目的

空間分辨率是電子靜止攝像機(jī)的重要屬性。分辨率測量標(biāo)準(zhǔn)允許用戶比較和驗(yàn)證空間分辨率測量方法。本文檔定義了用于模擬和數(shù)字電子靜物相機(jī)分辨率測量的術(shù)語、測試圖和測試方法。

技術(shù)背景

消費(fèi)數(shù)碼相機(jī)的termresolutionis常常被錯(cuò)誤地解釋為可尋址光電管的數(shù)量。雖然現(xiàn)有的用于確定相機(jī)像素計(jì)數(shù)的協(xié)議，但這些不應(yīng)與本文檔中所述分辨率的解釋相混淆。定性地說，分辨率是照相機(jī)對細(xì)微間隔細(xì)節(jié)進(jìn)行光學(xué)捕捉的能力，通常被報(bào)告為單值度量。空間頻率響應(yīng)（SFR）是一個(gè)多值度量測量對比度損失作為空間頻率的函數(shù)。通常情況下，對比度隨著空間頻率的函數(shù)而減小到細(xì)節(jié)不再可視解決的程度。這個(gè)限制頻率值是照相機(jī)的分辨率。相機(jī)的分辨率和SFR是由許多因素決定的。這些措施包括，但不限于，相機(jī)鏡頭的性能，在光學(xué)成像裝置的可尋址光電管的數(shù)量，和電路中的相機(jī)，它可以包括圖像壓縮和伽瑪校正功能。

而分辨率和SFR是相關(guān)的指標(biāo)，它們的區(qū)別在于其綜合性和實(shí)用性。如本文檔所述，分辨率是一個(gè)單頻率參數(shù)，該參數(shù)指示輸出信號(hào)是否包含用于視覺檢測的詳細(xì)信息的最小閾值。換句話說，分辨率是候選相機(jī)在引用條件下能有效捕獲的空間頻率。它對于快速制造測試、質(zhì)量控制監(jiān)控或提供最終用戶容易理解的簡單度量來說是非常有價(jià)值的。用于確定分辨率的算法已經(jīng)用人類觀察者進(jìn)行了視覺實(shí)驗(yàn)，并且與高頻細(xì)節(jié)損失的估計(jì)有很好的相關(guān)性。

SFR的數(shù)值描述的對比是通過改變相機(jī)作為一種空間頻率的對比功能描述。它是工程，從清晰度和銳度傘度量函數(shù)出發(fā)，非常有益于診斷圖像評價(jià)的目的。通常，專家會(huì)選擇一個(gè)的SFR水平作為一種改進(jìn)的非視覺分辨率值相關(guān)的空間頻率。

在離開這個(gè)文件的個(gè)版本，有兩種SFR的測量描述。，SFR基于空間頻率響應(yīng)的邊緣的計(jì)量方法，，與版的描述相同，除了一個(gè)較低的比較優(yōu)勢是用于測試圖。感興趣區(qū)域（ROI）附近的傾斜的垂直和水平邊緣的數(shù)字化和用于計(jì)算SFR水平。一個(gè)傾斜的邊緣的使用允許邊緣梯度進(jìn)行測量階段相對于圖像傳感器感光多產(chǎn)生一個(gè)相位平均SFR的響應(yīng)。

第二，正弦波的SFR的計(jì)量技術(shù)引入第二版。采用正弦調(diào)制目標(biāo)在極坐標(biāo)格式（如西門子星圖），它的目的是提供一個(gè)SFR的響應(yīng)是不更具彈性的行為空間頻率特征驅(qū)動(dòng)的消費(fèi)數(shù)碼相機(jī)圖像處理內(nèi)容介紹。在這個(gè)意義上，它的目的是使這樣的相機(jī)來源的SFR水平的解釋更簡單。比較了基于邊緣的SFR的結(jié)果和基于正弦SFR可能表明在何種程度上的非線性處理方法。

在確定視覺分辨率或SFR的步是在攝像機(jī)下捕捉一個(gè)合適的測試圖圖像。測試圖應(yīng)包括足夠精細(xì)的細(xì)節(jié)和頻率內(nèi)容，如棱、線、方波或正弦波圖案。本文檔中定義的測試圖是專門設(shè)計(jì)用來評估電子靜止圖像照相機(jī)的。它不一定被設(shè)計(jì)用來評估其他電子成像設(shè)備，如輸入掃描儀、CRT顯示器、硬拷貝打印機(jī)或電子照相復(fù)印機(jī)，也不是電子靜止圖像照相機(jī)（如透鏡）的單獨(dú)組件。

