鱼眼镜头的原理与应用

HALCON图像处理与机器视觉2018-06-28 18:11:15

鱼眼镜头是一种焦距为16mm或更短焦距并且视角接近或等于180°的镜头。 它是一种极端的广角镜头,为使镜头达到最大的摄影视角,这种摄影镜头的前镜片直径且呈抛物状向镜头前部凸出,与鱼的眼睛颇为相似,俗称“鱼眼镜头”。

鱼眼镜头属于超广角镜头中的一种特殊镜头,它的视角力求达到或超出人眼所能看到的范围。因此,鱼眼镜头与人眼真实世界的景象存在很大的差别,因为实际生活中我们看见的景物是有规则的固定形态,而通过鱼眼镜头产生的画面效果则超出了这一范畴。

鱼眼镜头的原理

    镜头焦距越短,视角越大,因光学原理产生的变形也就越强烈。为了达到180度的超大视角,鱼眼镜头允许这种变形(桶形畸变)的合理存在。以牺牲图像变形为代价,导致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。也正是这种强烈的视觉效果为摄影者提供了展示个人创造力的机会。

鱼眼镜头的作用

鱼眼镜头最大的作用是视角范围大,视角一般可达到220°或230°,鱼眼镜头在接近被摄物拍摄时能造成非常强烈的透视效果,强调被摄物近大远小的对比。因为鱼眼镜头具有相当长的景深,所以有利于表现照片的长景深效果。

鱼眼镜头的成像有两种,一种像其他镜头一样,成像充满画面;另一种成像为圆形。无论哪种成像,用鱼眼镜头所摄的像,变形严重,透视汇聚感强烈。所以它常被用作特殊效果镜头,比如说一只伸向鱼眼镜头的手臂,会显得比原先长一倍。

鱼眼镜头的应用

1.可以产生强大的视觉冲击力,且景深活动范围大。

2.构图时尽量将被摄主体置于画面中心,这样做可使畸变最小。

3.相反,选择尽可能多的水平线条及易辨认的景物置于画面的边缘,可使畸变效果最大。

4.对于多数鱼眼镜头来说,常用的滤色镜无法使用。

5.用于制作基于现实场景的全景图像。

鱼眼镜头的选择

对于想使用鱼眼镜头的摄影者来说,根据自己期望的鱼眼镜头效果,可选择鱼眼镜头或者鱼眼附加镜。

 

只有35mm单反相机有真正的鱼眼镜头,焦距在8mm左右。影像完全呈圆形,视角为180度。少数几款可达220度,主要应用于科技摄影。

鱼眼镜头是由许多光学镜片组成的,需精密成型和装配,价格非常昂贵。相比而言,鱼眼附加镜要便宜得多。这种附加镜没有焦距,但可改变原有镜头的焦距,达到鱼眼镜头产生的特殊效果。

 

15mm和16mm的鱼眼镜头比较常见,适用于35mm单反相机。24mm、30mm、35mm鱼眼镜头比较适用于中画幅单反相机。高质量的鱼眼镜头价格非常昂贵,而价格低廉的往往质量又较差,所以可以根据实际情况选择合适的鱼眼镜头。

鱼眼镜头和超广角镜头的区别

 鱼眼镜头与超广角镜头之间的区别不仅是焦距长短的不同,主要区别在于视角的大小以及是否校正影像的畸变。超广角与其它镜头一样,竭力校正画面边缘出现的畸变,力争使拍出的画面与实物相一致。

鱼眼镜头则有意地保留影像的桶形畸变,用以夸张其变形效果,拍出的画面除了中心部位以外,其它所有的直线都会变成弯曲的弧线。

鱼眼镜头在机器视觉中的应用

鱼眼镜头在机器视觉行业中应用较少,因为鱼眼镜头通常得到的畸变是机器视觉无法接受的。在一些简单的只需要放大的应用,然后由人眼来判断的视觉系统中,还是可以使用鱼眼镜头的。


机器视觉中常用的传感器尺寸最大的为2/3’,这种传感器的焦距系统为4,假如一枚标称为5mm的Computar百万像素工业镜头,其有效焦距将变为5*4=20mm,也只能算是广角镜头,谈不上鱼眼镜头。

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