Istilah distorsi sering digunakan secara bergantian dengan penurunan kualitas gambar. Namun, distorsi adalah penyimpangan individu yang tidak mengurangi informasi dalam gambar; sebagian besar aberasi mencampurkan informasi untuk menciptakan kekaburan gambar, sedangkan distorsi hanya menyebabkan kesalahan penempatan informasi secara geometris. Artinya, distorsi yang diketahui dapat dipetakan atau dihitung dan dihilangkan dari suatu gambar, sedangkan informasi dari penyimpangan lainnya akan hilang dan tidak dapat dibuat ulang dengan mudah. Rincian lebih lanjut tentang penyimpangan lainnya dapat ditemukan  . Perhatikan bahwa dalam lingkungan dengan distorsi tinggi, beberapa informasi dan detail dapat hilang karena perubahan resolusi yang terkait dengan pembesaran atau karena terlalu banyak informasi yang dimasukkan ke dalam satu piksel.

Distorsi adalah penyimpangan optik monokromatik yang menggambarkan bagaimana perbesaran gambar berubah melintasi bidang pandang (FOV) pada jarak kerja tetap (WD); ini sangat penting dalam visi mesin presisi dan aplikasi pengukuran. Distorsi berbeda dengan paralaks, yaitu perubahan perbesaran (FOV) dengan WD. Perhatikan bahwa distorsi bervariasi menurut panjang gelombang, seperti yang ditunjukkan padaGambar 1 dan ketika mengkalibrasi distorsi dari sistem visi mesin, panjang gelombang penerangan harus diketahui. Kurva seperti yang ada diGambar 1 berguna untuk mengkalibrasi distorsi.

Seperti aberasi lainnya, distorsi ditentukan oleh desain optik lensa. Lensa dengan FOV yang lebih besar akan menunjukkan jumlah distorsi yang lebih besar karena ketergantungan pada medan kubik. Distorsi adalah penyimpangan tingkat ketiga yang, untuk lensa sederhana, meningkat dengan pangkat tiga dari tinggi bidang; FOV yang lebih besar (akibat perbesaran rendah atau panjang fokus yang pendek) lebih rentan terhadap distorsi dibandingkan FOV yang lebih kecil (pembesaran tinggi atau panjang fokus yang panjang). FOV lebar yang dicapai oleh lensa dengan panjang fokus pendek harus dibandingkan dengan aberasi yang terjadi pada sistem (seperti distorsi). Sebaliknya, lensa telesentris biasanya memiliki sedikit distorsi, yang merupakan konsekuensi dari cara fungsinya. Penting untuk dicatat bahwa ketika merancang lensa yang memiliki distorsi minimal, resolusi maksimum yang dapat dicapai dapat menurun. Untuk meminimalkan distorsi sambil mempertahankan resolusi tinggi, kompleksitas sistem harus ditingkatkan dengan menambahkan elemen pada desain atau dengan memanfaatkan kaca optik yang lebih kompleks.

Gambar 1: Plot distorsi yang menunjukkan varian distorsi terhadap panjang gelombang.

Bagaimana Distorsi Ditentukan?

Distorsi ditentukan sebagai persentase tinggi bidang. Biasanya, distorsi ±2 hingga 3% tidak diketahui dalam sistem penglihatan jika algoritma pengukuran tidak digunakan. Pada lensa sederhana, ada dua jenis distorsi utama: negatif, distorsi barel, di mana titik-titik pada FOV tampak terlalu dekat dengan pusat; dan positif, distorsi bantalan, dimana titik-titiknya terlalu jauh. Laras dan bantalan mengacu pada bentuk lapangan ketika terdistorsi, ditunjukkan padaGambar 2.

Gambar 2: Ilustrasi distorsi positif dan negatif.

Distorsi dihitung hanya dengan menghubungkan Jarak Sebenarnya (AD) dengan Jarak Prediksi (PD) gambar menggunakanPersamaan 1. Hal ini dilakukan dengan menggunakan pola seperti titik target.

Perhatikan bahwa meskipun distorsi bersifat negatif atau positif pada lensa, distorsi tersebut belum tentu linier pada seluruh gambar. Selain itu, distorsi berubah seiring perubahan panjang gelombang. Terakhir, distorsi juga dapat berubah seiring dengan perubahan jarak kerja. Pada akhirnya, penting untuk mempertimbangkan setiap lensa yang digunakan untuk suatu aplikasi guna menjamin tingkat akurasi tertinggi saat ingin menghilangkan distorsi dari suatu sistem.

