四、發(fā)展瓶頸及未來展望

4.1.設計方面

4.1.1 初始結構的設計

相較于一般的光學系統(tǒng)，魚眼鏡頭的光學結構要復雜得多,因此對其初始結構的要求更高。但魚眼鏡頭的設計大部分由商業(yè)公司完成，大學設計的較少，其參數(shù)均為商業(yè)機密,故被公開披露的系統(tǒng)類型、結構參數(shù)都很少,因而沒有足夠多的定型系統(tǒng)供分析借鑒，加大了設計難度。

4.1.2 邊界條件與質量函數(shù)之間的矛盾

對于自動化光學設計來說,質量函數(shù)的優(yōu)化必須被約束在由若干邊界條件所規(guī)定的范圍內。不過,邊界條件越嚴格,則取得優(yōu)化解的空間越小。因此,邊界條件的約束與質量函數(shù)的優(yōu)化是相互矛盾的。魚眼鏡頭要實現(xiàn)成像，需要極大的視場和很高的相對孔徑,因此必須以很大的相對截面?zhèn)鬟f極度傾斜的光束,這使得其光學系統(tǒng)必須包含若干個光焦度很大的組元。以第一透鏡為例,由于它在最前面,口徑最大,第二面又極度彎曲,故被稱為“彎月形透鏡”�！皬澰滦瓮哥R”是魚眼鏡頭光學系統(tǒng)中最重要的組元,因為它對魚眼鏡頭設計的成敗具有決定性的影響。實踐表明,在質量函數(shù)的優(yōu)化過程中,這一組元的變化趨勢多是進一步增大其曲率半徑;而光學工藝、裝配工藝和機械強度等厚度類邊界條件常與這種趨勢形成尖銳矛盾。

此外,考慮到工程應用環(huán)境或成本因素,某些光學材料不宜被采用,因而材料類的邊界約束被強化。與此同時,魚眼鏡頭需要焦距很短而后工作距很長,這種要求常與像質函數(shù)的優(yōu)化發(fā)生抵觸。

4.1.3 優(yōu)化中的“病態(tài)”處理

“病態(tài)”是光學系統(tǒng)自動化過程中出現(xiàn)的發(fā)散、震蕩、慢收斂和無優(yōu)化解現(xiàn)象的統(tǒng)稱。魚眼鏡頭自動優(yōu)化中，“病態(tài)”現(xiàn)象十分頻繁。用傳統(tǒng)方法處理魚眼鏡頭優(yōu)化中的“病態(tài)”是遠遠不夠的，可能導致“死循環(huán)”或接連不斷的持續(xù)“病態(tài)”,使優(yōu)化過程持久陷入困境。

4.2. 像差校正方面

（1）當目標圖像尺寸大于魚眼照片尺寸約4 倍以上，就存在明顯的馬賽克現(xiàn)象;（如圖4-1）

圖4-1魚眼鏡頭拍攝的照片（左）和消除畸變后（右）

（2）當目標圖像尺寸小于魚眼圖像照片尺寸時，目標圖像上相鄰的像素就對應魚眼照片上距離比較大的兩點，那么當系統(tǒng)實時運轉時，就會出現(xiàn)目標圖像的閃爍。

4.3. 展望

（1）作為新興的光學鏡頭，魚眼鏡頭還有很大的應用潛力未被挖掘，可以根據(jù)各種需要設計多種多樣的魚眼鏡頭。

（2）優(yōu)化鏡頭組的設計，獲得光學特性更加優(yōu)良的鏡頭。

（3）提高畸變校正和圖像增強技術。