JP6742178B2 - MTF measuring device and its program - Google Patents
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Description
本発明は、カメラの空間周波数特性を示すMTF(Modulation Transfer Function)を測定するMTF測定装置およびそのプログラムに関する。 The present invention relates to an MTF measuring device for measuring an MTF (Modulation Transfer Function) indicating a spatial frequency characteristic of a camera and its program.
従来、カメラの解像度特性を定量的に測定する方法としてインメガサイクルチャートを用いた手法や、Slanted−Edge法(傾斜エッジ法)といった空間周波数特性を測定する方法がある。
インメガサイクルチャートを用いた手法は、テストチャートとして、一般社団法人映像情報メディア学会(ITE:The Institute of Image Information and Television Engineers)が提供しているテストチャート(ITE高精細度インメガサイクルチャート:図10参照)を用いて、当該チャートをカメラで撮像した画像から、CTF(Contrast Transfer Function)を空間周波数特性として測定する手法である。
図10に示すように、インメガサイクルチャートは、映像周波数1MHzから36MHzまでに相当する白黒の縦縞を並べ、チャート中心と4つのコーナー部分に800TVL/ph(27.7MHz)の縦縞を並べた矩形波のパターンを有している。
Conventionally, as a method for quantitatively measuring the resolution characteristic of a camera, there is a method using an inmega cycle chart and a method for measuring a spatial frequency characteristic such as a slanted edge method (slanted edge method).
The method using the inmegacycle chart is a test chart provided by the Institute of Image Information and Television Engineers (ITE) as a test chart (ITE high-definition inmegacycle chart: (See FIG. 10), a CTF (Contrast Transfer Function) is measured as a spatial frequency characteristic from an image obtained by capturing the chart with a camera.
As shown in FIG. 10, the inmegacycle chart is a rectangle in which black and white vertical stripes corresponding to video frequencies of 1 MHz to 36 MHz are arranged, and 800 TVL/ph (27.7 MHz) vertical stripes are arranged at the center of the chart and four corners. Has a wave pattern.
Slanted−Edge法は、撮像素子に対して垂直(または水平)方向から数度傾いた境界が直線となる白黒パターンをカメラで撮像し、撮像画像中の所定領域(ROI:Region Of Interest〔関心領域〕)の画像(ROI画像)を用いて、水平方向の周波数特性または垂直方向の周波数特性(MTF)を測定する手法である(特許文献1〜3、非特許文献1参照)。
図11(a)に、垂直方向から数度傾いた境界が直線となる白黒パターンのROI画像(垂直エッジ画像)を示し、図11(b)に、水平方向から数度傾いた境界が直線となる白黒パターンのROI画像(水平エッジ画像)を示している。
In the slanted-edge method, a black-and-white pattern in which a boundary inclined by several degrees from a vertical (or horizontal) direction with respect to an image sensor is a straight line is captured by a camera, and a predetermined region (ROI: Region Of Interest ]) (ROI image) is used to measure the frequency characteristic in the horizontal direction or the frequency characteristic (MTF) in the vertical direction (see Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1).
FIG. 11A shows a ROI image (vertical edge image) of a black-and-white pattern in which a boundary inclined several degrees from the vertical direction is a straight line, and a boundary inclined several degrees from the horizontal direction is a straight line in FIG. 11B. The ROI image (horizontal edge image) having the black and white pattern is shown.
例えば、図11(a)のROI画像(垂直エッジ画像)から、MTFとして水平方向の周波数特性を求める場合、まず、Slanted−edge法は、図12(a)に示すように、エッジeの傾きθeと同じ角度で水平軸(x軸)にエッジ画像の画素を投影する。
そして、Slanted−edge法は、図12(b)に示すように、水平軸(x軸)に投影された画素の画素値をサブピクセル単位ごとに平均化することで、エッジの特性を示すエッジプロファイルを生成する。
そして、Slanted−edge法は、エッジプロファイルを微分することで、線広がり関数(LSF:Line Spread Function)を求め、そのLSFをフーリエ変換することでMTFを求める。
For example, in the case of obtaining the horizontal frequency characteristic as the MTF from the ROI image (vertical edge image) of FIG. 11A, first, the slanted-edge method, as shown in FIG. The pixels of the edge image are projected on the horizontal axis (x axis) at the same angle as θe.
