在工業(yè)視覺測量、缺陷檢測等領(lǐng)域，鏡頭畸變是影響檢測精度的核心因素。市場上鏡頭規(guī)格書中常見的“TV畸變”與“光學(xué)畸變”，實(shí)則為對同一物理現(xiàn)象的不同表征形式。明晰二者的區(qū)別與聯(lián)系，對于鏡頭選型及精度控制具有重要意義。

    畸變的本質(zhì)：光學(xué)倍率的視場差異
    畸變并非影響成像清晰度的因素，而是會導(dǎo)致圖像在平面內(nèi)產(chǎn)生變形——這種變形與“近大遠(yuǎn)小”的透視效果不同，后者源于不同對焦深度下的光學(xué)倍率差異，而畸變的核心在于同一對焦物面內(nèi)，不同視場區(qū)域的光學(xué)倍率存在差異。
    理論上，鏡頭在固定工作距離下對焦時，像面與對焦物面應(yīng)保持固定的比例關(guān)系（即光學(xué)倍率）。但實(shí)際中，視野中心與邊緣區(qū)域的光學(xué)倍率存在偏差，且該偏差按視野環(huán)帶區(qū)域分布，最終形成畸變曲線（畸變量與視野的函數(shù)關(guān)系）。

    光學(xué)畸變：基于理想與實(shí)際像高的差值表征
    光學(xué)畸變通過實(shí)際像高與理想像高的差值進(jìn)行定義，其計算公式為：

    其中，Y為實(shí)際像高，Y0為理想像高。該指標(biāo)直接反映實(shí)際成像與理想成像的偏離程度，聚焦于實(shí)際圖形與理想圖形的整體差異。
    在光學(xué)設(shè)計中，ZEMAX等光學(xué)設(shè)計軟件可直接生成光學(xué)畸變曲線，直觀呈現(xiàn)不同視場下的畸變量。工業(yè)視覺領(lǐng)域的鏡頭規(guī)格書通常標(biāo)注光學(xué)畸變，尤其是在高精度檢測場景中，低畸變鏡頭（如畸變量控制在0.1%以內(nèi)的遠(yuǎn)心鏡頭）是保障檢測精度的基礎(chǔ)。
    TV畸變：基于圖像自身變形度的表征
    TV畸變聚焦于圖像自身的變形程度，通過實(shí)際像高的最大值與最小值之間的差值進(jìn)行計算。其計算公式如下：

    其中，▲h為像高的最大差值，h為最大像高。該指標(biāo)描述的是視野內(nèi)不同區(qū)域“放大比例”的不均衡程度。
    TV畸變與光學(xué)畸變存在定量關(guān)聯(lián)，大致滿足：

    通常光學(xué)畸變量為TV畸變的23倍。由于更關(guān)注圖像自身的變形特性，安防、消費(fèi)電子等領(lǐng)域的鏡頭規(guī)格書常標(biāo)注TV畸變。
    選型與應(yīng)用：依場景確定關(guān)注重點(diǎn)

    不同應(yīng)用場景對畸變量的要求存在顯著差異：
    工業(yè)高精度檢測（如一鍵式測量儀）需對畸變進(jìn)行嚴(yán)格控制，因被測零件可能隨機(jī)出現(xiàn)在視野任意區(qū)域，畸變會直接影響檢測結(jié)果的重復(fù)精度。此時應(yīng)優(yōu)先選用低光學(xué)畸變鏡頭，遠(yuǎn)心鏡頭常將畸變量控制在0.1%以內(nèi)，以滿足高精度需求。
    對精度要求較低的場景（如普通監(jiān)控），光學(xué)畸變量在3%以內(nèi)（對應(yīng)TV畸變量約1%1.5%）時，人眼幾乎無法察覺圖像變形，無需過度追求低畸變特性。
    需注意的是，畸變量通常隨物方視野增大而增加，因此在選用小倍率鏡頭時，需特別關(guān)注畸變量的大小。
    綜上，TV畸變與光學(xué)畸變本質(zhì)均為光學(xué)倍率在視場內(nèi)的不均衡分布。理解二者的定義、計算方式及應(yīng)用場景，方能在鏡頭選型時精準(zhǔn)匹配應(yīng)用需求，為高精度檢測或穩(wěn)定成像提供可靠保障。