==== ISO 17850：畸变测试 ====
**概述**\\
本国际标准规定了数码相机几何畸变的测试方法。

**标准：**
[[https://www.iso.org/standard/60819.html|ISO 17850:2015]]

Photography — Digital cameras — Geometric distortion (GD) measurements\\

技术委员会:
[[https://www.iso.org/committee/48420.html|ISO/TC 42 Photography]]

**术语与定义**\\
**1.geometric distortion（几何畸变）<数码静态相机（DSC）用>**

记录图像中，被摄体（位于与像面平行的平面上）偏离理想形状的位移。

条目注释 1：几何失真主要由相机镜头像场中横向放大率的变化引起，表现为直线在图像中呈现为曲线。此外，相机镜头旋转不对称性、相机成像过程中的位置偏移处理等因素，也可能导致几何畸变。

**2.TV distortion（TV畸变）**

采用 IEC 61146-1（24 几何失真）或 EBU Tech 3249（2.11 像高失真）中规定的传统TV畸变测量方法，测得线畸变。

** 测试方法**\\

**局部几何畸变法**\\ 

**局部几何畸变测试方法**通过分析标准点阵图的成像偏差来量化光学系统的几何畸变。其核心流程是：首先提取图像中的点阵图案并精确定位每个点的中心位置；随后以图像中心（假设图像中心不存在畸变）为原点建立理想网格坐标系，通过向量计算平均网格间距以确保算法抗旋转性；最后通过计算各点的实际图像高度$h^{\prime}$与理想图像高度$h_{0}^{\prime}$的径向偏差百分比（$D_{local}$）得到畸变值。

$$D_{local}=\frac {(h^{\prime}-h_{0}^{\prime})}{h_{0}^{\prime}} \times100\% $$

其中，$h^{\prime}$为实际点位置到图像中心的距离（即实际像高），$h_{0}^{\prime}$为理想点位置到图像中心的距离（即理想像高）。
若$h^{\prime}$<$h_{0}^{\prime}$，畸变值为负，则为桶形畸变；若$h^{\prime}$>$h_{0}^{\prime}$，畸变值为正，则为枕形畸变。
|  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:畸变3.png?600 |}}  |
|  局部几何畸变的H值  |

左边为无失真网格 (Undistorted grid)：网格规则，无畸变;中间为桶形畸变 (Barrel distortion)：畸变为负值，网格点向中心内凹：右边枕形畸变 (Pincushion distortion)  ：畸变为正值，网格点向中心外凸。


**线几何畸变法**\\ 

线几何畸变法基于输出图像的像素数据，分别计算水平与垂直方向的线失真来量化光学系统的线性畸变。

**水平线几何畸变**\\

当垂直线$A_{i}$比垂直线$B_{i}$更靠近图像中心的垂直线时，使用以下公式：
$$D_{h_{i}}=2V(B_{i}−A_{i})\prime$$
否则，使用以下公式：
$$D_{h_{i}}=2V(A_{i}−B_{i})\prime$$
其中：i = 表示每个像高的下标；$A_{i}$、$B_{i}$ 和V应以输出图像的像素数表示。
|  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:线几何畸变1.png?200 |}}  |  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:线几何畸变2.png?200 |}}  |  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:线几何畸变3.png?600 |}}  |
|  枕形畸变  |  桶形畸变  |  髭形畸变  |

** 垂直线几何畸变**\\
假设输出图像宽度的最大值为$\alpha_{i}$、最小值为$\beta_{i}$，输出图像帧短边的像素数为V。\\
若水平线$\alpha_{i}$比水平线$\beta_{i}$更靠近过像中心的水平线，采用以下计算：
$$D_{v_{i}}=\frac{(B_{i}−A_{i})}{2V}\prime$$

否则，采用以下计算：
$$D_{v_{i}}=\frac{(A_{i}−B_{i})}{2V}\prime$$

式中：i代表各像宽的下标；$\alpha_{i}$、$\beta_{i}$、V均以输出图像的像素数表示。

|  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:垂直畸变-_2_.png?180 |}}  |  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:垂直畸变3.png?180 |}}  |  {{ yanding:成像质量评价:标准化测试:垂直畸变-_1_.png?600 |}}  |
|  桶形畸变  |  枕形畸变  |  髭形畸变  |

**总线几何畸变**\\ 
各尺寸的线几何失真为$D_{linei}$:
$$D_{\text{line}i} = 
\begin{cases} 
\left( \dfrac{Dhi}{|Dhi|} \right) \times \sqrt{Dhi^{2} + Dvi^{2}}\% & \text{若 } |Dhi| > |Dvi| \\ 
\left( \dfrac{Dvi}{|Dvi|} \right) \times \sqrt{Dhi^{2} + Dvi^{2}}\% & \text{若 } |Dhi| \leq |Dvi| 
\end{cases}$$
其绝对值表达公式为：
$$\left| D_{\text{line}i} \right| = \sqrt{Dhi^{2} + Dvi^{2}}\%$$
最终的总线几何失真 $ D_{\text{line}} $ 定义为所有 $ \left| D_{\text{line}i} \right| $ 中的最大值。


**如何在实验室测试畸变？**\\
**测试设备**\\
|  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1534|{{ yanding:成像质量评价:测试用例:camera测试用例:ls-ccxl-2s06-ir_v5.jpg?300 |}}]]  |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1615|{{ yanding:成像质量评价:测试用例:camera测试用例:棋盘格1.png?500 |}}]]  |[[https://www.yanding.com/product/detail?id=1584|{{ yanding:成像质量评价:测试用例:camera测试用例:点状图1.png?500 |}}]]  |   
|  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1534|LS-CCXL-2S06-IR V5多色温LED补光光源]]  |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1615|CP 129黑白棋盘格]]  |  [[https://www.yanding.com/product/detail?id=1584|CP200反射式DOT畸变测试图卡]]  |

**RIQA分析和结果解读**\\
研鼎的[[yanding:成像质量评价:工具:riqa图像质量分析软件:riqa-camera畸变模块|RIQA—Camera图像质量分析软件畸变模块]]点状图和棋盘格测试算法流程均遵循ISO 17850测试标准，RIQA输出的Optical Distortion数据依据局部几何畸变测试法，Distortion SMIA 基于标准里TV Distortion测试方法换算而来。

[[yanding:成像质量评价:工具:riqa图像质量分析软件:riqa-camera畸变模块|点击查看]]