使用 eSFR ISO 第 1 部分

Imatest eSFR ISO使用ISO 12233:2017 E-SFR(边缘 SFR)和最新的ISO 12233:2023 E-SFR测试图表,对多个关键图像质量因素进行高度自动化的测量。这些测试图表可从 Imatest 商店购买(推荐),也可使用高品质喷墨打印机打印。感兴趣区域 (ROI) 的选择基于用户输入的标准自动完成(类似于SFRplus ,两者功能非常接近)。图像质量因素包括:

我们新推出的 摄影级 eSFR ISO 色卡 比同等尺寸的喷墨色卡细节更丰富,能够分析更高分辨率的相机。
我们新推出的摄影级 eSFR ISO 色卡比同等尺寸的喷墨色卡细节更丰富,能够分析更高分辨率的相机。

所有图表特征——倾斜边缘、灰度色块、色块和楔形区域——均自动定位。eSFR ISO 图表的特殊版本提供额外的楔形区域、预畸变(用于严重桶形畸变的“鱼眼镜头”)或两者兼具的功能。

Anatomy of the eSFR ISO Test Chart▶
eSFR ISO 测试图表结构
在YouTube上观看。
相关页面

使用倾斜边缘分辨率分析(第二部分) ——选择文件——设置窗口——ROI 选择与分析——边缘 ID 文件——更多设置窗口——辅助读数——设置区域——Gamma——基于图表对比度的 Gamma——自动模式窗口——警告——裁剪——总结

斜边测试结果 第 3 部分– SFRplus 边缘测试结果 —多 ROI 区域总结—边缘和 MTF —色差—锐度/SQF —直方图和噪声—图像、几何形状、畸变、视场角— 3D 图—镜头风格 MTF 图—边缘粗糙度—点扩散函数—总结— CSV 和 JSON 输出

鱼眼镜头专用预失真图表— 适用于多种应用,例如汽车后视摄像头。包含 SFRplus、eSFR ISO 和 SFRreg 图表。预览预失真。
对数楔形:一种优越的设计描述了对数楔形的优势,其空间频率分布远优于双曲楔形,从而能够实现更大的最大/最小频率比。自 2021.2 版本起,Imatest 已支持(自动检测)对数楔形,但截至 2022 年 5 月,尚未包含在标准 eSFR ISO 图表中(不过可根据要求提供)。

如果图像已被自动图表识别功能识别,则会自动选择 eSFR ISO 分析。否则,可以从目标的“特色”或“清晰度”部分中选择。

分析模式可在以下几种模式之间切换:

  • 交互式模式允许您选择设置并以交互方式详细查看结果。保存的设置将用于以下自动模式或Imatest IT 。
  • 自动(批量)模式无需用户额外输入即可自动运行。感兴趣区域 (ROI) 会根据交互模式下保存的设置自动定位。这使得可以使用相同的设置分析不同尺寸和取景的图像。自动模式可处理批量文件,尤其适用于自动化测试,因为自动化测试中图像的取景可能各不相同。

eSFR ISO 以两种模式运行。

  • 交互式/设置模式(在Imatest主窗口中按下Rescharts或eSFR ISO 设置按钮运行)允许您选择设置并以交互方式详细查看结果。保存的设置将用于自动模式。
  • 自动模式(在Imatest主窗口中按下eSFR ISO Auto 按钮即可运行)无需用户额外输入即可自动运行。ROI 会根据交互式/设置模式下保存的设置自动定位。这使得无需更改设置即可分析不同尺寸和构图的图像。自动模式适用于处理大量文件,尤其适用于构图可能因图像而异的自动化测试。
所有交互式/设置模块(经典界面中的Rescharts )都可以读取图像
从图像文件( 原始且可互换)♦ 通过从各种设备直接采集数据

本文档介绍了eSFR ISO ,并解释了如何获取和拍摄图表。第二部分展示了如何在 Rescharts 中交互式运行 eSFR ISO,以及如何保存设置以进行自动运行。第三部分和第四部分分别展示了斜边测量和其他测量方法的结果。

