锐度(解析度)MTF定义及测试

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1、.Imagesharpness图像锐度（解析度）锐度无疑是最重要的摄影图像质量的评价因素：它是关系到图片中有多少细节可以被辨认的最密切因素，但它不是唯一的重要因素。其他重要因素包括色差（与锐度密切相关），噪音，动态范围（与噪声密切相关）和色彩还原性等等。锐度被定义为拥有不同色调或颜色的两个区域之间界限的清晰程度。它可以由空间频率逐渐增加的条状图形的图像质量来说明。顶端部分是一个用来测试相机/镜头组合的测试标版，标版图像是锐利的，其边界变化是突然的，而不是渐进的。底下部分是一个高质量35mm透镜对测试

2、标版成的一个0.5mm长的图象(图像成在胶片或图像传感器表面)。图像变模糊了。所有镜头，包括最好的镜头，对图像都有某一程度的模糊效果。比较差的镜头对图像的模糊作用比好的镜头严重的多。例如，一种测量锐度的方法是使用边界上升距离(“距离”用像素、mm或图象高度的几分之一做单位)，即边界上，像素亮度由边界后方像素亮度的10%上升到90%的距离。这叫10-90%上升距离。虽然上升距离是一种较好的图象锐度表示方法，但它有一个限制——它无法由一个图像系统的各个组成部分的锐度来计算整个图像系统的锐度。要避免这个问

3、题，所有的测量就都要按频域范围来计算。频率用周期或单位距离内的线对数来表示，线对每毫米(lp/mm)是胶片上最常用的空间频率单位，但是周期每像素（cycles/pixel）是更适合数字图像传感器的。下面的图象是一个正弦波每从低到高的空间频率变化，在0.5mm的距离上，正弦波的空间频率从2变化到200lp/mm。顶面部分是原始的正弦标版，底下部分是同一个标版被35mm镜头成的图像，高空间频部分的对比度明显降低。一个特定空间频率的相对对比度(输出对比度/输入对比)称调制传递函数(MTF)或空间频率反应(

4、SFR)。Theupperplot..显示正弦和条状图形：原图和镜头成像以后。Themiddleplot镜头成像以后显示条状图形的亮度曲线(红色曲线)。在高空间频率部分对比度减少。Thelowerplot显示对应的MTF(SFR)曲线(蓝色曲线)。根据定义，低频率MTF极限值是1(100%)。对于这个镜头，MTF=50%在61lp/mm，MTF=10%在183lp/mm。使用MTF的好处(空间频率反应)是一个完整的摄像系统的MTF可以由系统各个组成部分MTF得到（乘积）。MTF由边界图像进行傅立叶变

5、换得到。传统解析度测试（resolution）是测量一个条状测试标版(USAF1951chart)的图象中，人眼可以辨识的最高空间频率(lp/mm)。这个可以辨识的图像对应于MTF大约为2-5%。由于这个空间频率是图象信息消失的地方的空间频率，它不能显示出图象可见部分的锐度好坏。经验表明，图象锐度最好用MTF=50%(MTF50)或它的MTF最大值50%(MTF50P)的空间频率来表示。MTF50或MTF50P由于以下几个原因成为比较不同照相机的锐度的理想参数：..(1)图象对比度为一半或它最大值的

6、一半时，图像细节仍然有相当的可看性。(2)眼睛对MTF小于等于10%的空间频率相对不敏感。(3)实际上所有照相机的锐度在MTF50和MTF50P附近都迅速下降。MTF50P也许对边缘强化过度的照相机更有利，在那里出现其MTF的峰值。TheequationforMTFisderivedfromthesinepatterncontrastC(f)atspatialfrequencyf,whereC(f)=(Vmax–Vmin)/(Vmax+Vmin)forluminance(“modulation”)V

7、.MTF(f)=100%C(f)/C(0)ThisnormalizesMTFto100%atlowspatialfrequencies粗略的MTF可以直接从正弦标版的图像得到，新的测试技术基于ISO12233标准（Photography-Electronicstillpicturecameras-Resolutionmeasurements），可以提供更精确和可重复的测试结果。对一个倾斜的边界图像标版拍照，然后用ImatestSFR就可以进行分析。ImatestSFR：计算MTF/SFR的算法基于M

8、atlab平台。sfrmat程序，由PeterBurns参考ISO12233标准编写。ImatestSFR合并了许多改善的功能，包括改进的边缘检测算法，更好透镜畸变处理程序，更好的操作界面和更加详细的结果说明。sfrmat2.0和Imatest的差异在于，如果OECF(灰阶响应曲线)文件没有被输入sfrmat，sfrmat2.0假设没有灰阶响应曲线，即gamma=1。在Imatest中，gamma缺省值被设置为0.5，是按照数字照相机的特点设置的.要获得与sfrmat