如何测试成像畸变？

在GB/T 29298标准里，成像畸变的定义是由于横向放大率随像高或视场的大小而变化，从而引发的一种失去物体相似的像差。畸变不影响像的清晰度，但未经校正的有畸变的影像会让人看得不舒服，甚至丢失一部分信息，所以影像的原始数据通常要进行畸变校正。

目前市场上的镜头大概可以分为两种：广角镜头和非广角镜头。非广角镜头的产品畸变量非常小，几乎可以忽略不计，如手机镜头。广角镜头的产品畸变量通常都是非常大，如果不经过畸变校正，几乎是不能看的。所以，这两种镜头的成像畸变测试也不太相同。下面，我将描述一下如何测试这两种镜头畸变的。

 

非广角镜头畸变测试

以智能手机为代表，非广角镜头产品已经充斥这我们的生活的每一个角落。非广角镜头产生的畸变小，厂家只要稍加调教，成像的畸变几乎都可忽略不计。所以，对这种产品进行畸变测试就要求精准度非常高。

面对这种非广角镜头产品，英迈吉影像质量测评实验室会选择点阵卡+图像质量测试软件的组合进行测试。下面，以iPhone 6s为例，介绍一下如何测试非广角镜头产品的畸变。

 

首先，在实验室环境下用手机拍摄一组点阵卡的照片。然后，把照片导入电脑。接着，打开DxO analyzer影像质量测试软件，点击左上方的点阵卡图标，导入需要被测试的点阵卡照片。

把照片导入图像质量测试软件后，点击“star”，软件自动分析畸变量。得出结果如下图所示。

在测试结果中有多个选项卡，可以用多种展示样式展示测试结果，如数据表格、纵横坐标示意图，效果示意图等等，测试结果一目了然。

点阵卡测试法的测试结果非常精准，测试结果的数据均由图像质量测试软件计算得出。但是，这种测试方法限制于点阵卡的大小，仅适用于非广角镜头产品。而且，点阵卡测试法的成本比较高，无论是点阵卡还是图像质量测试软件，都是一笔不小的开支。

 

广角镜头产品畸变测试

广角镜头由于它的独特性，并不适合用点阵卡+图像质量测试软件的组合来测试畸变。以行车记录仪的畸变测试为例，英迈吉通常会用一张4m*2m的棋盘格测试卡+Photoshop软件来计算测试畸变率。

 

首先，在棋盘格测试卡前水平放置好三脚架，搭载上行车记录仪，并用激光测距仪对准棋盘格测试卡中心，适当调整行车记录仪的位置。

 

 

调整好行车记录仪的位置之后，开始录制一段视频。

 

接着，把录制好的视频导入电脑，用premiere软件对一小段视频进行抽帧，把视频变成一张张的图片。

 

  最后，把抽帧得到的照片导入Photoshop中，用测距工具测出边缘四周完整的边线的距离，上下边缘距离设为y，左右边缘距离设置为x₁、x₂，则行车记录仪的畸变率为[(x₁+x₂)/2-y]/y，如下图所示。

 

棋盘格测试卡+Photoshop测试广角镜头畸变的方法，相比点阵卡+影像质量测试软件要显得复杂很多，而且有诸多限制，如棋盘格测试卡要非常大且不可随意移动。所以，英迈吉为了简化广角镜头产品的畸变测试，研发了一款畸变测试标定仪。

 

畸变测试仪测试法

利用畸变测试标定仪测试广角镜头畸变的原理与棋盘格+Photoshop测试畸变的方法非常相似，需要一台畸变测试标定仪和Photoshop组合使用。畸变测试标定仪由两个激光发射器组成，在墙面上打出两行稳定、平行、水平的光线。相机水平拍摄这两行光线，若发生畸变，则拍摄到的激光将出现弧形。

 

下面以360 J501C行车记录仪为例，讲解一下如何使用畸变测试标定仪测试行车记录仪的畸变。

首先，把畸变测试标定仪和被测产品固定在三脚架上，置于白色墙面前。畸变测试标定仪在墙面打出两行平行的、稳定的激光光线，使用行车记录仪录制一段墙面的视频。

 

然后，旋转激光标定仪的调节旋钮，上下调整激光的位置，使行车记录仪画面中的两束激光最高和最低处与画面上下边框相切。

 

最后，把得到的录像导入电脑，选取合乎标准的截图。把截图导入Photoshop软件，设画面中最宽处的高度为y，两边弧线高度为x₁、x₂，用测距工具测出x₁、x₂、y的值，则行车记录仪的畸变率为[(x₁+x₂)/2-y]/y，如下图所示。

 

相比棋盘格测试卡的畸变测试方法，畸变测试标定仪测试法显得更加简单。少了黑白相间的棋盘格，只有两行激光，可观性更高，计算时就更加容易了。畸变测试标定仪测试法不需要庞大的棋盘格测试卡，只需要一面白墙，配合上畸变测试标定仪和Photoshop软件，即可完成测试。而且，畸变测试标定仪可随意设置测试范围的大小，不用局限于测试卡的大小，而棋盘格测试法受限于棋盘格测试卡的大小，精度会略差。

 

成像畸变测试是图像质量测试领域里必不可少的一个环节，今天我们介绍了广角镜头和非广角镜头的畸变率测试，希望对行业内的你有所帮助。如果你在这方面也有所心得，你可以加我们的微信公众号（Image_Labs），我们可一起探讨一下。