下图展示了 eSFR ISO 的众多功能。
每张图片下方都有文字说明。结果将在第三部分中详细描述。

eSFR ISO 测试图表

Imatest E-SFR ISO 2023 测试图表有两种版本:扩展版和 S 版。未来还将推出更多版本。所有版本均符合 ISO 12233:2023 标准。


扩展型 E-SFR ISO 2023 测试图表: 16:9 宽高比,
在四个角上添加了4颗星星,在两侧添加了2个正方形。
新增 18 个彩色色块,新增 12 对楔形图案。

标准9星E-SFR ISO 2023测试图表: 3:2宽高比, 新增 18 个彩色色块,新增 8 对楔形图案。
标准9星E-SFR ISO 2023测试图表: 3:2宽高比,
新增 18 个彩色色块,新增 8 对楔形图案。

Imatest E-SFR ISO 2017 测试图表分为三种版本:标准版(精简版)、增强版和扩展版。所有版本均符合 ISO 12233:2017 标准。下方显示的是标准版 E-SFR ISO 测试图表,该图表仅包含 ISO 标准中要求的功能。点击图表即可查看大图。


new_ISO-12233_plain_vanilla

标准(最低)E-SFR ISO图表:3:2宽高比,无附加功能
new_ISO-12233_enh_wedges_3_2_sRGB增强型 E-SFR ISO 测试图表:3:2 宽高比,两侧各增加 6 个方格,
新增 16 个彩色色块,新增 4 对楔形图案。 new_ISO-12233_ext_wedges_16_9_sRGB扩展型 E-SFR ISO 测试图表:16:9 宽高比,两侧各增加 6 个方格,
新增 16 个彩色色块,新增 4 对楔形图案。

esfr_iso_predistorted
增强型 E-SFR ISO 测试图表:3:2 宽高比,图中带有额外的楔形块
(4 个低频,16 个高频)和预失真,用于鱼眼镜头
。
有很多选择。

清晰度源自方格边缘的明暗倾斜角度,具体描述请参见“清晰度:它是什么以及如何测量?”。 eSFR ISO 可处理多种相机宽高比;图表的左右两侧可能超出画面范围,也可能完全位于画面内部。

ISO 12233:2017 合规性: Imatest标准(最低版)E-SFR图表与 ISO 12233:2017 标准文件中所示的图表类似,但有一些细微差别,这些差别符合 ISO 标准。(我们推荐使用增强版或扩展版图表。)

增强型和扩展型海图在海图的某些区域包含ISO标准未规定的实用功能(额外的方块、扇形和色块)。这些功能完全符合标准。

eSFR ISO图表类型
图表类型特征笔记
标准
(最低限度)
与标准文档中的图表类似。无其他新增功能。宽高比为3:2。
无法测量图像边缘或侧边的清晰度。仅在必要时使用。大多数情况下建议使用增强型或扩展型图表。
增强型3:2 宽高比。两侧各增加 6 个正方形;增加若干双曲楔形(可根据要求提供对数楔形);在Imatest生产的喷墨打印和 8x10 英寸 LVT 图表中增加 16 个色块。最适合 4:3 或 3:2 宽高比(拍照手机、卡片相机、单反相机)
包含几个双曲楔形,其特性与 ISO (CIPA) 视觉分辨率测试图类似,这些楔形可在 eSFR ISO 模块中自动检测,也可在楔形模块中手动选择。
扩展16:9 宽高比。新增功能与增强型图表相同。最适合 3:2 或 16:9 宽高比(数码单反相机、高清电视和电影格式)

eSFR ISO 图表打印选项(订购时可选择)

选项笔记
媒体喷墨打印机、LVT胶片、相纸*、玻璃镀铬* *即将推出:请查看Imatest 商店。相纸打印的测试图表比同尺寸的喷墨打印图表精细得多。
图表宽高比

3:2(标准版和增强版)或
16:9(加长版)

