针对360°全景视场的物距不一致性、多相机一个柱面的全景柱面投影方程导致的全景影像拼接误差，以及直接全景拼接方法容易导致“空白”像素的问题，本文提出了一种基于多圆柱投影优化的多相机组合全景柱面间接拼接方法。利用低成本网络摄像机设计一个八组合全景相机系统，根据多镜头组合型全景相机的严格成像原理，推导出一套完整的组合全景平面投影与子相机透视投影的间接映射方程；以相邻相机同名特征点的投影一致性为约束条件、以投影误差最小为目标函数，采用梯度下降法求解多个圆柱半径的最优解，将一个圆柱投影的方法拓展为多圆柱投影。实验结果表明，在360°全景视场不一致的情况下，多圆柱组合全景拼接的各重叠区域的最大投影误差不超过1 pixel，均方根误差(RMSE)优于0.27 pixel，拼接精度明显高于一个圆柱投影的传统组合全景拼接方法，达到了视觉上的几何一致性且无空白像素。

针对支架等遮挡物对720°全景相机底部图像造成遮挡的问题, 本文提出了一种基于分步拍摄的消除底部支架遮挡方法。通过对侧面、顶部一次拍摄和对底部两次拍摄消除底部遮挡。在此基础上, 针对侧面、顶部、底部图像亮度不一致问题进行了优化。基于全局的匀色算法会导致不同区域的图像互相影响, 造成匀色结果的偏差, 提出了一种基于区域生长法图像分割的Wallis匀色算法。实验结果表明, 本文方法能够消除底部图像遮挡; 使用本文算法匀色, 图像颜色差异较使用基于全局算法减小59.3%。

从嫦娥三号全景相机的特点(双目相机)出发，提出了一种针对图像像对质量进行评价的方法，即结构相似度(SSIM)的评价方法。在分析了嫦娥三号全景相机成像原理以及以往采用的评价因子的基础上，运用此方法对全景相机所获得的图像像对进行了质量评价。该评价因子能够很好地适用于嫦娥三号全景相机所获得图像像对的质量评价，并且优于常用的一般评价因子。实验表明此评价方法在像对质量评价上具有一定的优势。为后续全景相机图像进行立体图像匹配提供参考。

为满足深空探测全景相机的高精度标定要求，针对大型室外三维标定靶标构建困难、不能现场标定，平面棋盘靶标标定精度不高等问题，提出了一种基于圆形标志点的相机标定方法。大量圆形标志点按矩阵形式均匀分布在平面靶标上，以其中一个圆形标志点为原点建立世界坐标系。基于相机成像模型及物点、相机原点、像点的共线性约束，以投影误差最小作为目标函数，采用非线性优化方法得到了相机参数的最优解。标定实验结果显示所提标定方法可行、有效，具有较高的标定精度和较好的稳健性，相机参数的标定精度优于0.3 pixel；采用的畸变模型合适，标志点投影误差优于0.07 pixel。