360度全景摄像技术原理介绍

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2024年1月4日发(作者：)

360 度全景摄像技术原理介绍

通常只有在必需的状况下，我们才费尽周折地试图在狭小空间安装视频监控设备。就当人们开头将要习惯忍受这样的架设行为时(固有的需求冲突所制)，悄然产生一种生力气----

360 度全景摄像。

以往我们在狭小空间试图构建监控系统，无外乎会承受几种方案：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本钱，也 使得施工变得更加繁琐。

— 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全部图像信息，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)承受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)，再承受硬件自带的软件进展转换，以人眼习惯的方式呈现出画面。

图 1 鱼眼构造

图 2 鱼眼镜头的硬件示意图

鱼眼镜头是一种超广角的特别镜头，其视觉效果类似于鱼眼观看水面上的景物。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)。依据折射原理，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，进展开发制造的。

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猛烈。为了到达水平 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展坐标变换，并进展图像修正等

处理。

图 4 是以日本 FXC 鱼眼镜头为例，简要介绍 360 摄像头软件处理的根本流程：

360 度全景图片

转换坐标并做图像增加处理

图 4 软件处理流程

截取局部信息

图 5 是日本 FXC360 全景处理处理系统中，圆形图像转换为平面图像所用到的原理与方程式。在 PC 端软件或者嵌入式处理系统中通过计算处理，呈现出人眼所习惯的平面图像。

图 5 软件处理所用方程式

二 360 度摄像头的产品特点

1，压倒性的宽角度摄像

水平 360 度，垂直 180 度全景摄像，颠覆了以往广角摄像机的概念。对360 度产品来说，

视频监控已经无死角。

图 6 一般摄像头取景角度

图 7 360 度摄像头取景角度

2，球面图像可转化为正常的平面视图

鱼眼摄像头所取景的图像，经过摄像机内部软件的修正，图面开放等处理，可转化为适合人眼的正常平面视图。

图 8 平面开放实景图

3，降低本钱。

相比承受传统摄像机视频监控系统，承受全方位取景的 360 度摄像头，可以有效降低摄像头数量，并缩减在多输入硬盘录像机方面的投入，还可降低施工布线难度，并节约后续维护费

用。

4，可接入已有的视频监视系统

360 度摄像头，可以无缝接入已有的模拟监控系统，扩展性较好。用铜轴电缆与一般的硬盘录像机接续，即可实现 360 度全景监控。

三 应用案例

360 度全景摄像可以广泛应用于楼宇大厅，出入口，电梯，会议室，饮食店，停车场，工厂厂房多钟场合。下面是承受 360 度全景摄像设备实现的某监控实例。

在狭小的公交车车厢内的应用(如图 9，图 10 所示)。该案例承受日本FXC 的 360 全景摄像头，安装于车厢中部，仅用一台设备，即可实现无死角全景视频监控。假设承受传统的摄像机监控， 一节车厢大约要 4 台设备才能掩盖全部范围，在狭小的空间内，破坏美感，简洁引起乘客不快。

图 9 车内球形成像

图 10 车内成像开放

某公司会议室内应用 (如 图 11 所示)。该案例中，结合音视频记录设备，承受 360 全景摄像技术，仅用一台设备，即可真实地全程记录会议。把记录数据上传至效劳器，可供日后查阅或相关被授权人员阅览。日本 FXC 株式会社的该系统是会议记录行业的终极设备。

图 11 会议室中的三种视觉处理(原始图像、二分图像、四分图像)

如上述实例所示，360 度全景摄像可以将四周环境图像信息尽收“眼”底。在狭小的空间应用自如，可以剔除死角和盲区。假设不考虑整体尺寸，依据市面上现有的2.8mm (75 度)广角摄像机组合来实现一台 360 度“全景”摄像机的视野，需要{(360 ÷ 75 ≈ 5)+(180 ÷ 75

≈ 2)} ≈ 7 台。四 其他特点

除上述特点之外，360 度全景独有的虚拟 PTZ 技术(如图 11)，使得可以在回放图像时，体验Zoom In/Out 以及旋转等操作，可完全取代传统高速球机中电机驱动的云台掌握系统。有了虚拟 PTZ 的技术根底，一方面实现虚拟现实将更为简洁;另一方面，将削减机械电机部件，

更大程度上削减设备功耗和发热，削减器件摩擦损耗，延长设备和系统的使用寿命。

承受 360 度全景摄像头，狭小空间的视频监控系统就有了一套全的方案，可解决视距、视角、安装、本钱掌握等多种问题。

图 12 日本 FXC 摄像头虚拟 PTZ 操作实例

五 结语

360 度全景以其能真实快速表现 360 度范围内场景的全部图像信息，能给扫瞄者带来身临其境的感觉，在多种应用场景中，优势都比较明显。 除了在监控行业，在产品展现、视频教学、影音消遣、虚拟现实等方面，也可发挥巨大作用;信任在不久以后这种图像技术会应用到各个行业中。

本文标签： 图像全景监控鱼眼摄像机