很多情况下，几何失真问题不容小觑。在图像的捕捉与加工过程中，这一问题频繁出现，尤其是在低档摄像头所捕捉的图像中，其程度更为严重。这直接影响了图像的整体质量。以建筑摄影为例，几何失真尤为忌讳，其中有许多值得深入研究的问题。
几何失真产生的原因
几何失真出现的原因是多方面的。首先，镜头质量不一，会导致不同程度的失真。比如，低端的摄像镜头由于制造工艺不够精细，成像时像素点会偏离正常位置。此外，拍摄时光线入射和出射角度的差异，也会引起画面几何失真。举例来说，使用不同镜头，如广角镜头和手机镜头，由于视角不同，光线角度问题会导致画面几何结构变化，从而产生失真。
镜头的光学特性同样会对图像的几何变形产生影响。一般来说，定焦镜头因为其固定的焦距，在光学设计上所需的光学元件较少，所以产生的失真相对较小。相对而言，变焦镜头需要更多的光学元件，而在焦距变化时，可能会忽略一些元件，导致几何失真增加。
常见的两种失真现象
桶形和枕形是两种常见的图像失真类型。桶形失真会让图像的边缘向外膨胀，看起来像桶的轮廓。观察图像时，你会发现原本平直的水平和垂直线条在边缘处变成了向外弯曲的形状。比如在建筑摄影中，建筑物的边缘本应是笔直的，但桶形失真却让它们显得弯曲，影响了建筑原有的美感。
枕形失真呈现的是一种相反效果，画面四周会向内收缩。看手机拍的照片，若物体边缘在角落显得向内缩进，这可能是枕形失真的迹象。尤其是拍摄规则形状的物体，比如方形物品，一旦出现枕形失真，原本直的边缘就会弯曲向内，这会大大降低图像的精确度。
失真测量的实验过程
测量几何失真需遵循恰当的实验步骤。本研究中，我们选取了六种不同的失真模型，对它们造成的影响进行了评估。实验选用了网格灰度图像，这类图像便于观察和解析其扭曲现象。
进行实验时，我们使用不同手机拍摄失真图片，并对其进行了细致的测量。实验在特定条件下进行，观察样本在多种因素影响下的表现，比如不同光照或拍摄距离。分析各种情况下的图像，对比原始与失真图像的差异，并记录这些数据，以帮助后续确定失真系数。
失真系数的确定
分析图像时，准确确定失真系数至关重要。我们需从不同角度和条件下采集摄影图片，并观察像素点的变化。例如，对比实际坐标与图片坐标，通过分析图像中点的坐标偏差，进而得出失真系数。
不同手机拍照时产生的失真效果各异。部分手机的镜头可能由于材质或算法不同，其失真程度存在较大区别。一旦确定了这些手机镜头的失真系数，我们就能更深入地认识不同手机在图像几何失真方面的差异。
校正方法在镜头设计上的应用
为了降低几何畸变，镜头设计中采用了校正技术。某些相机镜头通过特定的光学结构设计，能减少径向和切向的对称畸变。以单焦距镜头为例，由于结构简单，产生的畸变相对较少。设计者在调整镜头部件时，会减少不必要的干扰，以降低光学畸变。至于具备变焦功能的镜头，设计者会尽量优化不同焦距下部件间的配合，以实现减少畸变的效果。
几何失真在各场景层面的影响
在建筑摄影领域，线条的直线性至关重要。若出现几何失真，建筑结构的线条美感将受到严重影响。原本笔直的建筑物棱线一旦出现变形，建筑所表达的庄重与美感便会大减。
在实时图像处理领域，若想求得失真修复的公式，必须对径向和几何失真模型的特点进行深入探究。否则，在实时处理过程中，若无法精确校正几何失真，将导致后续处理效果大打折扣，比如图像比例失衡或目标物体定位偏差。
在摄影实践中，你是否曾遭遇过图像几何变形的情况？欢迎你分享你的遭遇，并对本文给予点赞和转发。