3:2 色卡(标准版和增强版)非常适合数码单反相机(3:2 宽高比)、小型数码相机和拍照手机(4:3 宽高比)。16:9(扩展版)色卡非常适合高清电视(16:9 宽高比)和数码单反相机(3:2 宽高比)。
对比
仅 4:1新的 ISO 12233:2017 标准规定了 4:1 的对比度。
灰度
步骤图
包含(下方中心)包含一个 20 色块的 ISO 14524 圆形灰度图案。
颜色图表16个补丁
包含在Imatest生产的所有喷墨打印增强型和扩展型喷墨色卡(所有尺寸)以及 LVT 胶片色卡(最大 8x10 英寸)中。(反射式摄影色卡不包含此功能。)
预扭曲图表
(标准图表未失真。)有两种标准级别的枕形畸变可供选择,适用于鱼眼镜头(桶形畸变严重)。仅提供哑光表面。
表面哑光或半光泽半光泽表面在暗色调方面(打印密度 > 1.75)锐度略高,灰阶还原更准确,但更容易产生眩光(镜面反射),尤其是在使用广角镜头时。建议广角镜头使用哑光表面。
额外的楔形块适用于除反光摄影表面以外的所有表面在图表边缘增加了几个楔形,在中心附近增加了四个楔形(在灰度区域内)。
以下是彩色和灰度色块的目标值。实际值可能有所不同。要测量这些值,请使用“测量测试图表色块”中的方法。
目标颜色 CIELAB 值和灰度密度
L*a*b* (CIELAB)
D50值
灰度密度
(浅色-深色)
补丁编号

38.36 13.80 14.65
66.06 17.74 17.85
50.09 -4.41 -22.51
43.20 -13.46 21.73
55.36 8.89 -24.82
70.70 -32.89 -0.24
82.23 4.05 79.84
51.82 49.79 -13.90
50.55 -27.97 -28.14
28.65 15.60 -50.52
55.05 -38.09 31.62
42.18 54.89 28.79
62.56 35.13 58.05
51.71 47.69 16.86
30.38 21.13 -20.31
72.49 -23.46 57.08
40.18 9.55 -44.29 *
71.96 19.49 68.00 *

0.10
0.16
0.22
0.28
0.35
0.41
0.49
0.57
0.65
0.74
0.83
0.93
1.04
1.16
1.30
1.44
1.61
1.80
2.03
2.30

*大多数 eSFR ISO 2017 色卡中没有,eSFR ISO 2023 色卡的标准色卡是这样的。这些色卡基于 Colorchecker 第 2 行的第 8 和第 12 个色块。哑光图表的打印灰阶密度限制为(最大)1.75。

ISO 12233:2023 边缘 SFR 图表的优势
取代旧的 ISO 12233:2014/2017 图表


新的 ISO 12233:2023 图表

  • 2014/2017 年的“倾斜正方形”测试图案已被“四周期倾斜星形”测试图案取代,以便在垂直和水平方向测量的基础上,提供补充的矢状面和切向面 SFR 测量。缺点:MTF 测量的 ROI 空间减少。

  • 2023 年图表中新增了 2 个颜色色块,分别对应于 24 色块颜色检查器第 2 行的第 8 和第 12 个色块。

  • 适用于各种分辨率的对数楔形图现在已成为标准配置,而不是双曲楔形图或线性楔形图(可在 2014/2017 年图表中找到)。

ISO 12233:2014/2017 边缘 SFR 图表的优势

旧版 ISO 12233:2000 图表

旧版 ISO 12233:2000 图表
旧版 ISO 12233:2000 图表

注:右侧所示的 ISO 12233:2000 标准和图表在新版ISO 122433:2017标准中被引用,但不再是该标准的正式组成部分。新标准规定了三种图表,其中一种是倾斜边缘(边缘 SFR 或 E-SFR)图表,其对比度要低得多(4:1;如下右图所示)。

  • E-SFR图表浪费的区域要少得多,尤其是在增强版和扩展版中。旧版ISO图表约90%的区域都被对计算机分析价值不大的模式所覆盖。

  • 使用增强型和扩展型图表,您可以生成图像表面详细的锐度(MTF)图。旧版 ISO 图表无法做到这一点,因为它缺少足够多的合适边缘,而且这些边缘的位置也不理想。

  • 根据您输入的位置条件自动检测区域。这使得 E-SFR 图表和 eSFR ISO 模块非常适合自动化测试:使用旧的 ISO 图表时,即使图像取景发生细微变化,也必须仔细选择感兴趣区域 (ROI)。

