????????當圖像中原本應該是直線的地方看起來發(fā)生了不自然的變形或扭曲時，我們稱為圖像畸變。有三種類型的鏡頭畸變：桶形畸變（后文使用英文barrel），枕形畸變（后文使用pincushion）和胡子畸變（后文使用英文wave或mustache，這種畸變里包含了桶形畸變和枕形畸變）。有一個重要的點需要注意，根據(jù)透鏡的類型以及透鏡是否能夠從相機中移除等條件不同，畸變會有不同的表現(xiàn)。

????????總的來說，旋轉(zhuǎn)對稱光學系統(tǒng)功能上會產(chǎn)生和物體幾何相似的圖形。但也有少數(shù)特殊的系統(tǒng)是例外，例如魚眼鏡頭，這種鏡頭幾何是故意設計為何物體的幾何不一致的。理想情況下，光學系統(tǒng)的功能根據(jù)透視投影的幾何形狀來實現(xiàn)。但實際結(jié)果和理想狀態(tài)的圖像幾何會有偏差，這個偏差叫做畸變。

桶形(barrel)畸變例子

枕形(pinchushion)畸變例子

如何測量畸變

? ? ? ? ISO90391標準定義了一些方法來測量和相機分離開來的鏡頭的畸變。但有些情況我們沒有辦法將鏡頭和相機分離開（比如手機中的攝像頭），因此ISO 90391里描述的非常耗時的方法不夠。因此，ISO 17850被用來測量相機鏡頭組合到一起的畸變。

TV 畸變方法（ISO 9039）

? ? ? ? 最早的使用相機鏡頭組合的畸變測量方法是TV畸變方法，這個方法用來分析TV攝像機系統(tǒng)。此方法需要一個測試圖卡，圖卡帶有規(guī)則的幾何結(jié)構(gòu)的方格，比如下圖的TE260和TE251這兩種圖表常常用來測量畸變。

?TE260點圖

TE261格子圖?

? ? ? ? TV畸變方法本質(zhì)上是一個從圖像中心到角落展現(xiàn)出穩(wěn)定增長的畸變特性的系統(tǒng)。原始圖像中直線的彎曲在圖像的上邊緣（top edge）處被量化。沿著圖像的高度方向彎曲的比率乘以100是圖像高度畸變的百分比。這個方法和EBU Tech 3249里描述的過程是兼容的。

?

圖片高度畸變（桶形）?

?圖片高度畸變（枕形）

直線幾何畸變方法（Line geometric distortion method）（ISO 17850）

? ? ? ? 一些特定的鏡頭系統(tǒng)（特別是在移動設備中的小型系統(tǒng)）會在最大的圖像高度上進行畸變校正。這些系統(tǒng)在距離光學中心較近處展現(xiàn)出最高的畸變級別。最終產(chǎn)生的畸變類型通常是barrel和pincushion畸變的混合，用術(shù)語wave distortion來描述。

直線幾何畸變?

? ? ? ?直線幾何畸變測試的圖卡是直線網(wǎng)格形式的圖，如下所示

測試圖卡：line grid pattern??

????????對于帶wave畸變的系統(tǒng)，測試的圖像高度方向的畸變值能夠是0或接近0，即使此時圖像中可見的畸變非常厲害。

????????我們將直線幾何畸變方法劃分為三個不同的方法來測量這些系統(tǒng)的畸變，在ISO17850標準中所指定。

? ? ? ? 1）水平直線畸變

? ? ? ? ? ? ? 記Ai為不同圖片高度（這里高度的意思是line grid pattern圖的相關線對（line pair）的垂直距離）的line grid pattern輸出圖像的最大高度值，Bi為最小值。輸出圖像的幀短邊的像素個數(shù)記為V。

? ? ? ? ? ? ? ? 當垂直線Ai距離圖像中心的垂直線比Bi更近時，使用方程:

????????????????

? ? ? ? ? ? ? ? 否則,使用方程[3]:

????????????????

? ? ? ? ? ? ? ? i表示每種圖片高度的下標

? ? ? ? 2）垂直直線畸變

????????????????記為不同圖片寬度（這里寬度的意思是line grid pattern圖的相關線對（line pair）的水平距離）的line grid pattern輸出圖像的最大寬度值，為最小值。輸出圖像的幀短邊的像素個數(shù)記為V。

? ? ? ? ? ? ? ? 當水平線距離圖像中心的水平線比?更近時，使用方程:

? ? ? ? ? ? ? ?

????????????????否則，使用方程[5]:

????????????????

?????????????????i表示每種圖片寬度的下標

? ? ? ? 3）總的直線畸變

? ? ? ? ? ? ? ? 每種圖像大小中，直線幾何畸變被定義為方程：

????????????????

? ? ? ? ? ? ? ? 總的直線幾何畸變Dline的值，被定義為絕對值最大的。

局部幾何畸變方法（Local geometric distortion method）（ISO 17850）

? ? ? ? 局部幾何畸變值(%)定義為如下方程：

????????

? ? ? ??表示實際的點到圖像中心的距離

? ? ? ??表示理想的點到圖像中心的距離

????????

? ? ? ? 這里有一個假設是圖像的中心是沒有畸變的。因此能夠從圖像中心處的部分點的位置估算出來。每個檢測點提供出一個局部幾何畸變值.如果畸變是旋轉(zhuǎn)完全對稱的，那么會被描繪成一個單值函數(shù)，這個函數(shù)的變量是到圖像中心的距離。

? ? ? ? 實際算法概述

? ? ? ? 1. 提取出點

? ? ? ? 2. 精確確定出點的中心位置

? ? ? ? 3. 對比這些點的實際位置和點的理想位置

? ? ? ? 4. 計算平均網(wǎng)格間距向量

? ? ? ? 5. 圖像的重心被認為是[0,0]網(wǎng)格位置，所有理想的網(wǎng)格位置都通過一個位置值為整數(shù)的網(wǎng)格計算而來。

? ? ? ? 6. 一個網(wǎng)格位置的幾何畸變值是實際網(wǎng)格位置的徑向距離和理想網(wǎng)格位置的徑向距離之差，除以。如果<,畸變值為負，否則為正。

? ? ? ? 7. 上面的幾何畸變值每個合法的網(wǎng)格位置都會計算，這樣就提供了鏡頭畸變的一個2D數(shù)據(jù)集。

? ? ? ? 8. 幾何畸變被繪制為針對每個網(wǎng)格位置的，到圖像中心的實際徑向距離（）的函數(shù)。

參考資料

https://www.doc88.com/p-3877892515748.html文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-448247.html

到了這里，關于圖像質(zhì)量評估(5) -- 畸變(Distortion)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！