魚眼レンズとは何か、および魚眼効果の種類

魚眼レンズは超広角レンズであり、パノラマ レンズとしても知られています。一般的には焦点距離16mm以下のレンズを魚眼レンズと考えていますが、工学的には視野角範囲が140度以上のレンズを総称して魚眼レンズと呼びます。実際には、視野角が 270 度を超える、あるいは 270 度に達するレンズもあります。魚眼レンズは、樽型歪みが多い反望遠光グループです。このレンズは前玉が放物線状に前方に突き出ており、その形が魚の目に似ていることから「魚眼レンズ」と呼ばれ、魚が水の上のものを観察しているような視覚効果が得られます。

魚眼レンズは、大きな視野角を得るために人工的に大量の樽型歪みを導入することに依存しています。したがって、画像の中心にあるオブジェクトを除いて、直線であるべき他の部分には一定の歪みが生じ、そのため、アプリケーションには多くの制限が生じます。たとえば、セキュリティの分野では、複数の通常のレンズの代わりに魚眼レンズを使用して広範囲を監視できます。視野角は180°以上に達するため、死角がほとんどなく監視できます。しかし、画像の歪みにより、物体は人間の目で認識することが難しく、監視能力が大幅に低下します。別の例はロボット工学の分野であり、自動ロボットは周囲のシーンの画像情報を収集し、対応するアクションを実行するためにそれらを識別する必要があります。魚眼レンズを使用すると収集効率が 2 ～ 4 倍向上しますが、収差によりソフトウェアの識別が困難になります。では、魚眼レンズからの画像をどのように認識するのでしょうか?画像内のオブジェクトの位置を識別するアルゴリズムが提供されています。しかし、ソフトウェアの計算量が複雑なため、複雑なグラフィックスの認識を実現することも困難です。そのため、現在では一連の変換によって画像の歪みを取り除き、正常な画像を取得して識別する方法が一般的です。

イメージサークルとセンサーの関係は以下の通りです。

もともと、魚眼レンズは、画像処理中に生じる樽型歪みによる特別な美しさのため、写真撮影でのみ使用されていました。近年、魚眼レンズの応用は、広角イメージング、軍事、監視、パノラマシミュ​​レーション、球面投影などの分野で一般的に使用されています。他のレンズと比較して、魚眼レンズは軽量で小型であるという利点があります。