[科普中國(guó)]-桶形畸變

桶形畸變又稱桶形失真，它是由鏡頭引起的成像畫面呈桶形膨脹狀的失真現(xiàn)象。桶形畸變雖然不影響成像清晰度，但卻影響成像的位置精度，這會(huì)給圖像分析和圖像測(cè)量帶來誤差，甚至是誤判。1

綜述廣角鏡頭從1930年至今，由于其寬廣的視角和特殊的拍攝效果而廣泛應(yīng)用于攝影領(lǐng)域。廣角鏡頭在獲得寬視場(chǎng)和特殊拍攝效果的同時(shí)，帶來了桶形畸變。2桶形畸變雖然不影響成像清晰度，但卻影響成像的位置精度，這會(huì)給圖像分析和圖像測(cè)量帶來誤差，甚至是誤判。1廣角鏡頭給視覺系統(tǒng)帶來的桶形畸變是非線形的，在圖像的中心形變比較小，離圖像的中心越遠(yuǎn)形變?cè)酱蟆?

當(dāng)圖像邊緣處有直線的時(shí)候，桶形失真最容易被察覺，與桶形失真相對(duì)的是枕形失真。1

校正方法桶形畸變限制了其在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用瞄。在機(jī)器視覺領(lǐng)域，有許多場(chǎng)合，必須使用廣角鏡頭才能完成測(cè)量。例如廣角鏡頭應(yīng)用于管道機(jī)器人和臨床內(nèi)窺鏡，以提高其觀察能力，但是圖像的畸變給標(biāo)定、特征提取和參數(shù)計(jì)算帶來了困難。因此尋找一種實(shí)用的、快速有效的桶形畸變修正方法是十分必要。3

目前桶形畸變的修正方法主要有兩種，一種是基于參數(shù)已知的標(biāo)準(zhǔn)物體，另一種是基于上面畫有任意直線的非標(biāo)準(zhǔn)模板。第一種方法是通過標(biāo)定使變形的圖像恢復(fù)為正常的圖像，在標(biāo)定的過程中確定形變參數(shù)。第二種方法的理論依據(jù)是現(xiàn)實(shí)中的直線投影到CCD上之后應(yīng)該還是直線，然后在對(duì)直線桶形畸變后的曲線進(jìn)行直線恢復(fù)的過程中確定形變參數(shù)。這兩種方法對(duì)變形圖像恢復(fù)通常采用多參數(shù)模型和畸變矩陣模型，計(jì)算量大、存儲(chǔ)信息多。3

應(yīng)用桶形畸變?cè)跀z影中經(jīng)常用到，廣角鏡頭會(huì)有較大的桶形畸變，同時(shí)對(duì)空間感有較強(qiáng)的拉伸作用，常用來創(chuàng)造特殊效果。桶形畸變是由于視場(chǎng)邊緣的放大率比中心部分低所引起的，即便縮小光圈也不能校正。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

郎奠波 - 副教授 - 黑龍江財(cái)經(jīng)學(xué)院