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    Imatest軟件檢測圖像的穩定性和比擬明晰度

    瀏覽:637 發布日期:2017-07-10

    Imatest軟件中有一個模塊特地用于檢測圖像的穩定性和比擬明晰度,此模塊是SFRplus的后處置模塊。

    光學圖像穩定性(也簡稱IS或OIS)能夠經過比擬三張類似的SFRplus圖像中相近的程度和垂直斜邊的MTF值 或相對長度來剖析。

    1.第一張圖為不發作顫動時拍攝的圖像(Unshaken).

    2.第二張是發作顫動時,未開防抖功用時拍攝的圖像(Shaken without Image Stabilization)。有些相機沒有防抖翻開或關閉的選項,這種狀況下有幾種辦法能夠停止防抖性能的測試。一種是運用準確的模仿顫動的設備,已知變化的角度。另一種是選擇一個類似像素配置和焦距的不帶OIS功用的相機。

    3.第三張圖是發作顫動時,翻開防抖功用停止拍攝的圖像。

    標準 SFRplus 測試卡

    特殊的 SFRplus 測試卡

    標準 SFRplus?測試卡

    特殊的?SFRplus?測試卡,深灰塊的間距較大,

    用于順應較大范圍的顫動

    不顫動的圖像只需求一張,但是顫動時未開防抖功用和翻開防抖功用圖像則倡議需求多張,如10張或更多。

    比擬兩張圖像的明晰度時,實踐上是比擬兩張圖像當選定區域的MTF數據,Image Stabilization/Sharpness Compare?功用能夠生成全圖像的比擬結果。

    Image Stabilization/Sharpness Compare?輸入的數據是兩個或三個JSON格式的文件,該文件由SFRplus模塊生成。

    功用比擬:以下兩個功用都能夠比擬不同圖像的明晰度

    MTF Compare

    能夠比擬由SFR、SFRplus、eSFR?ISO模塊生成的CSV結果文件。能夠比擬每個斜邊。顯現兩張圖像的MTF比照,(A/B)或(B/A)。

    OIS/Image?CompareImageStabilization/

    Sharpness Compare

    僅用于SFRplus模塊。輸入數據為兩個或三個Jason格式的文件,由SFRplus模塊生成。在SFRplus模塊中必需選擇Image Stabilization功用。比擬的圖像之間選擇的ROI區域必需相同。運用三張圖像來計算OIS的有效性。

    Batchview

    Batchview批處置功用能夠用于SFR,?SFRplus和?eSFR ISO模塊,能夠用于比擬多個圖像之間的差別,并將結果保管為root file_sfrbatch.csv。?

    ?

    ?

    1. 首先拍攝圖像。光照條件十分重要,由于它會影響快門速度,所以必需要有很好的平均光照,并且測試卡上沒有反光。相機應安放于一個模仿振動的平臺,至少能夠產生程度和俯仰旋轉運動。在翻開和關閉防抖功用時分別拍攝10到20張圖像。

    2. 分別選擇明晰度最差的圖像

    找出最明晰的圖像的辦法是Find?Sharpnes?Files功用,它能夠在多張圖像中快速找到MTF值最大的圖像,并排序所選的圖像。

    ?

    另外,在SFRplust?模塊中也能夠選擇Combine files for signal averaging功用得到均勻值。

    在?SFRplus模塊中比擬兩張或三張圖像時,ROI區域選擇必需分歧。右圖所顯現的5個程度和5個垂直區域是比擬好的選擇。選擇中間一個位置,四個邊角位置,足夠剖析中間和邊緣防抖的效果。自定義ROI區域也是支持的

    SFRplus 區域選擇圖

    SFRplus?區域選擇

    ROI范圍選擇Wider?(或?Widest),?Smooth for OIS選項引薦選擇,由于防抖時邊緣可能十分含糊糊。

    ?