Contoh Kurva Terdistorsi

Gambar 3 menunjukkan distorsi negatif, atau barel, dalam sistem lensa 35mm. Dalam contoh ini, semua panjang gelombang yang dianalisis memiliki distorsi yang hampir sama, sehingga tidak ada masalah terkait panjang gelombang.

Gambar 3: Distorsi negatif atau barel pada lensa.

Di dalamGambar 4, serangkaian karakteristik distorsi yang menarik terlihat: terdapat pemisahan jumlah distorsi untuk panjang gelombang yang berbeda, dan terdapat distorsi negatif dan positif. Distorsi seperti ini disebut sebagai distorsi gelombang, atau kumis. Hal ini sering terlihat pada lensa yang dirancang untuk tingkat distorsi rendah, seperti lensa yang dirancang untuk aplikasi pengukuran dan pengukuran. Dalam skenario ini, mengkalibrasi sistem sehingga distorsi dihilangkan memerlukan pertimbangan khusus untuk aplikasi yang menggunakan panjang gelombang berbeda.

Gambar 4: Distorsi gelombang, atau kumis, pada lensa.

Distorsi Geometris vs. Distorsi TV: Perbedaan Penting

Dalam lembar data lensa, distorsi biasanya ditentukan dalam salah satu dari dua cara: distorsi radial, distorsi geometris, atau distorsi TV RIAA. Distorsi geometris adalah jarak antara titik-titik yang muncul dalam gambar yang terdistorsi dan titik-titik tersebut dalam sistem yang sempurna. Dalam praktiknya, hal ini dapat diukur dengan menggunakan target titik distorsi. Perbedaan antara jarak dari pusat target ke titik mana pun di FOV dan jarak dari pusat gambar ke titik yang sama, yang kini salah letaknya (ditunjukkan dalamGambar 5), memberikan persentase distorsi radial yang dihitung denganPersamaan 1.

Gambar 5: Pola distorsi titik target yang dikalibrasi (lingkaran merah) vs. gambar (titik hitam).

Pengukuran distorsi TV ditentukan oleh standar pencitraan RIAA dan ditentukan dengan mencitrakan target persegi yang hanya mengisi FOV vertikal. Perbedaan ketinggian antara sudut dan tepi tengah persegi digunakan untuk menghitung distorsi TVPersamaan 2; ini adalah kelurusan garis yang muncul di tepi gambar, yang merupakan distorsi geometris pada satu titik bidang.

Dengan hanya menentukan distorsi pada satu titik di lapangan, lensa dengan distorsi bukan nol dapat disalahartikan sebagai memiliki distorsi 0%. Di dalamGambar 4, intersep 0% dapat ditemukan untuk panjang gelombang mana pun yang ditunjukkan. Namun, jika dianggap sebagai lingkaran gambar penuh, lensa memiliki distorsi bukan nol. Contoh bagaimana distorsi TV dapat ditemukan ditunjukkan padaGambar 6.

Gambar 6: Distorsi TV dengan distorsi barel dan bantalan.

Ditampilkan diGambar 4, rakitan lensa pencitraan gabungan yang diproduksi memiliki distorsi yang belum tentu monoton dan dapat mengubah tanda di seluruh FOV, itulah sebabnya plot distorsi radial lebih disukai daripada nilai RIAA tunggal. Karena cara penentuannya, distorsi TV tampak jauh lebih rendah dibandingkan distorsi geometrik maksimum pada lensa yang sama, oleh karena itu penting untuk mengetahui jenis distorsi yang ditentukan saat memilih lensa yang paling sesuai untuk suatu aplikasi.

Distorsi Batu Kunci

Selain jenis distorsi yang disebutkan sebelumnya, yang melekat pada desain optik lensa, penyelarasan sistem yang tidak tepat dapat mengakibatkan distorsi keystone, yang merupakan manifestasi paralaks (ditunjukkan dalamGambar 7).

Gambar 7: Contoh distorsi keystone pada tata letak lensa (a) dan seperti yang terlihat pada bidang gambar (b).

Saat mengkalibrasi sistem pencitraan terhadap distorsi, distorsi keystone harus dipertimbangkan selain distorsi geometris radial. Meskipun distorsi sering kali dianggap sebagai penyimpangan kosmetik yang dapat dihilangkan, hal ini harus dipertimbangkan secara cermat terhadap spesifikasi sistem lainnya saat memilih lensa yang tepat. Selain potensi hilangnya informasi gambar, koreksi distorsi algoritmik memerlukan waktu dan daya pemrosesan tambahan, yang mungkin tidak dapat diterima dalam aplikasi berkecepatan tinggi atau tertanam.

sumber = https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-notes/imaging/distortion/