【自有技术大讲堂】机器视觉光学参数-畸变介绍
一、导语
光学畸变（distortion）也称为失真，是由于光阑球差的影响，不同视场的主光线通过光学系统后与高斯像面的交点高度不等于理想像高，两者之差就是畸变。因此畸变只改变轴外物点在理想面上的成像位置，使像的形状产生失真，但不影响像的清晰度。
二、概述
镜头畸变主要有两种类型：桶形畸变和枕形畸变。
桶形畸变（负畸变），其中视场中的点更靠近中心；以及枕形畸变（正畸变），其视场中的点更远离中心。桶形和枕形是指在出现两种失真时，矩形视场会形成的形状，如下图所示：
畸变通常有两种计算方法：光学畸变（Optical distortion）和TV失真（TV distortion）. 如图所示，其计算方法为：
光学畸变：实际主光线与参考光线的高度差除以参考光线的高度，也即实际像高与理想像高的比较，关注的是实际图形和理想图形的差异。
一般来说，我们更关注的是图形本身的变形情况，因此对于一个实物镜头，实际测量的是TV畸变（光学畸变也比较难测量）。
1、根据畸变图像特点标定坐标图，求取标定点像素的理想值和实际值，同时生成坐标映射表，再把坐标映射表用于畸变图像的矫正程序后，即可得到无畸变图像。
2、标定坐标，镜头中心的畸变可以忽略为零，以镜头为中心，距离镜头越远的地方畸变越大。以镜头为中心标定坐标图，对图像进行坐标的标定，按正方形均匀排列圆点。
3、先通过图像的、突出边缘细节；然后再用二值化处理增强调节对比度的图像，但部分样板点和背景的对比的差值较大，所以时设定一个阈值对整幅图像进行二值化，最后再对二值化后的图像再次进行中值滤波的方法处理，再次使用中值滤波方法可以有效的去除畸变图像中的部分噪声的影响，二值化的主要作用是可以提高畸变矫正图像的质量，预处理图像可以为点阵样板圆点中心的确定提供重要的作用。
目前市面上如imstest等专业软件，也可以分析和进行畸变矫正，以此来协助成像效果的评估和验证；如下方示例图：
三、结语
畸变作为光学系统中经常提到的一个参数，是限制光学量测准确性的重要因素之一；畸变可以通过矫正算法和手段进行矫正，以达到成像检测的使用需求。
参考文献