本文檔中描述的一些測量是使用數(shù)字分析技術(shù)進(jìn)行的。如果有足夠的數(shù)字化設(shè)備，也可以通過模擬信號(hào)數(shù)字化來模擬照相機(jī)的模擬輸出。

測量SFR和分辨率選擇的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)方法

本節(jié)旨在為選擇本文件中提出的不同分辨率計(jì)量方法提供更詳細(xì)的理由和指導(dǎo)。而模擬光學(xué)系統(tǒng)分辨率的測量，通過空間頻率響應(yīng)，以及建立基本一致的方法之間（如正弦波、線、邊緣），這種系統(tǒng)的計(jì)量數(shù)據(jù)通常被很好的控制的條件下，所需的數(shù)據(jù)的線性度和空間各向同性假設(shè)下。一般來說，即使在實(shí)驗(yàn)室捕獲環(huán)境下，從許多數(shù)碼相機(jī)的文件中假設(shè)這些條件是不安全的。在將數(shù)字圖像文件作為完成文件提供給用戶之前，將其曝光和圖像內(nèi)容相關(guān)的圖像處理防止此。這種處理產(chǎn)生不同的SFR的反應(yīng)取決于在現(xiàn)場或在本文檔的案例的特點(diǎn)，目標(biāo)。例如，在攝像機(jī)邊緣檢測算法中，可以對邊緣特征進(jìn)行特定的操作，并根據(jù)復(fù)雜的非線性決策規(guī)則選擇性地增強(qiáng)或模糊邊緣檢測。根據(jù)意圖，這些算法也可以對重復(fù)的場景特征進(jìn)行不同的調(diào)整，例如正弦波或條形圖案中的場景。即使是約束的相機(jī)設(shè)置建議在本文件中，這些非線性算子可以產(chǎn)生不同的SFR的結(jié)果取決于目標(biāo)特征集。當(dāng)然，這會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)混淆，無論是單獨(dú)使用還是組合使用。以下是選擇指南。

邊緣是自然場景中的常見特征。他們也往往充當(dāng)視覺敏銳的線索，判斷圖像質(zhì)量和成像文物顯示。這種邏輯規(guī)定使用SFR計(jì)量在本文檔的當(dāng)前和過去的版本。這也是為什么在許多消費(fèi)數(shù)碼相機(jī)中，邊緣特征易于進(jìn)行圖像處理的原因：它們在視覺上很重要。所有其他的成像條件相同的情況下，相機(jī)的SFR使用不同的目標(biāo)對比度邊緣特征可以明顯不同，特別是與他們的形態(tài)。這主要是由于非線性圖像處理算子，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)格的線性成像系統(tǒng)。適度的這種行為，低對比度的傾斜邊緣特征被選來取代版的對比度更高的版本。這一特征的選擇仍然允許SFR的結(jié)果超出視力適合一半的采樣頻率，并有助于防止非線性數(shù)據(jù)裁剪，高對比度的目標(biāo)特征發(fā)生。它也是自然場景中更重要的視覺對比度的可靠渲染。

正弦波的特點(diǎn)一直是直接計(jì)算SFR模擬成像系統(tǒng)的選擇和他們是直觀的。它們是基于基于邊緣方法的經(jīng)驗(yàn)引入到第二版的。由于正弦波轉(zhuǎn)換速度比邊緣慢，所以它們不容易被識(shí)別為嵌入式處理器中的邊緣。因此，圖像處理對SFR的歧義可以很大程度上避免了他們的使用。或者，如果圖像處理受到尖銳特征的影響，則可以使用更為積極的處理。一個(gè)正弦波的星爆測試模式是在第二版采用。與相應(yīng)的分析軟件，一個(gè)基于正弦波的SFR可以計(jì)算到一半的采樣頻率。基于上述原因，基于正弦波的目標(biāo)也具有低對比度，與基于邊緣的版本一致。目標(biāo)設(shè)計(jì)相對于其他正弦目標(biāo)的另一個(gè)好處是它的緊湊性和雙向特性。

