[發(fā)明專利]基于距離加權(quán)的成像系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810036962.0
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108174196B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮華君;張崢;徐之海;李奇;陳躍庭
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種基于距離加權(quán)的成像系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)測量方法，包括如下步驟：1)在拍攝得到的圖像中選取合適的刃邊區(qū)域，使用傳感器的光電轉(zhuǎn)換函數(shù)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，得到待測刃邊圖像；2)在步驟1)得到的刃邊圖像中，通過逐行尋找每行邊緣擴(kuò)散函數(shù)的中值點得到刃邊邊緣位置；3)對步驟2)得到的刃邊邊緣位置進(jìn)行最小二乘擬合，得到刃邊位置函數(shù)；4)計算圖像上每個像素到刃邊的距離，根據(jù)距離加權(quán)得到等距采樣的ESF；5)對步驟4)得到的ESF進(jìn)行求導(dǎo)得到線擴(kuò)散函數(shù)，對LSF進(jìn)行傅里葉變換，得到成像系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)。本發(fā)明實現(xiàn)對含刃邊區(qū)域的圖像進(jìn)行MTF測量，具有不受刃邊角度限制、抗噪性好、計算準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于成像系統(tǒng)質(zhì)量評價領(lǐng)域，特別涉及一種針對光學(xué)數(shù)碼成像系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)測量方法。

背景技術(shù)

在實際成像中，圖像質(zhì)量往往受到多方面的影響：成像系統(tǒng)的像差和衍射效應(yīng)；傳感器的分辨率、非線性響應(yīng)和各類噪聲；拍攝時外界的抖動和其他干擾等。對于成像系統(tǒng)成像質(zhì)量評價，調(diào)制傳遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)是一個重要指標(biāo)。它客觀反映了不同空間頻率信號經(jīng)過成像系統(tǒng)后的衰減情況，代表成像過程中成像系統(tǒng)對輸入信號的傳遞特性，是目前國際上通用的評定成像系統(tǒng)性能的指標(biāo)之一。根據(jù)成像退化理論，如果成像系統(tǒng)的MTF可以精確測得，那么可以從退化圖像中恢復(fù)得到真實圖像。因此，對成像系統(tǒng)進(jìn)行MTF測量具有非常重要的意義。

目前，針對數(shù)碼成像系統(tǒng)的MTF測量，由于靶標(biāo)選取條件相對寬松(人工靶標(biāo)或合乎要求的刃邊目標(biāo))，受噪聲等因素干擾較小等因素，通常采用傾斜刃邊法。ISO12233將傾斜刃邊法作為電子靜態(tài)圖像相機(jī)分辨率測試的標(biāo)準(zhǔn)方法。

實際使用中，傾斜刃邊法存在一定限制：數(shù)碼成像是離散的等距采樣，而刃邊圖像往刃邊直線投影得到的邊緣擴(kuò)散函數(shù)的采樣點間距為非等距，當(dāng)使用ISO12233的合并取均值方法時，ESF采樣結(jié)果會出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致計算結(jié)果出現(xiàn)一定的偏差；當(dāng)刃邊圖像存在噪聲時，測量得到的ESF也必然被噪聲所污染，求導(dǎo)得到LSF的過程會進(jìn)一步放大噪聲，導(dǎo)致測量結(jié)果失真；此外，計算誤差隨刃邊角度變大，而實際應(yīng)用中不容易控制刃邊的角度。

現(xiàn)有技術(shù)為提高測量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，常常通過構(gòu)造ESF的函數(shù)模型，對上采樣的ESF數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合，再用于下一步計算。這種方法可以提高計算的穩(wěn)定性，但由于函數(shù)模型限制不能很好地逼近實際ESF，從而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。另外，刃邊角度對MTF測量結(jié)果的影響在現(xiàn)有方法中也無法得到很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對傾斜刃邊法測量數(shù)碼成像系統(tǒng)MTF時受刃邊角度和噪聲影響，MTF測量結(jié)果不準(zhǔn)確，提出一種基于距離加權(quán)的成像系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)測量方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于距離加權(quán)的成像系統(tǒng)調(diào)制傳遞函數(shù)測量方法，包括以下步驟：

1)在成像系統(tǒng)拍攝得到的圖像中選取合適的刃邊區(qū)域，使用成像系統(tǒng)的傳感器的光電轉(zhuǎn)換函數(shù)(OECF)對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，得到待測刃邊圖像；

2)在步驟1)得到的刃邊圖像中，通過逐行尋找每行邊緣擴(kuò)散函數(shù)(ESF)的中值點得到刃邊邊緣位置；

3)對步驟2)得到的刃邊邊緣位置進(jìn)行最小二乘擬合，得到刃邊位置函數(shù)；

4)計算圖像上每個像素到刃邊的距離，根據(jù)距離加權(quán)得到等距采樣的ESF；

5)對步驟4)得到的ESF進(jìn)行求導(dǎo)得到邊緣擴(kuò)散函數(shù)(LSF)，對LSF進(jìn)行傅里葉變換，得到成像系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)。

進(jìn)一步地，所述步驟2)中的逐行尋找每行ESF的中值點，通過以下步驟來確定：

2-1)逐行求導(dǎo)獲得LSF，乘以中央對稱的Hamming窗，積分得到加窗ESF；