Then, as shown in FIG. 12B, the slanted-edge method averages the pixel values of the pixels projected on the horizontal axis (x-axis) for each sub-pixel unit, thereby indicating an edge characteristic. Generate a profile.
Then, the slanted-edge method obtains a line spread function (LSF) by differentiating the edge profile, and Fourier transforms the LSF to obtain the MTF.
なお、図11(b)のROI画像(水平エッジ画像)から、MTFとして垂直方向の周波数特性を求める場合、Slanted−edge法は、エッジ画像の画素を投影する軸を垂直軸とすることで、図11(a)のROI画像(垂直エッジ画像)と同様の手法でMTFを求めている。
あるいは、Slanted−edge法においては、図11(b)のROI画像(水平エッジ画像)を90°回転させて、図11(a)のROI画像(垂直エッジ画像)と同様に、エッジ画像の画素を水平軸(x軸)に投影してMTFを求めている。
When obtaining the frequency characteristic in the vertical direction as the MTF from the ROI image (horizontal edge image) of FIG. 11B, the Slanted-edge method uses the vertical axis as the axis onto which the pixels of the edge image are projected. The MTF is obtained by the same method as the ROI image (vertical edge image) of FIG.
Alternatively, in the slanted-edge method, the ROI image (horizontal edge image) of FIG. 11B is rotated by 90°, and the pixels of the edge image are processed in the same manner as the ROI image (vertical edge image) of FIG. Is projected on the horizontal axis (x axis) to obtain the MTF.
前記したインメガサイクルチャートを用いた手法は、当該チャートが14種類の周波数にしか対応していないため、測定可能な周波数が限定されている。また、この手法は、特性を測定する対象のカメラが高精細化すればするほど、カメラの撮像素子のサンプリング周波数によっては、折り返し歪みの影響を受けやすいという問題がある。 In the method using the above-mentioned Inmega cycle chart, since the chart corresponds to only 14 kinds of frequencies, the measurable frequencies are limited. In addition, this method has a problem that the higher the definition of the camera whose characteristics are to be measured, the more susceptible it is to aliasing distortion depending on the sampling frequency of the image sensor of the camera.
一方、Slanted−edge法は、エッジプロファイルを生成する際に、画素値をサブピクセル単位ごとに平均化するオーバーサンプリングの効果により、撮像素子のナイキスト周波数内では折り返し歪みの影響を受けにくい。
そのため、より正確にカメラの空間周波数特性を測定するためには、Slanted−edge法を用いることが好ましいといえる。
On the other hand, the slanted-edge method is less susceptible to aliasing distortion within the Nyquist frequency of the image sensor due to the effect of oversampling that averages pixel values in subpixel units when generating an edge profile.
Therefore, in order to measure the spatial frequency characteristic of the camera more accurately, it can be said that it is preferable to use the slanted-edge method.
しかし、空間周波数特性は、わずかなフォーカスのずれでその特性が大きく変化する。そこで、実際に、空間周波数特性を測定する場合、少しずつカメラのフォーカス位置を動かして、その都度測定を行う処理を繰り返し、最良の周波数特性となるフォーカス位置での測定結果を求める必要がある。
特に、Slanted−edge法は、MTFの測定に際し、エッジの傾きを求める等の演算コストを伴う処理が発生するため、正確な周波数特性を求めるためには時間を要してしまうとうい問題がある。
However, the spatial frequency characteristic changes greatly with a slight focus shift. Therefore, when actually measuring the spatial frequency characteristic, it is necessary to move the focus position of the camera little by little and repeat the process of performing the measurement each time to obtain the measurement result at the focus position having the best frequency characteristic.