所有的經(jīng)驗(yàn)表明，沒有一個(gè)單一的SFR今天的數(shù)碼相機(jī)。即使在本文檔中所建議的嚴(yán)格的捕獲限制下，大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)所允許的特征集也阻止了這種的特性。混亂可以減少通過完整的文檔捕獲條件和相機(jī)設(shè)置，SFR的計(jì)算。它已經(jīng)表明，比較優(yōu)勢的基礎(chǔ)和相同的拍攝條件下基于SFR的結(jié)果正弦波可以在空間圖像處理的數(shù)碼相機(jī)的貢獻(xiàn)評估的一個(gè)很好的工具。

最后，有時(shí)全SFR的表征是不需要的，如在行尾的照相機(jī)組件測試。

1適用范圍

本文件規(guī)定的測量分辨率和電子照相機(jī)的SFR的方法。它適用于單色和彩色攝像機(jī)輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或模擬視頻信號(hào)的測量。

2 術(shù)語和定義

2.1可尋址光電管 圖像傳感器的有源光電管數(shù) 注1：等于進(jìn)入有源光電管的行數(shù)和每行的產(chǎn)品主動(dòng)光電管的數(shù)量。 

2.2混疊

輸出圖像由于沒有足夠的采樣在asampled成像系統(tǒng)出現(xiàn) 注1：通常表現(xiàn)為重復(fù)的圖像特征的或鋸齒狀的臺(tái)階邊緣過渡莫爾模式。

2.3周期每毫米 CY /毫米：空間頻率單位，定義為每毫米的空間周期數(shù)。

2.4邊緣擴(kuò)散函數(shù) 歸一化的空間信號(hào)分布在線性成像系統(tǒng)的成像理論無限鋒利的邊緣產(chǎn)生的輸出

2.5有效光譜中性 具有光譜特性，導(dǎo)致在一個(gè)特定的成像系統(tǒng)產(chǎn)生相同的輸出作為光譜中性對象

2.6電子靜止圖像照相機(jī)

圖像傳感器的相機(jī)，輸出一個(gè)模擬或數(shù)字信號(hào)代表一個(gè)靜止畫面 注1：該相機(jī)還可以記錄或存儲(chǔ)模擬圖像或數(shù)字信號(hào)，表示可移動(dòng)介質(zhì)上的靜止圖像，如存儲(chǔ)卡或磁盤。

2.7伽瑪校正 改變相對信號(hào)電平的信號(hào)處理操作

注1：伽馬校正部分是為了校正顯示器的非線性光輸出與信號(hào)輸入特性。光輸入和輸出信號(hào)的電平之間的關(guān)系，稱為攝像機(jī)的光電轉(zhuǎn)換函數(shù)（OECF），提供伽瑪校正曲線形狀的圖像捕捉裝置。

注2：伽馬校正通常是一種算法，查找表或電路，分別在圖像的每個(gè)顏色分量上操作。

2.8水平分辨率

分辨率在較長的圖像尺寸中測量的值，對應(yīng)于“橫向”圖像方向的水平方向，通常使用垂直或近垂直方向的測試圖特征。

2.9圖像的縱橫比

圖像寬度與圖像高度之比

2.10圖像壓縮 改變數(shù)字圖像數(shù)據(jù)編碼方式的過程，以減小圖像文件的大小。

2.11圖像傳感器

將入射電磁輻射轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)的電子裝置 例如：電荷耦合器件（CCD）陣列，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）陣列。

2.12每毫米線數(shù)對 空間頻率單位，定義為每毫米寬度相等的黑白線對數(shù)。

2.13線擴(kuò)散函數(shù) 歸一化的空間信號(hào)分布在線性輸出一個(gè)成像系統(tǒng)的成像理論無限細(xì)的線

2.14每幅圖像的線寬

的測試圖的特征寬度空間頻率的單位的相對活性區(qū)高度圖

注1：在進(jìn)入LW / pH值表示的寬度相同，可以在一個(gè)測試目標(biāo)的高度或一個(gè)攝像機(jī)視圖垂直領(lǐng)域內(nèi)處于邊緣線的總數(shù)。

注2：此單位是使用任何方向的“功能”（如線）。具體來說，它適用于水平、垂直和對角線。

例如：如果在圖的活性區(qū)的高度為20厘米，1個(gè)1000 LW/PH黑色線具有寬度等于20 / 1 000厘米。

2.15線性化的 數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換進(jìn)行反轉(zhuǎn)攝像機(jī)光電轉(zhuǎn)換函數(shù)（OECF）到焦平面的接觸或場景亮度

