SFRplus圖表：說明及拍攝方法
Imatest SFRplus使用專門設計的測試圖表對幾個關鍵圖像品質因素進行高度自動化的測量，該測試圖表可從 Imatest 商店購買（建議），也可使用高品質噴墨印表機列印。使用者無需手動選擇感興趣區域 (ROI)。
影像品質因素包括
- 清晰度，以空間頻率響應（SFR）表示，也稱為調製傳遞函數（MTF） ，可以映射到整個圖像上。
- 雜訊（有限： eSFR ISO具有更詳細的雜訊計算），
- 橫向色差
- SFRplus畸變與視野測量中的畸變細節
- 音調響應（細節不如階梯圖豐富；噪音統計數據有限），
- 當與包含位於中心方塊上方的可選顏色圖案的 SFRplus 圖表一起使用時，顏色準確度會更高。
- 輸入入射勒克斯時， ISO 感光度（基於飽和度和標準輸出感光度）。
使用傾斜邊緣解析度分析（第二部分） ——選擇檔案——設定視窗——ROI 選擇與分析——邊緣 ID 檔案——更多設定視窗——輔助讀數——設定區域——Gamma——基於圖表對比度的 Gamma——自動模式視窗——警告——裁切——總結 斜邊測試結果 第 3 部分– SFRplus 邊緣測試結果 —多 ROI 區域總結—邊緣和 MTF —色差—銳度/SQF —直方圖和噪聲—圖像、幾何形狀、畸變、視場角— 3D 圖—鏡頭風格 MTF 圖—邊緣粗糙度—擴散點函數—總結CSV 和 JSON 輸出 斜邊結果 第 4 部分– SFRplus 其他結果（色調、顏色、失真等）—色調響應和伽馬值—圖像、幾何形狀、失真、視場角—徑向失真—總結和 EXIF 數據—顏色分析—詳細噪聲圖—總結—鏈接 適用於魚眼鏡頭的預失真和特殊圖表—應用廣泛，例如汽車後視攝影機。內含 SFRplus、eSFR ISO 和 SFRreg 圖表。預覽預失真效果。 |
如果影像已被自動圖表辨識功能識別，則會自動選擇 SFRplus 分析。否則，可以從目標的“特色”或“清晰度”部分中選擇。
分析模式可在以下幾種模式之間切換：
- 互動模式可讓您選擇設定並以互動方式詳細查看結果。已儲存的設定將用於以下自動模式或Imatest IT 。
- 自動（批次）模式無需使用者額外輸入即可自動運作。感興趣區域 (ROI) 會根據互動模式下儲存的設定自動定位。這使得可以使用相同的設定分析不同尺寸和取景的影像。自動模式可處理批次文件，尤其適用於自動化測試，因為自動化測試中影像的取景可能各不相同。
SFRplus 有兩種運作模式。
- 互動式/設定模式（在Imatest主視窗中按Rescharts或運行），讓您可以選擇設定並互動式地詳細檢查結果。
- 自動模式（在 Imatest 主視窗中按下即可運作）無需使用者額外輸入即可自動運作。 ROI 會根據互動式/設定模式下儲存的設定自動定位。這使得無需更改設定即可分析不同尺寸和取景的影像。自動模式適用於處理大量文件，尤其適用於取景可能因影像而異的自動化測試。
本文檔介紹SFRplus ，並說明如何取得和拍攝圖表。第二部分展示如何在Rescharts中執行 SFRplus 以及如何儲存設定以進行自動運作。第三部分和第四部分展示了結果。
SFRplus 測試圖表
下面顯示的是一個標準的 SFRplus 測試圖表（多種配置之一）。
20步4x5階梯圖（密度增量0.1）和顏色圖
清晰度源自方格邊緣的明暗傾斜角度，具體內容請參閱「清晰度：它是什麼以及如何測量？」。 SFRplus 可以處理各種相機寬高比；圖表的左右兩側可能超出畫面範圍，也可能完全位於畫面內部。
SFRplus圖表的主要特徵有：
- 頂部和底部的條形圖用於測量失真和便於邊緣檢測。
