1.什么是魚(yú)眼鏡頭？

魚(yú)眼鏡頭是一種短焦距、超廣角的特殊鏡頭，視場(chǎng)角度為180度到270度，它的視覺(jué)效果類(lèi)似于魚(yú)在水中觀察水面上的景物。魚(yú)眼鏡頭的設(shè)計(jì)與制造基于光的折射原理，外觀跟魚(yú)的眼睛很像，因此叫做“魚(yú)眼鏡頭”，魚(yú)眼鏡頭拍攝的圖像為魚(yú)眼圖像。

2.魚(yú)眼鏡頭的構(gòu)造？

標(biāo)準(zhǔn)的魚(yú)眼鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常由多層鏡片組構(gòu)建。它的前鏡片直徑短且呈拋物狀朝鏡頭前部凸出。光線射入魚(yú)眼鏡頭會(huì)經(jīng)過(guò)多次折射之后在攝像機(jī)的成像芯片上成像。

3.魚(yú)眼鏡頭的投影成像過(guò)程

在整個(gè)魚(yú)眼相機(jī)成像過(guò)程中，主要涉及到4個(gè)坐標(biāo)系：世界坐標(biāo)系XYZ，相機(jī)坐標(biāo)系XcYcZc，圖像物理坐標(biāo)系xy(單位mm)和圖像像素坐標(biāo)系uv(單位pixel)。

球面相當(dāng)于是平面透視的投影平面，也是魚(yú)眼鏡頭的成像面。

三維空間中的物體點(diǎn)先全部映射到球面上，球面上的所有點(diǎn)再非線性地投影到魚(yú)眼圖像的成像面上。

從世界坐標(biāo)系到圖像像素坐標(biāo)系的投影過(guò)程可以描述為以下4步：

（1）世界坐標(biāo)系下點(diǎn)Xw轉(zhuǎn)換到相機(jī)坐標(biāo)系下點(diǎn)Xc；

（2）將Xc投影到相機(jī)坐標(biāo)系下單位視球面上的點(diǎn)Xs；

單位視球面上的點(diǎn)

（3）Xs投影為像素坐標(biāo)系下的點(diǎn)xm，通過(guò)不同的投影模型；

等距投影是目前最常用于描述魚(yú)眼相機(jī)成像的模型；

體視投影具有理想的幾何特性，但是工藝上難以實(shí)現(xiàn)；

等立體角投影和等距投影類(lèi)似，但計(jì)算上相對(duì)復(fù)雜；

正交投影只能用于描述視場(chǎng)小于180度的鏡頭。

（4）將xm轉(zhuǎn)換到像素坐標(biāo)系系下的點(diǎn)[u,v]

4.魚(yú)眼鏡頭的畸變模型

相機(jī)的畸變主要有徑向畸變和切向畸變，描述為投影過(guò)程中到主點(diǎn)距離r的表達(dá)式。

魚(yú)眼鏡頭主要考慮徑向畸變。

5.魚(yú)眼鏡頭的應(yīng)用領(lǐng)域？

魚(yú)眼鏡頭起初被廣泛應(yīng)用于攝影領(lǐng)域。

魚(yú)眼鏡頭具有長(zhǎng)景深，非常善于表現(xiàn)圖像的遠(yuǎn)景深效果，其特殊的光學(xué)結(jié)構(gòu)為近距離拍攝大范圍場(chǎng)景創(chuàng)造了條件。之后魚(yú)眼鏡頭被廣泛應(yīng)用于天文，電影，測(cè)量，氣象，醫(yī)療，安防，大范圍監(jiān)控系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、虛擬實(shí)景技術(shù)、全景瀏覽等領(lǐng)域。