    ?在SFRplus設置中一定要選擇是?Image Stabilization選項。這樣能夠確保生成JASON格式的文件,以用于剖析析防抖效果。?假如你是在Rescharts中模塊中剖析,確保在保管文件時選擇JASON格式。

    3. 點擊OIS/Image Compare按鈕運轉Image Stabilization?模塊。將顯現以下窗口。

    Image Stabilization opening window

    Image Stabilization opening window

    窗口的下邊會讓你選擇由SFRplus模塊生成的三個JASON文件 。

    4. 然后點擊上圖中的Calulate按鈕,計算結果。

    ?

    ?

    用于定義?Image Stabilization參數的名詞

    。NoS

    NO Shake的簡寫,代表不顫動的圖像

    Shake

    顫動并關閉OIS時拍攝的圖像

    OIS

    顫動并翻開OIS時拍攝的圖像

    剖析結果

    Average edge

    均勻邊緣散布函數,經過ISO12233規范引薦的超分辨率算法計算。?MTF的傅里葉變換的導數均勻邊緣(絕對值)。是間隔的函數。

    MTF

    Modulation Transfer Function = Spatial Frequency Response.?是空間頻率的函數。

    從?MTF?或者均勻邊緣演化的參數

    MTF50

    空間頻率降落到50%時的頻率時的低頻數據。能夠選擇不同的單位。?Cycles/Pixel?是最根底的,其它單位也很常用。通常MTF50(NoS) > MTF50(Shake) > MTF50(OIS).?當這個次第有變時,需求思索噪點的影響。

    R1090

    代表10-90%?均勻邊緣上升間隔

    R2080

    代表20-80%?均勻邊緣上升間隔.

    LMTF
    L_MTF

    相關于MTF50的間隔長度,通常十分接近于?R1090??LMTF?(pixels) = 1/(2*MTF50 (C/P) ).

    ?

    Image Stabilization?的剖析結果

    ?Image Stabilization?模塊的主要目的是計算翻開OIS功用時,明晰度的改良。所以在計算時必需思索幾個問題

    ?比擬結果只顯現OIS的效果,所以未顫動圖像的糢糊必需從去除。

    ?翻開或關閉OIS功用的圖像代表了顫動的效果,所以需求選擇明晰度最差的圖像。

    ?Image Stabilization?的剖析結果主要是MTF的比擬,其它的參數則從此演化而來。以下是剖析結果的解釋。

    ?

    名詞定義

    LMTF (L_MTF)?這個參數是一個間隔的函數與R1090的相關性較好。還記得MTF是傅里葉變換的模數嗎(絕對值),意味著相位信息曾經去除了。關于顫動的圖像來說,可能在邊緣產生顯著的不規律現象(不對稱,斜梯等),可能使R1090?或R2080扭曲,運用它們牢靠性降落。這些不規律是邊緣相位的一局部,對MTF的影響有限。下圖顯現了這樣一個邊緣。

    LMTF = 1/(2*MTF50)?(當MTF?的單位為Cycles/Pixel時). (LMTF = 1/MTF50?當?MTF?的單位為?LW/PH.時)?,在下圖中,?LMTF = 1/(2*0.0399) = 12.5 pixels,?與R1090的數據十分接近。但有時也會有例外。

    ?

    ?

    Average edge profile and MTF for a rather poorly behaved edge.
    LMTF?= 1/(2*MTF50) = 1/(2*0.0399) = 12.5 pixels,?接近于?R1090.

    ?

    總結—?LMTF?(而不是?R1090 or R1080)?參數更合適于計算防抖效果,當然上圖中也給出了一切數據。

    ?

    顫動和未顫動邊緣間隔

    從NoS, Shake, and OIS?三類圖中得到的邊緣長度計算?(R1090, R2080, and L_MTF)?數據曾經足夠闡明防抖效果。但是還能夠得到以下圖表。

    以下是18個邊緣的比擬結果。

    邊緣的比擬結果圖

    紅色加亮區域的剖析結果

    以上表格包括了一切的從一個邊緣得到的OIS Gain數據,(由?L_MTF, R1090,?和?R1080演算而來。

    以下圖表包括了多個區域的剖析結果。多個邊緣的均勻的OIS gain數據能夠顯現為在3D圖表中。能夠切換選擇只顯現程度邊緣,只顯現垂直邊緣或同時顯現。

    ?

