目的

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

技術(shù)背景

消費數(shù)碼相機的termresolutionis常常被錯誤地解釋為可尋址光電管的數(shù)量。雖然現(xiàn)有的用于確定相機像素計數(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，分辨率是照相機對細微間隔細節(jié)進行光學(xué)捕捉的能力，通常被報告為單值度量?？臻g頻率響應(yīng)（SFR）是一個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)而減小到細節(jié)不再可視解決的程度。這個限制頻率值是照相機的分辨率。相機的分辨率和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，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，它們的區(qū)別在于其綜合性和實用性。如本文檔所述，分辨率是一個單頻率參數(shù)，該參數(shù)指示輸出信號是否包含用于視覺檢測的詳細信息的最小閾值。換句話說，分辨率是候選相機在引用條件下能有效捕獲的最高空間頻率。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值的。用于確定分辨率的算法已經(jīng)用人類觀察者進行了視覺實驗，并且與高頻細節(jié)損失的估計有很好的相關(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的目的。通常，專家會選擇一個指定的SFR水平作為一種改進的非視覺分辨率值相關(guān)的空間頻率。

在離開這個文件的第一個版本，有兩種SFR的測量描述。第一，SFR基于空間頻率響應(yīng)的邊緣的計量方法，，與第一版的描述相同，除了一個較低的比較優(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)字化和用于計算SFR水平。一個傾斜的邊緣的使用允許邊緣梯度進行測量階段相對于圖像傳感器感光多產(chǎn)生一個相位平均SFR的響應(yīng)。

第二，正弦波的SFR的計量技術(shù)引入第二版。采用正弦調(diào)制目標在極坐標格式（如西門子星圖），它的目的是提供一個SFR的響應(yīng)是不更具彈性的行為空間頻率特征驅(qū)動的消費數(shù)碼相機圖像處理內(nèi)容介紹。在這個意義上，它的目的是使這樣的相機來源的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的第一步是在攝像機下捕捉一個合適的測試圖圖像。測試圖應(yīng)包括足夠精細的細節(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)計用來評估電子靜止圖像照相機的。它不一定被設(shè)計用來評估其他電子成像設(shè)備，如輸入掃描儀、CRT顯示器、硬拷貝打印機或電子照相復(fù)印機，也不是電子靜止圖像照相機（如透鏡）的單獨組件。

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

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量方法提供更詳細的理由和指導(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，即使在實驗室捕獲環(huán)境下，從許多數(shù)碼相機的文件中假設(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，目標。例如，在攝像機邊緣檢測算法中，可以對邊緣特征進行特定的操作，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)果取決于目標特征集。當然，這會導(dǎo)致目標混淆，無論是單獨使用還是組合使用。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計量在本文檔的當前和過去的版本。這也是為什么在許多消費數(shù)碼相機中，邊緣特征易于進行圖像處理的原因：它們在視覺上很重要。所有其他的成像條件相同的情況下，相機的SFR使用不同的目標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，不會出現(xiàn)嚴格的線性成像系統(tǒng)。適度的這種行為，低對比度的傾斜邊緣特征被選來取代第一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。

正弦波的特點一直是直接計算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?；蛘撸绻麍D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，一個基于正弦波的SFR可以計算到一半的采樣頻率?；谏鲜鲈?，基于正弦波的目標也具有低對比度，與基于邊緣的版本一致。目標設(shè)計相對于其他正弦目標的另一個好處是它的緊湊性和雙向特性。

所有的經(jīng)驗表明，沒有一個單一的SFR今天的數(shù)碼相機。即使在本文檔中所建議的嚴格的捕獲限制下，大多數(shù)數(shù)碼相機所允許的特征集也阻止了這種獨特的特性?；靵y可以減少通過完整的文檔捕獲條件和相機設(shè)置，SFR的計算。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)碼相機的貢獻評估的一個很好的工具。

最后，有時全SFR的表征是不需要的，如在行尾的照相機組件測試。

1適用范圍

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

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：等于進入有源光電管的行數(shù)和每行的產(chǎn)品主動光電管的數(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邊緣擴散函數(shù) 歸一化的空間信號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

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

2.7伽瑪校正 改變相對信號電平的信號處理操作

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輸入特性。光輸入和輸出信號的電平之間的關(guān)系，稱為攝像機的光電轉(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)換為電子信號的電子裝置 例如：電荷耦合器件（CCD）陣列，互補金屬氧化物半導(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線擴散函數(shù) 歸一化的空間信號分布在線性輸出一個成像系統(tǒng)的成像理論無限細的線

2.14每幅圖像的線寬

指定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：在進入LW / pH值表示的寬度相同，可以在一個測試目標的高度或一個攝像機視圖垂直領(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)字信號的轉(zhuǎn)換進行反轉(zhuǎn)攝像機光電轉(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

信號電平歸一化幅度 注1：這是平均信號電平除以最小信號電平和最大信號電平的差值。

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。因為大部分的電子照相機提供空間彩色取樣和非線性處理，一個有意義的MTF的相機只能近似通過SFR。

2.19歸一化的空間頻率 空間頻率單位，用于指定成像系統(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擴展函數(shù) 注1：對于進入光學(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)是一個復(fù)雜的函數(shù)的模量在零空間頻率值的統(tǒng)一。因為大部分的電子照相機提供空間彩色取樣和非線性處理，一個有意義的OTF的相機只能近似通過SFR。

2.21點擴散函數(shù) 歸一化的空間信號分布在線性輸出一個成像系統(tǒng)的成像理論的無限小的點源

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

2.23采樣成像系統(tǒng)

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

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進入SFR通常是由一個曲線輸入正弦空間亮度分布單位振幅的輸出響應(yīng)表示，在一個范圍內(nèi)的空間頻率。SFR除以它的價值在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指定安排

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)模式進入通常用于measureresolution視覺分辨率的方法。

2.27.2 雙曲楔試驗?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。

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