舱外观察系统是具有封闭车厢的特种车辆所必备的观察设备,是车内人员对外部环境进行观察与识别的重要途径之一。针对现有技术当中存在的优缺点,出于将舱外场景实时准确便捷地呈现在驾驶人员眼前的目的,本文在分析了系统需求与使用环境后,提出了一种基于视角与图像拼接的特种车辆舱外观察系统研究。主要内容如下:本文对PSD光学定位模型、惯性姿态传感模型、头盔视角确定模型、图像特征提取与匹配模型、透视显示模型等进行需求分析与设计。同时分别进行了PSD光学定位模块软硬件设计、惯性姿态传感模块软硬件设计、头盔视角确定软件设计、FPGA图像处理模块硬件算法设计与头盔透视显示器设计。系统中,PSD光学定位模块利用激光来对头盔的舱内三维坐标进行探测,惯性姿态传感模块利用惯性探测量进行头盔三维姿态的探测,视角确定算法则根据舱内三维坐标与姿态信息综合得到头盔对应的视角信息。FPGA图像处理模块根据视角信息对系统中多个摄像头的视频数据进行选取,进行特征提取与图像拼接,并送头盔透视显示器进行显示。经过实验验证,本文系统的头盔舱内三维坐标探测精度在2cm以内,头盔姿态角探测与视角确定精度均在2°以内;FPGA硬件图像处理算法的计算周期在毫秒数量级,大大提高了图像处理算法的实时性。同时头盔透视显示器可以达到透视显示的良好效果。本文系统满足实际特种车辆舱内观察需求,具有较高的应用价值。