    多個區域的剖析結果圖
    Multi-ROI plot of?OIS_gain_L_MTF_div_dB?(the preferred result), showing Metric?drowdown?menu.
    (Only a limited number of metrics are currently available for the Multi-ROI and 3D plots.)

    ?

    以下為3D圖表的顯現.

    ?

    3D圖表的顯現圖
    3D plot of?OIS_gain_L_MTF_div_dB?(the preferred result)

    ?

    點擊?Save data.保管數據按鈕能夠將結果保管為CSV?數據。以下是數聽說明

    Input file

    1

    ?

    ?

    ?

    ?

    Date run

    24-Jan-2013 14:49:02

    ?

    ?

    ?

    Image path

    C:ImatestDataSFRplusMiscImage_Stabilizationnovibes.bmp

    Title

    novibes.bmp

    ?

    ?

    ?

    ?

    Height?Pxls

    1200

    Width?Pxls

    1600

    Regions

    18

    (This is repeated for the second and (if included) third files.

    Mean of Vertical edges

    ?

    ?

    ?

    ?

    ?

    ?

    Shake-only

    OIS-only

    Delta

    Fraction

    %

    dB?gain

    1.?L_MTF_div

    14.4877

    9.8802

    4.6075

    0.6812

    31.8824

    3.3568

    2. L_MTF_S1

    11.7326

    7.4965

    4.2361

    0.6333

    36.6706

    4.0072

    3. L_MTF_S2

    14.8671

    10.4262

    4.4409

    0.7001

    29.9929

    3.1116

    4. R1090_S1

    12.4647

    7.7476

    4.7171

    0.6213

    37.8658

    4.14

    5. R1090_S2

    15.6516

    10.7458

    4.9058

    0.6875

    31.2493

    3.2607

    6. R2080_S1

    8.074

    5.1292

    2.9448

    0.6354

    36.4551

    3.9865

    7. R2080_S2

    10.1915

    7.1259

    3.0657

    0.6998

    30.0222

    3.1304

    (This is repeated for Horizontal and H&V edges.)

    ?

    ?以下內容引見了Imatest的算法與CIOA DC-X011-2012的不同。?

    CIPA?(Japan’s Camera & Imaging Products Association)?日本照相機與圖像產品協會發布了一個草案標準。CIPA DC-X011-2012, Measurement and Description Method for Image Stabilization Performance of Digital Cameras (Optical Method)。Imatest軟件中的?Imatest?Image Stabilization?模塊算法,與CIPA?的標準有些不同,后者有著比擬明顯的缺陷。

    Imatest?運用SFRplus測試卡,而?CIPA運用高反差的棋盤圖加上中間黑框內的靜態水果圖像,CIPA的測試卡運用完整垂直和程度邊緣,反差超越20:1,容易產生過飽和的狀況,從而影像丈量精度。 而SFRplus測試卡固然能夠制造成不同的反差,但我們的引薦運用4:1的反差,這也是ISO12233:2014規范的標準。

    DC-X011?規范沒有提及MTF。MTF在圖像行業中用于丈量明晰度曾經用了幾十年,而DC-X011只是采用了10-90%?邊緣上升間隔這個參數,相比擬而言穩定性較差。 完整垂直或程度的邊緣也容易產生相位取樣錯誤,這也是為什么2014版的ISO12233規范采用了5度斜邊做為測試圖案的緣由。另外CIPA規范請求拍攝的圖像過于多,例如不顫動的圖像需求有10張(§4-4-1),而并沒有闡明取最好、最壞還是均勻值。對斜邊測試卡來說,正常的拍攝只需求一張即可。

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