一、畸变的定义与类型

畸变（又称几何失真），指被摄物体经过光学系统后，由于相机镜头像场中放大率的变化，导致图像中的直线变形为曲线的现象。

畸变主要分为以下三种类型： 枕形畸变:也称为正畸变。表现为图像边缘的放大率高于中心区域，导致直线向内凹陷，形似枕垫。这种畸变常见于长焦镜头。

（长焦镜头图像来源：By WolfWings - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1388853）

桶形畸变:也称为负畸变。表现为图像中心的放大率高于边缘区域，导致直线向外凸出，形似木桶。这种畸变在广角镜头中尤为常见。

（鱼眼镜头图像来源：By WolfWings - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1388846）

髭形畸变:它结合了枕形和桶形畸变的特征，通常表现为图像中心区域呈桶形畸变，而外围区域逐渐过渡为枕形畸变，形成类似胡须的复杂曲线。这是一种相对少见的畸变。

二、畸变成因

理想透镜不会产生畸变。然而，实际镜头由多片凸透镜和凹透镜组合而成。 畸变的根本原因在于透镜的放大率随入射光线的角度（即视场角）而变化。

透镜的球面形状决定了其边缘与中心区域对光线的折射能力不同。当平行光线穿过透镜时，远离主光轴（透镜中心）的光线会比靠近主光轴的光线汇聚（或发散）得更早或更晚，这种差异化的折射导致了放大率的非线性变化，从而引发几何畸变。

三、 为什么要做畸变测试？
畸变会导致成像几何变形，轻微畸变通常对画质影响较小，但在翻拍资料、建筑物拍摄等规则物体成像场景中，畸变敏感度较高。此类场景若畸变严重，会显著歪曲物体几何特征，因此需精准控制畸变。

依托研鼎自研的RIQA图像质量测试软件，可采用点状图、棋盘图等测试图卡进行畸变分析。其输出的测试结果既可直接用于图像校正，也能修正测量过程中产生的误差，为画质优化与精准测量提供数据支撑。

四、 畸变测试步骤

畸变测试常用的测试图卡为纵向横向整齐排布的点状图和棋盘格图，需在一定距离拍摄测试图卡，通过RIQA图像质量测试软件计算成像上的点和测试图卡上的一系列点的位置偏差来表示畸变。

4.1 设备选用：

4.2 测试前准备和图像采集

1. 将点状图/棋盘格测试卡吸附在中性灰背板上，左右居中、水平平齐；

2. 调整光源色温及亮度等级到目标值（推荐6500K，1000Lux），并保证测试卡表面均匀性达到90%以上；

3. 将设备固定在夹具中，需检查设备镜头有无脏污，若有则需使用干净的镜布进行擦拭，若镜头损坏则需更换设备；

4. 将三脚架、云台调平，调整画面，确保图像在充满画面的情况下，镜头表面和图卡表面相对平行且画面上下、左右对称；

5. 拍摄时，等画面稳定后进行拍摄。建议拍摄3张样本图像。

4.3 软件分析

1. 打开RIQA图像质量测试软件，点击畸变测试项，根据拍摄的图片选择点状图测试或者棋盘格测试。

2. 把图片导入RIQA图像质量测试软件后，点击“开始”，软件自动分析畸变量。得出的结果如下图所示。

3. 在测试结果中包含多个测试项目，如畸变测试结果，横纵坐标示意图，效果示意图等等，结果一目了然。点图测试和棋盘格测试的结果很精准，测试结果的数据均由RIQA软件计算得出。

4.4结果解读

数据图： (1) 光学和 SMIA TV 畸变曲线 绿色曲线为SMIA畸变的数据拟合曲线，蓝色曲线为Optical光学畸变的拟合曲线，红色十字为Optical的真实值，两条竖线分别为垂直方向和水平方向上Optical所对应的值，横坐标为到图像中心的像素值。若最大畸变百分比的值为正值，则为枕型畸变，若最大畸变百分比的值为负值，则为桶形畸变。

(2) 网格畸变效果图 将实测图像与理想状态下没有畸变的网格进行比较展示光学畸变。叠加在图像上的是没有畸变的笛卡尔网格。绿色细线将畸变的点的中心与没有畸变的对应点中心连接起来。

(3) 横向色差 图中绿、红、蓝、三条线分别代表RB,RG,BG上的横向色差值。可直接查看相机横向色差的实测结果值。

实测数据：

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