In particular, the slanted-edge method has a problem in that it takes time to obtain an accurate frequency characteristic because a process accompanied by a calculation cost, such as obtaining an edge inclination, occurs when measuring the MTF. ..
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、Slanted−edge法でMTFを測定する場合に、1回の演算で正確なMTFを測定することが可能なMTF測定装置およびそのプログラムを提供することを課題とする。 The present invention is made in view of such a problem, and when measuring MTF by the Slanted-edge method, the MTF measuring device and its program which can measure exact MTF by one operation. The challenge is to provide.
前記課題を解決するため、本発明に係るMTF測定装置は、カメラの撮像素子に対して垂直方向または水平方向から所定角度(数度)傾いた境界が直線となる白黒パターンを撮像して、カメラの空間周波数特性を表すMTFを測定するMTF測定装置であって、エッジ広がり量測定手段と、フレーム選択手段と、MTF算出手段と、を備える構成とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the MTF measuring apparatus according to the present invention captures a black-and-white pattern in which a boundary, which is inclined at a predetermined angle (several degrees) from a vertical direction or a horizontal direction with respect to an image sensor of the camera, is a straight line, and the camera It is an MTF measuring device for measuring the MTF representing the spatial frequency characteristic of, and is configured to include edge spread amount measuring means, frame selecting means, and MTF calculating means.
かかる構成において、MTF測定装置は、エッジ広がり量測定手段によって、フォーカス位置を動かしてカメラが白黒パターンを撮像した複数のフレームにおいて、エッジを含む所定領域(ROI)で、明部と暗部との間の明度となる画素数をエッジ広がり量として測定する。すなわち、エッジ広がり量測定手段は、白と黒との明度の間のグレーで撮像されている画素数をエッジ広がり量として測定する。このエッジ広がり量は、フォーカスが合っていない場合、フォーカスのぼけによってシャープなエッジが撮像されず、グレーの画素数が多くなるため、フォーカスが合っているか否かの基準として用いることができる。 In such a configuration, the MTF measuring device has a predetermined area (ROI) including an edge between a bright portion and a dark portion in a plurality of frames in which the focus position is moved by the edge spread amount measuring means and the camera captures a black-and-white pattern. The number of pixels having the brightness of is measured as the edge spread amount. That is, the edge spread amount measuring means measures the number of pixels imaged in gray between the brightness of white and black as the edge spread amount. When the focus is out of focus, a sharp edge is not captured due to the blur of the focus, and the number of gray pixels increases, so that the edge spread amount can be used as a reference for whether or not the focus is in focus.
そして、MTF測定装置は、フレーム選択手段によって、複数のフレームにおいて、エッジ広がり量測定手段で測定されたエッジ広がり量が最小のフレームを選択する。これによって、フォーカスが合った状態で撮像されたフレームが選択される。
そして、MTF測定装置は、MTF算出手段によって、フレーム選択手段で選択されたフレームにおいて、Slanted−edge法を用いて、所定領域(ROI)のMTFを算出する。
これによって、MTF測定装置は、フォーカスの合った画像から、一度のMTFの計算で、正確にMTFを測定することができる。
Then, in the MTF measuring device, the frame selecting unit selects the frame having the minimum edge spread amount measured by the edge spread amount measuring unit from the plurality of frames. Thereby, the frame imaged in the focused state is selected.
Then, the MTF measuring device calculates the MTF of the predetermined area (ROI) in the frame selected by the frame selecting means by the MTF calculating means by using the slanted-edge method.
As a result, the MTF measuring device can accurately measure the MTF from the focused image by calculating the MTF once.
また、前記課題を解決するため、本発明に係るMTF測定装置は、カメラの撮像素子に対して垂直方向または水平方向から所定角度(数度)傾いた境界が直線となる白黒パターンを撮像して、カメラの空間周波数特性を表すMTFを測定するMTF測定装置であって、エッジ広がり量測定手段と、フォーカス位置選択手段と、MTF算出手段と、を備える構成としてもよい。 In order to solve the above-mentioned problems, the MTF measuring device according to the present invention images a black-and-white pattern in which a boundary inclined by a predetermined angle (several degrees) from a vertical direction or a horizontal direction with respect to an image sensor of a camera is a straight line. An MTF measuring device that measures an MTF representing a spatial frequency characteristic of a camera may be configured to include an edge spread amount measuring unit, a focus position selecting unit, and an MTF calculating unit.
