全向视觉是机器人视觉、模式识别的研究热点。全向视觉具有观察范围广、感知信息丰富的特点,与传统的单视角摄像机相比,更适合足球机器人对环境观测的需求,已经逐渐成为机器人感知外界环境的重要手段。本文以全自主中型足球机器人为研究平台,主要完成了球形目标无畸变全向视觉硬件系统的设计,包括球形目标无畸变全向反射面及外部参数可调的支架的设计。主要内容包括:首先,本文以机器人足球竞赛为研究背景,说明课题研究的重要意义。分析了全向视觉传感器的国内外研究现状、发展和应用,简要介绍课题研究的主要内容。其次,以RoboCup中型组足球机器人为研究平台,在深入研究折反射全向视觉传感器的成像原理模型及各种常用反射镜面特点的基础上,根据RoboCup中型组比赛规则变化的趋势,提出了球形目标无畸变的全向反射面的设计方法。该方法通过控制球形目标的成像形变,不必考虑目标物颜色特征,就能够较好的将其在颜色相近的目标物中识别出来,摆脱了以往全向反射面仅依靠颜色标志来区分目标物的特点,有效的满足了比赛要求。第三,在全向反射面的设计基础上,设计了外部参数可调的支架系统。对比国内外常用支架系统的外部结构,分析传统支架的优缺点,给出外部参数可调支架的设计要求。支架的可调可以使视觉系统更加灵活,调整更加方便,在更换摄像机或者反射面的时候不需要更换整个支架,从而降低维护成本,节约时间。最后给出了全向视觉硬件系统的仿真及实际效果,实际结果表明所设计的全向视觉硬件系统大大改进了原有的视觉系统,且具有目标可控、精度高、稳定可靠的特点,可有效的应用于实际比赛中。