[发明专利]基于距离加权的成像系统调制传递函数测量方法

说明书

本发明公开了一种基于距离加权的成像系统调制传递函数测量方法，包括如下步骤：1)在拍摄得到的图像中选取合适的刃边区域，使用传感器的光电转换函数对图像数据进行线性化处理，得到待测刃边图像；2)在步骤1)得到的刃边图像中，通过逐行寻找每行边缘扩散函数的中值点得到刃边边缘位置；3)对步骤2)得到的刃边边缘位置进行最小二乘拟合，得到刃边位置函数；4)计算图像上每个像素到刃边的距离，根据距离加权得到等距采样的ESF；5)对步骤4)得到的ESF进行求导得到线扩散函数，对LSF进行傅里叶变换，得到成像系统的调制传递函数。本发明实现对含刃边区域的图像进行MTF测量，具有不受刃边角度限制、抗噪性好、计算准确、稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于成像系统质量评价领域，特别涉及一种针对光学数码成像系统的调制传递函数测量方法。

背景技术

在实际成像中，图像质量往往受到多方面的影响：成像系统的像差和衍射效应；传感器的分辨率、非线性响应和各类噪声；拍摄时外界的抖动和其他干扰等。对于成像系统成像质量评价，调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function)是一个重要指标。它客观反映了不同空间频率信号经过成像系统后的衰减情况，代表成像过程中成像系统对输入信号的传递特性，是目前国际上通用的评定成像系统性能的指标之一。根据成像退化理论，如果成像系统的MTF可以精确测得，那么可以从退化图像中恢复得到真实图像。因此，对成像系统进行MTF测量具有非常重要的意义。

目前，针对数码成像系统的MTF测量，由于靶标选取条件相对宽松(人工靶标或合乎要求的刃边目标)，受噪声等因素干扰较小等因素，通常采用倾斜刃边法。ISO12233将倾斜刃边法作为电子静态图像相机分辨率测试的标准方法。

实际使用中，倾斜刃边法存在一定限制：数码成像是离散的等距采样，而刃边图像往刃边直线投影得到的边缘扩散函数的采样点间距为非等距，当使用ISO12233的合并取均值方法时，ESF采样结果会出现偏差，导致计算结果出现一定的偏差；当刃边图像存在噪声时，测量得到的ESF也必然被噪声所污染，求导得到LSF的过程会进一步放大噪声，导致测量结果失真；此外，计算误差随刃边角度变大，而实际应用中不容易控制刃边的角度。

现有技术为提高测量的准确度和稳定性，常常通过构造ESF的函数模型，对上采样的ESF数据进行非线性拟合，再用于下一步计算。这种方法可以提高计算的稳定性，但由于函数模型限制不能很好地逼近实际ESF，从而影响测量结果的准确度。另外，刃边角度对MTF测量结果的影响在现有方法中也无法得到很好的解决。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对倾斜刃边法测量数码成像系统MTF时受刃边角度和噪声影响，MTF测量结果不准确，提出一种基于距离加权的成像系统调制传递函数测量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于距离加权的成像系统调制传递函数测量方法，包括以下步骤：

1)在成像系统拍摄得到的图像中选取合适的刃边区域，使用成像系统的传感器的光电转换函数(OECF)对图像数据进行线性化处理，得到待测刃边图像；

2)在步骤1)得到的刃边图像中，通过逐行寻找每行边缘扩散函数(ESF)的中值点得到刃边边缘位置；

3)对步骤2)得到的刃边边缘位置进行最小二乘拟合，得到刃边位置函数；

4)计算图像上每个像素到刃边的距离，根据距离加权得到等距采样的ESF；

5)对步骤4)得到的ESF进行求导得到边缘扩散函数(LSF)，对LSF进行傅里叶变换，得到成像系统的调制传递函数。

进一步地，所述步骤2)中的逐行寻找每行ESF的中值点，通过以下步骤来确定：

2-1)逐行求导获得LSF，乘以中央对称的Hamming窗，积分得到加窗ESF；