鱼眼镜头的研究进展及应用

鱼眼镜头优势在于拥有极大的视场,可以捕获更多信息。如今鱼眼镜头在安保安防、摄影、航空航天等方面得到广泛应用,尤其在军事和国防中的地位不可替代。本文首先概括了鱼眼镜头的成像原理和发展历程,分析了现代鱼眼镜头初始结构设计中的光线溢出以及与镜面无交点等常见的关键问题和已有的思路,介绍了现代鱼眼镜头的应用和发展趋势,最后讨论了鱼眼镜头目前发展中存在的一些设计瓶颈以及鱼眼镜头未来的发展方向。     

一种改变鱼眼镜头弧度的算法

鱼眼镜头的视场很大,可以拍摄很大范围的景物。鱼眼镜头的视场大小,是和鱼眼镜头的镜片弧度成正相关的,即镜头弧度越大,所拍摄图像的视场也就越大。通过研究鱼眼镜头的成像模型,对鱼眼镜头所成图像进行数学建模,并对模型进行计算,得出一种可以改变鱼眼镜头弧度的算法。     

肯高 KDF-025

鱼眼镜头因其超大视角,颇受摄影爱好者的喜爱。但以往只有单反相机才能装配鱼眼镜头,而且,鱼眼镜头都价格不菲。不过,肯高推出了一款型号为KDF-025的小型数码相机专用鱼眼附加镜头,它让小型便携数码相机也能享受到鱼眼效果。     

变焦鱼眼镜头系统设计

变焦鱼眼镜头系统具有更大的视场角、更大的相对孔径、更大的反远比的特点。文中的设计过程中,首先,利用平面对称光学系统理论设计了固定焦距的鱼眼镜头初始结构;然后,把此鱼眼镜头的组元划分为前变焦组和后变焦组两个变焦组,并利用了高斯光学理论对整个变焦镜头进行了变焦优化;最后,得到一成像质量良好的变焦鱼眼镜头。该镜头最短焦距8 mm时的视场角为180°,最长焦距16 mm时的视场角为90°,其相对孔径为1/3.5。设计结果表明:该变焦鱼眼镜头系统的调制传递函数（MTF）数值在不同的焦距长度、空间频率为50 lp/mm时均不低于0.45,该变焦鱼眼镜头物镜比其他变焦鱼眼镜头具有更好的成像质量。     

一种基于网表的FEC硬件实现

本文介绍了标准镜头、广角镜头、鱼眼镜头等不同镜头,以及镜头的径向畸变、偏心畸变和薄棱镜畸变。对于广角和鱼眼镜头,需要进行畸变矫正而得到正常的图像。与一般的硬件实现不同,本文通过软硬件的分工,提出了一种基于网表的方法来实现鱼眼镜头的矫正的硬件实现。这种方法不需要复杂的网表计算,仅需要通过网表插值和像素插值,大大简化了电路设计,同时采用乒乓设计来提高内部的数据的流水,通过CACHE来实现数据的互用,减少带宽,对DDR更加友好。     

新视野 适马4．5 mm鱼眼镜

Sigma 4.5mm EX DC Circular Fisheye HSM是适马公司出售的第一支拥有180°视角的鱼眼镜头,它不仅是目前全球最广的鱼眼镜头,也是首款为APS-C画幅数码单反相机设计的鱼眼镜,它在APS-C传感器上会形成一个180°的圆形影像。镜头结构为9组13片,光圈     

基于球面坐标定位法校正鱼眼图像

鱼眼镜头摄像机具有大视场角的特点,常用于视觉监控、虚拟实景技术以及机器人导航等许多计算机视觉领域的应用中。鱼眼图像的变形给后期的图像处理带来麻烦,所以在后期处理中首先需要解决鱼眼影像的畸变问题,所以必须进行校正。本文根据球面坐标定位法,从鱼眼镜头的成像原理,鱼眼图像有效区域的提取,及鱼眼中心和半径的确定,详细地介绍了鱼眼图像的校正过程。     