- 傾斜方格網格，對比度不大於 10:1。提供 4x7、5x7、5x9 和 7x11（行 x 列）網格。方格的傾斜角度便於使用靠近角落的垂直邊緣（接近切線）測量橫向色差。這種方向也有助於繪製鏡頭式 MTF 曲線圖，類似於佳能、 尼康和蔡司網站上的 MTF 顯示。
- 中間方格上方和下方的方格可用於非空間測量。在標準圖表中，中間方格下方的方格是一個 4x5 的灰階階梯圖，密度步長為 0.1，用於測量色調響應和伽瑪值；中間方格上方的方格包含一個精細星形圖案（用作對焦輔助，不用於分析）或一個 4x5 的彩色圖案（包含 20 種顏色中的 18 種顏色，類似於行業準確度，類似於 20 種顏色中的標準顏色，類似於 20 種顏色，類似於行業的 20 種顏色。
- 雖然標準對比度為 4:1，但可以少量使用低對比（通常為 2:1）的方塊（10:1 對比圖表的一個選項），以測量非線性/非均勻訊號處理的效果。
| 標準 | 選項和備註 | |
|---|---|---|
| 網格 | 5x9 或 5x7 | 5x9片幅最適合高畫質電視（16:9寬高比）和數位單眼相機（3:2寬高比）。 5x7畫幅最適合小型數位相機和拍照手機（4:3寬高比）。 4x7和7x11畫幅可依特殊要求提供。 |
| 對比 | 4:1 - 僅推薦 | ISO 12233:2014 標準規定了 4:1 的對比度，通常建議使用 4:1，特別適用於新作品。由於訊號處理不均勻，其 MTF 值可能低於 10:1 的對比度測試圖。 |
| 10:1（小學），2:1（中學） | 大多數正方形的對比度為 10:1；少數（通常為 4 個）正方形的對比為 2:1，以顯示非線性/非均勻處理的效果。 | |
| 10:1 - 僅限（不建議） | 不建議使用大於 10:1 的對比。舊版 ISO 12233:2000 測試卡中使用的 ≥40:1 對比度會產生不可靠的結果，因為影像經常出現飽和（溢出）現象。 | |
| 灰階 步驟圖 | 內含（下方中心） | 在玻璃圖表上，Chrome瀏覽器不支援此功能。 |
| 焦點之星 或顏色圖表 （上方中心） | 不再推薦使用焦點星。 | 焦點星用作對焦輔助工具（非用於Imatest分析），但方格中心有對焦輔助圖案的圖表則無用。如果包含色卡，則省略焦點星。 |
| 可選配的 20 色色卡 | 如果選中，則替換焦點星。 L*a*b* 值將以 CSV 檔案形式傳送。 20 個色塊中有 18 個接近業界標準的 24 色塊測試圖。 | |
| 預扭曲圖表 | （標準圖表未失真。） | 提供兩種等級的枕形變形，適用於魚眼鏡頭（桶形變形嚴重）。僅提供霧面表面。 |
| 表面 | 霧面或半光澤 | 半光澤表面在暗色調方面（列印密度 > 1.5）銳利度略高，灰階還原更準確，但更容易產生眩光（鏡面反射），尤其是在使用廣角鏡頭時。建議廣角鏡頭使用霧面。 |
SFRplus圖表相對於舊版ISO 12233:2000圖表的優勢
右側所示的 ISO 12233:2000 標準和圖表已於 2014 年 2 月被新標準取代，但仍將在一段時間內被廣泛使用。新標準規定了三種圖表，其中一種是傾斜邊緣（邊緣 SFR；E-SFR）圖表，其對比度要低得多（4:1；如下右圖所示）。 Imatest eSFR ISO模組支援使用新的 E-SFR 圖表進行自動區域偵測。
與舊版 ISO 12233:2000 圖表相比，
SFRplus 的浪費面積少很多。舊版 ISO 圖表中約 90% 的區域都被電腦分析價值不大的模式所覆蓋。
它可以產生影像表面清晰度（MTF）的詳細圖譜。舊的ISO測試卡無法做到這一點，因為合適的邊緣數量不足，而且位置也不理想。
