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    摘要普通相机的视场小且无法进行立体计算，而全方位立体成像系统则同时具有大视场和立体计算的优点。本文的主要目的是设计结构紧凑、小巧轻便的立体相机，作为轻型飞行器的视觉感知设备，主要工作如下：
    （1）研究了基于单个透视相机的全方位立体成像相机的设计结构，即由一个普通相机、一个双曲平面组合镜和一个双曲面反射镜组成，并根据该相机的成像光路进行了数学模型推导。
    （2）优化了相机的设计参数。设计参数包括双曲面的形状参数、位置参数，以及平面镜的位置等，其优化是通过单视点几何约束、外形约束、性能约束三方面构建约束条件，而后通过matlab进行非线性优化后进行求解。21760
    （3）对设计的立体相机进行仿真验证。根据优化后的设计参数，在光线追踪软件POV-Ray中对立体相机进行构建，验证了所求系统参数的有效性以及系统的可行性。
    关键词  视场  全方位立体成像系统  优化  仿真
    毕业设计说明书（论文）外文摘要
    Title  Design a small and light stereo camera
    Abstract
    The conventional camera has limited field of view and can’t be used for depth calculation, while omnistereo system has advantages of both wide angle and stereo vision ability. In this paper, a small and compact stereo camera is designed as the visual sensing instrument for Miniature Aerial Vehicles (MAVs), the main work is as follows:
    (1)The design and structure of the one camera based omnistereo system is studied, which includes one conventional camera, one hyperbolic mirror and a combination of hyperbolic mirror and planar mirror. The imaging model is also derived based on the optical geometry.
    (2)Parameters of the omnistereo camera are optimized, which includes the shape and position parameters of the mirrors. Optimization is achieved with Matlab under the constraints of single-view point, shape and performance
    (3)The designed camera is built in ray tracing software POV-Ray and the effectiveness of the optimized parameters and the feasibility of the system are proved.
    Key words  Field of view  Omnistereo system  Optimization  Simulation
    目   次
    1  绪论 1
    1.1  课题背景及研究现状 1
    1.2  本论文的主要内容 1
    2  视觉成像系统的基本理论 3
    2.1  普通相机的成像 3
    2.2  折反射全方位视觉成像 3
    2.2.1  像素坐标系、图象坐标系、摄像机坐标系、世界坐标系 3
    2.2.2  线性摄像机模型 5
    2.2.3  单相机全方位立体成像 7
    2.2.4  双曲面镜 7
    2.3  POV-Ray软件简介• 9
    2.4  本章小结• 11
    3  单相机全方位立体视觉系统的优化设计• 12
    3.1  建立系统优化模型• 12
    3.1.1  几何约束分析• 12
    3.1.2  系统视场分析• 14
    3.1.3  空间分辨率分析与深度分辨率分析• 15
    3.1.4  系统外形尺寸的约束• 18
    3.2  求解系统参数• 18
    3.2.1  约束条件数学表达式的求解• 18
    3.2.2  应用matlab求解系统参数 19
    3.2.3  参数求解结果与分析• 21
    3.3  本章小结• 22
    4  系统仿真实验• 23
    4.1  基于Pov-Ray的仿真实现• 23
    4.2  仿真结果• 25
    结论 27
    致谢 28
    参考论文 29
    1  绪论
    1.1  课题背景及研究现状
    1.2  本论文的主要内容
    本论文的主要内容是设计研究适用于微型飞行器的小巧轻便型立体相机。其中本文的主要结构如下：
    第一章为绪论，主要阐述了基于折反射全方位立体成像系统的小巧轻便型立体相机的背景及其研究现状，并概括了本文的主要内容。
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