全向摄像机由于具有较大视场,在机器人导航、视觉监控、基于真实场景图像的虚拟漫游、基于图像的测量与三维重建等方面具有广泛的应用.由于摄像机标定是从二维图像获取三维信息必不可少的步骤,同时,全向摄像机拍摄的图像具有较大的畸变,在很多应用场合需要进行校正,所以,研究全向摄像机标定具有重要的理论研究意义和实际应用价值.该文主要是围绕全向摄像机的标定展开的,主要工作有:1.提出了一种基于球面透视摄影约束的鱼眼镜头校正方法.球面透视摄影约束是指空间直线的球面透视摄影为球面上的大圆.我们首先使用含有变形校正参数的鱼眼变形校正模型,将空间直线的鱼眼投影曲线上的点映射为球面点,然后通过球面点到大圆的球面距离最小来拟合大圆,恢复了变形校正参数.2.提出了一种新的基于几何不变量的反射折射摄像机标定方法.证明了一条直线投影二次曲线能提供关于摄像机内参数的三个独立约束方程,一个球的摄影二次曲线能提供关于摄像机内参数的两个独立约束方程,进而分别给出了基于直线和基于球的摄影不变量的标定方法.3.提出了单光心反射折射摄像机和鱼眼摄像机的一种统一的成像模型.该统一模型的一个非常好的优点是现有的关于单光心反射折射摄像机的标定方法可以直接应用到鱼眼摄像机的标定中去.4.证明了在反射折射摄像机标定后,直线投影仅有两个参数,球投影仅有三个参数.鉴于此,我们提出了一种新的基于Hough变换的有效的提取直线投影和球投影的方法.5.针对大范围场景漫游系统中存在视点改变时相邻两个全景图之间的平滑过渡问题,我们提出了采用在两个全景图的过渡路径上离散地拍摄多幅图像,利用图像变换的方法,实时生成非采样点处的图像的过渡方法.该方法能比较好地完成相邻两个全景图之间的平滑过渡.同时我们还利用这种方法实现了一个基于链式全景图的大范围场景漫游原型系统.