With the rapid development of high-speed communication and artificial intelligence technologies, human perception of real-world scenes is no longer limited to the use of small Field of View (FoV) and low-dimensional scene detection devices. Panoramic imaging emerges as the next generation of innovative intelligent instruments for environmental perception and measurement. However, while satisfying the need for large-FoV photographic imaging, panoramic imaging instruments are expected to have high resolution, no blind area, miniaturization, and multi-dimensional intelligent perception, and can be combined with artificial intelligence methods towards the next generation of intelligent instruments, enabling deeper understanding and more holistic perception of 360-degree real-world surrounding environments. Fortunately, recent advances in freeform surfaces, thin-plate optics, and metasurfaces provide innovative approaches to address human perception of the environment, offering promising ideas beyond conventional optical imaging. In this review, we begin with introducing the basic principles of panoramic imaging systems, and then describe the architectures, features, and functions of various panoramic imaging systems. Afterwards, we discuss in detail the broad application prospects and great design potential of freeform surfaces, thin-plate optics, and metasurfaces in panoramic imaging. We then provide a detailed analysis on how these techniques can help enhance the performance of panoramic imaging systems. We further offer a detailed analysis of applications of panoramic imaging in scene understanding for autonomous driving and robotics, spanning panoramic semantic image segmentation, panoramic depth estimation, panoramic visual localization, and so on. Finally, we cast a perspective on future potential and research directions for panoramic imaging instruments.


翻译:随着高速通信和人工智能技术的迅速发展,人类对现实世界景象的认识不再局限于使用小型视野和低维景层探测装置,全景成像作为下一代创新的智能环境认知和测量工具出现;然而,在满足对大型视野成像和人工智能技术的需求的同时,全景成像仪预计将具有高分辨率、无盲区、微型化和多维智能感知,并可以与人造智能工具的深度方法相结合,从而能够更深入地了解和更全面地认识360度真实世界环境。幸运的是,自由成形表面、薄模版光学和元表层最近的进展为解决人类对环境的感知提供了创新的方法,提供了超出常规光学成像的有希望的想法。 在本次审查中,我们首先介绍全景成成像系统的基本原理,然后描述各种全景层成像系统的架构、特征和功能。 之后,我们详细讨论了自由成像层表面表面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面面的广度前景和大设计潜力,我们随后的图像图层面面面面面面图像分析提供甚深层图像的图像分析。

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