量化別名一種新的方法,使分辨率測量更加穩健
混疊是成像中眾所周知的效果,其可能導致結構上的干擾偽影。雖然當今設備的高像素數有助于減少這種影響,但同時光學抗混疊濾波器更常被從傳感器堆棧中移除,以提高系統SFR和量子效率。雖然人工制品很容易看到,但客觀測量 并且沒有標準化或建立混疊的量化。 在本文中,我們展示了分辨率測試卡ISO12233中描述的現有SFR測量程序的擴展,該程序可以測量和量化成像系統中混疊的存在。它利用s-SFR方法的諧波西門子星,可以包含在現有系統中,因此不需要捕獲其他圖像。
在標準中,混疊被定義為“信號頻率的錯誤識別,引入失真或錯誤”。圖像中的圖像表現為人工制品,其中具有精細重復圖案的對象以更寬的圖案再現。這種所謂的莫爾效應也在圖1中的示例中示出。由椅子產生的高空間頻率被投影到圖像傳感器上并導致較低的空間頻率。 因此,物體具有一定的空間頻率fo,并且傳感器可以利用其自己的采樣頻率fs對其進行采樣。 奈奎斯特 - 香農采樣定理指出采樣頻率fs需要至少是fo的兩倍才足夠。如果采樣頻率不足,則較高的空間頻率可能導致混疊。
圖1 圖像的細節,顯示所謂的莫爾效應。由單色結構產生的高空間頻率被再現為低頻彩色結構。
因此,避免使用它需要的混疊,確保在采樣之前對物體頻率進行低通濾波,以避免頻率過高。在信號處理中,這由數字濾波器執行,在傳感器中,這通過光學低通濾波器來完成,也稱為抗混疊濾波器。為了在低光靈敏度和光學分辨率方面最大化性能,當今相機中的許多傳感器不具有抗混疊濾波器,因此圖像中可能出現混疊。
雖然混疊可能會給用戶帶來麻煩,但它也會影響分辨率測量。分辨率測量的示例如圖2所示。圖像顯示了正弦西門子星的中心部分,用于ISO12233 [2]中描述的s-SFR測量。在這些圖像中,繪制了三個白色圓圈。這些代表所謂的奈奎斯特頻率的50%,75%和100%。該頻率是可以呈現的理論最高空間頻率。以單位周期/像素表示,奈奎斯特頻率為fNyquist = 0.5,因為需要兩個像素來表示一個周期,這意味著單個像素可以表示半個周期。通過這個假設,我們可以計算給定西門子恒星的奈奎斯特頻率,如公式1所示。
在這些圖像中可以觀察到,即使對于計算出的fNyquist來說頻率較低,也會出現混疊。 其原因在于,此處所做的假設沒有考慮到大多數傳感器不會對每個像素采樣每種顏色,而是使用濾色器陣列和去馬賽克,因此真實采樣頻率低于最終像素數圖片。不使用濾色器陣列的傳感器(如單色傳感器)可以顯示比公式1中假設的頻率更高的頻率,因為我們測量西門子星的不同方向。在對角線方向上,采樣與水平或垂直方向的采樣不同。由于混疊會導致較高頻率的高頻率,這會干擾分辨率測量。為了使測量更加穩健,我們需要一種能夠判斷測量結果是否“值得信賴”或者是否受混疊影響的方法。
圖2 西門子恒星中心區域的細節。白色圓圈顯示奈奎斯特頻率的50%,75%和100%。頂部:具有典型拜耳模式感的D-SLR相機。人們可以在遠低于fNyquist底部觀察到混疊偽影:沒有拜耳模式的Foveon傳感器。人們可以在對角線方向看到高于fNyquist的分辨率。