应用六阶波像差理论的鱼眼镜头系统设计

鱼眼镜头系统具有平面对称、超大视场、大孔径成像等特点,使得其设计十分复杂。波像差理论是研究光学系统的重要手段,由于鱼眼镜头系统具有平面对称的成像特性,赛德尔初级像差和基于轴对称光学系统发展的高阶像差理论不再适用于鱼眼镜头系统的像差分析和设计。介绍了六阶波像差理论,包括六阶本征波像差、五阶像差、衍生波像差及孔径光线二阶精度对波像差的影响,给出六阶波像差理论设计鱼眼镜头系统的流程图,应用六阶波像差理论设计鱼眼镜头前光组,由其前光组与后光组像差平衡设计了后光组。最后得到一成像质量良好的鱼眼镜头系统,该镜头的焦距为5.989 mm,视场角为180°,相对孔径为1/3.2。设计结果表明,该鱼眼镜头系统的调制传递函数（MTF）数值在空间频率为60 lp/mm时均不低于0.56,具有较好的成像质量。     

基于改进球面投影模型的鱼眼图像校正算法的研究

鱼眼镜头视角广，但鱼眼图像存在严重的桶形畸变，要使用鱼眼图像的信息就需要对鱼眼图像进行校正，球面透视投影模型的鱼眼图像校正算法原理简单、实现方便，且视觉效果改善显著，但存在丢失鱼眼图像周边物景的问题。针对此问题，提出了一种改进算法，通过引入系数来量化选定的缩小区域，再予以加权算法，有效保留图像所有信息?提高了校正图像的质量，实验结果表明在不增加算法运行时间前提下，改进算法能够有效改善鱼眼图像校正效果，有较强的实用价值。     

全向激光告警系统的探测灵敏度分析

阐述了全向激光告警系统的结构特点,阐明了成像型全向激光告警系统的两个限制因素:光学系统像面照度均匀性和大视场角之间的矛盾;大视场接收和窄带光谱滤波技术之间的矛盾.分析了鱼眼镜头像面照度的均匀性,以及窄带干涉滤光片对于不同入射角的透射率.综合鱼眼镜头、窄带滤光片和面阵探测器3个硬件之间相互关系,给出激光全向告警探测灵敏度的估算公式,并通过实验验证了其准确性.最后得出结论,为了保证像面的均匀性及系统探测灵敏度,鱼眼镜头和滤光片的参数要配合得当:在选择鱼眼镜头时,需酌情考虑其最大像方出射角;窄带光谱滤光片需满足一定的透射率要求,则要求鱼眼镜头出射光线的最大像方出射角要控制在滤光片有较高透射率的入射角范围之内.对全向激光探测告警系统的器件选择,使器件组合达到最佳的探测性能具有指导意义.     

家用相机也玩超广角

也许大家都经常看到过类似于题图的照片，这种变形强烈的照片通常在拍摄大场面或者大建筑时会显得非常具有冲击力能拍出这种效果的镜头通常被称为鱼眼镜头，这是一种特殊的广角镜头用鱼眼镜头拍摄的照片只有中间部分是略为正常的，四周的景物都会严重变形，给人一种特殊的视觉效果不过一般的家用小相机无法达到这样的效果，     

用鱼眼镜头获得平顶化聚焦的精细激光束

为了将激光高斯光束转化为精细加工需要的能量集中且均匀分布的平顶聚焦的精细激光束,利用衍射成像及其像差理论研究了具有较大畸变和一定场曲的鱼眼镜头对高斯光束的衍射变换作用,导出了其解析计算式,表明了该鱼眼镜头对高斯光束平顶化聚焦的原理。利用Matlab软件进行计算机模拟实验,展示了该鱼眼镜头对高斯光束的平顶化聚焦效果和容易而精密的可调性,表明这一方法与技术是可行的。用该方法获得的平顶化聚焦的精细激光束可被用于激光精细加工、微光机电系统和医学治疗等领域发挥重要作用。     

鱼眼镜头图像畸变的校正方法

提出了一种校正鱼眼镜头图像畸变的新方法。通过追迹光学系统的主光线,获得它在投影平面上的径向位置与它在像平面上位置之间的关系曲线;然后用傅立叶级数拟合该关系曲线;并求出该级数的逆函数,结果就可以根据畸变图像复原没有畸变的图像。用该方法数值模拟两个鱼眼镜头系统的图像畸变校正;并用其中一个鱼眼镜头（尼康16 mm/F2.8）拍摄的两张图像进行了畸变校正实验。结果表明,当设置投影平面和物平面重合时,恢复的图像相对于物体的残余径向高度误差非常小（小于0.25%）。实验证明了该方法是可行的。     

