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全景成像系统具有视角大，包含信息多的特点，在汽车电子，直播，电影拍摄等领域发挥着越来越重要的作用。而以鱼眼镜头为代表的超广角镜头由于一次成像，视角宽广，视野内没有遮挡得到了最广泛的运用。超广角镜头设计一直是光学设计的难点，尤其是鱼眼镜头，视场角通常超过180°，光线在镜头中的传播会发生溢出，全反射等问题，给光学设计造成了很大的困扰。同时，鱼眼镜头的前几片是具有很大光焦度的负透镜，面曲率有可能接近半球，所以光学设计过程中要对镜头的加工性格外注意。鱼眼镜头拍摄到的图像与普通直线镜头(Rectilinear lens)拍摄的图像有很大不同，具有很大的畸变，一些情况下不适合直接应用。所以，对鱼眼镜头拍摄到的图像进行畸变校正也是很重要的工作。本文主要设计一款用于运动相机的鱼眼镜头并进行畸变校正算法方面的探索和研究，主要工作如下: 1.本文作者根据前沿的产品和需求提出设计指标，设计了一款视场角为250°的鱼眼镜头，F/#为2.8，成像模型符合等距投影。最终的设计结果成像出色，可加工性好。 2.作者对设计的结果进行了相对照度的分析，提出了一种快速计算相对照度的方法，并与ZEMAX的相对照度曲线做了比较。同时，作者采用反向追迹的方法也计算了相对照度。本文还对镜头的鬼像做了分析，找到了潜在的鬼像路径并提出了改进方法。 3.针对鱼眼图像的畸变校正，作者根据不同的应用环境提出了两种改进的鱼眼图像校正方法:一种是基于透镜方程的直线投影展开方法，该方法能够将局部视角的图像校正为无畸变的直线投影(Rectilinear projection)图像，作者将该方法扩展到能够校正超过180°视角的鱼眼图像;另一种方法是改进的等弧长全景展开方法，作者将透镜方程创新的应用到等弧长展开方法上，校正后的图像比传统方法体现更多有效信息，能够得到很好的效果。 4.作者采用本文中设计的镜头搭建了一个实验装置，拍摄了250°的鱼眼图像。运用拍摄的鱼眼图像，对自己提出的两种畸变校正方法分别进行了验证。