随着数字图像传感器(CCD、CMOS)的兴起,图像处理变得更为方便快捷,使得全景相机应用更为广泛目,在监控、探测和娱乐设备方面都有广阔的应用前景。全景相机经过几十年的发展,现阶段全景镜头存在缺失中心视场及环带视场取景范围小两个主要缺点。本文光学设计部分针对这两个方面集中改进。根据取景镜头的成像模式不同,本文设计了环带式全景相机和折返式全景相机两种成像系统。两种系统都以视场(0-135°)×360°、畸变小于1%为设计基本要求,采取取景镜头和中继透镜分段设计,达到各自成像要求,两部分衔接后对系统整体进行优化处理。其中折返式全景相机的取景镜头是经过一次反射取景成像,由于取景镜头没有矫正像差的能力,整个系统的像差矫正由中继透镜组完成,使得整个成像系统较长,中继透镜组结构较为复杂,镜片材料成本较高;环带式全景相机的取景镜头选取二次反射的成像结构,可以更轻松的获取大范围视场,前置了独立的反射镜可以分担一部分像差矫正的任务,使得中继透镜组结构相对简单,成像质量更加理想。两种设计中都采用了非球面面型,通过合理的选取使用光学材料和镜组结构,完成了本次设计,达到了弥补中心视场、扩大环带视场范围和提高成像质量的目的。比较以往的全景相机结构,本次设计中的两种结构简化了系统整体结构,大大提高了成像质量。本次设计的图像处理部分主要集中于解决大视场成像的大畸变问题,通过相机的标定、图像的预处理、图片的配准、图像融合和图像线性环形展开等步骤对两种光学结构获取的图像进行处理,获得符合人眼观察规律的图像。图像处理部分完成了图像去畸变、环形展开获取易读图像的工作,达到了较好的成像效果。