IMATEST 线上技术交流Q&A

Q : 镜头光学设计的MTF如何与SFR测试有对应性

imatest:我们所做的这个测试是整个系统的测试,他并不会把相机模组拆分单独测试,比如说,相机、sensor分开来做测试,我们测试的是一整个模组。

假设说你是设计一个新镜头,你可能会有一些工具来知道这个镜头的MTF是多少,当通过镜头后到达sensor传感器上,会有个sensor传感器本身的MTF,那么这对于镜头的MTF来说是下降的。因为光波长的不同,透过这个镜头和传感器以后,在每一个像素上面都会有不同的反应,尤其是近红外或红外线以及不同的光波长,他都会出现不同的MTF数值。

为了让画面更好,我们常常会在传感器上面加上有低通滤波器或抗混淆滤波器,但是他会降低我们的MTF。当然对于不同镜头的设计,光学在设计上的要求不同,出来的MTF数据也会不同。当然,我们常常看见光学设计非常好的镜头出来的成像也非常好,但他不会跟一个系统出来的成像是一样的。所有的部件加起来才是完整的系统成像的条件,每一个部件,都会影响到最终一个系统的成像的MTF,而且每经过一个部件,成像的MTF都会下降。那么在一个相机,一个完整的系统,我想要看的是一个频域,那我们在这些测试上面,建议运用最好的模拟来进行测试,所以可以模拟一个图像来测试这个系统最好的表现在哪里。现在已经有很多公司在这样做了,在他们的相机内部的这个程序系统来模拟图像进行测试,这里安利一个很好的相机模组测试的软件-ISER

如果你现在有一个镜头,你可以直接测试这个镜头,放在一个光学的载具上面,就可以不测试传感器,只测试镜头,然后你再用整个成像系统提取到他的MTF,然后除于刚刚镜头的MTF,你就得到传感器的MTF,当你取到你的sensor传感器的MTF之后,如果之后需要修正整个系统的MTF,就可以由传感器的MTF来修正。我们有个功能叫做MTF补偿,可以补偿整个系统的MTF,但无法做到单独组件的MTF补偿。这边附上一个链接,里面有很多文件说明MTF的补偿,有兴趣可以点击了解下。


Q : 如何区分和测试相机成像时间,包括但不限于预览(或是画面稳定)时间、成像到存储的时间及功能性拍照的响应时间等

imatest:对于相机对焦和曝光稳定的时间是可以使用imatest分析测试的。而对于视频的自动曝光和自动白平衡时间也是可以测试的,可以查看此文章,这是最新版本的imatest中新增的一个功能,他可以分析一段视频内的不同曝光时段中,哪一个曝光时间是最合适的;另外还可以在SFRplus模块中进行时间对焦的测试。


Q : DXO枯叶图分析出来的MTF 50P的值,是否能映射细节纹理?用imatest分析DXO枯叶图得到的结果值是否可靠?用imatest分析DXO枯叶图能得到视觉噪声值吗?视觉噪声需要通过什么图卡测试?

imatest : DXO的枯叶图与imatest的硬币图非常的相近,DXO的这个枯叶图比较早出来的,我们的相对比较晚出来,我们的演算是不一样的,我们的硬币图的优势是比例是稳定不变的,不管你的比例是多少,他测出来的结果是一样的,采用一致光谱分布设计;而DXO是把一样的图像,随机生成在整张图像上。如果你现在只拍摄一小部分的话,那得到的结果一定会跟拍摄整张图卡得到的数值会不一样。

DXO的枯叶图的结果是否可靠最重要的是这个图拍的怎样,是拍摄整个图卡,还是只取一小部分,这个将影响最终的结果。

目前imatest还无法通过DXO的枯叶图来分析出视觉噪声,但可以通过灰阶卡来测试视觉噪声,例如ISO15739、ISO14524、ESFR ISO等。


Q : 2020.2.8版本用SFRplus设置自动框选第6组ROI(Sensor出图是圆的,经畸变校正+插值再输出),高概率(平均3张图中出错1张图)发生:左下16横边框到了角上导致MTF50P峰值过高(期望优化自动框选的准确度+提供手动调整任意一个自动ROI的功能,两者不冲突);左中10右中11的竖边没自动框错,也会有单边MTF50P值过高的情况。

imatest : 关于提供这个图像我们可以看到存在着光学畸变,在图像角落有一些的模糊,但同时可以看到这个应该是有经过一些补偿或矫正的图像,由于镜头光学的原理,在这个镜头比较边缘的地方,我们可以看到一些光晕以及瑕疵,在我们软件自动侦测范围的设计有时候会包含已经有很大畸变以及很多瑕疵的边角,imatets建议测试时,选区尽可能不要包含有瑕疵的区域。如果必须分析边缘这块的MTF,当畸变比较大的情况下,可以使用预畸变测试卡来进行测试。

Q : 对于SFR分辨率测试,为什么测试卡有1X,2X,4X尺寸的区分选择?

