全景成像利用特殊的成像裝置能從一個視點獲取水平方向一周360°、垂直方向達(dá)到半球以上視場的多方向圖像，由于成像范圍大、成像快等特點，可為軍事偵查、機(jī)器人導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實、計算機(jī)視覺等領(lǐng)域提供大視場場景的立體感知和重現(xiàn)功能，近年來發(fā)展快速，成為光電子學(xué)、計算機(jī)視覺和計算機(jī)圖形學(xué)的研究熱點。

目前為止，主要有三種實現(xiàn)全景成像的方法：圖像拼接法、魚眼鏡頭法和折反射全景成像法［1］?；趫D像拼接的全景成像方法之一是使相機(jī)繞通過其光心的垂直軸線旋轉(zhuǎn)對多個方向的場景成像，再將這些不同方向的場景圖像拼接成一幅全景圖。這種方法，雖然成像分辨力高，但成像速度慢，拼接算法復(fù)雜，一般只能拼接出柱面全景圖像，不能滿足單一視點要求，且成本高，系統(tǒng)復(fù)雜，不能滿足實時全景成像的需要。魚眼鏡頭在獲得大視場的同時又有其缺點，即會產(chǎn)生嚴(yán)重的桶形畸變，很難校正，且成像分辨率低。高質(zhì)量的魚眼透鏡通常采用10片以上的結(jié)構(gòu)和高質(zhì)量的光學(xué)材料，因此系統(tǒng)復(fù)雜，造價成本昂貴。折反射式全景成像技術(shù)由于具有一次性大范圍成像特點，實時性能優(yōu)，并且結(jié)構(gòu)簡單、無掃描部件，無拼接，因而可以作為替代現(xiàn)有航空全景相機(jī)的重要技術(shù)。但由于無人機(jī)起落架的存在，使得折反射式全景相機(jī)在獲取全方位圖像時，總是存在由于起落架的遮擋而造成圖像獲取要素不完整、成像質(zhì)量不高等問題。

本文設(shè)計了一種防止無人機(jī)起落架影響全景相機(jī)視場的可翻轉(zhuǎn)支架系統(tǒng)，通過超聲波傳感器測量機(jī)體離地安全距離后，微處理器控制全景相機(jī)及支架的上下翻轉(zhuǎn)，可以防止全景相機(jī)進(jìn)行全景圖像采集時無人機(jī)起落架落入圖像內(nèi)，提高圖像采集要素的完整性和圖像的質(zhì)量，獲取全方位無起落架干擾的全景圖像。

通常，無人機(jī)折反射全景成像系統(tǒng)由無人機(jī)、折反射全景相機(jī)和數(shù)據(jù)處理單元等組成，如圖1所示。折反射全景相機(jī)成像可以獲得水平方向360°、垂直方向210°的大視場場景圖像。折反射全景相機(jī)通常置放于無人機(jī)機(jī)身正下方，但由于無人機(jī)兩側(cè)起落架的位置低于全景相機(jī)，導(dǎo)致全景圖像始終出現(xiàn)該起落架，影響圖像的進(jìn)一步解讀，如圖2所示。　

防止無人機(jī)起落架影響全景相機(jī)視場的可翻轉(zhuǎn)支架系統(tǒng)由超聲波測距傳感器模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊、中央處理器模塊、全景相機(jī)及支架模塊和電源模塊組成［23］，如圖3所示。其中，超聲波測距傳感器模塊用來測量無人機(jī)機(jī)體底部距離地面的垂直距離［45］，步進(jìn)電機(jī)［6］模塊用來驅(qū)動全景相機(jī)及支架模塊的垂直180°翻轉(zhuǎn)，中央處理器模塊［7］根據(jù)超聲波測距傳感器模塊測量的距離信息控制步進(jìn)電機(jī)模塊的正反轉(zhuǎn)，電源模塊用來為系統(tǒng)供電。全景相機(jī)置放于起落架底部相交的回轉(zhuǎn)軸的中部，通過滾動軸承進(jìn)行上下翻轉(zhuǎn)。