镜头畸变是计算机视觉、摄影测量、图像处理等研究领域的一个重要问题。由于透镜存在制造误差,镜头会存在成像非线性,从而产生几何畸变。镜头畸变关系到图像坐标在成像平面上的位置,会干扰理想的成像关系,导致实际像点位置偏离理想像点位置。因此,为了保证后续图像处理和分析的有效性,保持射影几何中的线性成像过程,必须对镜头畸变进行校正。目前,镜头畸变校正算法主要分为量测法和非量测法。量测法要求在空间中精确定位特征点,同时估计畸变参数和相机参数,但这些方法参数较多、计算量大,且校正成本高。相比之下,非量测方法充分利用了理想针孔模型的几何不变量,如直线、交比、消隐点和平面约束等等。因此,论文主要围绕相机镜头畸变的非量测校正算法进行了研讨和实验,主要贡献和创新点如下:（1）非量测方法充分利用了理想针孔模型的几何不变量,这些几何不变量代表了结构的性质,并在适当的变换下保持不变,因此这些方法不需要一些已知的结构参考。在非量测方法中,直线是应用最广泛的几何特征。基于直线度理论,提出了一种基于直线度几何特性的镜头畸变非量测校正算法,该算法利用直线度定义畸变函数,并使用优化算法计算畸变系数,从而完成畸变校正。此外,利用角点检测算法对图像中的坐标点进行准确提取,为后续的畸变校正奠定基础。实验结果表明,该算法运算量小,具有明显的校正效果。（2）现有的直线度方法仅考虑了线性特性,并未考虑消隐点约束理论。为了提高对镜头畸变的校正精度,提出了一种基于双特性联合度量的镜头畸变非量测校正算法,该算法利用消隐点和直线度双特性来联合度量镜头畸变。此外,在过去的工作中,总是假设图像中心为畸变中心。实际上,受镜头中心与CCD中心的偏移、传感器平面相对于镜头的微小倾斜等因素影响,畸变中心的位置会发生偏移。为了求解出畸变中心的坐标,利用基本矩阵并使用最小二乘法进行了准确计算。实验结果表明,该算法具有较强的适用性和准确的畸变校正效果,根据坐标点能完成镜头畸变的高精度校正。（3）基于几何知识,如果向量共线且同向,那么其夹角为0°。基于共线向量理论,提出了一种消隐点共线约束的镜头畸变非量测校正算法,该算法利用消隐点约束理论和共线约束理论来度量镜头畸变,同时利用消隐点来约束直线,实现对镜头畸变的有效度量。此外,由于工艺限制,相机离散化后的像素不是矩形而是平行四边形。针对这个问题,该算法构建映射矩阵将水平和垂直方向上的像素误差最小化,从而建立更为完整的畸变模型。实验结果表明,该算法能够有效处理镜头畸变,简单易行。针对非标准像素单元的处理,为镜头畸变的高精度校正提供了新思路新方法。