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最近在调试的项目#xff0c;有关于对解析力的要求#xff0c;用 imatest 软件测试 MTF50 的值#xff0c;如下图所示#xff0c;可以看到他有不同的单位表示#xff0c;LW/PH、Cycles/pixel 。另外关于解析力的单位还有LP/mm、L/mm、Cycles/mm、LP/PH#…1、问题背景
最近在调试的项目有关于对解析力的要求用 imatest 软件测试 MTF50 的值如下图所示可以看到他有不同的单位表示LW/PH、Cycles/pixel 。另外关于解析力的单位还有LP/mm、L/mm、Cycles/mm、LP/PH他们具体表示什么含义又存在怎样的换算关系
另外当已知 sensor 的规格该怎样选择分辨力合适的镜头或者已知镜头的规格该搭配什么分辨率规格的 sensor ? 这是本文要说清楚的主要内容。 2、问题分析
a、各个分辨率单位的具体含义是什么
1LP/mmLine pairs per millimetre每毫米线对。就是指拍摄标准的线对图在成像平面1mm间距内能分辨开的黑白相间的线条对数常用于表示镜头分辨率的单位。 比如10 lp/mm意指1mm长度上有10对黑白一组的线黑白线相加一共20根那每根线的宽度就是1/20 0.05mm。30 pl/mm对应的每根线的宽度是 1/60 0.0167mm。 显然分辨出0.0167mm宽度的线条肯定比0.05mm宽度的更困难。这意味着能分辨出单位长度下的线对数越多镜头的分辨能力越强。 2L/mmLines per millimetre每毫米线数。也就是把上面的 LP线对换成了线条数来计算了L/mm 2 x LP/mm 3LW/PHLine width per picture height像高每线宽。像高是指 sensor 物理尺寸的高单位是mm。线宽是指拍摄标准的线对图单位长度上的线对宽度。也就是每像高最多可以分辨多少条线常用于表示相机的摄影分辨率是指镜头和相机的综合分辨率
比如一个 sensor 是10 * 20mm的画幅 如果纵向可以填进去1000根线 横向可以填进去2000线垂直分辨率就是2000线也就是 2000lw/ph 水平分辨率就是1000线也就是 1000lw/ph由于 lw/ph 在不同方向上不能保证线条数目一样 所以测试要分横向和纵向。 4Cycles/mm Cycles per millimetre每毫米周期。这里的周期就是指拍摄的线对也就是黑白条纹他是按周期性变化的。一个黑白条纹就是一个周期所以可以理解成1mm内有多少对黑白条纹的变化这里完全可以理解成 LP/mm 。 5Cycles/pixelCycles per pixel像素每周期。表示在每个像素内有多少个完整的周期或变化这里的就是指黑白条纹的变化。cycles/pixel 的值越高表示图像中的细节变化速度越快分辨率越高。相反值越低表示细节变化较慢分辨率较低。 假设有一幅图像其中有黑白相间的条纹而且这些条纹是水平排列的。如果每两个像素之间有一个完整的黑白相间的条纹那么我们可以说这个图像的空间频率是 0.5 cycles/pixel。这是因为在每两个像素之间我们有一个完整的周期一个黑条纹和一个白条纹。
如果我们在同样的距离内有两个完整的周期那么空间频率将是 1 cycle/pixel因为每个像素内有1个周期。 6LP/PHLine pairs per picture height像高每线对。只是把线条数换成了线对数来表示也就是每像高最多可以分辨多少线对 lp/ph 0.5 * lw/ph。 b、各个分辨率单位之间是如何进行换算的。 如上是一个分辨率单位换算的表格来源于大话成像论坛如下是针对这个表格做的一些说明及验证否则不是太好理解。
1横向的第1排单位的值是未知的。纵向第1列单位的值是已知的待计算的。
2表格中 picture height是指 sensor 物理尺寸的高picture height 像素尺寸 x 像素数量 。
3表格中 #vert.pixel 是指 sensor 垂直方向的像素数量比如 1920x1080 的 sensor , 那这个值就是1080 。
4表格中 pixel ptich这里的像素间距就是像素尺寸。
5单位换算举例
以 sc233a 这款sensor 的规格为例pixel size 2.9um、picture height 2.9um x 1080 3.132mm 如下图是用 imatest 分析出的结果MTF50 0.6643cy/pxl 1435LW/PH 可以用上面的表格里的公式来验证一下结果。 lw/ph cy/pxl x 2 x #vert.pixel 0.6643 x 2 x 1080 1435lw/ph 0.6643像素每周期周期可以理解成线对乘以2就是像素每线数再乘以总的像素数1080那就是像高每线数了。
lp/mm lw/ph / picture height / 2 1435 / 3.132 / 2 229 lp/mm像高每线数除以一个像高后就是毫米每线数再除以2就是毫米每线对数。
cycles/pixel lp/mm x pixel pitch 229 x 0.0029 0.6641 cycles/pixel毫米每线对也就是毫米每周期乘以单个像素尺寸后就是像素尺寸每周期可以理解成像素每周期。 c、镜头与 sensor 像素的匹配
镜头分辨率与像素的转换
像素数P 感光元密度2 x lp/mmx 感光器高度mm x 感光元密度2 x lp/mmx 感光器宽度mm 举例
1已知镜头的分辨率值为125lp/mm sensor尺寸是 1/26.4*4.8mm需要配多少像素的感光器才能发挥镜头成像水平
---- 感光元密度为 250 pixel/mm 像素数P6.4x250 x 4.8x2501920000 pixel
感光元密度根据纳奎斯特采样定理一个感光元对应一条白线或黑线。 2已知200万像素摄像机像素数为1600x12001920000,sensor尺寸是 1/26.4*4.8mm求相配的镜头分辨率
---- 水平像素密度1600/6.4250pixel/mm垂直像素密度250pixel/mm镜头分辨率125lp/mm 若水平或垂直像素密度不等应参考密度高的。 3已知sensor的像素尺寸为4um那么所对应镜头分辨率是多少
---- 所选镜头的极限分辨率白线或黑线线宽也应该是4um一对黑白线的宽度2 x 0.004mm镜头的分辨率就是1/2x0.004 125lp/mm 。
