame\n\n″)；/★光柵掃描透視圖象平面★/for(i=0；i＜ypix；i++){ dispy=(double)i-(double)ypix/2； for(j=0；j＜xpix；j++){ dispx=(double)xpix/2-(double)j； sx=ox*focal+px*dispx+qx*dispy；sy=oy*focal+py*dispx+qy*dispy；sz=oz*focal+pz*dispx+qz*dispy；mag=sqrt(sx*sx+sy*sy+sz*sz)；sx=sx/mag；sy=sy/mag；sz=sz/mag；/★計(jì)算出當(dāng)前象素方向的矢量★/phi=atan2(sy,sx)；theta=acos(sz/sqrt(sx*sx+sy*sy+sz*sz))；/★將矢量轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)★/rad=2*radius*(1-cos(theta))/(1-cos(2*theta))；/★求得與拋物面交點(diǎn)半徑★/xs=rad*sin(theta)*cos(phi)；ys=rad*sin(theta)*sin(phi)；zs=rad*cos(theta)；/★求得拋物面x,y,z坐標(biāo)★//*printf(″xs=％f ys=％f zs=％f\n\n″,(float)xs,(float)ys,(float)zs)；*//★從輸入圖象讀取XS,YS并存入輸出圖象★//★判斷圖象點(diǎn)是否位于拋物面圖象之外★/if(sqrt(xs*xs+ys*ys)＞radius){red[i*xpix+j]=255；green[i*xpix+j]=255；blue[i*xpix+j]=255； } else{indexx=(int)ys+xcenter； indexy=(int)xs+ycenter；/* printf(″one pixel\n\n″)；*/ /★將最接近顏色值寫入象素★/red[i*xpix+j]=r[indexy*xsize+indexx]；green[i*xpix+j]=g[indexy*xsize+indexx]；blue[i*xpix+j]=b[indexy*xsize+indexx]； } } } printf(″computed perspective image\n\n″)； savePPM(″out.ppm″,red,green,blue,xpix,ypix)； printf(″saved new image file\n\n″)； system(″xv out.ppm &″)；free(r)； free(g)； free(b)； free(red)； free(green)； free(blue)； printf(″freed allocated memory\n\n″)； return 0；}]]></pre>
權(quán)利要求
1．一種全方向成象裝置，用于從單個(gè)觀察點(diǎn)探測(cè)大致半球面場(chǎng)面的圖象，包括(a)一個(gè)截削的大致凸的拋物面形反射器，被設(shè)置為正反射所述大致半球面場(chǎng)面的圖象，該拋物面形反射器的焦點(diǎn)與所述單個(gè)觀察點(diǎn)重合；和(b)一個(gè)圖象探測(cè)器，被設(shè)置為接收所述圖象的正反射圖象。
2．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，其中所述圖象探測(cè)器包括電荷耦合器件圖象探測(cè)器。
3．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，其中所述圖象探測(cè)器包括攝影膠片。
4．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，其中所述圖象探測(cè)器包括視頻攝像機(jī)。
5．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，其中所述反射器包括如下的大致拋物面形反射鏡，其表面基本遵從以柱坐標(biāo)表示的方程z=h2-r22h,]]>其中z為該表面的旋轉(zhuǎn)軸，r為徑向坐標(biāo)，h為常數(shù)。
6．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，其中所述反射器具有一旋轉(zhuǎn)軸，并且包括一個(gè)在基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸且包含該反射器所述焦點(diǎn)的平面處被截削的反射鏡。
7．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，其中所述圖象探測(cè)器沿所述反射器的旋轉(zhuǎn)軸定位。
