工业相机镜头畸变的成因与解决办法

工业相机的使用日益广泛。然而，尽管技术不断进步，镜头畸变问题依旧困扰着许多用户。镜头畸变会对图像的几何精度造成影响，进而影响图像处理、对象识别以及测量等。特别是在高精度的应用场合，例如工业物体检测、机器人视觉、3D重建等，镜头畸变会使得算法的精度降低，甚至导致错误的判断。

镜头畸变是指图像在通过镜头成像时，与实际物体之间的形状或尺寸产生偏差的现象。

畸变成因：

镜头畸变本质是光线通过透镜组时因折射率差异导致的几何失真，机器视觉中，常见的有两种畸变：

径向畸变：是由于透镜的形状工艺导致的。越靠近边缘，畸变越严重。包括桶形畸变（广角镜头常见，图像边缘向外膨胀）和枕形畸变（长焦镜头常见，图像边缘向内收缩）

切向畸变：由于组装失误导致透镜与图像传感器（成像面）之间非平行关系，表现为图像边缘线条倾斜或错位

在视觉检测中，我们需要利用图形进行测量或者识别，镜头畸变会影响最终的测量结果，为了保证精度，我们需要尽量的还原图像。

由于畸变是光学透镜的固有特性，所以镜头畸变没办法完全消除，但是可以改善。

解决办法

1、 硬件：

调整安装方式，让透镜和成像面处于平行状态。

2、软件：

利用图像处理软件对畸变进行校正是解决镜头畸变问题的一种常用方式。

相机标定的步骤：

提取标定板角点 → 2) 计算内参矩阵 → 3) 构建径向/切向畸变模型 → 4) 应用反向映射校正

镜头畸变在工业相机中是一个不可忽视的问题，其影响可以是广泛且深远的。然而，通过选择优质镜头、进行专业校准以及采用有效的图像处理方法，有效解决镜头畸变带来的误差，确保在各种应用场合中获得高质量、高精度的图像信息。