斜邊圖
根據您輸入的位置條件，自動進行區域偵測。這使得 SFRplus 圖表和模組非常適合自動化測試：SFRplus 目前已應用於眾多生產線。使用 ISO 圖表時，每當影像取景發生變化時，都必須仔細選擇感興趣區域 (ROI)。
對比度為 10:1（或更低）的邊緣比舊版 ISO 測試圖中對比度 ≥ 40:1 的邊緣更不容易出現過曝或欠曝。相機在更線性的範圍內運行，因此成像結果更一致、更準確，受曝、欠曝、伽馬值估計錯誤或過度軟體銳化的影響更小。對比度為 10:1 或更低的邊緣更能代表影響影像清晰度的真實邊緣。建議的對比為 4:1，與新的 ISO 12233:2014 標準一致。
低對比度邊緣（某些 SFRplus 測試圖上的少數邊緣對比度為 2:1）提供了更多有關被測相機訊號處理的資訊。儘管 Imatest SFR 對測試圖對比度相對不敏感（低空間頻率下的 MTF 已歸一化為 100%），但由於相機中存在非線性和非均勻訊號處理，測量得到的 SFR 通常會受到測試圖對比度的影響，如下文所述。
4:1 對比 5x7
SFRplus圖表該測量符合 ISO 標準。符合 ISO 標準的測量不需要使用標準的 ISO 圖表。新的 ISO-12233:2014 E-SFR 圖表標準要求使用對比度為 4:1 的圖案，類似於上圖右側所示的圖表， Imatest SFR完全支援該圖表。
SFRplus 可以測量其他影像品質因素，包括橫向色差、失真、伽瑪（對比）、色調響應和色彩準確度（在具有可選顏色圖案的圖表中）。
- ISO 12233:2000 色卡不包含可用於測量伽馬值（像素對數與曝光對數曲線的平均斜率，即對比度）的信息，而伽馬值是 MTF 計算中圖像線性化所必需的。對於高對比目標，精確測量伽瑪值尤其重要。在 SFRplus 色卡中，伽瑪值可以從各個方格（如果輸入了對比）或灰色階梯圖導出。
與eSFR ISO（ISO 12233:2014）圖表和模組相比，
- 影像表面上的 MTF 圖更加詳細。
- 由於使用了失真條，失真測量結果略微準確一些（特別是與標準圖表相比）。
- 無法提供詳細的鼻部尺寸資料。
與棋盤格圖和模組相比，
- 構圖受到更多限制，因此建議在圖像的頂部和底部留出一些空白。
- 棋盤格圖案適用於各種距離，但缺乏色調和色彩圖案。
非線性和非均勻訊號處理導致的SFR（MTF）測量通常會受到圖表對比度的影響，這是由於非均勻訊號處理造成的，即處理過程依賴於相鄰像素的內容，因此在整個影像中可能存在差異。非均勻處理在消費級數位相機中幾乎普遍存在。它能提高影像質量，但也會使測量變得複雜。對於Imatest測量，您可以使用dcraw解碼RAW映像（如果可用）來避免這種情況。非均勻處理主要有兩種形式。
訊號處理演算法是專有的；它們是製造商用來製作精美影像的「秘訣」之一。儘管它們差異很大，但可以做出以下概括。
因此，有時拍攝具有相對較高和較低對比度邊緣的圖表會很有用：如上表中的 10:1 和 2:1。 在Log F-Contrast模組中可以深入分析非均勻訊號處理。 |
SFRplus 斜邊演算法計算 MTF/SFR 的演算法改編自 Peter Burns 編寫的 Matlab 程式 sfrmat (  為了實現 ISO 12233 標準，SFRplus 進行了多項改進，包括更精確的邊緣檢測、更好的鏡頭畸變處理以及更詳細的輸出。詳情請見此。 Matlab 程式碼可在losburns.com/imaging/software/取得。將 sfrmat 的結果與 Imatest 進行比較時，請注意以下事項：如果未向 sfrmat 輸入 OECF（色調響應曲線）文件，則 sfrmat 會假定不存在色調響應曲線，即gamma = 1。 Imatest 的預設 gamma 值為 0.5，這通常是數位相機的典型值。為了與 sfrmat 的結果保持一致，您必須將 gamma 設定為 1。 |