  • new_ISO-12233_enh_wedges_3_2_sRGB
    eSFR ISO 12233:2017 图表

    与旧版ISO测试卡(对比度≥40:1)相比,4:1对比度边缘更不容易出现过曝或欠曝。相机的工作区域更线性,因此成像结果更稳定、更准确,受过曝、欠曝、伽马值估计错误或过度软件锐化的影响更小。4:1对比度边缘更能代表影响图像清晰度的真实边缘。

  • eSFR ISO 可以测量其他图像质量因素,包括横向色差、失真、伽玛(对比度)、色调响应和颜色准确度(在具有颜色图案的图表中)。

  • 旧版 ISO 12233:2000 色卡不包含可用于测量伽马值(像素对数与曝光对数曲线的平均斜率,即对比度)的信息,而伽马值是 MTF 计算中图像线性化所必需的。对于高对比度目标,精确测量伽马值尤为重要。在 E-SFR 色卡中,伽马值可以从各个方格(已知对比度为 4:1)或灰阶阶梯图中获得。
4:1 对比度 5X7 SFRplus 图表
4:1 对比度 5X7 SFRplus 图表

与 SFRplus 图表相比,

  • 虽然MTF在图像表面上的映射图细节较少,但对于大多数用途来说已经足够了。
  • 由于没有失真条形图,且用于测量失真的特征较少,因此失真测量的详细程度略低(尤其是对于标准(最小)图表)。
  • eSFR ISO 包含非常详细的噪声计算,包括来自Color/Tone 的所有噪声测量。
  • 由于不需要在顶部和底部边框的上方和下方留白,因此构图更加灵活。只要定位标记位于图像内部较合适的位置,区域检测就能正常工作。
倾斜边缘算法计算 MTF/SFR 的算法改编自Peter Burns编写的 Matlab 程序 sfrmat ( 为了实现 ISO 12233:2000 标准,Imatest SFR、SFRplus 和 eSFR ISO 进行了多项改进,包括更精确的边缘检测、更好的镜头畸变处理、更友好的界面以及更详细的输出。原始 Matlab 代码可在http://losburns.com/imaging/software/SFRedge/index.htm获取。在将 sfrmat 的结果与 Imatest 进行比较时,请注意,如果未向 sfrmat 输入 OECF(色调响应曲线)文件,则 sfrmat 默认不使用色调响应曲线,即gamma = 1(线性响应)。由于 Imatest 中 gamma 的默认值为 0.5(这是数码相机的典型值),因此您必须将 gamma 设置为 1 才能与 sfrmat 的结果获得良好的一致性。

获取图表

概括

isoesfr12233bw
高分辨率摄影 eSFR ISO 图表

Edge SFR 三款色卡——标准版(最低)、增强版和扩展版——可在Imatest 商店购买,并提供多种材质选择:喷墨打印(反射式和透射式)、LVT 胶片(透射式)和相纸(反射式;分辨率远高于喷墨打印色卡)。(对于镀铬玻璃色卡,通常建议使用 SFRplus 版本,因为镀铬玻璃无法支持灰阶。)喷墨打印色卡可以使用宽体喷墨打印机打印,但您需要使用优质材料,具备一定的打印技巧和色彩管理知识。我们强烈建议您购买色卡。

喷墨打印和照片打印的图表应粘贴在 32x40 英寸或 40x60 英寸、1/2 英寸(12.5 毫米)厚的泡沫板上,粘贴时可使用喷胶(例如 3M ™ 77 或 Photo Mount)或双面胶带(例如 3M ™ #568 可定位安装胶)。1/2 英寸厚的泡沫板比标准的 1/4 英寸或 3/8 英寸厚的泡沫板更平整。PVC 板也是一种非常不错的选择:它可能更耐用,而且有多种尺寸可供选择。

拍摄图表。

框架要求:

