鱼眼镜头与折反式全景镜头区别
时间：2016-11-25 阅读：2952
摄像机拼接方式：利用多个摄像机拼接实现大范围监控。此方法的难度在于各摄像机输出图像的图像匹配以及图像拼接；另外，各摄像机的同步触发以及同步输出也尤为重要，而且后期多图像融合实时输出对软硬件的要求也非常高，要达到较好的效果，成本较高。一般适用于对成本不敏感且分辨率要求很高的特定情况应用。
单台摄像机，通过旋转拼接的方式：此方法的实时性较差，且需要旋转机构，成本较高，仅适用于实时性要求不高的场合。
单镜头+单摄像机实现全景成像，这是目前应用比较广泛的全景成像方式。根据成像原理的不同，单镜头分为鱼眼全景镜头和反射-折射式全景镜头。在模拟相机时代，受制于摄像机的像素不高，单镜头+单摄像机实现全景成像时，监控景物所占像素极小，分辨率较低，因此可用性一直不强。随着高清摄像机的发展，现阶段监控CCTV摄像机可达千万像素，单镜头+单摄像机实现全景的应用范围及前景非常好。以下主要介绍这两种镜头的原理以及差别。
A、鱼眼式全景镜头
原理：与常规光学系统设计不同，根据相似成像原理，鱼眼镜头利用大曲率负透镜人为引入大量的桶形畸变实现广角范围内的成像，同时也避免了边缘由于视场角的增大照度急剧下降的问题。
成像特点：
能够利用一个镜头实现180°以上视场，且视场内无盲区；
径向方向（从成像圆中心向外）包含景物的高度信息，切向方向（成像圆中心的同心圆的切线）包含物体的水平信息；
鱼眼图像中心较小视场内的景物占了大量像素，图像外圆区域景物场景多但所占像素较少，因此，鱼眼图像面临的一个问题就是如何通过设计增加边缘视场所占像素，提高边缘景物分辨率；但受限于成像原理，提高边缘景物分辨率会大大增加鱼眼镜头的设计难度以及加工难度；
鱼眼镜头设计采用非线性的相似成像原理，且人为引入了大量的桶形畸变，因此在鱼眼图像进行展开时，只能采用拟合的方式，图线展开精度与算法相关性较大，且展开图像畸变难以*校正；
鱼眼摄像机的设计以及安装较为方便，采用常规摄像机的方式将常规镜头更换为合适的鱼眼镜头即可实现全景摄像机。
B、反射-折射式全景镜头
原理：利用非球面（球面）反射镜（组）实现大范围视场角收集，后经过匹配的中继常规镜头入射到CCD/CMOS传感器成像。根据反射镜面形的设计，理论上可实现空间（4π）成像。
成像特点：
能够利用反射镜（非球面或球面，一个或一组）实现水平360°，俯仰90°以上的环形视场成像；根据成像原理，在摄像机的安装方向会有盲区存在，可改进单反射镜为双反射镜的方式以及根据具体的结构设计减小盲区，但由于结构上有遮挡视场的部件存在，不能*消除盲区；
水平方向视场角360°，俯仰视场角可根据要求更改反射镜的面形设计，理论上可实现-90°～90°俯仰视场角；
和鱼眼镜头类似，径向方向（从成像圆中心向外）包含景物的高度信息，切向方向（成像圆中心的同心圆的切线）包含物体的水平信息；
不增加设计难度以及成本的情况下，可通过非球面反射镜（组）的设计，极大提高边缘景物所占像素以及分辨率；非常适用于对环形区域的全景监控；
成像原理类似于摄像机的单视点成像，反射镜一般采用二次曲面设计，在进行全景展开时，能够根据曲面面形以及几何投影关系非常的还原成像景物的空间坐标，展开图像无畸变；由于其高精度还原成像景物的空间坐标，可联动外接高速球摄像机实现细节观察；采用反射-折射全景成像的摄像机zui早应用于机器人导航等机器视觉领域；
镜头的装调精度要求较高；
摄像机结构形式多样化；
非球面反射镜目前的加工成本偏高。