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調製傳輸對圖像質量測影響

瀏覽:56 發布日期:2017-06-22

由於這些分辨率測試卡主要對擴展對象的成像有效,與包含無數點的西門子星不同,所以必須找到另一種定量描述圖像質量的方法。通常情況下使用正弦亮度分布來檢查如何將看起來盡可能簡單的對象成像。正弦亮度分布是明暗條紋的圖案,亮和暗之間的過渡逐漸連續地發生,即正弦,就比如我們的插座中的電功率隨時間變化。

之所以在鏡頭分辨率測試卡的MFT使用正弦條紋圖案,主要是因為圖像測試結果再次是正弦圖案,這樣一來就不用考慮點擴散形狀可能帶來的複雜性。

它的幾個屬性也保持穩定或至少與成像質量無關:條紋方向不改變,並且頻率每單位長度的條紋數量僅根據成像比例改變。

與原來不同的就是暗和亮條紋之間的亮度差異。這是因為擴展點為了確保擴展部分光在實際上操作時完全落變暗的位置上,而不是落在明亮的位置上。

該圖顯示了作為強度分布(垂直於條紋的橫截麵)的正弦條紋圖案(黑色曲線)。它每毫米有20個周期,因此一個周期是50μm長。紅色和藍色曲線是點擴展中的亮度分布的橫截麵。

以藍色標記的正弦圖案的理想成像存在的亮度根據藍色曲線分布到周圍區域。因此,由圖可以看到,有些光落在藍色點旁邊25μm的黑暗“山穀”中。

光也會從正弦圖案側麵落在紅點處。雖然側麵上的正弦圖案較暗,但還是有很大的部分的點落到達-25μm處,主要是因為紅點更接近暗穀。因此,圖案的暗區中的強度是來自相鄰區域的許多這樣點的集合。結果就是標記為“圖像”較弱的調製曲線。圖像中的暗條紋的亮度由於像差而升高,亮條紋變得更暗。

 

點擴展中的亮度分布的橫截麵圖

 

在光學中,明暗之間的差異被稱為“對比度”。從通常的角度看,所有正弦周期性變化量的最大值和最小值之間的差被稱為“調製”。如果通過簡單說就是將這兩個圖除以每個圖像,將圖像的調製與對象的調製相比較。因此我們可以得到一個簡單的數字,提供鏡頭成像特性的聲明:調製傳輸。 我們已經理解了“MTF”一詞的前兩個字母的意思。它是0到1之間或在0和100%之間的數字。

攝影師習慣於在孔徑光闌上表現明暗差異,這也是非常合理的,因為我們的眼睛的感知遵循這種對數刻度。但是,例如如果我們的條紋圖案由最亮和最暗點之間的6個孔徑光闌的差異組成,即亮度比為1:26,則調製傳輸為50%= 1:64? 圖像中的差異3孔徑光圈是否為1:32,這相當於5個孔徑光圈?

兩者都是錯的。實際上,在上述情況下,我們仍然具有大約1.5個孔徑光闌。這是因為在光學中,“對比度”參數定義如下:

對比度=最大值−最小值/最大值+最小值

因此,在我們的示例中,對象的對比度為63除以65,0.97。在以50%的調製轉移成像之後,圖像中的對比度僅為一半高,0.48。最小值到最大值近似為1:2.9。(1.9/3.9=0.48)

下圖顯示了如果在孔徑光圈中測量,對象對比度和圖像對比度如何與不同的調製傳輸相關:

 

MTF曲線圖

 

我們可以識別分辨率測試卡MTF的三個重要屬性,我們在讀MTF曲線時應該記住:

1.在高物體對比度水平下,較高MTF值的小差異尤其明顯。

2.另一方麵,小於一個孔徑光闌的弱色調值變化不需要高MTF值。高於70-80%的差異則幾乎不相關。

3.具有非常低的MTF值,實際上與物體對比度的高度無關,圖像對比度始終較低。

這就是為什麽薄膜的數據表總是給出1:1.6的低對比度的分辨能力。1:1000的對比度的分辨率數字隻能使用接觸曝光測量。對於最精細的結構(即非常高的空間頻率),世界上沒有透鏡能夠產生十個孔徑光闌的對比度。所以基於該較高分辨率值來估計膠片圖像的信息量太樂觀了。

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