畸變也稱為失真，是由于光闌球差的影響，不同視場(chǎng)的主光線通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后與高斯像面的交點(diǎn)高度不等于理想像高，兩者之差就是畸變，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是光學(xué)系統(tǒng)對(duì)被攝物所成的像相對(duì)于物體本身的失真程度。因此畸變只改變軸外物點(diǎn)在理想面上的成像位置，使像的形狀產(chǎn)生失真，但不影響像的清晰度。

畸變有正負(fù)之分。分為枕形畸變和桶形畸變。

畸變類型

畸變通常有兩種計(jì)算方法：光學(xué)畸變（Optical distortion）和TV失真（TV distortion），其計(jì)算方法為：

如何利用鏡頭畸變的參數(shù)來(lái)計(jì)算測(cè)量誤差？在此舉例說(shuō)明。

若相機(jī)芯片為2/3’(對(duì)角線為11mm,像元尺寸為3.45um), 某鏡頭光學(xué)畸變率為dist=0.05%， 有y=5.5mm, 則Δy=dist*y/100=0.05%x5.5mm/100=2.75μm. 故此畸變導(dǎo)致像發(fā)生了2.75μm的偏移，小于一個(gè)像素。

推薦看看茉麗特MML系列遠(yuǎn)心鏡頭及ML-MCHR系列微距鏡頭畸變率都極小（0.0x%~0.00x%）,通常無(wú)需做畸變校正，故使用起來(lái)非常方便。

遠(yuǎn)心鏡頭及遠(yuǎn)心度

當(dāng)人眼觀察同一個(gè)物體，近距離時(shí)，感覺(jué)物體比較大，遠(yuǎn)距離時(shí)，感覺(jué)物體比較遠(yuǎn)，這鐘現(xiàn)象叫做透視誤差。普通鏡頭也存在這個(gè)現(xiàn)象，但當(dāng)測(cè)量應(yīng)用時(shí)，透視誤差會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差，因此通常需要用遠(yuǎn)心鏡頭來(lái)消除透視誤差。

機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域里常用的遠(yuǎn)心鏡頭為：物方遠(yuǎn)心鏡頭和雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭。

物方遠(yuǎn)心鏡頭是在鏡頭的像方焦平面處設(shè)置孔徑光闌，使得軸外點(diǎn)主光線平行于光軸。

雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭則通過(guò)在物方和像方焦平面處都設(shè)置孔徑光闌來(lái)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，由于相機(jī)芯片到鏡頭接口處的法蘭距離是固定不變的，只存在物體在物方景深范圍內(nèi)距離變化而產(chǎn)生的透視誤差，此時(shí)物方遠(yuǎn)心鏡頭就能滿足要求了。只有當(dāng)由于安裝或相機(jī)芯片精度等因素導(dǎo)致的芯片到鏡頭接口處的法蘭距離可變時(shí)，需要用雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭來(lái)消除物方和像方產(chǎn)生的透視誤差。茉麗特MML系列為物方遠(yuǎn)心鏡頭，MTL系列為雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭。

有經(jīng)驗(yàn)的工程師會(huì)發(fā)現(xiàn)，不同廠家的遠(yuǎn)心鏡頭消除透視誤差的能力也有差異，這是因?yàn)檫h(yuǎn)心度不同。遠(yuǎn)心度定義為主光線與光軸間的夾角θ。

假設(shè)物體高低差d=2mm, 鏡頭遠(yuǎn)心度θ=0.05°，則物體位置偏移量=2mm*tan0.05°=1.7μm. 若選用普通鏡頭θ=15°，則物體位置偏移量=2mm*tan15°=535.9μm。因此對(duì)于非平面物體的測(cè)量應(yīng)用，只有選用遠(yuǎn)心度高的遠(yuǎn)心鏡頭，才能很好的消除透視誤差，從而減小測(cè)量誤差。茉麗特遠(yuǎn)心鏡頭遠(yuǎn)心度大都為0.0x°.

另外，大多數(shù)工程師對(duì)景深和遠(yuǎn)心度有誤解，認(rèn)為遠(yuǎn)心鏡頭的景深比普通鏡頭大。但前幾期我們專門(mén)討論過(guò)景深，知道景深只與彌散斑直徑、鏡頭Fno.、放大倍率相關(guān)，與遠(yuǎn)心度無(wú)關(guān)。

遠(yuǎn)心鏡頭優(yōu)點(diǎn)：（1）最突出特點(diǎn)是消除透視誤差；（2）通常遠(yuǎn)心鏡頭的畸變都非常??；（3）通常遠(yuǎn)心鏡頭的相對(duì)照度都很好。

遠(yuǎn)心鏡頭缺點(diǎn)：由于遠(yuǎn)心光路限制，遠(yuǎn)心鏡頭的鏡筒直徑>FOV.因此當(dāng)被測(cè)物很大時(shí)，遠(yuǎn)心鏡頭體積會(huì)非常龐大，成本也高。

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