由于摄像头的焦距、景深不同,需要在不同的距离下进行测试,比如手机前置摄像头,景深范围接近30-100cm,最佳的对焦位置在50-65cm之间,那这种情况我们首先满足景深,也就是选择测试距离在50-65cm左右的测试距离。

定了测试距离后,我们再考虑测试卡大小的选择,这可以参考相机的FOV,一般可以通过三角函数计算。所以建议在合适的景深下,根据视场大小来选择不同倍数的测试卡。


Q : 测试卡的2000线、4000线又该如何选择?

在使用ISO 12233测试卡进行测试时,当摄像机的极限分辨率大于2000线的量程时,就需要用更高精度的测试卡来进行测试,比如4000线的测试卡。甚至对于一些超分辨的相机来说,比如6000W像素或8000W像素,甚至更高的分辨的相机,则需要定制高精度的测试卡辅助测试。


Q : 在使用Imatest分析24色卡的时候,对于不同的光源(3000K/4000K/5000K/6500K等),都选择相同的“参考”数据吗(默认Colorchecker参考数据)?还是不同的色温需要选择不同的参考数据?

是的,我们建议选择同样的色卡参考数据,反射式24色卡,常用的是X-Rite defalut:post-Nov2014 D50。

不用根据色温选择不同的参考数据,一般来说较佳的相机白平衡效果是希望相机能在不同的复杂色温条件下还原白色到一个理想状态。那就是说相机具备了自动白平衡功能,会自己调整白平衡效果。

选择D50的参考文件,是因为D50色温较贴近日光,行业里喜欢用这个色温下的白平衡做对比。期待自己的成像系统无论在什么样的色温场景下,AWB都能做到D50色温下的效果。


Q : 关于TV畸变测试,到底是用反射卡还是透射卡测试?

畸变,是与镜头光学性能强相关的参数。当成像系统的对焦效果和曝光效果适中时,测试卡的材质对于畸变测试的影响,可以忽略。

诚然,对于多数的数字成像系统来说,通过图像处理可以修正畸变。不过对于畸变测试而言,环境的光亮度、对焦的清晰程度,会影响畸变测试,但不会造成很大的畸变率计算偏差。


Q : 环境光亮度和清晰度具体是如何影响畸变测试呢?

环境光亮度会影响畸变分析,通常是模组端测试会遇到这个问题。当sensor限定了1X增益,用了低对比度的反射测试卡,在较暗的环境光下拍摄畸变测试卡(棋盘格或网格图),画面整体会出现过暗的情况。

尤其在边缘和角落,未做shading修正会有明显的暗角。这会导致算法丢失部分ROI区域(暗角区域的信息无法被算法统计,导致计算畸变失败)。这种情况下,建议增加曝光时间,增大增益,使得画面亮度合适。或者直接使用透射测试卡进行测试(透射光源一般可以支持更高亮度调节范围)。

清晰度会影响畸变分析的情况,一般在长焦摄像头测试较常见。对于实验室资源或测试卡资源短缺的用户来说,不一定有合适尺寸的测试卡做测试。比如只有小尺寸的畸变测试卡(棋盘格测试卡),但是摄像头是长焦,需要在10m外才能对焦清楚。为了分析camera全局的畸变率,不得不使测试卡充满成像画面。

但这种情况下,需要将摄像头离得很近,才能拍全测试卡,导致的结果就是画面极其模糊,难以区分分界线。无论是对于肉眼观测,还是算法解析棋盘格边界线来说,都是比较大的挑战。那这时,比较方便的解决办法是,用户更换较大的图卡去拍摄相对清晰的图片进行分析。

另外,对于超广角相机(160°以上)的畸变来说,即使解决了清晰度和曝光效果的问题,超广角相机TV畸变的测试仍是一个比较大的挑战。因为边缘和角落过大的畸变,给算法带来了ROI检测和计算的挑战。

Q : 哪些测试卡可以测量清晰度?有何区别?如何选择?

Q : 请问有哪些测试卡可以测量清晰度?

