圖像畸變

概念定義

圖像畸變（Image Distortion），亦稱影像畸變，係指圖像喺成像或電子傳輸過程中，受到光學系統誤差、光路差異或者干擾影響而出現變形。畸變會令實際顯示圖像同原本圖像嘅幾何形態不一致；喺需要經過多個光學表面形成畫面嘅系統之中，各部件嘅形狀、角度同裝配關係都可能影響最終結果。

工作原理

影像由原始訊號轉換並經光學系統傳遞時，光路會受到物鏡系統嘅光學畸變、轉換器姿態角變化等因素影響。當不同位置嘅光線未能按設計路徑到達顯示位置，圖像各部分嘅相對位置就會改變，形成可見嘅幾何變形。光學誤差同外來干擾亦會進一步影響電子傳輸系統所呈現嘅影像。

車載AR-HUD需要透過光學系統同前擋風玻璃形成駕駛者可見嘅畫面。前擋風玻璃本身具有曲面同傾斜角度，會改變光線嘅傳播方向，因此可能令投射影像產生畸變。自由曲面反射鏡可以按照擋風玻璃嘅曲面及傾斜特徵調整反射光路，用作矯正由玻璃形狀帶來嘅圖像變形。

技術構成

圖像畸變控制涉及成像或傳輸系統、物鏡等光學部件，以及相關部件之間嘅角度與裝配關係。喺車載AR-HUD應用，主要相關部分包括前擋風玻璃、自由曲面反射鏡及兩者所構成嘅光路。擋風玻璃曲率、自由曲面鏡精度，以及兩者嘅裝配公差，都需要受到控制；任何一項偏離設計條件，都可能令原有矯正效果改變。

當AR-HUD嘅VID放大倍數超過25倍時，系統放大倍率可達25至30倍，畸變亦會被明顯放大。除利用自由曲面反射鏡作光路矯正之外，雙距離顯示設計亦可作為處理方案，透過不同顯示距離嘅配置，處理高放大倍率下嘅影像呈現問題。

應用場景

圖像畸變可出現於涉及光學成像同電子傳輸嘅系統。汽車領域嘅主要應用場景包括車載AR-HUD：系統要將資訊經過反射光路同前擋風玻璃呈現畀駕駛者，因此玻璃曲率、安裝角度、反射鏡表面形狀同裝配位置都會直接參與成像。針對呢類場景，畸變控制唔只係調整單一光學元件，亦包括自由曲面鏡加工精度、擋風玻璃幾何條件同整套光學部件裝配公差之間嘅配合。

影響與控制

圖像畸變會改變畫面中資訊嘅形狀同位置關係。AR-HUD嘅放大倍率越高，光學同裝配誤差對顯示結果嘅影響亦越容易被放大。控制方法包括利用自由曲面反射鏡補償前擋風玻璃造成嘅光路偏差、嚴格控制相關零件精度與裝配公差，以及採用雙距離顯示設計。呢啲方法分別從光路矯正、製造裝配同顯示架構處理畸變問題。