发布时间：2023年7月8日
Imatest 允许您使用测量的测试卡调制传递函数 （MTF）
- 确定测试卡（以大小（高度）、打印介质和打印技术为特征）的适用性，用于相机 MTF 测量，其中相机的特征是垂直像素数。这有助于确定测试卡是否适合特定应用程序。
- 通过将测量的相机 MTF 除以投影在图像传感器上的测试卡 MTF，提高 MTF 测量的精度。这相当于空间域中的反卷积。此技术在补偿测试卡和传感器 MTF 的相机 MTF 测量中介绍。它提高了使用各种测试卡进行的相机 MTF 测量的准确性和一致性，还允许您查看测试卡 MTF 对相机 MTF 测量的精确影响。
测试卡适用性 – 显示几种常见介质类型的测试卡 MTF 适用性显示。您可以使用这些显示来预测测试卡适用性，而无需运行 Imatest。
本页介绍的测试卡质量计算器可让您估算测试卡 MTF 对相机 MTF 测量的影响，适用于以下各种情况：
- 测试卡介质和打印技术（反射和透射介质上的喷墨、照相胶片和印刷品等）。
- 相机，主要以像素高度（以及总百万像素数）为特征。
- 垂直视野（通常与测试卡大小相关）。
您可以确定具有给定垂直像素数（或总百万像素）的相机（无论是否具有测试卡 MTF 补偿）的相机需要多大的测试卡（对于以周期/对象 mm 为单位的测试卡 MTF 特征的媒体）。您不需要测试卡图像即可使用它。
正确使用测试卡质量计算器需要清楚地了解关键概念：测量的测试卡MTF和投影在图像传感器上的测试卡MTF。
测试卡质量计算器的快速摘要打开测试卡质量计算器。读取 MTF 测试卡补偿文件（包含根据测试卡测量值计算的测试卡 MTF 模型的系数）。补偿文件可以从 www.imatest.com/docs/mtf-compensation/#compfiles 下载。输入以毫米为单位的垂直字段（对象，即测试卡）以计算百万像素适宜性表（显示在窗口的下部）。至少输入以下三个参数中的两个：（1） 相机像素间距（以微米/像素为单位），（2） 放大倍率，（3） 传感器高度（以毫米为单位），以获得特定系统的详细结果。将显示多个结果。最重要的是MTF @奈奎斯特频率（f尼克= 0.5 个周期/像素）。如果高于 0.9，则测试卡无需补偿即可。它介于 0.5 和 0.9 之间，建议使用测试卡补偿。我们不建议使用 MTF @ f 的测试卡尼克<0.5。选择测试卡适宜性显示以查看测试卡适宜性的清晰指示，该指示与传感器像素高度、测试卡高度和测试卡 MTF（在 MTF 补偿文件中建模）的函数关系。
测试卡 MTF
测试卡 MTF 使用具有合理对比度（通常为 4：1 或 10：1）的打印倾斜边缘进行测量，并使用补偿相机 MTF 测量页面附录中所述的技术进行测量。测试卡MTF的空间频率单位是周期/对象mm;即测试卡上的每毫米周期（而不是传感器上，这是大多数Imatest测量的典型特征）。以下是有关测量的一些详细信息：
- 放大倍率应足够大（喷墨图通常约为 0.5 倍，照相图通常约为 1 倍），因此测量以测试卡质量为主，而不是镜头、传感器或信号处理。（对于高质量胶片测试卡，典型的相机MTF测量放大倍率为<0.1，对于喷墨测试卡<放大倍率为0.02。放大倍数应仔细测量和记录。
- 测量的测试卡MTF拟合于一个函数，该函数在MTF>0.3（低于MTF30）的频率下与实际响应曲线非常接近。此功能可消除由噪声（通常在MTF30以上频率下）引起的MTF曲线中的不规则性，并便于进一步处理。函数是。
其中 f 以周期/对象 mm （C/Obj mm） 为单位。此功能可匹配各种观察到的测试卡MTF测量值。
