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调制传输对图像质量测影响

浏览: 发布日期:2017-06-22

由于这些分辨率测试卡主要对扩展对象的成像有效,与包含无数点的西门子星不同,所以必须找到另一种定量描述图像质量的方法。通常情况下使用正弦亮度分布来检查如何将看起来尽可能简单的对象成像。正弦亮度分布是明暗条纹的图案,亮和暗之间的过渡逐渐连续地发生,即正弦,就比如大家的插座中的电功率随时间变化。

之所以在镜头分辨率测试卡的MFT使用正弦条纹图案,主要是因为图像测试结果再次是正弦图案,这样一来就不用考虑点扩散形状可能带来的复杂性。

它的几个属性也保持稳定或至少与成像质量无关:条纹方向不改变,并且频率每单位长度的条纹数量仅根据成像比例改变。

与原来不同的就是暗和亮条纹之间的亮度差异。这是因为扩展点为了确保扩展部分光在实际上操作时完全落变暗的位置上,而不是落在明亮的位置上。

该图显示了作为强度分布(垂直于条纹的横截面)的正弦条纹图案(黑色曲线)。它每毫米有20个周期,因此一个周期是50μm长。红色和蓝色曲线是点扩展中的亮度分布的横截面。

以蓝色标记的正弦图案的理想成像存在的亮度根据蓝色曲线分布到周围区域。因此,由图可以看到,有些光落在蓝色点旁边25μm的黑暗“山谷”中。

光也会从正弦图案侧面落在红点处。虽然侧面上的正弦图案较暗,但还是有很大的部分的点落到达-25μm处,主要是因为红点更接近暗谷。因此,图案的暗区中的强度是来自相邻区域的许多这样点的集合。结果就是标记为“图像”较弱的调制曲线。图像中的暗条纹的亮度由于像差而升高,亮条纹变得更暗。

 

点扩展中的亮度分布的横截面图

 

在光学中,明暗之间的差异被称为“对比度”。从通常的角度看,所有正弦周期性变化量的最大值和最小值之间的差被称为“调制”。如果通过简单说就是将这两个图除以每个图像,将图像的调制与对象的调制相比较。因此大家可以得到一个简单的数字,提供镜头成像特性的声明:调制传输。 大家已经理解了“MTF”一词的前两个字母的意思。它是0到1之间或在0和100%之间的数字。

摄影师习惯于在孔径光阑上表现明暗差异,这也是非常合理的,因为大家的眼睛的感知遵循这种对数刻度。但是,例如如果大家的条纹图案由最亮和最暗点之间的6个孔径光阑的差异组成,即亮度比为1:26,则调制传输为50%= 1:64? 图像中的差异3孔径光圈是否为1:32,这相当于5个孔径光圈?

两者都是错的。实际上,在上述情况下,大家仍然具有大约1.5个孔径光阑。这是因为在光学中,“对比度”参数定义如下:

对比度=最大值−最小值/最大值+最小值

因此,在大家的示例中,对象的对比度为63除以65,0.97。在以50%的调制转移成像之后,图像中的对比度仅为一半高,0.48。最小值到最大值近似为1:2.9。(1.9/3.9=0.48)

下图显示了如果在孔径光圈中测量,对象对比度和图像对比度如何与不同的调制传输相关:

 

MTF曲线图

 

大家可以识别分辨率测试卡MTF的三个重要属性,大家在读MTF曲线时应该记住:

1.在高物体对比度水平下,较高MTF值的小差异尤其明显。

2.另一方面,小于一个孔径光阑的弱色调值变化不需要高MTF值。高于70-80%的差异则几乎不相关。

3.具有非常低的MTF值,实际上与物体对比度的高度无关,图像对比度始终较低。

这就是为什么薄膜的数据表总是给出1:1.6的低对比度的分辨能力。1:1000的对比度的分辨率数字只能使用接触曝光测量。对于最精细的结构(即非常高的空间频率),世界上没有透镜能够产生十个孔径光阑的对比度。所以基于该较高分辨率值来估计胶片图像的信息量太乐观了。

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