 雙重對比 5x9 SFRplus 視力表，10:1 和 2:1 對比度，聚焦星光。 |
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標準 SFRplus 測試圖由 5x7 或 5x9 的方格組成，其對比度可以是 4:1（當前建議值，符合 ISO 12233:2014 標準）、10:1，或者除四個方格外其餘方格均為 10:1，其餘四個方格（偏離中心一列）2:1。中心方格下方是一個 4x5 的色階圖（密度以 0.1 為步長，從 0.05 到 1.95），中心方格上方是一個焦點星（SFRplus 不分析）或一個 20 色塊的色塊圖案。此測試圖可能預先變形，以便與魚眼鏡頭（具有強烈桶形變形）配合使用。
您可以從Imatest 商店購買各種配置的色差表。左下方的色差表包含一個彩色圖案（購買時會附贈一個 L*a*b* 參考文件）。右下方的單色色差表包含一個星形圖案，可用作對焦輔助工具（不可用於分析）。它可以製作成尺寸非常小的鍍鉻玻璃穿透測試卡。詳情請點擊此處。圖表可以用寬幅噴墨印表機列印，但您需要優質的列印材料、熟練的列印技巧以及色彩管理方面的知識。我們強烈建議您購買一份圖表。
圖表應貼在 32x40 英吋或 40x60 英吋、1/2 英吋（12.5 毫米）厚的泡棉板上，黏貼時可使用噴膠（例如 3M ™ 77 或 Photo Mount）或雙面膠帶（例如 3M ™ #568 可定位安裝膠）。 1/2 英吋厚的泡棉板比標準的 1/4 英吋或 3/8 英吋厚的泡棉板更平整。 PVC 板也很有前景：它可能更耐用，而且有多種尺寸可供選擇。
 5x9 SFRplus 圖表，附顏色圖案 |  單色 5x7 SFRplus 圖表 聚焦星 |
拍攝圖表
框架要求：
- 影像頂部和底部的長條圖（用於測量失真和定位方塊）上方和下方應留有空白區域。空白區域應至少佔影像總高度的 0.5%，為獲得最佳效果，不得超過 25%。理想情況下，空白區域應佔影像高度的 1% 至 6%。圖表應盡可能垂直居中，但這並非成功運行 SFRplus 的必要條件。
- 如果在SFRplus 設定視窗中將行偵測設定為“自動 - 無邊框”，則可以省略邊框。由於區域選擇會像影像頂部和底部有邊框一樣進行處理，因此在構圖時應格外注意。
- 階梯圖模式應水平居中。
- 圖表的側邊可能超出圖像範圍（如下圖所示） ，或者圖像可能超出圖表範圍。該軟體旨在適應各種不同的畫面構圖和寬高比。靠近左右邊界的邊緣將會正確定位。如果圖表的側邊位於影像內部，則應盡量減少背景中可能被誤認為是圖表特徵的干擾圖案。如果可能，影像內部的圖表周圍區域應為白色或淺灰色；如果無法做到這一點，您可以在SFRplus 設定視窗中裁切影像。
圖表邊緣超出圖像範圍是可以接受的（而且很常見）。
- 可以使用 「建構低成本測試實驗室」中介紹的技術來校準圖表。 SFRplus 可以容忍中等程度的偏差：例如約 2 度的傾斜、一些透視（梯形）畸變等，但應盡一切努力正確校準圖表。中等程度的桶形或枕形變形（<8% SMIA）也可以容忍，但對於具有嚴重桶形畸變的極端魚眼鏡頭，應使用預先變形的圖表。
- 可以使用SFRplus 設定視窗中的「裁剪邊框」按鈕來裁剪影像（從…開始），以去除邊緣附近的干擾特徵。