投影测试卡MTF
当测试卡投影（成像）在传感器上时，必须将其空间频率单位转换为传感器的单位（周期/像素 [C/P]），方法是将
在 Imatest 锐度模块中，像素/mm 通常来自用户输入的像素间距值（以 μm 为单位），其中像素/mm = 1000 /（像素间距 （μm））。放大倍率可以在设置窗口中输入，也可以从几何因素（如 SFRplus 中的条形到条形间距或 eSFR ISO 中的垂直套准标记间距）得出。
如果MTFdiv(fNyq) (MTFdiv在奈奎斯特频率 (fNyq = 0.5 C/P)) 低于0.9（90%），测量精度可以通过将测量的MTF除以MTFdiv，如补偿测试卡和传感器 MTF 的相机 MTF 测量中所述。如果MTFdiv(fNyq)大于 0.9，MTF 补偿几乎没有改善。
请注意，对于长方形的图像（不是强烈的桶形畸变，即不是鱼眼镜头）
和
因此我们可以说
此公式用于测试卡适宜性显示，如下所述。
鱼眼镜头（桶形严重失真）镜头存在问题，因为径向放大倍率会随着与图像中心的距离而降低。要使用测试卡适宜性显示，我们必须根据中心的放大率创建一种“虚拟垂直 FoV”。幸运的是，这并不太困难，因为鱼眼镜头很少用于极端特写图像（医用内窥镜除外）。在大多数情况下，镜头到测试卡的距离dlens-chart>>镜头焦距f，因此我们可以使用放大倍率 = f / dlens-chart= 垂直视场/传感器高度。如有必要，可以通过拍摄细尺来发现图像中心附近的放大倍率（这是最坏的情况）。
VVFoV 可能明显大于实际物理 FoV。
测试卡质量计算器
测试卡质量计算器从 Imatest 主窗口的实用程序下拉菜单中打开。此窗口允许您读取测试卡质量（MTF 补偿）文件，其中包含特定介质和打印技术的测量系数，然后选择确定以下参数的参数：
- 百万像素适用性（最大数量的相机百万像素），可以为指定大小的测试卡达到给定的质量级别
- 测试卡质量如何影响特定系统的 MTF 测量值，这些参数由参数定义，包括每像素的像素间距（以微米 （μm） 为单位）、放大倍率、传感器高度和垂直视场（与测试卡高度密切相关）。当其中一个参数发生更改时，将根据下表中的规则更改其他一个或多个参数以保持一致性。
| 设置 | 变化 | 影响 | 描述 |
| 垂直视场 mm. | 放大 | 百万像素适宜性 MTF div 图 | 垂直视野 （FoV） 与测试卡高度密切相关，特别是对于旨在填充 FoV 的测试卡（SFRplus、eSFR ISO 等）。这是四个输入设置中唯一影响百万像素适宜性表的设置。 [放大倍率 = 传感器高度/垂直 FoV] |
| 每像素 UM | 没有其他输入设置 | MTF div 图和 MTFnn | 像素间距，通常以每像素微米 （μm） 表示。在上述等式中转换为像素/毫米。 |
| 放大 | 传感器高度 mm | MTF 分区图 | 拍摄图像时必须仔细测量放大倍率。对于某些模块（SFRplus，eSFR ISO，棋盘格），放大倍率可以从几何测试卡特征中得出。[传感器高度 = 放大倍率 * 垂直 FoV] |
| 传感器高度 mm. | 放大 | MTF 分区图 | 传感器高度（毫米）[放大倍率=传感器高度/垂直视场] |
测试卡质量计算器窗口 设置 5 × 7 多尺寸彩色 LVT SFRplus 测试卡，其中最大的测试卡图像的条形到条间距为 128 毫米，对应于 140mm = 5.51“ 的 垂直 FoV。
主要成果
下表基于使用测试卡补偿的经验，其中决定测试卡质量的关键指标是图像传感器上以奈奎斯特频率投影的测试卡 MTF。f尼克.
