鱼眼镜头摄像机具有大视场角的特点，但存在严重的图像变形，常规的校正算法实时性较差。本文详细介绍了采用纹理映射技术实现鱼眼镜头校正的方法。实验表明，该方法不但较好地完成了镜头的校正，而且大大提高了系统的实时性，解决了传统方法中的几个问题。

鱼眼镜头是一种焦距极短但视角很大的镜头.紧凑型鱼眼镜头光学系统的工作波段在可见光范围内,全视场为172°,能很好地解决广角镜头的轴外像差和边缘像面照度问题.设计的鱼眼镜头光学系统具有结构简单、体积小、成像质量好的特点.系统总长80.9 mm,后工作距离为18.8 mm.所选像元尺寸为12μm×12μm,像素数为1 280×1 024时,CCD对应的空间分辨力为27.2 lp/mm,边缘视场的MTF值最小,优于0.60.设计结果较理想.

鱼眼镜头具有大视场、短焦距等优点,近年来被广泛应用到不同的领域。由于鱼眼镜头成像存在较大的畸变,目前主要用来目标监测,在目标物体的识别方面应用得很少。为此,提出一种基于球面透视投影约束的鱼眼图像校正方法,并用双线性插值法对校正后的图像进行填充,为鱼眼镜头在目标物体识别跟踪方面的应用做了准备工作。实验结果表明采用上述方法能够很好地对鱼眼图像畸变进行校正,且校正后的鱼眼图像符合人的直观感觉,真实感较强,图像边缘清晰。

为了满足监控系统中单镜头可实现全景监控的需求,运用仿生学原理,在原有鱼眼镜头的基础上结合监控系统的需求,运用ZEMAX软件设计了一款视场为180°,相对孔径为1/1.6的鱼眼镜头。该镜头由9片透镜组成,总长度为68.5mm,采用1/3英寸CCD作为图像接收器件。在120lp/mm时,其MTF曲线在轴上大于0.4,在80lp/mm时,在0.7带上大于0.3。由于是超广角镜头,此镜头畸变很大,在边缘视场具有接近100%的桶形畸变。

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=360°,垂直视场角≥180°的全景鱼眼镜头。设计结果表明：在空间频率为200lp/mm处的MTF值大于0.4,接近衍射极限;在垂直半视场角45°~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。