鏡頭畸變

鏡頭畸變是真實鏡頭如何彎折「理想針孔模型承諾要保持筆直」的幾何。最清楚的症狀是：世界中的直線在影像中變彎，靠近中心處向外凸（桶形畸變，常見於廣角與運動相機）或向內縮（枕形畸變，常見於望遠鏡頭）。針孔模型沒有這種效應，因此畸變是你在信任任何幾何之前，必須加上的首要修正。

主要成分是徑向畸變（radial distortion），它沿著「從影像中心連到該點」的直線移動該點，移動量隨它到中心的距離 r 增大。一個標準的多項式模型把理想的正規化座標乘上 (1 + k1 r^2 + k2 r^4 + k3 r^6 + ...)，係數 k1、k2、k3 在標定時估計；負係數給出枕形，正係數給出桶形。較小的切向畸變（tangential distortion）由參數 p1 與 p2 建模，當鏡片未與感光元件完全平行時產生，使點稍微側移。這寥寥數個參數合起來，就能解釋真實鏡頭偏離針孔的大部分。

修正（去畸變，undistortion）是反轉此模型：對每個輸出像素，計算它的光線在畸變下會落到何處，在畸變影像的該處取樣，從而產生一張幾何乾淨、可套用針孔數學的影像。這在標定、立體視覺、SLAM 與攝影測量中是必要步驟——未修正的畸變會毒害三角測量與位姿估計。強烈非透視的鏡頭（魚眼、360 度）超出多項式模型的適用範圍，會使用專用模型，如等距投影或統一球面投影。請注意鏡頭畸變是幾何性的（它移動像素），與光度缺陷如暈影（vignetting，邊緣變暗）或色差（chromatic aberration，色彩邊緣）有別。