| MTF @ fNyq | 质量 | 描述 | CQI |
| MTFNyq ≥ 0.90 | 非常好 | 不需要测试卡补偿。 | CQI90 |
| 0.70 ≤ MTFNyq < 0.90 | 好 | 建议使用测试卡补偿，但这是可选的。它提高了准确性。 | CQI70 |
| 0.50 ≤ MTFNyq < 0.70 | 需要补偿 | 需要测试卡补偿才能获得准确的结果。 | CQI50 |
| 0.30 ≤ MTFNyq < 0.50 | 极小 | 将适用于测试卡补偿，但这会使事情变得牵强。不推荐。 | |
| MTFNyq< 0.30 | 不可用 | 想都别想！ MTF太低，无法获得可靠的结果（它对噪声太敏感），即使有补偿也是如此。 |
测试卡 MTF 适宜性显示
建议使用此显示来确定测试卡是否适合给定相机系统。它基于这样一种概念，即只需三个项目（一个文件和两个参数）即可确定测试卡适用性：
- 测试卡补偿文件，其中包含特定打印技术（喷墨、相纸、照片胶片等）的测试卡 MTF 模型。
- 垂直视场（对象的VFoV，即测试图）。
- 传感器的垂直像素数 （Vpix）。
- 如果您有测试卡补偿文件并且知道 VFoV 和 Vpix，则可以从测试卡适宜性显示中轻松确定测试卡适用性。所有其他参数（如角视场、镜头到测试卡的距离、传感器高度和像素间距）仅用于计算项目 2 和 3。
请注意，此方法仅适用于直线（低桶失真）图像。它必须针对高度桶形变形（鱼眼镜头）进行修改。只要保持一致性，“水平”就可以代替“垂直”。
要使用此显示，请阅读测试卡补偿文件，然后按测试卡质量计算器窗口底部的测试卡 MTF 适用性显示。顶部附近的带有介质描述的框仅用于注释。用于右侧 y 轴上的百万像素比例的纵横比可以在右侧的小下拉菜单中设置为 4：3、3：2 或 16：9。
测试卡 MTF 适宜性显示。对角线代表MTF@f Nyq（Matlab指数表示法不是我最喜欢的：100= 1;101= 10;102= 100，依此类推）
垂直视野 （V-FoV） 以厘米为单位显示在 x 轴上。它通常略大于设计用于填充框架的测试卡（SFRplus、棋盘和 eSFR ISO）的高度。请注意，单区域分辨率测试卡（Spilled Coins、Siemens Star 和 Log F-Contrast）并非旨在填充高分辨率相机中的帧，它们不应占用不超过约 2000 个垂直像素。V-FoV 通常大于测试卡高度。
左侧 y 轴上显示的垂直像素计数可以从图像本身确定。
例——标准的 5 x 9 彩色 LVT SFRplus 测试卡打印在 8 英寸× 10 英寸胶片上，设计为具有 13 厘米的垂直视野。13 cm（在 x 轴上）对应于传感器高度 = 0 像素（左侧 y 轴）的 MTF@Nyquist = 9.2400（下面的绿色对角线）或大约 8 百万像素（纵横比为 3：2）（右侧 y 轴）。在这种高质量水平下，不需要MTF补偿。如果我们将测试卡推到 MTF@Nyquist = 0.7（橄榄对角线），这仍然相当不错，但需要 MTF 补偿，我们达到传感器高度 = 4000 像素（约 20 万像素，纵横比为 3：2）。
显示屏上的颜色与质量表（上图）上的颜色相对应;即绿色（右下）为极佳;黄色需要MTF补偿，粉红色（左上角）无法使用，等等。
| 几种常见介质类型的测试卡 MTF 适用性显示在 MTF 测量的测试卡适用性中 。 您可以使用这些显示来预测测试卡适用性，而无需运行 Imatest。 |
一般百万像素适用性（旧方法）
现在建议使用 Imatest 5.2 中引入的测试卡适宜性显示（上图）来确定给定相机系统的测试卡适宜性。
这些结果位于初始窗口底部附近标题为百万像素适宜性的表中，指示：
- 具有所选中视场和垂直视场的测试卡可以达到特定质量级别（源自奈奎斯特频率下的 MTF）的最大垂直像素数和总百万像素数。
- 测试卡需要多大才能为具有已知垂直像素数的相机达到指定的质量级别。
这些结果均不受像素大小（μm/像素）、放大倍率或传感器高度条目的影响。
该表显示了基于Nqyuist频率（MTF @ f）的MTF的许多结果Nyq). 测量值（三种宽高比（4：3、3：2 和 16：9）的最大垂直像素和相机百万像素大小）和质量级别 （MTF @ f尼克= 90、77、70 和 50） 在下面的两个表中进行了描述。MTF @ 奈奎斯特 = 0.77 是一种特例，近似于 2018 年之前使用的 MTF 适宜性计算。事实证明，这个数字是对MTF适用性的合理保守估计，没有测试卡补偿。
MTF @ f尼克确定聊天质量对 MTF 测量的影响以及是否需要测试卡补偿。
| 测量 | 描述 |