鱼眼图像的校正算法

基于鱼眼镜头的全方位视觉系统可应用在很多方面,如全视觉监视、机器人导航等。全方位视觉系统的标定和畸变图像的校正是至关重要的两个部分。本文给出了标定鱼眼图像中心和半径的方法,算法简单,易于用软件实现;并通过实验说明它们的有效性;然后用标定得到的参数进行校正。鱼眼成像规律常被用于鱼眼镜头设计。本文推导出校正模型,基于这些校正模型得出了组合校正模型,并通过实例验证了这种组合校正模型的正确性和有效性。     

基于双线性插值的鱼眼镜头校正算法

文章通过对基于双线性插值算法的鱼眼镜头校正算法进行分析。从鱼眼镜头成像的基本原理以及成像的光学性特点进行分析,在此基础上对鱼眼镜头成像畸变原来与校正流程进行归纳总结,从常见的图像插值算法进行分析图像校正的过程,并运用三种方法即最近点插值法、双线性插值、双三次插值三种方法进行对比分析,最后根据双线性插值算法的最优性,校正后图像有明显的改善,图像更加清晰。     

超大视场变焦仿生眼光学系统设计

提出了一种新的基于仿生鱼眼镜头模型的超大视场变焦仿生眼光学系统。该仿生眼应用可调光焦度器件能使光学系统更紧凑和不需要移动。鉴于鱼眼系统可以简化成反远物镜的原理,利用矩阵理论和变焦准则,研究了基于可调光焦度器件鱼眼镜头设计的一阶几何光学理论,得到了鱼眼系统前组和后组的光焦度控制方程;进一步讨论了其光焦度的边界方程;最后提供的仿生变焦鱼眼的视场角最大为164,焦距从5～15 mm变化,成像质量达到系统要求。设计实例为其在智能监控、航天军工、机器人系统等领域的应用提供了有益的探索。     

一种基于鱼眼图像的全景展开算法

针对在全景图像拼接技术中有着广泛应用的鱼眼图像校正问题,这里选择分辨率为800×800大小的鱼眼图片进行实验,利用鱼眼镜头垂直拍摄生成全景图的方法,运用图像像素点矩阵的变换,像素点数量的不变性,拼接其子图像,进而取得了良好的效果,由此得出了一种简单而有效的全景图展开算法。实验证明,算法简单、计算量小、实时性高、获得了良好的校正效果,达到生成全景图像的目的。     

基于模式的鱼眼图像校正方法

利用鱼眼镜头拍摄照片可以拍摄较大范围视角内的景物,一次获取180度或更大范围内的信息,但需要将获取的图片进行鱼眼图像校正.本文研究了基于模式的鱼眼图像校正方法,试验了3种典型算法,并对其结果做了分析和评估.     

一种鱼眼镜头畸变图像实时校正算法

鱼眼镜头拍摄到的图像具有严重的畸变,不利于人眼观察和机器识别,需要对畸变的鱼眼图像进行校正。文章提出一种鱼眼图像校正算法,在扫描线逼近法的基础上提出了改进的有效区域提取算法,且针对校正后图像提出一种新的展开方法。     

基于改进扫描线逼近的鱼眼图轮廓提取算法的研究

鱼眼镜头可以克服普通镜头视场小的缺点,但是鱼眼图像具有严重的桶形畸变,在利用鱼眼图像信息之前需要对鱼眼图像进行校正展开。鱼眼图像轮廓的提取是图像校正前至关重要的步骤,影响最终校正的效果。其中扫描线逼近算法计算量最小,速度最快,应用最广,但仍具有抗噪能力差的缺陷。针对此问题,本文提出了一种改进算法,首先引入扫描步长采用新的扫描方案提高算法的运行速度,然后采用新的阈值计算方法实现自动阈值的选取,最后利用局部二值化去噪思想抑制噪声,实验结果表明在不增加算法运行时间前提下改进算法能够有效改善鱼眼图像轮廓的提取效果,有很强的实用价值。