かかる構成において、MTF測定装置は、エッジ広がり量測定手段によって、フォーカス位置を動かしてカメラが白黒パターンを撮像した複数のフレームにおいて、エッジを含む所定領域(ROI)で、明部と暗部との間の明度となる画素数をエッジ広がり量として測定する。 In such a configuration, the MTF measuring device has a predetermined area (ROI) including an edge between a bright portion and a dark portion in a plurality of frames in which the focus position is moved by the edge spread amount measuring means and the camera captures a black-and-white pattern. The number of pixels having the brightness of is measured as the edge spread amount.
そして、MTF測定装置は、フォーカス位置選択手段によって、フォーカス位置を動かして撮像された複数のフレームにおいて、エッジ広がり量測定手段で測定されたエッジ広がり量が最小のフレームを撮像したフォーカス位置を選択する。これによって、最もフォーカスが合ったときのフォーカス位置が選択されることになる。
そして、MTF測定装置は、カメラのフォーカス位置をフォーカス位置選択手段で選択されたフォーカス位置に固定して撮像したフレームを入力し、MTF算出手段によって、当該フレームにおいて、Slanted−edge法を用いて、所定領域(ROI)のMTFを算出する。
これによって、MTF測定装置は、フォーカス位置の移動に伴う動きぼけがなく、フォーカス位置が完全に固定された状態で撮像された画像から、一度のMTFの計算で、正確にMTFを測定することができる。
Then, the MTF measuring device selects, by the focus position selecting means, the focus position where the frame having the smallest edge spread amount measured by the edge spread amount measuring means is imaged among the plurality of frames imaged by moving the focus position. .. As a result, the focus position when the best focus is achieved is selected.
Then, the MTF measuring device inputs a frame captured by fixing the focus position of the camera to the focus position selected by the focus position selecting means, and the MTF calculating means uses the slanted-edge method in the frame, The MTF of the predetermined area (ROI) is calculated.
As a result, the MTF measuring device can accurately measure the MTF by calculating the MTF once from an image captured with the focus position completely fixed without any motion blur associated with the movement of the focus position. it can.
なお、MTF測定装置は、コンピュータを、前記したエッジ広がり量測定手段、フレーム選択手段、MTF算出手段、として機能させるためのMTF測定プログラムで動作させることができる。また、MTF測定装置は、コンピュータを、前記したエッジ広がり量測定手段、フォーカス位置選択手段、MTF算出手段、として機能させるためのMTF測定プログラムで動作させることができる。 The MTF measuring device can be operated by the MTF measuring program that causes the computer to function as the above-described edge spread amount measuring means, frame selecting means, and MTF calculating means. Further, the MTF measuring device can operate the computer with an MTF measuring program for causing the computer to function as the above-described edge spread amount measuring means, focus position selecting means, and MTF calculating means.
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、エッジ広がり量の測定によって、MTFの計算に最適なフォーカスの合った画像またはフォーカス位置を決定した後、MTFを計算することができる。
そのため、本発明は、従来のSlanted−edge法のように、フォーカス位置の調整とMTFの演算とを繰り返してMTFを測定する手法に比べて、フォーカス調整に要する時間を大きく削減することができ、高速かつ正確にMTFを測定することができる。
The present invention has the following excellent effects.
According to the present invention, the MTF can be calculated after determining the image or the focus position in which the focus is optimum for the calculation of the MTF by measuring the edge spread amount.
