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工业镜头的畸变种类和改善方法
2019.11.11
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工业镜头畸变是光学透镜固有的透视失真的总称,也就是因为透视原因造成的失真,这种失真对于照片的成像质量是非常不利的。因为工业镜头畸变是透镜固有的特性(凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线),所以无法消除,只能改善。高档镜头光学设计及用料考究,利用镜片组的优化设计、选用高质量的光学玻璃(如萤石玻璃)来制造镜片,可以使透视变形降到很低的程度。但是完全消除畸变是不可能的,目前高质量的镜头在极其严格的条件下测试,在镜头的边缘也会产生不同程度的变形和失真。


  通常工业镜头畸变可以分为枕型畸变、桶形畸变和线性畸变三类。


  一、枕型畸变


  枕形畸变(Pincushion Distortion)又称枕形失真,它是由镜头引起的画面向中间“收缩”的现象。在使用长焦镜头或使用变焦镜头的长焦端时,容易察觉枕形失真现象。特别是在使用焦距转换器后,枕形失真便很容易发生。当画面中有直线(尤其是靠近相框边缘的直线)的时候,枕形失真容易被察觉。普通消费级数码相机的枕形失真率通常为0.4%,比桶形失真率低。


  改善处理方法:可以利用镜头中间部分变形少解析度的图画构图,多留余量,后期通过PS裁切,也可以使用软件进行矫正。 


  二、桶形畸变 


  桶形畸变(Barrel Distortion)又称桶形失真,是由镜头中透镜物理性能以及镜片组结构引起的成像画面呈桶形膨胀状的失真现象。在使用广角镜头或使用变焦镜头的广角端时,容易察觉桶形失真现象。当画面中有直线(尤其是靠近相框边缘的直线)的时候,桶形失真容易被察觉。普通消费级数码相机的桶形失真率通常为1%。与桶形失真相对的是枕形失真。


  改善处理方法:可以使用软件进行矫正。比如PS当中有个插件叫全景工具,可以有效的矫正失真部分。

失真.png


  三、线性畸变  


  线性畸变(linear distortion)又叫线性失真。当试图近距离拍摄高大的直线结构,比如建筑物或树木的时候,就会导致另外一种失真。假设使用的是广角镜头,并且认为只把照相机稍微向上瞄准一点,就可以离得很近也能把整个结构拍摄下来。但是由于实际上平行的线条显得并不平行了,结果是建筑物或树木好像要倾倒下来似的,这种失真现象被称为线性畸变。


  改善处理方法:只需要使照相机背部与所拍摄的建筑物正面平行即可。另外一个线性畸变问题的解决方案是使用机背取景照相机。这种照相机可以上下或左右移动镜头,从而使所拍摄物体的正面与位于固定位置的胶片保持平行。后期也可以经过软件进行矫正


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