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分辨率測試卡測試MTF和邊緣再現之間的關係

瀏覽:61 發布日期:2017-06-12

通過前麵分辨率測試卡MTF的學習,我們現在知道為什麽正弦條紋圖案的調製隨著光學成像中空間頻率的增加而減少,在圖像生成的進一步階段也是如此。但是,這些數字告訴我們有關真實圖片的質量了嗎? 術語中如何定義光度、細節分辨率等等與這些數字之間的關係是什麽?

正弦函數即使在實驗室中,它們也隻能作為近似值產生,然後用數學推導出正弦調製的其他測試對象。真正用於評估鏡頭和相機的特殊分辨率測試卡使用具有矩形強度分布的黑色和白色突變之間的條紋圖案,並確定有效的分辨率。

有的時候,矩形圖案的調製傳遞比相同空間頻率的正弦圖案好一點。其實這些精確的矩形形狀很少在真正的攝影對象中發現。

精細周期性圖案僅代表我們的眼睛識別成像質量的主體屬性的一小部分。對於分辨率測試卡檢測最重要的是真實的邊緣,兩個區域之間的邊界具有不同的亮度或顏色。我們現在想了解分辨率測試卡測試MTF和邊緣再現之間的關係,這又使我們再次回到了我們的起點,即點擴散功能。

以下圖像從左到右顯示:

•點擴散函數的強度分布,以對數刻度下降到中心最大強度的1/1000。點擴散函數的寬度單位為μm,1μm為1 / 1000mm。

•兩個邊緣圖像的強度分布,亮度大小以及步長。垂直刻度是攝影師熟悉的對數孔徑尺度:每個級別都表示強度的一半。水平刻度也是以μm為單位的圖像中的距離的量度。邊緣的明暗麵分別在左側和右側。

•五個空間頻率5,10,20,40和80lp/mm的相應調製傳輸顯示為條形圖。

 

擴散函數強度分布圖

 

這是35mm格式非常好的成像性能的例子;點擴散窄,從白色到黑色的邊緣的轉變不大於10μm,即非常陡峭。攝影師就會說:邊緣的圖像鋒利。在調製傳輸語言中,這一特性被認為重要的空間頻率上的所有值都非常高,並且不會對較高頻率強烈降低的示例。

對於具有這種成像性能的鏡頭,實現的圖像質量通常受傳感器或其他因素限製,例如聚焦精度,相機移動等。

 

擴散函數圖1

 

這個實例點擴散函數的直徑明顯較大;邊緣從白色到黑色的圖像並不銳利,也就是說邊緣輪廓是平坦的,因為從最大亮度到黑色的轉變取決於亮度步長的大小,該實例中這個值在30和50μm之間。在這個距離之後函數進入了深黑色,因此上述尺度的兩端之間的對比度很高。分辨率測試卡MTF值通過快速向較高的空間頻率下降而顯示出這些特征,而與先前的示例相比,MTF值在最低頻率下略微不同。

 

擴散函數圖2

 

較寬的盒形線圖像自然會產生較差的邊緣定義。低至20lp/mm的低等和中等空間頻率的分辨率測試卡MTF值是正常的,即使在60lp/mm,仍然有可接受的調製傳遞。如果隻想看這些頻率,就會有一個非常可觀的成像性能的印象。

但是,在40lp/mm沒有對比度!調製傳遞的曲線可以下降到零,然後再次增加。這被稱為“偽分辨率”,這是一個有點不幸的表達,因為具有60lp/mm的結構以清晰的分辨率再現。通常沒有注意到黑白互換(西門子星除外),下一個零點將再次以80lp mm再次出現,分辨黑色和白色再次處於正確的位置。術語“偽分辨率”旨在表示在單一的,符合偶然的有利空間頻率下高分辨率的孤立測量可以模擬甚至不存在的圖像質量。在發布的MTF曲線中找不到這種類型的成像,但是對於焦點誤差和運動引起的模糊,這是非常重要的。

 

擴散函數圖3

 

這個實例中點擴散函數與第一個例子中的一樣窄,但被弱光環包圍。邊緣定義是高的部分,但同時寬闊明亮的邊緣延伸到黑暗的區域。攝影師會說鏡頭展現出耀斑。邊緣附近的對比度較低。

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