Therefore, the present invention can significantly reduce the time required for focus adjustment, as compared with the method of measuring the MTF by repeating the adjustment of the focus position and the calculation of the MTF as in the conventional slanted-edge method. The MTF can be measured at high speed and accurately.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
≪第1実施形態≫
[MTF測定装置の構成]
最初に、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係るMTF測定装置1の構成について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
«First embodiment»
[Configuration of MTF measuring device]
First, the configuration of the MTF measuring device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
MTF測定装置1は、カメラ2の空間周波数特性を表すMTFを測定するものである。ここでは、MTF測定装置1は、被測定対象のカメラ2を接続している。 The MTF measuring device 1 measures the MTF representing the spatial frequency characteristic of the camera 2. Here, the MTF measuring device 1 is connected to the camera 2 to be measured.
カメラ2は、MTFの測定対象である一般的なカメラ(撮像系)である。このカメラ2は、少なくともフォーカス調整機能(ここでは、フォーカスレンズ20とその駆動部21)を備えたビデオカメラである。駆動部21は、フォーカスリング(不図示)等の操作によって、フォーカスレンズ20の位置(フォーカス位置)を駆動制御するものである。ここでは、操作者がフォーカスリング(不図示)等を操作し、フォーカス位置を手前から奥、または、奥から手前に動かすことで、カメラ2は、そのフォーカス位置でテストチャートCを撮像した映像(動画像)を、MTF測定装置1に出力する。 The camera 2 is a general camera (imaging system) that is an MTF measurement target. The camera 2 is a video camera having at least a focus adjustment function (here, the focus lens 20 and its drive unit 21). The drive unit 21 drives and controls the position (focus position) of the focus lens 20 by operating a focus ring (not shown) or the like. Here, the operator operates a focus ring (not shown) or the like to move the focus position from the front to the back or from the back to the front, so that the camera 2 captures an image of the test chart C at the focus position ( The moving image) is output to the MTF measuring device 1.
テストチャート(MTF測定用チャート)Cは、カメラ2の撮像素子(不図示)に対して垂直方向または水平方向から所定角度傾いた境界が直線となる白黒パターンを有するSlanted−edge法で用いるチャートである。カメラ2は、テストチャートCの白黒の境界線が、所定角度(1〜5度程度)傾いた状態で撮像する。ここで、水平方向の周波数特性を測定する場合、カメラ2は、図2(a)のように、境界線を斜め垂直方向にした状態でテストチャートCを撮像する。そして、操作者は、図2(a)のように、テストチャートCを撮像した映像からROIを指定する。この場合、ROIによって、水平方向で明度(基準白レベル、基準黒レベル)が異なる垂直エッジ画像が特定される。
また、垂直方向の周波数特性を測定する場合、カメラ2は、図2(b)のように、境界線を斜め水平方向にした状態でテストチャートCを撮像する。そして、操作者は、図2(b)のように、テストチャートCを撮像した映像からROIを指定する。この場合、ROIによって、垂直方向で明度(基準白レベル、基準黒レベル)が異なる水平エッジ画像が特定される。
The test chart (MTF measurement chart) C is a chart used in the Slanted-edge method having a black-and-white pattern in which a boundary inclined by a predetermined angle from a vertical direction or a horizontal direction with respect to an image sensor (not shown) of the camera 2 is a straight line. is there. The camera 2 captures an image with the black and white boundary line of the test chart C tilted at a predetermined angle (about 1 to 5 degrees). Here, when measuring the frequency characteristic in the horizontal direction, the camera 2 captures an image of the test chart C in a state where the boundary line is in a diagonally vertical direction as shown in FIG. Then, the operator designates the ROI from the video image of the test chart C as shown in FIG. In this case, the ROI identifies vertical edge images having different brightness (reference white level, reference black level) in the horizontal direction.
Further, when measuring the frequency characteristic in the vertical direction, the camera 2 captures an image of the test chart C with the boundary line being in the diagonally horizontal direction as shown in FIG. Then, the operator designates the ROI from the video image of the test chart C as shown in FIG. In this case, the ROI identifies horizontal edge images having different brightness (reference white level, reference black level) in the vertical direction.