如果可以使用曝光補償，增加 1 檔光圈通常會產生更好的曝光，尤其是在灰階梯圖圖案上。
糟糕的構圖  邊界附近的干擾圖案 （可以裁剪。 ） | 構圖不錯  模式相同；幹擾模式被掩蓋 （當然，邊角不會被測量。） |
 頂部失真條上方缺少空白區域 |  允許一定的傾斜和變形。 圖表邊緣超出影像範圍是可以接受的。 |
 圖表安裝在燈箱上，未加遮罩：圖表邊緣被誤認為是頂部、底部長條圖。 |
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無邊框： 如果在SFRplus 設定視窗的行偵測選單中選擇“自動 - 無邊框”，則頂部和底部邊框可能會省略。區域選擇將如同邊框位於影像頂部和底部一樣。因此，
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用於失真測量的 SFRplus 框架和裁剪失真測量源自 偵測到的中間行正方形位置 以及圖表頂部和底部的長條圖。如果中間一行中的任何方塊被錯誤偵測（例如，當圖表外部存在幹擾圖案時），則失真測量結果將不準確。最好的解決方法是避免圖表外部存在幹擾圖案，但也可以透過裁剪圖表來解決。以下是一個範例。 |
 在該影像中，影像右側的干擾圖案導致最右側的正方形被錯誤地檢測出來（紅色箭頭），從而導致畸變測量出現誤差。 |
 裁剪影像（裁剪範圍是左右兩側附近的青色線條），可以校正偵測到的最右側正方形的位置以及畸變測量。 |
燈光
下表總結了照明注意事項。目標是實現均勻、無眩光的照明。大多數情況下，30 到 45 度之間的照明角度最為理想。建議至少使用兩盞燈（兩側各一盞）；四盞或六盞燈效果較好。避免在相機後方照明，以免產生眩光。曝光前，請檢查是否有眩光以及照明均勻性。有關建議照明設定的詳細說明，請參閱Imatest 測試實驗室。 （我們之前建議使用 4700K（接近日光）的 SoLux石英鹵素燈，但現在建議使用 LED 燈，LED 燈的亮度和色溫均可調節。） BK Precision 615 照度計（勒克斯計）是一款出色的低成本儀器（約 100 美元），可用於測量照明的強度和均勻性。
簡化的照明圖
距離
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使用愛普生 2200（一款高品質顏料噴墨照片印表機）在高級光澤紙上列印一張信紙大小（8.5 x 11 吋）的圖表，並使用 630 萬像素的佳能 EOS-10D 相機分析其 MTF 值。當影像區域寬度至少為 22 英吋（56 公分）—是圖表長度的兩倍時，MTF 值沒有變化。對於較小的影像區域，效能則緩慢下降。
選擇合適的相機到目標距離，使影像視野寬度至少達到此值。實際距離取決於感光元件尺寸和鏡頭焦距。最小影像視野如圖右所示。
像素越多的相機，其潛在解析度越高，影像視野寬度就越大，因此列印的圖表寬度也越大。
高品質噴墨圖表的距離/視野寬度指南（使用照片列印圖表可以獲得更精確的距離/視野寬度指南。） |
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| 影像場寬（英吋）> 8.8 × √(百萬像素) 影像視野寬度（公分）> 22 × √(百萬像素) — 或 —目標每英吋的感測器像素數不應超過 140 個，或目標每公分的感測器像素數不應超過 55 個。 — 或 —對於 600-1000 萬像素的數位單眼相機，目標距離應至少為鏡頭焦距的 40 倍。 （對於 600 萬像素的數位單眼相機，25 倍是絕對最小值；40 倍留有一定的餘裕。）