全景成像及其在场景理解中应用的综述

随着高速通信与人工智能技术的快速发展，人类对真实世界场景的感知不再局限于小视场（FoV）与低维场景检测设备。全景成像作为下一代创新性智能环境感知与测量仪器应运而生。然而，在满足大视场摄影成像需求的同时，全景成像仪器被期望具备高分辨率、无盲区、小型化与多维智能感知，并可与人工智能方法结合迈向新一代智能仪器，实现对 360 度真实周围环境的更深理解与更整体感知。幸运的是，自由曲面、薄板光学与超表面的最新进展为应对人类环境感知提供了创新途径，超越传统光学成像而给出有前景的思路。本综述首先介绍全景成像系统的基本原理，继而描述各类全景成像系统的架构、特征与功能。随后，我们详细讨论自由曲面、薄板光学与超表面在全景成像中的广阔应用前景与巨大设计潜力。我们进而详细分析这些技术如何助力提升全景成像系统性能。我们进一步细致分析全景成像在自动驾驶与机器人场景理解中的应用，涵盖全景语义图像分割、全景深度估计、全景视觉定位等。最后，我们对全景成像仪器的未来潜力与研究方向予以展望。