2.16線/毫米 空間頻率單位，定義為每毫米寬度相等的黑白線數(shù)。 注1：每毫米（LP /毫米）一行對等于2行/毫米。

2.17調(diào)制

信號(hào)電平歸一化幅度 注1：這是平均信號(hào)電平除以最小信號(hào)電平和信號(hào)電平的差值。

2.18調(diào)制傳遞函數(shù)

光學(xué)傳遞函數(shù)的模 注1：對于進(jìn)入MTF有意義，這是必要的，成像系統(tǒng)是在等暈區(qū)，其線性范圍操作。因?yàn)榇蟛糠值碾娮诱障鄼C(jī)提供空間彩色取樣和非線性處理，一個(gè)有意義的MTF的相機(jī)只能近似通過SFR。

2.19歸一化的空間頻率 空間頻率單位，用于成像系統(tǒng)的分辨率特征，而不是周期/毫米或任何其他長度單位。

2.20光學(xué)傳遞函數(shù)

光學(xué)傳遞函數(shù)的二維傅里葉變換成像system'spoint擴(kuò)展函數(shù) 注1：對于進(jìn)入光學(xué)傳遞函數(shù)具有重要意義，它是必要的，成像系統(tǒng)是在等暈區(qū)，其線性范圍操作。光學(xué)傳遞函數(shù)是一個(gè)復(fù)雜的函數(shù)的模量在零空間頻率值的統(tǒng)一。因?yàn)榇蟛糠值碾娮诱障鄼C(jī)提供空間彩色取樣和非線性處理，一個(gè)有意義的OTF的相機(jī)只能近似通過SFR。

2.21點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù) 歸一化的空間信號(hào)分布在線性輸出一個(gè)成像系統(tǒng)的成像理論的無限小的點(diǎn)源

2.22分辨率 測量照相機(jī)系統(tǒng)或照相機(jī)系統(tǒng)的組成部分的能力，用來描繪圖象細(xì)節(jié) 

2.23采樣成像系統(tǒng)

通過在離散點(diǎn)陣列上或沿一組離散線采樣圖像而不是連續(xù)的點(diǎn)來生成圖像信號(hào)的成像系統(tǒng)或裝置。 注1：每一點(diǎn)的取樣是用有限大小的取樣孔或面積進(jìn)行的。

2.24空間頻率響應(yīng) 作為輸入空間頻率函數(shù)的成像系統(tǒng)的相對振幅響應(yīng)

注1進(jìn)入SFR通常是由一個(gè)曲線輸入正弦空間亮度分布單位振幅的輸出響應(yīng)表示，在一個(gè)范圍內(nèi)的空間頻率。SFR除以它的價(jià)值在0空間頻率歸一化在0空間頻率值為0產(chǎn)量。

2.24.1 基于邊緣的空間頻率響應(yīng)e-sfr：成像系統(tǒng)對傾斜邊緣輸入的測量振幅響應(yīng)

2.24.2 基于正弦波的空間頻率響應(yīng)s-sfr：成像系統(tǒng)對正弦波輸入范圍的測量振幅響應(yīng)

2.25光譜中性 表現(xiàn)出反射或透射特性，在波長范圍內(nèi)是恒定的。

2.26測試圖 安排測試模式設(shè)計(jì)測試的成像系統(tǒng)的特定方面

2.27測試模式 用于測量圖像質(zhì)量屬性的光譜反射或透射特性的安排

2.27.1 雙色調(diào)模式：這isspectrally中性模式有效光譜中性，并由專門的在規(guī)定的空間布局兩反射或透射比的值

注1：雙色調(diào)模式進(jìn)入通常用于measureresolution視覺分辨率的方法。

2.27.2 雙曲楔試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?/span>雙色調(diào)模式連續(xù)變化，并隨空間頻率 注1：雙色調(diào)進(jìn)入雙曲楔測試模式是用來measureresolution通過視覺分辨率的方法在這個(gè)文件。

2.28垂直分辨率

分辨率在與“垂直方向”圖像方向相對應(yīng)的較短圖像尺寸中測量的值，通常使用水平或近水平方向的測試圖特征。

2.29視覺分辨率

在空間頻率上，所有的測試模式頻率的黑白線不能再被人類觀察者區(qū)分。 注1：這是在顯示或打印復(fù)制入門的特征。

測試卡推薦：