360度全景摄像技术原理介绍

通常只有在必须的情况下，我们才费尽周折地试图在狭小空间安装视频监控设备。就当人们开始将要习惯忍受这样的架设行为时(固有的需求矛盾所制)，悄然产生一种新生力量---- 360度全景摄像。

以往我们在狭小空间试图构建监控系统，无外乎会采用几种方案：短焦距镜头摄像机、调整安装位置、或多摄像机联动对射等。但以上几种方式都存在着不同的应用缺陷;选择短焦距镜头摄像机时，水平可视范围小于80度(广角也超不过90度)，因而监控范围较小;调整安装位置，往往受到客观环境的制约而影响稳定安装(例如一面是玻璃、一面是门、顶上有电线或无法承重的装饰吊顶等等);选择多摄像机联动对射，不仅增加了设备投入的成本，也使得施工变得更加繁琐。

一 360度全景摄像技术简介

顾名思义，360度全景摄像就是一次性收录前后左右的所有图像信息，没有后期合成，更没有多镜头拼接。其原理依据仿生学(鱼眼构造如图1)采用物理光学的球面镜透射加反射原理一次性将水平360度，垂直180度的信息成像(如图2)，再采用硬件自带的软件进行转换，以人眼习惯的方式呈现出画面。

图1 鱼眼结构

图2 鱼眼镜头的硬件示意图

鱼眼镜头是一种超广角的特殊镜头，其视觉效果类似于鱼眼观察水面上的景物。鱼的眼睛类似人眼构造，但是相对于扁圆形的人眼水晶体，鱼眼水晶体是圆球形，虽然只能看到比较近的物体，但却拥有更大的视角。

图3中，人眼看水中实物，由于实物反射的光线在水中发生折射，使人误以为物体处于虚像的位置(例如水中筷子弯曲现象)。根据折射原理，光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角;光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。也可以概括为，光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化。鱼眼镜头就是利用折射原理，本着拥有更大的球面弧度(类似鱼眼的球形水晶体)，成像平面离透镜更近(鱼眼的水晶体到视网膜距离很近)的设计思想，进行开发制造的。

一般来说，焦距越短，视角越大，而视角越大，因光学原理产生的变形也就越强烈。为了达到水平360度，垂直180度的超大视角，鱼眼镜头允许桶形畸变合理存在，除了画面中心的景物保持不变，其他本应水平或垂直的景物都发生了相应的变化。为了把畸变后的图象转化为适合于人眼观看的正常图像，需要通过软件对图像进行坐标变换，并进行图像修正等处理。

图4是以日本FXC鱼眼镜头为例，简要介绍360摄像头软件处理的基本流程：