裸眼3D技术是一种无需佩戴任何助视设备即可观看立体影像,并且能够获得强烈的临场感和浸入感的光电显示技术。为了 3D视频获取和裸眼3D技术的产业应用,本文提出全景3D图像传感器(又可称为“全向3D图像传感器”)并进行相关技术研究。全向3D传感器是依据人眼仿生学原理来设计,具有辐角可调、焦距可调的功能,可同步采集前、后、左、右四个方向的立体对视差图像,并以八目同帧的视频作为输出。论文研究中完成的工作有:(1)研究全向3D图像传感器的理论基础。依据3D图像传感器的仿生原理,构建出3D图像传感器的光学模型。论述辐角调节结构在不同距离观察3D图像时的作用,设计多目3D图像传感器的视频输出格式。(2)构建了全向3D图像传感器硬件结构系统,以此验证全向3D图像传感器的设计思路和逻辑算法的有效性。依据现有资源,确立核心板加底板作为系统开发平台,使用核心板进行视频数据流处理。在底板上设计一个VGA接口和4组双目传感器接口进行采集和显示图像。根据图像分辨率、视频传输速度等因素计算出采集带宽的大小,确立各部分硬件的选型和相应的工作模式。(3)设计全向3D图像传感器的逻辑算法。将系统按照功能分成不同的模块,设计各功能模块的核心逻辑算法,重点解决使用FPGA如何实现视频数据流的同步控制以及八目同帧格式的图像拼接算法。具体以3D图像传感器的同步控制包括CMOS寄存器同步配置、同步采集、缓存同步等三个方向为主要研究内容,阐述其中的控制算法以及实现过程。然后设计了两种八目同帧图像拼接算法,实现全向3D图像传感器的视频输出。最后对各模块进行调试与实验。全向3D图像传感器的理论和逻辑算法具有重要的研究意义,在3D视频技术、3D监控、3D环境建模等领域具有潜在的应用需求。本文研究了全向3D图像传感器的理论和视频逻辑算法,并通过实验证明了算法的可行性和正确性。