文档介绍：上海大学
硕士学位论文
鱼眼镜头成像研究以及初步设计
姓名:王健俊
申请学位级别:硕士
专业:精密仪器及机械
指导教师:吕丽军
20100301
摘要关键词:鱼眼镜头,光阑球差,“非相似,,成像,负弯月状镜头鱼眼镜头光学系统是一种大视场角成像的光学系统,可以摄取普逶镜头无法比拟的场景范围。随着信息化时代的到来,鱼眼镜头在导航、透信、枫器视觉、微小智能系统等方砸都获得了成功的应用。从鱼眼镜头的结构来说,由于孔径光阑之前若干组元具有数值很大的负光焦度,其外形通常是那种极度弯曲且凹向光阑的负弯月状,当孔径光阑中心点经过这样的前组逆向成像时,必然产生大量的光阑球差,因此计算光阑球差是设计这类系统不可缺少的一环。而这种负弯月状镜头,一般起压缩半视场角的作用,从而实现大角度成像的图的,所以这类镜头的参数的初始设计与分析也是非常有意义的。本文具体研究内容如下:L吧芰擞阊劬低诽赜械摹癹嗨成像的原理,以及分析了鱼眼镜头的物像关系和四种不网的投影成像模式的特点和适用场合,其中包括等距投影、等立体角投影、体视投影和正交投影。隽擞阊劬低饭饫磺虿畹亩ㄒ澹樯懿⒎治隽思钢止谕夤饫磺虿畹求解方法的优缺点,并且提出了两种光阑球差的求解方法,通过鱼眼镜头设计实例证明,得到了光阑球差的数值分布,具有很好的精度。剿餍苑治隽擞阊劬低返那白楣庋低车慕峁梗饕J怯煞沧楦和湮缸镜头组成。通过建立模型分析,得到了足个初始参数的限定公式。最后通过个鱼眼镜头实例来说明推导出的限定公式的谁确性和普遍性。杓屏艘惶。鱼眼镜头的鹤槌跏疾问懔说染嗤队俺上竦奶点,能够起到压缩光线以及视场角的作用,完成了设计的基本目的。上海文学硕士学位论文
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第一章绪论课题来源课题研究的目的和意义是在光波频段实现这种“获取挠乓齑ǜ衅鳌!K赏U蕉凡慷犹峁拔本课题来源于国家自然科研基金项目和上海市教委创新基金项上给出了如下的解释:“鱼眼话闶侵甘映〗浅。的镜头,典型的大约是#但也能大到超过#纳愕氖蔷哂忻飨酝靶位涞恼掌由以上的定义可以看出,鱼眼镜头是一种大视场角成像的镜头,可以摄取普通镜头无法比拟的场景范围。其应用从特殊摄影逐渐扩展到天文、气象、球幕电影【、建筑测量【、管道内壁检测、医疗内窥检查,乃至公安、边防、海防等领域。随着信息化时代的到来,鱼眼镜头有在导航、定位、通信、机器视觉、微小智能系统等方面获得成功的应用。在安全监视方面,由于它以凝视方式工作,不需要旋转和扫描,故可以悄无声息地将来自任意方向的目标尽收眼底,这种优势将使现在流行的被称为“电子眼钠胀–摄像机无法与之相比。在国防和军事上,鱼眼镜头占据着不可替代的地位。畁,现在战争所追求的“信息优势’’,其先决条件就是全空域包容和全实时的信息获取,而鱼眼镜头系统就处不在,无时不有”的全向感知能力,而且相对于别的系统而言,鱼眼镜头具有体积小、质量轻、功耗低的优势。鱼眼镜头应用在建筑测量上也取得了可喜的成就,利用鱼眼镜头相机获取全景照片,研究风景几何空间、风景直觉空间和大型建筑物与相应照片的数学映射关系,从而进行城市规划,取得了重要的鱼眼镜头视场角大,所以因而引入了大量的桶形畸变,将它作为摄影镜头能够取得一些特殊效果。图为几款拍摄用的鱼眼镜头。图为鱼眼镜头拍摄的效果】,呈现出一种近大远小的效果。目的支持。何谓鱼眼镜头【国家标准疶镜头甧经验。上海大学硕士学位论文
鱼眼镜头发展历程‘年,甒谝桓鲎奥娜萜魃细且徊AО宀⒐钩梢徽肟紫嗷用以实现超广角摄影。年,。他用一个半球状玻璃透镜取代上述“水箱⒃诎肭虿A妇档钠矫嫔细哺且黄醒肓粲行】椎墓馄痢S谜种装置拍摄天空的云层,可以实现近乎半球空域的“凝视哺恰U庵稚杓颇仿了水下鱼类仰视天空的状态,能够取得半球空域的图像。但的这种设计所成的像照度较低,存在图像质量上的较大缺陷。年,瓾贐妇档那耙胍桓龉饩劢苟染灾导ù蟮母和湓形透镜,使系统的∏飨约跣。ú钜脖挥行У亟档停食上裰柿可比结构的透镜有显著的改善。用这种光学结构得到了较好的半球空域图鱼眼镜头图鱼眼镜头成像效果上海人学硕上学位论文
贬酽~型嘛淼”/国内外研究概况亍一的云层照片,故这种结构也被叫做天空镜头。通常将提出的这种透镜结构作为鱼眼镜头的雏形。年,甋褂昧肆礁龈和湓滦瓮妇担炕硕源笫映〗侵鞴庀叩“发散饔茫低辰峁共问员淞吭龆啵峁剐问礁雍侠恚上裰柿康到进一步提高。世纪年代后,由于光学自动设计技术的应用,鱼眼镜头发展迅速,出现了不少像质优良的光学结构。年尼康提出了片橛阊劬头的结构,如图左图所示。,这款镜头的视角为龋ň低烦ざ却锏,如图右图所示。目前关于鱼眼镜头的研究资料非常少,国内的鱼眼镜头以及相关的设备球幕电影放映机