對於感光元件尺寸小得多的卡片式數位相機，目標距離應至少為實際焦距的 100 倍：其視野與像素數相近的數位單眼相機大致相同。建議的距離詳見下文「圖表品質與距離」部分。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 關於小型數位相機的鏡頭焦距，人們常常感到困惑。它們通常以“35mm等效焦距”的形式給出，許多攝影師可以將其與視角聯繫起來。 35-105mm或28-140mm是典型的“35mm等效焦距”，但這並非真正的鏡頭焦距，真正的鏡頭焦距通常不會出現在規格參數中。規格參數中給出的是以1/ n英吋為單位的感測器尺寸，這種表示方法是基於早已過時的視差管的外徑，容易引起誤解。右側的表格將1/ n表示法與感測器的對角線尺寸關聯起來。真正的焦距 = “35mm等效焦距” × (對角線尺寸，毫米) / 44.3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
曝露
良好的曝光對於獲得準確的SFRplus結果至關重要。圖表中的黑色區域和白色區域都不應出現過曝－即大面積區域達到像素值0或255。確保正確曝光的最佳方法是使用數位相機的直方圖。黑色區域（左側的峰值）應高於最小值，白色區域（右側的峰值）應低於最大值。
上圖（取自佳能文件檢視器實用程式）曝光接近完美。適當增加曝光補償，通常約為+1檔光圈，可能會有所幫助。
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將影像儲存為 RAW 檔案或最高品質的 JPEG 檔案。如果您使用 RAW 轉換器，請將其轉換為 JPEG（最高品質）、TIFF（不支援 LZW 壓縮）或 PNG 格式。如果您使用膠片，請沖洗並掃描。
如果資料夾包含無意義的相機產生的檔案名，例如 IMG_3734.jpg、IMG_3735.jpg 等，您可以使用「檢視/重新命名檔案」公用程式將它們變更為包含焦距、光圈等的有意義的名稱，該實用程式利用儲存在每個檔案中的 EXIF 資料。
現在您可以執行 Imatest SFRplus 了。
連結
《如何解讀MTF曲線》，作者是卡爾‧蔡司的HH Nasse。這是一篇非常出色且詳盡的入門介紹，共33頁，需要耐心閱讀。文章詳細解說了MTF曲線，類似SFRplus中的鏡頭型MTF曲線。 第二部分則提供了更多細節。
Luminous Landscape.com網站上的MTF 理解介紹篇幅短得多。
理解圖片清晰度和MTF： Imatest作者撰寫的多篇系列文章，大部分寫於Imatest創立之前。內容較為專業。
Peter D. Burns (2000) 的《數位相機和掃描器分析的斜邊 MTF》 （ 另見參考文獻）是對 ISO 12233 斜邊測量的優秀介紹。密切相關的文獻包括：Don Williams 和 Peter D. Burns (2001) 的《使用 MTF 進行數位拍攝診斷》 以及 Don Williams 和 Peter D. Burns (2007) 的《將 ISO/TC42 數位相機解析度標準應用於行動影像產品（其中包含為修訂版 ISO 12233 標準所提出的早期影像斜邊測試圖的標準對比度）。
Bob Atkins對MTF 和 SQF做了精彩的介紹。 SQF（主觀品質因子）是衡量感知到的列印清晰度的指標，它結合了人眼的對比敏感度函數 (CSF)。該指標將於 2006 年 10 月下旬加入 Imatest Master 中。
Optikos 教你如何測量鏡頭的 MTF 和其他特性。
現在測試已經設定完畢，您可以執行分析，然後查看斜邊結果或SFRplus 的其他結果。