チェッカーボードの作り方、パート1

例：線と矢印が入った、非常に歪んだ画像

元の画像と補正後の画像の関係は、（チェッカーボード表示の場合のみ） 「その他の設定」ウィンドウの「表示オプション」領域で「矢印と線を表示」を選択すると表示されます。元の画像（下図左）の線は、計算された係数が歪みをどの程度補正しているかを視覚的に分かりやすく示しています。

矢印付きの歪んだ画像：補正前と補正後。画像をクリックすると拡大表示されます。

オリジナル画像

修正された画像

補正後の画像の倍率は、Recharts表示領域の左下にあるスライダーで調整できます。

チャートを入手してください

チェッカーボードチャートは、 Imatestストアで様々な反射性および透過性媒体で入手できます。チャートの購入をお勧めしますが、高品質の材料、技術、およびカラーマネジメントの知識があれば、写真品質のインクジェットプリンターで印刷することも可能です。設定は以下のとおりです。

市松模様を印刷する際の一般的な設定

縦方向の正方形は8個または12個を推奨します。8個未満の場合、歪み測定の精度が低下する可能性があります。5次歪み計算（「口ひげ」または「波状」歪みの計算に必要）には、少なくとも5列の角（正方形の列数より1列少ない数）が必要です。12個を超えると、エッジがMTF測定に最適なサイズよりも小さくなり、計算速度が低下する可能性があります。非常に大きなサイズで印刷し、頻繁にズームイン/ズームアウトを行う場合を除き、12個を超える縦方向の正方形を使用する実用的な利点はありません。

チャートの中心は、暗い四角の中にある2つの明るい円の間の角によって定義されます。円が存在する場合、チャートの中心（画像の中心からのずれ）が報告されます。

チャートは、厚さ1/2インチ（12.5mm）の発泡ボードに、スプレー接着剤（3M ^™ 77やPhoto Mountなど）または両面テープ（3M ^™ #568 Positionable Mounting Adhesiveなど）で貼り付けることができます。1/2インチの発泡ボードは、標準的な1/4インチまたは3/8インチの発泡ボードよりも平坦性を保ちます。PVC ボードも非常に有望です。耐久性が高く、さまざまなサイズが揃っています。

図表を撮影する

チャートの枠設定は重要ではありません。極めて高い柔軟性は、チェッカーボードの主要な特長の1つです。

グラフの辺は画像からはみ出す場合もあれば、画像内に収まる場合もあります。このソフトウェアは、さまざまなフレーミングとアスペクト比に対応できるように設計されています。グラフの辺が画像内に収まる場合は、市松模様の角と間違えられる可能性のある干渉パターンを最小限に抑えるようにしてください。可能であれば、画像内のグラフの周囲はニュートラルグレーにするのが望ましいですが、これは必須ではありません。

下の「チェッカーボード設定」ウィンドウの画像は、理想的なフレームで撮影された画像で検出されたコーナーを示しています。コーナー付近の領域を測定するには、画像をあまり傾けないようにしてください。下の画像は3度傾けられていますが、これは斜めのエッジの測定には十分であり（小さな画像の場合は例外）、コーナー付近の測定も比較的容易に行えます。傾きが大きくなると、コーナー付近の測定は難しくなります。これは特に、完全な行と列のみを検出する「チェッカーボード（Matlab）」検出アルゴリズム（左下のドロップダウンメニューで選択）の場合に顕著です。代替の検出アルゴリズム（「チェッカーボード（カスタム）」）は処理速度ははるかに遅いですが、完全な行や列に含まれていないコーナーも検出できることがよくあります。

ヒント：

• 可能であれば、グラフは画像全体を埋め尽くすようにしてください。
• 可能であれば、画像には少なくとも6個、最大で16個の縦長の正方形が含まれている必要があります。6個未満だと歪み計算の精度が低下し、16個を超えると計算速度が低下し、領域（ROI）が最適サイズよりも小さくなる可能性があります。
• 色と均一性のプロファイル測定には、垂直プロファイル（左/中央/右）の場合は少なくとも4つの垂直方向の明るい正方形、水平プロファイル（上/中央/下）の場合は少なくとも4つの水平方向の明るい正方形が必要です。領域内に水平方向または垂直方向の明るい正方形が4つ未満の場合、対応するプロファイルは計算されません。
• チャートの外側にある、市松模様の角と間違えられそうな干渉パターンを避けるよう注意する必要がある。
• チャートに画像の中心を表す3つの点が含まれている場合、右側の画像で赤い矢印→で示されている3つの点の間の角は、画像の中心にできるだけ近い位置にある必要があります。これは、x軸とy軸のピクセルシフトを計算するために使用されます。
• 良好な露出を得るためには、周囲の環境は中間グレー（反射率約18%）に近い状態であるべきです。（ただし、露出補正などの手動露出制御が可能な場合は、この条件は不要かもしれません。）
• まぶしさ（鏡面反射）を避けてください。マットな表面のグラフであれば、これは簡単にできます。
• 照明は適度に均一に保つ。
• MTF測定では、チャートを2～7度程度傾けて、水平または垂直の端が露出しないようにする必要があります。他の向きでも測定は可能ですが、分析領域が狭くなります。（歪みのみを測定する場合は、傾ける必要はありません。）
• チェッカーボード設定ウィンドウの「境界線を切り取る」ボタンを使用すると、画像の端付近にある不要な要素を取り除くために画像をトリミングできます。

