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。

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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。

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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。

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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。

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调整好行车记录仪的位置之后,开始录制一段视频。

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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x1x2,则行车记录仪的畸变率为[(x1+x2)/2-y]/y,如下图所示。

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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。

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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。

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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x1x2,用测距工具测出x1x2y的值,则行车记录仪的畸变率为[(x1+x2)/2-y]/y,如下图所示。

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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。

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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。


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