炮膛内表面质量是衡量炮膛内壁加工质量和使用后养护质量的重要检测指标。近年来,具有大视场、高分辨率的全景成像系统在各领域应用越来越广泛,而在炮膛、枪膛内表面质量检测中,用全景成像技术获取其内壁图像的方法在国内并不多见。以炮管内壁为研究对象,设计了基于锥面折反射全景成像原理的炮膛全景内窥系统,该系统无需扫描即可将周向360°炮膛内壁物点一次成像,通过对全景图像进行展开和拼接处理获取高分辨率的全炮膛图像。主要工作包括:(1)根据部队炮膛内窥需求,设计一种智能纠偏的炮膛全景内窥系统,包括内窥装置光学成像系统、测距系统和纠偏系统。建立内窥装置非单视点锥面折反射全景成像系统参数的计算方法,实现高质量炮膛全景图像的采集;引入测距和纠偏系统分别实现内窥装置的位置检测和运动偏差自动校正。(2)针对全景图像存在严重畸变的问题,提出锥面双向投影模型下精确插值的全景图像展开法。建立锥面正逆双向投影模型,推导了全景图像和展开图像对应像素点的坐标映射关系,将全景图像的像素点逆向映射到展开图像,再将展开图像中缺失的像素点正向映射到原全景图像,确定其邻域像素点,通过误差补偿的双线性插值法精确还原缺失像素点的灰度值。采用八重象限对称复用和查表法相结合的方法对展开算法进行优化,提高运行速度。(3)针对炮膛图像特征点少且待拼接两幅展开图像存在明显水平和垂直偏移的情况,提出一种偏移量检测的图像配准方法。通过质心定位法检测纠偏系统采集的分划板图像的偏差量,校正内窥装置实现待拼接图像水平方向的配准;采用激光测距原理获取内窥装置位置信息,实现待拼接图像垂直方向的配准。采用渐入渐出的方法对配准后图像进行融合,消除缝隙。通过仿真分析和实验测试验证展开和拼接算法的有效性。实验结果表明:锥面双向投影模型定位精度为亚像素级,相比较同心圆环近似展开法,图像信息熵提高5.8%～6.2%,平均梯度提高29.4%～33.1%,优化后的展开算法运行速度提高4倍;拼接后的全炮膛图像膛线匹配度较高,能够高清晰地反映炮膛内壁形貌信息。全炮膛图像在后续炮膛质量检测的应用,既实现了无死角、高效率、高精度的检测,又节省了大量的人力物力,具有重要研究价值。