透過凸透鏡將光線以不同角度偏折，將立體空間壓縮至平面，最大化地囊括場景內容。這種獨特的視角變換，正是凸透鏡效果的精髓。除了在運動攝影中聚焦動態，或在搞笑影片中創造誇張趣味，我們又如何透過影像處理重現這種視覺效果？
素材取用
圖片：＜雲端下載＞ | 清明 by DaylightAllure
概念釐清
凸透鏡效果，或者我們更常說的魚眼效果，其原理是模擬通過凸透鏡時所產生的視覺效果。當我們透過凸透鏡觀察時，會發現靠近圓心的部分會產生明顯的放大現象，而隨著距離圓心越遠的地方，影像就會出現不同程度的形體扭曲。那這種奇葩的視覺效果究竟有什麼用途呢？
最初始的概念是為了頭頂無邊無盡的穹頂，透過這種讓光變形散射的方式取得最大的角度，比起超廣角鏡頭能含括更多的資訊，並透過形變呈現出空間關係。
其最常被用來營造誇張搞笑的氛圍，製造有趣的視覺效果。另外在拍攝動態運動場景時，魚眼效果更能在保持對主要人物或物體清晰聚焦的同時，捕捉到更寬闊的環境畫面，為觀眾帶來更加豐富的視覺體驗與動態模糊。
投影方式
但魚眼鏡頭可以有不同的角度，疊加之後又有不同的效果，廣泛在攝影領域中擁有四種投影方式。當然針對運算模式的不同，則帶來不同程度的變形方式與用途。
實作過程
那關於魚眼這個名詞，我們可以想像是一個球體的狀態，那我們該如何去計算變動區域？就需要先製作一個遮罩，接著塞出哪些像素要被納入其中。而這邊採用普及的 等距投影 換算回距離的期間，則會因為數值平方而產生傾斜，距離越遠偏差就越大。最終只要對照原始的圖片來映射內容，便完成最基礎常見的魚眼效果。
圖片測試
def convex(img, center, radius):
"""
凸透鏡效果。
Args:
img (numpy.ndarray): 輸入圖片。
center (tuple): 凸透鏡中心點 (cx, cy)。
radius (int): 凸透鏡半徑。
Returns:
output (numpy.ndarray): 處理後的圖片。
"""
# 紀錄寬高數值
width, height, _ = img.shape
# 解包圓心座標
cx, cy = center
output = img.copy()
# 建立一個座標網格
y, x = np.indices((width, height))
# 計算像素與圓心的距離
d = np.sqrt((x - cx)**2 + (y - cy)**2)
# 建立遮罩
mask = (d <= radius)
# 把距離換算回座標
nx = np.int32((x[mask] - cx) * d[mask] / radius + cx)
ny = np.int32((y[mask] - cy) * d[mask] / radius + cy)
# 對應舊的座標內容
output[mask] = img[ny, nx]
return output那經過我們前述的處理之後，就能來看看實際的成效如何。但此時最重要的事情則是，需要各位尋找各自喜歡的圓心座標點來做處理，在評估時是比較麻煩且需要測試的。在範例中我們點在鼻頭對臉做局部處理，那當然也可以整張圖做處理，算下中心點與邊角距離即可。
center = (820, 1300)
radius = 640
img_convex = convex(img, center, radius)
拼貼後製
不過單純的讓影像在特定位置扭曲，這樣的喜感幾次之後就會開始覺得疲乏。各位可能還是難以想像用途，於是乎這邊我們稍微在黑底挖個孔，將臉聚焦前方觀察一下，透過科技化的處理順便理解構圖方式。
如果此時我們稍微改一下周遭的環境，比如說模糊化就可能類似於偷窺，把黑底換成門板可以充當貓眼。魚眼效果在生活中確實頻繁應用於小設備，卻必須能看到更多東西的時候。對於手繪黨來說肯定是天大的好消息，因為這種超乎常理的畫風較少存在我們的腦袋內，而且這種方式就不用再額外設計一次角色。
喔或者說，這種方式其實也很適合製作球體，把國旗變形一下就可以做成波蘭球囉！
後話
除了單純的影像扭曲，我們更進一步探索了魚眼效果的創意應用，例如透過挖孔、模糊化等後製手法，創造出不同的獨特效果。這些應用不僅展示了魚眼效果的靈活性，也啟發我們在影像處理上的無限可能，偶爾也對應在繪圖時的空間處理。
參考
[1] 凸透鏡效果 — STEAM 教育學習網
https://steam.oxxostudio.tw/category/python/ai/opencv-convex-lens.html
額外讀物
[1] 鱼眼镜头的四种投影模型 — CSDN 博客 by Hali_Botebie
https://blog.csdn.net/djfjkj52/article/details/122238513