桶形畸变又称桶形失真，它是由镜头引起的成像画面呈桶形膨胀状的失真现象。桶形畸变虽然不影响成像清晰度，但却影响成像的位置精度，这会给图像分析和图像测量带来误差，甚至是误判。
广角镜头从1930年至今，由于其宽广的视角和特殊的拍摄效果而广泛应用于摄影领域。广角镜头在获得宽视场和特殊拍摄效果的同时，带来了桶形畸变。桶形畸变虽然不影响成像清晰度，但却影响成像的位置精度，这会给图像分析和图像测量带来误差，甚至是误判。广角镜头给视觉系统带来的桶形畸变是非线形的，在图像的中心形变比较小，离图像的中心越远形变越大。
桶形畸变限制了其在测量领域的应用瞄。在机器视觉领域，有许多场合，必须使用广角镜头才能完成测量。例如广角镜头应用于管道机器人和临床内窥镜，以提高其观察能力，但是图像的畸变给标定、特征提取和参数计算带来了困难。因此寻找一种实用的、快速有效的桶形畸变修正方法是十分必要。
桶形畸变的修正方法主要有两种，一种是基于参数已知的标准物体，另一种是基于上面画有任意直线的非标准模板。第一种方法是通过标定使变形的图像恢复为正常的图像，在标定的过程中确定形变参数。第二种方法的理论依据是现实中的直线投影到CCD上之后应该还是直线，然后在对直线桶形畸变后的曲线进行直线恢复的过程中确定形变参数。这两种方法对变形图像恢复通常采用多参数模型和畸变矩阵模型，计算量大、存储信息多。
桶形畸变在摄影中经常用到，
广角镜头会有较大的桶形畸变，同时对空间感有较强的拉伸作用，常用来创造特殊效果。桶形畸变是由于视场边缘的放大率比中心部分低所引起的，即便缩小光圈也不能校正。