什么是几何畸变，它为什么会产生？

首先让我们回顾一下什么是几何畸变、识别常见于许多镜头中的几何畸变类型、解释它们为什么会发生以及如何校正它们。

大多数镜头都会产生一些几何畸变，不过在某些型号的镜头中，这种畸变可以忽略不计，甚至在正常观察时无法看到。一个“理想”的镜头不会产生任何畸变，并能将场景中的任何直线转化为图像中完全相同的直线——这种情形被称为“完美透视投影”。这之外的任何偏差都属于几何畸变。

基础的针孔摄像机（没有镜头）完全不会产生几何畸变。然而，使用过针孔摄像机的人都知道，由于其设计特性，它只能捕捉到极少的光线。真正的相机所使用的镜头会捕捉更多光线，获得更清晰的图像。

遗憾的是，尽管许多镜头在处理光线方面表现出色，但也受制于客观的物理现象。通过组合多个镜头和使用非球面元件，工程师可以最大限度地减少这些差错，但在图像品质、成本、重量、变焦范围等方面需要进行取舍——在某些情况下很难避免几何畸变。

主要有三种类型的几何畸变：

• 桶形畸变——所有广角镜头的典型畸变；

• 枕形畸变——在使用变焦镜头的长焦端时的典型畸变；

• 胡子畸变——大范围变焦镜头的典型畸变。

此外，紧凑型镜头从广角变焦到长焦时常常会出现不同类型的畸变。因此，您可能会在广角焦距下看到一些桶形畸变，然后在长焦焦距下转变为枕形畸变。

现代镜头集合多种元素，其畸变也比这三种众所周知的类型更为复杂，因此要解决这些问题，需要创建和应用更高阶的畸变模型。

畸变——如此处展示的“桶形”效果——会导致图像中的直线变得扭曲，特别是在画面的边缘。

DxO 如何校正镜头畸变？

由于复杂的畸变需要动用同样复杂的校正，用户无法手动进行调整；要获得真正精确的结果，必须使用专用设备进行校准。这就是 DxO 技术的用武之地。

畸变首先取决于焦距（如果是变焦镜头，则焦距的范围很广），其次取决于对焦距离。为了创建每个镜头的模型，DxO 的专家们通过拍摄参考图像来测试这两个因素，参考图像是在一个高度精确的网格上布点，网格完全平整且平行于相机传感器。要做到这一点，需要进行许多校准，尤其是对大范围变焦镜头，这是一个漫长而要求苛刻的过程。

然而，一旦对视野中每个位置的畸变程度进行精确计算，校准数据就可以编制成一个称为 DxO 光学模块的校正文件。

凭借此番努力，摄影师只需几秒钟就可以下载所需的特定 DxO 光学模块并将校正应用于其图像。 在过去 20 年间生产的几乎每一款相机和镜头组合都可以找到其对应的一款模块，而所需的模块会从相机的元数据中自动识别。

镜头的几何畸变程度基于参考图像中的一张分布于一个非常精确的网格上的点阵图进行评估。

有了 DxO，校正无需付出大量心血

不过在软件中处理几何畸变也有一个缺点。在表现出畸变后，照片会被扭曲以补偿畸变，但这也意味着照片本身将不再是原有的矩形。例如，经过枕形畸变调整的图像将具有凸起边缘；而经过桶形畸变校正的图像将具有凹陷边缘。

在导出图像之前，需要裁剪图像以使其再次恢复为矩形，有效削减曲线边缘。这意味着原始的视野范围会缩小，而这在使用广角镜头时会成为一个重大问题——毕竟，最大化视野范围正是选择广角镜头进行拍摄的缘由。变焦镜头在广角端尤其受到扭曲的影响，因此在改进畸变后可能需要最大幅度的裁剪。

有了 DxO，我们可以最小化校正后所需的裁剪量，因为：

• 我们的模型更加精确；

• 它们会校正高阶畸变；

• 我们的校准会密集覆盖所有焦距和对焦距离，即便在图像边缘依然提供优秀的校正。

校正品质相对不足的同类产品则需要进行更多的裁剪。

所有这些都意味着，使用 DxO 的方法，许多图像在调整后需要更少裁剪，从而更少丢失捕捉的画面。

此外，对于有创意需求的摄影师，DxO 的软件还允许使用镜头的全柱面投影而无需裁剪，这意味着所有像素都可用于手动裁剪或编辑。因此，我们的方法在处理过程中提供了尽可能高的自由度。

比其他软件更优秀的校正——甚至比相机更优越

如您所见，不同于使用那些可能无法在所有焦距和对焦距离精确处理几何畸变的通用配置文件，DxO 的精确测量总是理想适配特定的镜头、焦距和对焦距离。

因此，与使用其他软件相比，您可以获得更优异的图像品质和更广阔的视野范围，并且通常比相机本身生成的 JPEG 图像效果更优秀。