斜邊MTF-為什麼它不能說明全部問題

由於ISO 12233 像素合併演算法,傾斜邊緣法可以測量奈奎斯特頻率( f <sub>Nyq</sub> = 0.5 週期/像素)以上的系統響應。正如我們所展示的,高於f <sub>Nyq</sub>的反應會導致混疊偽影,例如莫爾條紋,但 MTF 測量存在一些局限性——尤其是傾斜邊緣 MTF 測量。由於其速度快且空間利用率高,傾斜邊緣 MTF 測量是 Imatest 在大多數情況下首選的方法。

限制在於

zone plate more

在波帶板圖案(一種可以用Imatest 測試圖表模組創建的最壞情況圖案)上,莫爾條紋非常明顯,但波帶板不適合進行定量測量。

由於MTF測量值與可見混疊現象難以直接關聯,因此高於奈奎斯特頻率的強MTF反應僅應被視為混疊可能存在的警訊,需要進一步探討。它並非混疊的明確指標。下文列出了用於直接測量混疊效應的Imatest技術。

正弦模式

西門子星形和Log-F對比度測試卡上的正弦圖案是傾斜邊緣的替代方案,對訊號處理的敏感度較低。缺點是它們佔用空間更大,分析耗時更長,在嚴重失真的情況下難以分析。

Leader SFR-Fit MTF測量軟體是一款替代測量軟體,它利用連接的顯示器和連接相機的即時擷取功能,在局部區域內顯示多個固定頻率的正弦波圖案。這使得對銳利化系統進行更精確的高頻MTF測量成為可能。


紋理圖案

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枯葉/散落硬幣圖案之所以有趣,是因為它們的統計數據與自然場景相似;與其他圖案相比,它們受邊緣銳化的影響較小(尤其是傾斜邊緣),因此能夠提供與感知觀察更相關的紋理細節估計值。此外,它們也更容易進行降噪處理,這使得隨機圖案的分析對於評估處理後影像的紋理保留具有重要價值。


楔

Wedge_log_eSFR-1.jpg

楔形圖(由Imatest 的Wedge和eSFR ISO模組分析)能夠提供最佳的混疊視覺指示和測量結果。楔形圖可用於計算

在舊版 ISO 12233:2000 色卡中,可以使用楔形模組手動選擇楔形區域,但我們不建議這樣做,因為它很不方便(而且舊版色卡也不符合當前的 ISO 12233:2014+ 標準)。我們強烈建議使用eSFR ISO色卡和模組,它們符合當前標準,可以自動偵測楔形區域和其他特徵。除了色彩混疊之外,它還能測量許多影像品質因素(MTF、橫向色差、色彩、色調響應、雜訊、訊號雜訊比等等)。楔形模組和 eSFR ISO 模組產生的楔形莫爾條紋圖完全相同。以下展示了 eSFR ISO 的測量結果。

楔形莫爾條紋圖

下圖所示的楔形莫爾條紋圖顯示了楔形區域內測得的平均 CIELAB 色度 (𝐶∗=𝑎∗2+𝑏∗2‾‾‾‾‾‾‾‾‾√) 與空間頻率的關係。下表列出了其他幾個與顏色混疊相關的指標。

要獲得下圖, 請取得 eSFR ISO 圖表影像,然後按照此處的說明執行eSFR ISO 設定程式。 eSFR ISO 也可以在支援批次處理的自動模式下運作。在「顯示」下,選擇「18. 楔形莫爾紋」 。

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圖中的曲線是所選指標(在本例中為 𝐶∗=𝑎∗2+𝑏∗2‾‾‾‾‾‾‾‾‾√)的平均值,取自如下圖所示的楔形區域內。

image-20240329-145846.png

下表列出了可用的指標,這些指標可在下方「顯示」影像右側的「莫爾條紋」下拉式選單中選擇。僅建議使用其中三個指標:其他指標僅供參考或用於實驗。每個指標的最大值顯示在圖表的左上角(如上圖所示)。所有指標的最大值均可儲存為 JSON 和 CSV 結果檔。以下是指標列表,重點介紹推薦指標。

mean(|RB|)

這是一個不錯的指標,因為紅色和藍色通道最容易受到顏色鋸齒的影響。

mean(|RB|) / mean(R,B)

由於已根據 R 和 B 的平均值進行了歸一化,因此穩定性略高。

mean(|RG|)

這些指標可能值得研究,但它們往往不如 RB 指標敏感,因為綠色 (G) 通道的奈奎斯特頻率較高。

mean(|RG|) / mean(R,G)

mean(|GB|)

mean(|GB|) / mean(G,B)

S(HSL)

不建議使用這些飽和度指標,因為它們在低水平(L 或 S)下可能具有較大的值,從而產生誤導。這些指標可能不會被保留。

S(HSV)

色度 𝐶∗=𝑎∗2+𝑏∗2‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾√

CIELAB Chroma , 𝐶∗=𝑎∗2+𝑏∗2‾‾‾‾‾‾‾‾‾√ 這是主要的(建議的)顏色混疊度量。

顏色鋸齒度量

色彩鋸齒指標是 Imatest 5.1.12 版本(2018 年 10 月發布)新增的功能。在此版本之前,顏色指標與影像外觀的相關性較差。要顯示的指標在「顯示」下方的「莫爾條紋」下拉式選單中選擇。

在計算顏色混疊指標之前,每個楔形區域都會進行白平衡處理。這些指標在楔形區域內計算。為了獲得一致的結果,建議使用平滑處理(內核寬度為 0.01 週期/像素)。顏色莫爾條紋指標在「莫爾條紋」下拉式選單中選擇。我們主要建議的指標是色度 (sqrt(a*^2 + b*^2))。這是 CIELAB 色度的平均值, C = sqrt( a * 2 + b * 2 )。其他有用的顏色混疊指標包括 mean(|RB|) 和 mean(|RB|) / mean(R,B)。 |RB| 很有用,因為紅色和藍色比綠色更容易受到混疊的影響。

點擊「儲存資料」(或勾選對應複選框運行 eSFR ISO 安裝程式)會將資料儲存到 CSV 和 JSON 檔案。以下是顏色鋸齒匯總指標的 JSON 輸出範例(上表中顯示了每個指標的最大值)。推薦指標以粗體顯示。

「color_aliasing_max_mean_R_minus_B」: [0.1327,0.1088,0.07527,0.07033],
「color_aliasing_max_mean_R_minus_B_normalized」: [0.391,0.2999,0.4362,0.3822],
「color_aliasing_max_mean_R_minus_G」: [0.09607,0.02452,0.08199,0.07815],
「color_aliasing_max_mean_R_minus_G_normalized」: [0.328,0.05977,0.4449,0.3945],
「color_aliasing_max_mean_G_minus_B」: [0.1041,0.1088,0.06335,0.03999],
「color_aliasing_max_mean_G_minus_B_normalized」: [0.2701,0.2991,0.2851,0.1786],
「color_aliasing_max_mean_S_HSL」: [0.6033,0.9159,0.4902,0.5427],
「color_aliasing_max_mean_S_HSV」: [0.3227,0.2781,0.4083,0.3311],
“color_aliasing_max_mean_CIELAB_chroma”: [16.61,16.48,10.69,11.19],

參見