8．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，還包括一個(gè)透明支座，用于耦合所述反射器和所述圖象探測(cè)器，以保持其相對(duì)位置。
9．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，其中所述圖象探測(cè)器提供代表所述正反射圖象的圖象信號(hào)，還包括一個(gè)與所述圖象探測(cè)器耦合的圖象信號(hào)處理裝置，以將所述圖象信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖象信號(hào)數(shù)據(jù)并且將該圖象信號(hào)數(shù)據(jù)標(biāo)繪在直角坐標(biāo)系中。
10．如權(quán)利要求9所述的全方向成象裝置，其中所述圖象信號(hào)處理裝置還包括用于提供插值圖象數(shù)據(jù)的內(nèi)插裝置，從而使該插值圖象數(shù)據(jù)和圖象信號(hào)數(shù)據(jù)結(jié)合，以形成所述數(shù)字圖象。
11．如權(quán)利要求10所述的全方向成象裝置，其中所述圖象信號(hào)處理裝置還包括用于變焦距所述數(shù)字圖象的預(yù)選部分的裝置，從而從預(yù)定焦距提供所述預(yù)選部分的放大圖象。
12．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，還包括至少一個(gè)透鏡，用于光學(xué)耦合所述圖象探測(cè)器和所述反射器，并且位于該圖象探測(cè)器和反射器之間。
13．如權(quán)利要求12所述的全方向成象裝置，其中所述至少一個(gè)透鏡之一為遠(yuǎn)心透鏡。
14．如權(quán)利要求12所述的全方向成象裝置，還包括一個(gè)遠(yuǎn)心光闌，用于光學(xué)耦合所述圖象探測(cè)器和所述反射器，并且位于該圖象探測(cè)器和反射器之間。
15．如權(quán)利要求1所述的全方向成象裝置，還包括一個(gè)附加的截削的大致凸的拋物面形反射鏡，該附加反射鏡被設(shè)置為正反射來自所述單個(gè)觀察點(diǎn)的附加半球面場(chǎng)面的圖象，所述半球面場(chǎng)面與所述附加半球面場(chǎng)面互補(bǔ)，使得其結(jié)合為一大致球面場(chǎng)面；以及一個(gè)附加圖象探測(cè)器，被設(shè)置為接收所述附加半球面場(chǎng)面的圖象的正反射圖象。
16．如權(quán)利要求15所述的全方向成象裝置，其中所述反射器和所述附加反射器背對(duì)背設(shè)置，具有共同光軸和共同焦點(diǎn)，并且其中各反射器都包括一個(gè)在基本上垂直于所述光軸且包含所述共同焦點(diǎn)的平面處被截削的反射鏡。
17．一種全方向圖象投影裝置，用于投射代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象，包括(a)用于將所述圖象作為經(jīng)所述圖象調(diào)制的準(zhǔn)直光束加以投射的裝置，和(b)一個(gè)截削的大致凸的拋物面形反射器，被設(shè)置為正反射經(jīng)所述圖象調(diào)制的該準(zhǔn)直光束，從而投射所述大致半球面場(chǎng)面。
18．如權(quán)利要求17所述的全方向圖象投影裝置，其中所述投射圖象的裝置包括一個(gè)帶有所述大致半球面場(chǎng)面的圖象的透明載體，和一個(gè)準(zhǔn)直光源，所述載體位于該準(zhǔn)直光源和所述反射器之間。
19．如權(quán)利要求18所述的全方向圖象投影裝置，其中所述透明載體為攝影透明片。
20．如權(quán)利要求18所述的全方向圖象投影裝置，其中所述透明載體為液晶顯示器。
21．如權(quán)利要求17所述的全方向圖象投影裝置，其中所述投射圖象的裝置包括計(jì)算機(jī)和圖象投影器。
22．如權(quán)利要求17所述的全方向圖象投影裝置，其中所述反射器包括如下的大致拋物面形反射鏡，其表面基本遵從以柱坐標(biāo)表示的方程z=h2-r22h,]]>其中z為該表面的旋轉(zhuǎn)軸，r為徑向坐標(biāo)，h為常數(shù)。
23．如權(quán)利要求17所述的全方向圖象投影裝置，其中所述反射器具有一旋轉(zhuǎn)軸和一焦點(diǎn)，并且包括一個(gè)在基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸且包含該反射器所述焦點(diǎn)的平面處被截削的反射鏡。
24．如權(quán)利要求17所述的全方向圖象投影裝置，還包括用于將一附加圖象作為經(jīng)該附加圖象調(diào)制的附加準(zhǔn)直光束加以投射的裝置，所述附加圖象代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的附加大致半球面場(chǎng)面，所述半球面場(chǎng)面與所述附加半球面場(chǎng)面互補(bǔ)，使得其結(jié)合為一大致球面場(chǎng)面；以及一個(gè)附加的截削的大致凸的拋物面形反射器，被設(shè)置為正反射經(jīng)所述附加圖象調(diào)制的附加準(zhǔn)直光束，從而投射所述附加大致半球面場(chǎng)面。