| 质量 | 高，（旧 mpxl 限制），中等，最小值。在奈奎斯特频率（fNyq） 表示传感器上测试卡的图像。 |
| MTF @ Nyq | MTF 的最小值 @ fNyq用于传感器上测试卡的图像。对应于指示的质量级别：0.9、0.77、0.7 和 0.5。 |
| 垂直像素 | 可以达到指示质量级别的最大垂直像素数 （MTF @ fNyq).这与较旧的测试卡质量指数相同。 |
| V-pxls/cm （已弃用） | 测试卡高度每厘米可以达到指示质量级别的最大垂直像素数。对于具有 n 个垂直像素的相机，对于行指示的质量级别，以厘米为单位的最小测试卡大小为 n/（V-pxls/cm）。V 像素/cm = 20*MTF nn（周期/对象 mm） = 2*MTF nn（周期/对象厘米）（对于 nn = 90、70、50 等）。 |
| Mpxls @ 4：3 | 与纵横比为 4：3 的垂直像素（上图）对应的百万像素数。 |
| Mpxls @ 3：2 | 宽高比为 3：2 的垂直像素（上图）对应的百万像素数。 |
| Mpxls @ 16：9 | 宽高比为 16：9 的垂直像素（上图）对应的百万像素数。 |
| 微米/像素最小值 | 可以达到指示质量水平的最小像素尺寸（以微米为单位）（MTF @ f Nyq). |
例子：
- 垂直像素（2484 表示高质量）—对于此使用垂直视场= 140mm（5.51英寸）的LVT彩色胶片测试卡的系统，MTF @ fNyq ≥ 0.9（因此不需要MTF补偿）的最大垂直像素数为2584（相当于10：3纵横比的2百万像素）。
- 测试卡质量指数 （CQInn）—在 Imatest 5.1 之前使用;是 MTF @ 奈奎斯特 = nn% 的垂直像素数（典型值为 90、70 和 50%）。它与上表中的“垂直像素”列的数字相同。
其中高度是 SFRplus 的典型垂直视野（1.1 * 条形到条形的距离）或大多数其他测试卡的测试卡活动区域的垂直裁剪高度。周期/对象 mm 在测试卡上定义。长江山90是高质量图像的标准值。我们不再使用 CQI，因为网页上的描述很难遵循，并且名称的描述性不强。
- 旧的（2018 年之前）百万像素适用性编号，定义为
百万像素适宜性=2×（0.5（MTF50）+0.35（MTF70）+0.15（MTF50））×垂直测试卡高度（毫米） 其中 MTFnn 的单位为循环/对象 mm。此数字显示在测试卡质量计算器的“设置”框上方。在上图中，它是
旧 Mpxl 适用性：V pxls= 3567; 19.1Mpxls （3：2） （由于空间有限而缩写）。
对于 3567：19 纵横比，旧的百万像素适用性为 1 垂直像素 = 3.2 百万像素。这非常接近质量级别（旧的 Mpxl 限制）（MTF @ 奈奎斯特频率 = 0.77）= 3645 垂直像素 = 17.7 Mpxls（宽高比为 3：2）的值。这是对测试卡限制的相当保守的估计，其中MTF补偿只会产生很小的改进。
特定成像系统的结果
打开测试卡质量计算器时，测试卡MTF以测试卡上每个对象mm的周期频率单位显示（如上所示）。这是针对测试卡本身（独立于成像系统），但垂直奈奎斯特频率线除外，该线是相对于传感器计算的。
测试卡质量计算器还可以显示成像系统的结果，其特征是像素大小（μm/像素）、放大倍率和传感器高度（以毫米为单位）。
通过单击图左下角的频率切换按钮（最初显示频率（测试卡上的周期/Obj mm），可以在传感器上将显示更改为周期/像素，如右侧所示。该图直接指示测试卡在传感器空间频率下对MTF的影响。如上所述，MTF 在奈奎斯特频率 （fNyq= 0.5 C/P）和半奈奎斯特频率（0.25 C/P，对于典型的锐利成像系统，它位于MTF50附近）是该系统测试卡质量的良好指标。
系统的结果由像素大小（μm/像素）、放大倍率和传感器高度（以毫米为单位）（在右下角输入）定义，以栗色显示在MTF图的右侧。MTF = 0.746 @ 奈奎斯特 = 0.965 @ Nyq/2 表示该测试卡足够好，可以在没有 MTF 补偿的情况下在此系统中使用，尽管建议使用 MTF 补偿以获得更准确的结果。
局限性
当投影测试卡 MTF 低于 0.3 时，测量值不可靠。发生这种情况的频率 （MTF30） 应始终高于奈奎斯特频率 fNyq，如果可能的话，它应该高于 2× f Nyq.
强烈桶形畸变（鱼眼镜头）边界附近的测量精度受到径向放大倍率降低的影响，这会影响切向边缘的清晰度。我们在上面的鱼眼部分描述了处理这个问题的方法。对于中度失真的直线（正常）镜头，这不是问题。
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