点灯

下の図は理想的な照明を示していますが、魚眼レンズを使用したレジストレーションマークパターンでは必ずしも実現できるとは限りません。しかし、この図を知っておくことは重要です。目標は、均一でグレアのない照明であり、カメラに直接光が当たらないようにすることです（超広角魚眼レンズでは問題になる場合があります）。ほとんどの場合、25～45度の照明角度が理想的です。少なくとも2つのライト（左右に1つずつ）が推奨されますが、4つまたは6つあればなお良いでしょう。カメラの後ろからの照明はグレアの原因となるため避けてください。露光前にグレアと照明の均一性を確認してください。広角レンズにはマットチャートの使用をお勧めします。半光沢面ではグレアを制御するのが非常に困難です。

推奨される照明構成については 、『低コスト試験ラボの構築』を参照してください。BK Precision 615 照度計（ルクスメーター）は、照明の強度と均一性を測定するための優れた低コスト機器（約100米ドル）です。

簡略化された照明図

距離

エプソン2200（高品質顔料系インクジェットフォトプリンター）でプレミアムラスター紙に印刷したレターサイズ（8.5×11インチ）のチャートを、6.3メガピクセルのキヤノンEOS-10DでMTF分析した。画像フィールドの幅がチャートの長さの2倍である22インチ（56cm）以上であれば変化は見られなかった。画像フィールドが小さくなるにつれて、性能は徐々に低下した。

少なくともこの画像視野幅が得られるようなカメラと被写体間の距離を選択してください。実際の距離は、センサーサイズとレンズの焦点距離によって異なります。最小画像視野は右図に示されています。

画素数が多く、したがって解像度が高いカメラは、画像視野幅が広くなるはずであり、ひいては印刷されるチャートの幅も広くなるはずである。

暴露

チェッカーボードチャートで正確な結果を得るには、適切な露出が重要です。チャートの暗い部分も明るい部分もクリッピングしてはいけません。つまり、ピクセルレベルが0または255に達する領域が十分に存在する必要があります。適切な露出を確保する最良の方法は、デジタルカメラのヒストグラムを使用することです。黒（左側のピーク）は最小値より上に、白（右側のピーク）は最大値より下に位置するようにしてください。

上記の画像（Canonファイルビューアユーティリティで撮影したもの）は、ほぼ完璧な露出です。露出補正を行うと、より効果的かもしれません。

画像をRAWファイルまたは最高画質のJPEGファイルとして保存してください。RAW現像ソフトを使用する場合は、JPEG（最高画質）、TIFF（LZW圧縮なし。LZW圧縮はサポートされていません）、またはPNGに変換してください。フィルムを使用する場合は、現像してスキャンしてください。

フォルダ内にIMG_3734.jpg、IMG_3735.jpgなどのカメラが生成した意味のないファイル名が含まれている場合、各ファイルに保存されているEXIFデータを利用する「ファイル名の変更」ユーティリティを使用して、焦点距離や絞り値などを含む意味のあるファイル名に変更できます。

これでImatest Checkerboardを実行する準備が整いました。

リンク

カールツァイスのHHナッセによる「MTF曲線の読み方」 。優れた、徹底的な入門書。全33ページ。読み通すには根気が必要。レンズスタイルのMTF曲線に似たMTF曲線に関する詳細な解説が満載。

Luminous Landscape.comの「MTFを理解する」という記事には、もっと簡潔な導入部分があります。

画像鮮明度とMTFを理解する　Imatestの著者による複数回にわたるシリーズ記事。主にImatest設立以前に執筆されたもの。中程度の専門用語を含む。

ピーター・D・バーンズ著『デジタルカメラとスキャナ解析のための傾斜エッジMTF』 （2000年）（ 代替資料）。ISO 12233傾斜エッジ測定に関する優れた入門書。関連書籍：ドン・ウィリアムズとピーター・D・バーンズ共著『MTFを用いたデジタルキャプチャの診断』 （2001年）、ドン・ウィリアムズとピーター・D・バーンズ共著『ISO/TC42デジタルカメラ解像度規格のモバイルイメージング製品への適用と拡張』（2007年）（改訂版ISO 12233規格用に提案された低コントラスト傾斜エッジテストチャートの初期バージョンの画像を含む）。

ボブ・アトキンス氏によるMTFとSQFの優れた入門記事があります。SQF（主観的品質係数）は、人間の目のコントラスト感度関数（CSF）を取り入れた、知覚される印刷物の鮮明度を測定する指標です。2006年10月下旬にImatest Masterに追加される予定です。

OptikosによるレンズのMTFおよびその他の特性の測定方法。