混疊是成像中眾所周知的效果，其可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的干擾偽影。雖然當(dāng)今設(shè)備的高像素?cái)?shù)有助于減少這種影響，但同時(shí)光學(xué)抗混疊濾波器更常被從傳感器堆棧中移除，以提高系統(tǒng)SFR和量子效率。雖然人工制品很容易看到，但客觀測量 并且沒有標(biāo)準(zhǔn)化或建立混疊的量化。 在本文中，我們展示了分辨率測試卡ISO12233中描述的現(xiàn)有SFR測量程序的擴(kuò)展，該程序可以測量和量化成像系統(tǒng)中混疊的存在。它利用s-SFR方法的諧波西門子星，可以包含在現(xiàn)有系統(tǒng)中，因此不需要捕獲其他圖像。

在標(biāo)準(zhǔn)中，混疊被定義為“信號(hào)頻率的錯(cuò)誤識(shí)別，引入失真或錯(cuò)誤”。圖像中的圖像表現(xiàn)為人工制品，其中具有精細(xì)重復(fù)圖案的對(duì)象以更寬的圖案再現(xiàn)。這種所謂的莫爾效應(yīng)也在圖1中的示例中示出。由椅子產(chǎn)生的高空間頻率被投影到圖像傳感器上并導(dǎo)致較低的空間頻率。 因此，物體具有一定的空間頻率fo，并且傳感器可以利用其自己的采樣頻率fs對(duì)其進(jìn)行采樣。 奈奎斯特 - 香農(nóng)采樣定理指出采樣頻率fs需要至少是fo的兩倍才足夠。如果采樣頻率不足，則較高的空間頻率可能導(dǎo)致混疊。

圖1  圖像的細(xì)節(jié)，顯示所謂的莫爾效應(yīng)。由單色結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的高空間頻率被再現(xiàn)為低頻彩色結(jié)構(gòu)。

因此，避免使用它需要的混疊，確保在采樣之前對(duì)物體頻率進(jìn)行低通濾波，以避免頻率過高。在信號(hào)處理中，這由數(shù)字濾波器執(zhí)行，在傳感器中，這通過光學(xué)低通濾波器來完成，也稱為抗混疊濾波器。為了在低光靈敏度和光學(xué)分辨率方面最大化性能，當(dāng)今相機(jī)中的許多傳感器不具有抗混疊濾波器，因此圖像中可能出現(xiàn)混疊。

雖然混疊可能會(huì)給用戶帶來麻煩，但它也會(huì)影響分辨率測量。分辨率測量的示例如圖2所示。圖像顯示了正弦西門子星的中心部分，用于ISO12233 [2]中描述的s-SFR測量。在這些圖像中，繪制了三個(gè)白色圓圈。這些代表所謂的奈奎斯特頻率的50％，75％和100％。該頻率是可以呈現(xiàn)的理論最高空間頻率。以單位周期/像素表示，奈奎斯特頻率為fNyquist = 0.5，因?yàn)樾枰獌蓚€(gè)像素來表示一個(gè)周期，這意味著單個(gè)像素可以表示半個(gè)周期。通過這個(gè)假設(shè)，我們可以計(jì)算給定西門子恒星的奈奎斯特頻率，如公式1所示。

在這些圖像中可以觀察到，即使對(duì)于計(jì)算出的fNyquist來說頻率較低，也會(huì)出現(xiàn)混疊。 其原因在于，此處所做的假設(shè)沒有考慮到大多數(shù)傳感器不會(huì)對(duì)每個(gè)像素采樣每種顏色，而是使用濾色器陣列和去馬賽克，因此真實(shí)采樣頻率低于最終像素?cái)?shù)圖片。不使用濾色器陣列的傳感器（如單色傳感器）可以顯示比公式1中假設(shè)的頻率更高的頻率，因?yàn)槲覀儨y量西門子星的不同方向。在對(duì)角線方向上，采樣與水平或垂直方向的采樣不同。由于混疊會(huì)導(dǎo)致較高頻率的高頻率，這會(huì)干擾分辨率測量。為了使測量更加穩(wěn)健，我們需要一種能夠判斷測量結(jié)果是否“值得信賴”或者是否受混疊影響的方法。

圖2 西門子恒星中心區(qū)域的細(xì)節(jié)。白色圓圈顯示奈奎斯特頻率的50％，75％和100％。頂部：具有典型拜耳模式感的D-SLR相機(jī)。人們可以在遠(yuǎn)低于fNyquist底部觀察到混疊偽影：沒有拜耳模式的Foveon傳感器。人們可以在對(duì)角線方向看到高于fNyquist的分辨率。