火炮整体性能评价体系中，身管缠角是至关重要的指标之一，现有缠角测量方法存在系统复杂、测量精度不高的问题，本文提出一种基于全景成像的膛线自动跟踪身管缠角测量方法。利用全景成像技术获取身管内膛全景图像，在极坐标系下推导内膛全景环形图像增强映射函数；通过建立环形模板匹配模型跟踪沿身管方向预设的阴阳膛线的边缘，完成膛线旋转角的粗定位；根据周期阴阳膛线图像对比度设计目标函数，优化目标函数完成膛线旋转角的精定位，结合身管轴向距离解算身管缠角。真实身管缠角测量实验结果表明，所提方法测量精度优于1′，能够满足实际缠角测量中的应用需求。

针对全景系统中大视场相机带来的图像畸变以及安装基座产生运动或摇摆时带来的目标拼接图像出现起伏和晃动问题, 在分析畸变原理和全景图像动态稳定数学模型的基础上, 首先对摄像机采集的图像进行畸变校正, 然后根据安装基座的姿态数据对原始图像各像素点进行旋转变换、空间投影以及平滑处理后得到全景图像, 最后基于深度学习算法对全景图像中的目标进行检测与识别。在建立的数据集上进行训练与测试的结果显示, 该算法对船只目标的实时检测速度达 25 fps, 准确率达80%, 能够满足动态条件下对图像稳定和船只目标实时检测的要求。

针对锥面折反射的全景成像系统采集的圆柱内壁全景图像存在畸变的问题,提出锥面双向投影模型下的圆柱内壁全景图像展开方法。建立含有畸变参数的正向和逆向投影模型,先将圆柱内壁全景图像的像素点逆向映射到展开图像,再将展开图像中缺失的像素点正向映射到原全景图像,通过全景图像和展开图像对应像素点的坐标映射关系,实现圆柱内壁全景图像的展开。实验结果表明:该方法较好地校正了圆柱内壁全景图像的切向和径向畸变,锥面双向投影模型定位精度为亚像素级,相比同心圆环近似展开法,信息熵和平均梯度均有不同程度的提高,能够有效应用于圆柱物体内壁全景图像的展开。

仿视网膜探测器对全景成像具有巨大的应用潜力。针对现有的仿视网膜探测器无法满足全景成像需求的问题，设计了一款新型仿视网膜探测器像元布局。提出针对全景成像应用的新型仿视网膜探测器像元布局模型; 根据应用需求制定了设计准则，继而给出了折反射全景成像应用中的仿视网膜探测器各项参数设计实例。利用粒子群优化算法结合全景图像展开过程的插值效果，对实例中像元数进行了优化，完善了仿视网膜探测器的像元布局设计，在满足全景成像需求的基础上，有效减小了周边像元的冗余数。研究表明，该类型探测器的像元布局设计为今后全景成像发展提供了新的研究思路。

为了简化系统配置、提高图像采集及处理效率, 实现单一光学系统环视高清全景成像, 依据折反射式光学系统的工作原理, 设计了高阶非球面反射式360°全景镜头, 并对光学结构和系统像质进行优化设计。该相机采用高阶非球面反射镜压缩视场角, 将垂直光轴方向俯仰角从-55°到20°的环视目标光引入到系统, 接着, 在后续光路中利用玻璃透镜组对目标光进行接收, 并使其聚焦于相机靶面, 获得物体的环形全景图像。通过对系统像质的优化, 得到高清的360°环视全景图像, 并对光学系统的主要性能指标进行了分析。所设计的360°全景镜头采用1片高阶非球面反射镜和10片玻璃球面镜组成, 系统的焦距为0.4 mm, 光圈数为2.2, 俯仰角达到75°, 像方全视场在150 lp/mm处的光学传递函数值均大于0.3。该360°全景镜头采用单一光学系统成像, 解决了传统拼接式全景镜头图像采集与图像处理效率低的问题, 同时通过简化系统结构, 使该产品符合成本低、可量产的要求。

为了适应复杂的战场空间, 提高装甲车辆近距离防护能力和战场生存能力, 提出一种车载360°态势感知系统。给出了系统的构成框架, 并从总体设计、高吞吐嵌入式图像处理平台架构、实时全景拼接以及目标识别和威胁判断等关键技术进行了分析, 提出了解决方法。设计的系统实现了多路高清图像拼接, 延时优于190 ms, 对于车辆的探测距离达到1 km, 具有人员和车辆目标的检测和威胁提示能力, 可显著提高装甲车辆近距离态势感知能力。

针对传统折反射全景成像系统的图像必须依赖展开技术的问题, 提出一种基于仿视网膜成像器件的折反射全景系统设计。利用国内首款仿视网膜CMOS探测器各环上像元与周向、径向空间瞬时视场的对应关系, 推导了双曲面反射镜的镜面参数, 构建了基于BIT Retina52探测器的全景成像系统。系统实现了无需坐标变换的全景图像直接输出, 较之传统折反射成像系统, 改善了空间角分辨率变尺度分布问题。