全景环形透镜PAL (Panoramic Annular Lens)是一种有别于传统成像方式的镜头,由它组成的光学观测系统在没有活动部件的条件下,能够同时观测到绕光轴360°的柱面景物,因此它特别适合观察和测量圆柱形内表面的景物,如石油管道。本论文主要研究了全景环形透镜在管道内壁形貌检测系统中的应用。本论文分四个部分详细介绍了课题的研究内容,首先叙述了全景环形透镜的成像特点,比较了其与传统成像原理的不同,介绍了系统的硬件组成,搭建了全景环形成像系统,并成功地实现了图片和视频数据的采集。然后对采集到的图片进行预处理,根据颜色空间的关系,实现了彩色图片的灰度化,介绍了图像增强的原理,对采集到的图片进行增强。经过上述处理,系统已获取了质量较高的灰度图,但由于全景环形镜头独特的投影特点,周围360°的柱面空间投影到成像面上时呈环形像,有畸变和失真,不利于人眼观察和测量,为此在总结前人经验的基础上,根据全景环形透镜成像的原理,将环形像无失真的展开为常规平面像,在解决环形像有外到内压缩引起的分辨率降低的问题时,本文采用了一种基于边缘检测的插值方法,对边缘部分采用三次卷积插值法,非边缘区域采用双线性插值,较好的恢复了图像的细节,同时并没有增大图像复原的计算量。在软件设计中,利用查表法对展开过程进行优化,降低计算量,提高图像处理的速度。最后,为了在垂直视野上更全面真实地展现一个管道的内壁形貌,根据灰度的相似关系获取图像的重叠区域,然后对图像的重叠区域进行了灰度融合,实现了批量图像的拼接,已达到良好的视觉效果。