| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| Abbreviations | 第19-20页 |
| Chapter 1 Introduction | 第20-27页 |
| 1.1 Introduction | 第20-24页 |
| 1.2 Thesis Motivation | 第24-25页 |
| 1.3 Objectives | 第25页 |
| 1.4 Contributions | 第25-26页 |
| 1.5 Thesis Outline | 第26-27页 |
| Chapter 2 Fundamentals and background of camera system | 第27-47页 |
| 2.1 Design general considerations | 第27-29页 |
| 2.2 The camera sensor | 第29-34页 |
| 2.2.1 Image formation techniques | 第30-31页 |
| 2.2.1.1 Single point detector scanning | 第30-31页 |
| 2.2.1.2 Linear array scanning | 第31页 |
| 2.2.1.3 Two-dimensional array imaging | 第31页 |
| 2.2.2 Arrays of optical detectors | 第31-33页 |
| 2.2.2.1 CCD optical detectors | 第32-33页 |
| 2.2.2.2 CMOS optical detectors | 第33页 |
| 2.2.3 Optical detector characteristics | 第33-34页 |
| 2.3 The camera objective lens | 第34-36页 |
| 2.4 Optical system aberrations | 第36-44页 |
| 2.4.1 Spherical aberration | 第37-38页 |
| 2.4.2 Coma aberration | 第38-40页 |
| 2.4.3 Astigmatism aberration | 第40-41页 |
| 2.4.4 Field Curvature | 第41-43页 |
| 2.4.5 Distortion | 第43-44页 |
| 2.4.6 Aberration discussion | 第44页 |
| 2.5 History of fisheye camera | 第44-47页 |
| Chapter 3 Fisheye objective lens designs | 第47-82页 |
| 3.1 Introduction | 第47页 |
| 3.2 Fisheye objective lens design idea | 第47-48页 |
| 3.3 Fast fisheye lens limiting factors | 第48-55页 |
| 3.3.1 Fisheye lens mapping concept | 第48-50页 |
| 3.3.1.1 Rectilinear projection function | 第48-50页 |
| 3.3.1.2 Fisheye distortion model | 第50页 |
| 3.3.2 The relative illumination | 第50-52页 |
| 3.3.3 Fisheye lens distortion | 第52-54页 |
| 3.3.3.1 Radial distortion | 第52-54页 |
| 3.3.3.2 Tangential distortion | 第54页 |
| 3.3.4 Lateral color and Secondary spectrum | 第54-55页 |
| 3.4 Fisheye lens system design | 第55-68页 |
| 3.4.1 First order fisheye lens design and software optimization | 第55-57页 |
| 3.4.2 Ultra-wide fast fisheye lens design results and evaluation | 第57-68页 |
| 3.4.2.1 (twelve) Lenses in (ten) Groups ultra-wide fisheye lens design | 第58-63页 |
| 3.4.2.2 (Ten) Lenses in (seven) Groups ultra-wide fisheye lens design | 第63-68页 |
| 3.5 Simplified and compact fisheye lens system design | 第68-81页 |
| 3.5.1 Compact fisheye lens specifications | 第68-69页 |
| 3.5.2 Compact design key points | 第69-70页 |
| 3.5.3 First order design | 第70-75页 |
| 3.5.4 Performance analysis and results of a compact fisheye design | 第75-81页 |
| 3.5.4.1 Fisheye objective lens and its image feature analysis | 第75-80页 |
| 3.5.4.2 Tolerance analysis | 第80-81页 |
| 3.5.4.3 Compact fisheye lens discussion | 第81页 |
| 3.6 Summary | 第81-82页 |
| Chapter 4 Foveated fisheye objective lens | 第82-109页 |
| 4.1 Introduction | 第82页 |
| 4.2 Fisheye lens traditional projection functions | 第82-84页 |
| 4.3 Foveated fisheye lens definition and analogy | 第84-86页 |
| 4.4 Foveated fisheye projection function and modeling description | 第86-89页 |
| 4.5 Foveated fisheye objective lens system design | 第89-98页 |
| 4.5.1 FFE lens design specifications | 第89-90页 |
| 4.5.2 FFE lens projection function control and optimization process | 第90页 |
| 4.5.3 FFE lens design results | 第90-98页 |
| 4.6 Fovea-Stereographic fisheye (FSFE) projection function and modeling | 第98-99页 |
| 4.7 FSFE objective lens system design | 第99-108页 |
| 4.7.1 FSFE lens design specifications and optimization process | 第99-101页 |
| 4.7.2 FSFE lens design results | 第101-108页 |
| 4.8 Summary | 第108-109页 |
| Chapter 5 Geometric distortion compensation in foveated fisheye cameras | 第109-137页 |
| 5.1 Introduction | 第109页 |
| 5.2 Camera coordinate system | 第109-114页 |
| 5.2.1 Projective space | 第110-111页 |
| 5.2.2 Homogenous coordinate | 第111-112页 |
| 5.2.3 Perspective projection | 第112-113页 |
| 5.2.4 Back projection | 第113-114页 |
| 5.3 Calibration of the pinhole camera model | 第114-117页 |
| 5.3.1 The camera internal calibration parameters | 第114-116页 |
| 5.3.2 The camera ex1:ernal calibration parameters | 第116-117页 |
| 5.4 Fisheye camera models | 第117-125页 |
| 5.4.1 Polynomial models of radial distortion | 第117-118页 |
| 5.4.2 Non-polynomial models of fisheye radial distortion | 第118-124页 |
| 5.4.3 Fisheye manufacturing radial distortion model | 第124-125页 |
| 5.5 Fisheye camera calibration | 第125-130页 |
| 5.5.1 Calibration pattern | 第126页 |
| 5.5.2 Calibration of foveated fisheye effective focal length | 第126-128页 |
| 5.5.3 Camera center of distortion calibration | 第128-129页 |
| 5.5.4 Fisheye distortion coefficients calibration | 第129-130页 |
| 5.6 Foveated fisheye image correction | 第130-135页 |
| 5.6.1 FFE image radial distortion correction model | 第132页 |
| 5.6.2 Simulation results for FFE image correction | 第132-133页 |
| 5.6.3 FSFE image radial distortion correction | 第133-135页 |
| 5.6.4 Simulation results for FSFE image correction | 第135页 |
| 5.7 Summary | 第135-137页 |
| Chapter 6 Conclusions and Future work | 第137-140页 |
| 6.1 Conclusions | 第137-139页 |
| 6.2 Recommendations for future work | 第139-140页 |
| Acknowledgements | 第140-141页 |
| References | 第141-149页 |
| Appendix A (Publications) | 第149-150页 |
| Appendix B (Analysis of tolerances) | 第150-156页 |
| Appendix C.1 (FFE lens Zemax user-defined macro program) | 第156-158页 |
| Appendix C.2 (FSFE lens Zemax user-defined macro program) | 第158-160页 |
| Appendix D (Lagrange minimization method) | 第160-161页 |
| Appendix E.1 (Geometric distortion correction program for FFE) | 第161-164页 |
| Appendix E.2 (Geometric distortion correction program for FSFE) | 第164-166页 |