理想的作物

右侧的裁剪严格符合 ISO 标准,但实际测量并非必须。采用这种裁剪方式,楔形块的校准将是正确的(LW/PH 为打印数值乘以 100)。这些数值不用于Imatest分析。

eSFRiso_enhanced_ideal_286W
eSFRiso_enhanced_ideal_mediumcrop_286H近距离裁剪:定位标记以及左右(中间一行)方框应位于图像内。如果无法做到这一点,请使用SFR(选择性裁剪) 。 eSFRiso_ctr_50pct_ideal_286H远景裁剪:图表应至少占据图像高度的一半。不建议采用这种裁剪方式,因为图像边界附近的区域不会被分析,边缘和其他特征可能太小,无法在低分辨率图像上提供最佳(一致)的结果。
  • 图表的边界可能超出图像范围(如下所示) ,也可能完全位于图像内部。该软件旨在适应各种不同的画面构图和宽高比。靠近左右边界的边缘将被正确定位,必要时将被省略。如果图表的侧边位于图像内部,您应尽量减少可能被误认为是定位标记的干扰图案。图表在图像内的背景应尽可能为浅灰色到中灰色。如果背景出现问题,您可以在eSFR ISO 设置窗口中裁剪图像。
  • 尽可能避免使用可能被误认为是图表区域外注册标记的图案。实际上,eSFR ISO 在这些情况下表现出惊人的稳健性,但最好保持周围环境简洁,并尽可能接近中性灰(反射率 15-25%)。
esfriso_LX7_典型
构图良好的 eSFR ISO 图像
(虽然还不够完美——如果再精确一些就更好了)
图表边缘超出图像范围是可以接受的(而且很常见)。
  • 可以使用 《构建低成本测试实验室》中介绍的技术来校准图表。eSFR ISO 可以容忍中等程度的偏差:例如约 2 度的倾斜、一些透视(梯形)畸变等,但应尽一切努力正确校准图表。中等程度的桶形畸变或枕形畸变(<8% SMIA)也是可以容忍的,但对于具有严重桶形畸变的极端鱼眼镜头,应使用预先畸变的图表。
  • 可以使用eSFR ISO 设置窗口中的“裁剪边框”按钮裁剪图像(从……开始),以去除边缘附近的干扰特征。

如果可以使用曝光补偿,增加 1 档光圈通常会产生更好的曝光,尤其是在灰阶阶梯图图案上。

灯光

下表总结了照明注意事项。目标是实现均匀、无眩光的照明。大多数情况下,30 到 45 度之间的照明角度最为理想。建议至少使用两盏灯(两侧各一盏);四盏或六盏灯效果更佳。避免在相机后方照明,以免产生眩光。曝光前,请检查是否存在眩光以及照明均匀性。有关推荐照明设置的详细说明,请参阅Imatest 测试实验室。(我们之前推荐使用 4700K(接近日光)的 SoLux石英卤素灯,但现在推荐使用 LED 灯,LED 灯的亮度和色温均可调节。) BK Precision 615 照度计(勒克斯计)是一款出色的低成本仪器(约 100 美元),可用于测量照明的强度和均匀性。

简化的照明图

距离

距离和视野
相机必须离测试图足够远,这样你测量的是相机和镜头的清晰度,而不是测试图的清晰度。但请记住,

重要的是视野范围,而不是图表到相机的距离。

一条粗略的经验法则:对于喷墨打印的图表,视野至少应为
60 厘米(24 英寸)的屏幕适用于 600 万像素的摄像头;
40 英寸(90 厘米),适用于 1600 万像素摄像头。
详情如下。如果使用高质量的摄影印刷图表(例如Applied Imaging公司的图表),则可以获得更精确的测量结果。

使用爱普生 2200(一款高品质颜料喷墨照片打印机)在高级光泽纸上打印一张信纸大小(8.5 x 11 英寸)的图表,并使用 630 万像素的佳能 EOS-10D 相机分析其 MTF 值。当图像区域宽度至少为 22 英寸(56 厘米)——是图表长度的两倍时,MTF 值没有变化。对于较小的图像区域,性能则缓慢下降。

选择合适的相机到目标距离,使图像视野宽度至少达到此值。实际距离取决于传感器尺寸和镜头焦距。最小图像视野如图右所示。

像素越多的相机,其潜在分辨率越高,图像视野宽度就越大,因此打印的图表宽度也越大。

高质量喷墨图表的距离/视野宽度指南(使用照片打印图表可以获得更精确的距离/视野宽度指南。)

