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随着安防产业的不断发展,人们对摄像机的需求也越来越多,该类产品已逐步进入居民的生活中。根据不同的应用环境,人们设计出不同的摄像机,比如枪机、球机、筒机、鱼眼相机等产品。随着时代的发展,人们的要求越来越高,对具有较大视场的全景图像的需求也更加迫切,从而各种拼接算法、拼接应用应运而生。现有的软件算法已经能够做到很好的效果,其拼接手法也是多种多样,本论文在这基础上,通过设备的硬件设计、图像信号处理(Image Signal Processor,ISP)和光学补光为图像拼接做了更好的优化,能很好的解决实际问题。并对于已存在的软件拼接算法做了相关阐述,本文具体内容如下:首先,介绍了安防的意义和图像传感器的基本原理,理论分析了互补金属氧化物传感器(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)和电荷耦合元件传感器(Charge-Coupled Device,CCD)传感器的工作原理和区别,了解了实际应用的场景。其次,根据实际项目对机芯进行硬件设计。机芯具体以A公司的某款芯片作为CMOS相机的传感器,通过电路的设计配合,将外界光信号转换成电信号。同时采用数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)对图像数据进行编码处理,然后通过网络进行传输。随后对该款相机进行板间内的信号测试,保证该相机的质量要求和可靠性功能。由于图像传感器(sensor)的个体差异,不同的摄像机在同一画面中存在着不一致的问题,对该问题使用曝光(Auto Exposure,AE)算法,调节曝光时间、光圈大小、增益大小,使相同环境下的不同sensor的曝光量一致,从而消除图像传感器本身带来的差异。为了保证24小时实时监控,在夜晚状态下采用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)灯进行补光,对在补光下存在的照度不一致问题进行了研究。并且采用了折射-折射式(RR)自由曲面透镜和内全反射(Total Internal Reflection,TIR)透镜思路进行透镜二次配光设计,使LED灯发射出来的光斑拼接后照度均匀,同时进行了仿真。该设计避免图像拼接后出现明显的过亮或过暗的痕迹,使拼接效果更好,满足摄像机全天候的需求。最后,理论分析了当前图像拼接的基本原理,包括图像采集、图像预处理、图像配准、图像融合四大步骤,以及各种算法的差异,给出了图像拼接算法的基本流程。