超短焦全景鱼眼镜头的研究与设计

摘要：着重分析了超短焦鱼眼镜头焦距与分辨率的关系，表明了像面尺寸一定的前提下焦距越短，全景展开的环景边缘分辨率越高。基于以上理念，依据超短焦全景镜头设计思路，设计了一款焦距像高比<0．35，水平视场角=3600，垂直视场角≥1800的全景鱼眼镜头。设计结果表明：在空间频率为200 lp/姗处的MTF值大于O．4，接近衍射极限；在垂直半视场角45。一90。的环景边缘区域拥有大于75％的像素空间，使得环景展开后仍然具有较高的分辨率，从而代替多台不同方位的高解摄像机，实现高清全景监控。

0.引 言

随着科技的发展和社会的进步，对于信息的需求越来越多，准确度也越来越高了。普通人双眼正常视角大约为水平900、垂直70。，而超短焦全景鱼眼镜头可以同时显示比人眼视角大得多范围的视场，实现对水平视角3600，垂直视角1800的环景宽视野场景实现高分辨率的环景展开，可以完全无盲区的实施摄像。在现代光电信息技术行业中占据重要的地位，并且在三维重建、虚拟现实、运动检测、军事领域、机器人视觉系统、安全监控系统、精密工业监测、多媒体技术、艺术摄影、交通记录等领域具有强烈的需求和广

泛的市场。

鱼眼镜头影像的特点：径向方向也就是垂直方向，隐含物体的高度信息，每圈的切向方向也就是水平方向，隐含物体的左右信息；中心处的影像疏而大，外圈的影像密而小。因此，压缩中心图像的像素空间，为环景图像提供更多的像素空间，提高环景展开边缘的成像质量，增大边缘的信息量，减小被压缩量，成为全景鱼眼镜头的设计关键。通过推导鱼眼镜头焦距与空间角分辨率的关系，得出结论：在像面尺寸保持一定的前提下，焦距越短，环景展开的边缘角分辨率越高，成像质量越好。

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