测量清晰度的测试卡主要有ISO 12233分辨率测试卡、SFRplus测试卡、eSFR ISO测试卡、棋盘格测试卡、西门子星图、枯叶图及Log反差卡等。

Q : 这些测试卡之间有什么区别呢?

ISO12233分辨率测试卡可以目视观察TVline,也可以在分析软件中的SFR模块中手动框选单个斜边分析,楔形图区域对锐化和降噪比较敏感。

SFRplus和eSFR ISO是Imatest最常用、最先进、功能最多的两张测试卡。

他们有很多相似的特征,可以自动分析SFR (MTF)、横向色差、失真、色调响应、颜色响应等数据。

SFRplus可以提供详尽及全方位的清晰度图,而eSFR ISO包含了非常详细的噪声计算。

棋盘格可以通过黑白过渡边测量清晰度,不过对于 MTF 测量,测试卡需要倾斜 2 到 7 度,以避免纯水平或垂直边缘。

西门子星图可以提供有关角度 MTF 响应的信息,并且是除斜边之外可以分析奈奎斯特频率以上的 MTF 响应的模式。对锐化和降噪有一定的敏感度。

枯叶图与通过斜边缘分析相比,对锐化不敏感,但是对降噪比较敏感,尤其是高频降噪。

Log反差卡使用横轴上空间频率变化的图卡测量信号处理(降噪和锐化)对成像系统性能的影响和在垂直轴上的调制(即对比度)来分析。

Q : 在这些测试卡之间又该如何选择呢?

虽然这几种测试卡都可以测试清晰度,但一般ISO12233,eSFR ISO这两种会比较常用。ISO12233常用于测试TVline数值;eSFR ISO常以低对比度的斜边测试方法,赢得广大消费市场,同时eSFR ISO测试卡除了清晰度,还可以进行噪声测试。

而其余测试卡则在其他测量应用较广,例如:棋盘格通常用于测量失真和畸变;枯叶图常用于测量相机的细节纹理;而西门子星图一般用于对焦测试或超分辨率相机的清晰度测试。

有的,您可以到我们官网:www.yixuansz.com浏览查看您需要的测试卡,而后可以拨打电话或进入官方淘宝,京东商城购买即可。


Q : 景深的测试方法推荐。

Q : 你好,我想咨询下关于景深的测试方法,你这边有推荐吗?

景深测量,我们推荐选择以清晰度作为判断依据。若是主观测试,目视观察清晰程度即可;客观测景深,则需要布置相应测试环境,输出客观的测试数据。

一般情况下,产品的景深选择和产品应用场景相关。例如手机前摄,会选择人习惯自拍的距离,大概会落在30-100cm这个范围下。产品的设计一般都是先考虑产品应用场景,而后再考虑模组光学参数。

关于景深测试,如果是短焦成像系统,我们建议参考微软Teams标准的方法,在产品的最小距离和最大距离处拍摄eSFR测试卡或SFRplus测试卡。

景深大的产品可能需要多尺寸的图卡,拍摄后将图片导入分析软件中,分析中心的MTF值,符合要求则说明对焦清晰。

如果是长焦成像系统的景深测试,则建议用平行光管或增距镜模拟长焦,完成测试。


Q : 图片分辨率裁切后,MTF50值下降的原因。

Q : 你好,我想请问一下图片裁切分辨率后,MTF50值为什么会下降?因为正常我们理解画质没有变差,MTF50应该不会变化才对。

正如您所说,通常在不改变图像质量(如压缩像质)的情况下进行裁切是不会影响MTF50的数值。

但如果选择的单位是LW/PH和LP / PH的话,MTF50的数值的确会不一样,LW/PH指每像高可以分辨多少条线。

对于图片来说,如果像高PH发生变化,那么LW/PH 的数据势必会发生变化,LP / PH同理。

若以LW/PH和LP / PH作为MTF数值的单位,会因为图像尺寸的裁切,数值会有所改变。

如果需要对裁切过的图片进行分析,我们推荐使用cycles / mm或cycles / pixel来显示MTF50数值。

即,在不改变图像画质的情况下做像素裁剪,如果用cycles/pixel或cycles/mm表示空间分辨率,基本不会有变化,但如果用LW/PH表示,会有变化。

Q : 你们这边可以购买吗?

有的,您可以到我们官网:www.yixuansz.com浏览查看您需要的测试卡,而后可以拨打电话或进入亿绚官方淘宝,京东店下单购买即可。

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