В статье рассмотрена унифицированная модель сферической камеры и ее свойства, а также исследована и применена в задаче восстановления элементов внешнего и внутреннего ориентирования для набора снимков усовершенствованная модель сферической камеры (DS-модель), имеющей сверхширокоугольный объектив типа «рыбий глаз». Изложена математическая концепция применения сферической модели камеры, а также реализовано решение оптимизационной задачи вычисления элементов внутреннего и внешнего ориентирования камеры методом Гаусса – Ньютона, актуальное для задач реконструкции трехмерной сцены и разработки оптического SLAM на базе многокамерной системы со сверхширокоугольными объективами. Полученные результаты позволяют оценить применимость DS-модели для трехмерной реконструкции сцен при внешнем и внутреннем обследовании зданий и сооружений, для восстановления траектории движения и положения в пространстве подвижных систем с установленной камерой, для решения задач Perspective-n-Point – восстановления взаимного ориентирования между различными активными и пассивными сенсорами