只要相机到目标的距离大于合理的最小值,这个距离就不是关键因素。
传感器尺寸
设计-
国家
对角线
毫米。
宽度
毫米。
高度
毫米。
1/3.6英寸5.0 4.0 3.0
1/3.2英寸5.68 4.54 3.42
1/3英寸6.0 4.8 3.6
1/2.7英寸6.59 5.27 3.96
1/2英寸8.0 6.4 4.8
1/1.8英寸8.93 7.18 5.32
2/3英寸11.0 8.8 6.6
1英寸16.0 12.8 9.6
4/3" 22.5 18.0 13.5
35毫米44.3 24.0 36.0
图像场宽(英寸)> 8.8 × √(百万像素)
图像视野宽度(厘米)> 22 × √(百万像素) — 或 —目标每英寸的传感器像素数不应超过 140 个,或目标每厘米的传感器像素数不应超过 55 个。— 或 —对于 6-1000 万像素的数码单反相机,目标距离应至少为镜头焦距的 40 倍。(对于 600 万像素的数码单反相机,25 倍是绝对最小值;40 倍留有一定的余量。)对于传感器尺寸小得多的卡片式数码相机,目标距离应至少为实际焦距的 100 倍:其视野与像素数相近的数码单反相机大致相同。建议的距离详见下文“图表质量和距离”部分。
关于小型数码相机的镜头焦距,人们常常感到困惑。它们通常以“35mm等效焦距”的形式给出,许多摄影师可以将其与视角联系起来。35-105mm或28-140mm是典型的“35mm等效焦距”,但这并非真正的镜头焦距,真正的镜头焦距通常不会出现在规格参数中。规格参数中给出的是以1/ n英寸为单位的传感器尺寸,这种表示方法基于早已过时的视差管的外径,容易引起误解。右侧的表格将1/ n表示法与传感器的对角线尺寸关联起来。真正的焦距 = “35mm等效焦距” × (对角线尺寸,毫米) / 44.3

接触

右侧图像(取自佳能文件查看器实用程序)曝光接近完美。通常情况下,进行一些曝光补偿(约+0.7或+1档光圈)会有所帮助。

良好的曝光对于获得准确的 eSFR ISO 结果至关重要。图表中的黑色区域和白色区域都不应出现过曝——即大面积区域达到像素值 0 或 255。确保正确曝光的最佳方法是使用数码相机的直方图。黑色区域(左侧的峰值)应高于最小值,白色区域(右侧的峰值)应低于最大值。

拍摄图表的技巧
只要目标物距离相机足够远,使得清晰度受限于相机和镜头而非目标物,距离就不是关键因素。打印 eSFR ISO 图表需要一台宽屏打印机(能够打印至少 24 英寸高的图像)。
目标区域应光线均匀,无眩光。
白平衡应大致保持中性。
使用稳固的三脚架和快门线。对于单反相机,如果可以,请使用反光镜预升功能。您可以使用 Imatest SFR 来体验优质三脚架或反光镜预升功能带来的差异——从而真正提升您的拍摄技巧(此处双关)。
务必确保图像曝光充足,明暗区域的细节都能得到保留。任何区域都不应被遮挡(裁剪)。使用相机的直方图。如果超过 0.5% 的像素处于 0 或 255 级别,Imatest SFR 将判定发生了裁剪并发出警告信息。这不会影响计算结果,只是提醒您精度可能会受到影响。
请确保相机已正确对焦在图表上。
将倾斜边缘的图像放置在场地角落附近以及中心附近。
将相机拍摄的图像保存为 RAW 文件或高质量 JPEG 文件。如果您使用 RAW 转换器,请将其转换为 JPEG(最高质量)、TIFF 或 PNG 格式。如果您使用胶片拍摄,请冲洗并扫描。
如果文件夹包含无意义的相机生成的文件名,例如 IMG_3734.jpg、IMG_3735.jpg 等,您可以使用“查看/重命名文件”实用程序将它们更改为包含焦距、光圈等的有意义的名称,该实用程序利用存储在每个文件中的 EXIF 数据。
您现在可以运行 Imatest eSFR ISO 了。

现在测试已经设置完毕,您可以运行分析,然后查看倾斜边缘结果或eSFR ISO 的其他结果。