25．如權(quán)利要求24所述的全方向圖象投影裝置，其中所述反射器和所述附加反射器背對(duì)背設(shè)置，具有共同旋轉(zhuǎn)軸和共同焦點(diǎn)，并且其中各反射器都包括一個(gè)在基本上垂直于所述共同旋轉(zhuǎn)軸且包含所述共同焦點(diǎn)的平面處被截削的反射鏡。
26．一種全方向成象方法，用于從單個(gè)觀察點(diǎn)探測(cè)大致半球面場(chǎng)面的圖象，該方法包括如下步驟(a)在一大致拋物面形反射表面上正反射所述大致半球面場(chǎng)面的圖象，使得所述場(chǎng)面的單個(gè)觀察點(diǎn)與所述反射表面的焦點(diǎn)重合；以及(b)探測(cè)所述正反射的圖象。
27．如權(quán)利要求26所述的方法，其中步驟(b)包括從所述反射器的旋轉(zhuǎn)軸上的位置探測(cè)所述大致正反射的圖象。
28．如權(quán)利要求27所述的方法，還包括如下步驟提供代表所述正反射圖象的圖象信號(hào)；將該圖象信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖象信號(hào)數(shù)據(jù)；以及將該圖象數(shù)據(jù)標(biāo)繪在直角坐標(biāo)系中。
29．如權(quán)利要求28所述的方法，還包括如下步驟對(duì)所述圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插以確定丟失圖象數(shù)據(jù)的近似值；以及從所述標(biāo)繪的圖象數(shù)據(jù)和插值圖象數(shù)據(jù)形成數(shù)字圖象。
30．如權(quán)利要求29所述的方法，還包括如下步驟變焦距所述數(shù)字圖象的預(yù)選部分，從而從預(yù)定焦距獲得該預(yù)選部分的放大圖象；對(duì)所述圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插以確定丟失圖象數(shù)據(jù)的近似值；以及從所述標(biāo)繪的圖象數(shù)據(jù)和插值圖象數(shù)據(jù)形成數(shù)字圖象。
31．如權(quán)利要求27所述的方法，還包括如下步驟正反射一附加的大致半球面場(chǎng)面的附加圖象；以及探測(cè)該附加的正反射圖象。
32．一種用于投影代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象的方法，該方法包括如下步驟(a)將所述圖象作為經(jīng)該圖象調(diào)制的準(zhǔn)直光束加以投射；以及(b)在一大致拋物面形反射表面上正反射該準(zhǔn)直光束，使得所述圖象的單個(gè)觀察點(diǎn)與該反射表面的焦點(diǎn)重合。
33．如權(quán)利要求32所述的方法，還包括如下步驟作為附加準(zhǔn)直光束投射代表如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的附加的大致半球面場(chǎng)面的附加圖象；以及正反射該附加準(zhǔn)直光束，以重新產(chǎn)生該附加的大致半球面場(chǎng)面。
34．如權(quán)利要求32所述的方法，其中投射步驟包括通過一片帶有所述圖象的攝影透明片投射經(jīng)該圖象調(diào)制的準(zhǔn)直光束。
35．如權(quán)利要求32所述的方法，其中投射步驟包括通過液晶顯示器投射準(zhǔn)直光束。
全文摘要
一種全方向成象裝置(130),用于從單個(gè)觀察點(diǎn)探測(cè)大致半球面場(chǎng)面的圖象,包括一個(gè)截削的大致凸的拋物面形反射器(135),被設(shè)置為正反射該大致半球面場(chǎng)面的圖象,和一個(gè)圖象探測(cè)器(110),被設(shè)置為接收該正反射圖象。一種全方向圖象投影裝置,用于投射如同從單個(gè)觀察點(diǎn)觀察到的大致半球面場(chǎng)面的圖象,包括一個(gè)投射經(jīng)所述圖象調(diào)制的準(zhǔn)直光束的裝置,和一個(gè)截削的大致凸的拋物面形反射器,被設(shè)置為正反射經(jīng)所述圖象調(diào)制的該準(zhǔn)直光束,從而投射此半球面場(chǎng)面。
文檔編號(hào)H04N7/18GK1222280SQ97194536
公開日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1997年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月10日
發(fā)明者施里·K·納亞 申請(qǐng)人:紐約市特拉斯蒂斯哥倫比亞大學(xué)