以下、カメラ2で撮像された映像によって、カメラ2のMTFを測定するMTF測定装置1の構成について詳細に説明する。
MTF測定装置1は、映像入力手段10と、ROI特定手段11と、ROI切り出し手段12と、エッジ広がり量測定手段13と、フレーム選択手段14と、MTF算出手段15と、を備える。
Hereinafter, the configuration of the MTF measuring device 1 that measures the MTF of the camera 2 using the image captured by the camera 2 will be described in detail.
The MTF measuring device 1 includes a video input unit 10, an ROI specifying unit 11, an ROI cutout unit 12, an edge spread amount measuring unit 13, a frame selecting unit 14, and an MTF calculating unit 15.
映像入力手段10は、カメラ2から、テストチャートCを撮像した映像を入力するものである。この映像入力手段10は、入力した映像をフレーム単位でROI切り出し手段12に出力する。
このとき、映像入力手段10は、フレームを、当該フレームを特定する番号(フレーム番号)と対応付けてROI切り出し手段12に出力する。なお、カメラ2から、タイムコードが記録された映像信号を入力される場合、フレームを特定する番号としてタイムコードを用いてもよい。
ここでは、映像入力手段10は、操作者の指示によって、映像の入力と終了が指示され、フォーカスを動かしている間の映像を入力する。
The image input means 10 is for inputting an image of the test chart C captured from the camera 2. The video input means 10 outputs the input video to the ROI cutout means 12 in frame units.
At this time, the video input unit 10 outputs the frame to the ROI cutout unit 12 in association with a number (frame number) that identifies the frame. When the video signal in which the time code is recorded is input from the camera 2, the time code may be used as the number for identifying the frame.
Here, the image input means 10 is instructed by the operator to input and end the image, and inputs the image while moving the focus.
ROI特定手段11は、ROIを特定する情報(ROI特定情報)を入力するものである。このROI特定情報は、例えば、ROIの対角点の座標等である。このROI特定手段11は、入力されたROI特定情報をROI切り出し手段12に出力する。 The ROI specifying means 11 is for inputting information for specifying the ROI (ROI specifying information). This ROI identification information is, for example, the coordinates of the diagonal points of the ROI. The ROI identification means 11 outputs the input ROI identification information to the ROI cutout means 12.
ROI切り出し手段12は、映像入力手段10で入力された映像から、ROI特定手段11から入力されたROI特定情報で特定されるROIの領域をフレーム単位で切り出すものである。このROI切り出し手段12において、フレーム番号とフレーム(画像)とが対応付けられてROIの領域が切り出される。 The ROI cutout unit 12 cuts out the ROI region specified by the ROI specifying information input from the ROI specifying unit 11 from the video input by the video input unit 10 in frame units. In the ROI cutout unit 12, the ROI region is cut out in association with the frame number and the frame (image).
エッジ広がり量測定手段13は、ROI切り出し手段12で切り出されるROIの領域において、エッジの広がりの度合いを示すエッジ広がり量を、フレームごとに測定するものである。このエッジ広がり量測定手段13は、測定したエッジ広がり量を、測定したフレームのフレーム番号に対応付けて、フレーム選択手段14に出力する。
なお、エッジ広がり量測定手段13は、ROI切り出し手段12にフレームが入力されるたびにエッジ広がり量を測定することとしてもよいし、ROI切り出し手段12にフォーカスを動かしている状態のROI切り出し映像をすべて記憶手段(不図示)に記憶した後にそれぞれのフレームにおいてエッジ広がり量を測定することとしてもよい。
The edge spread amount measuring unit 13 measures, for each frame, the edge spread amount indicating the degree of edge spread in the ROI region cut out by the ROI cutout unit 12. The edge spread amount measuring means 13 outputs the measured edge spread amount to the frame selecting means 14 in association with the frame number of the measured frame.
Note that the edge spread amount measuring means 13 may measure the edge spread amount each time a frame is input to the ROI cutout means 12, or the ROI cutout image in a state where the focus is moved to the ROI cutout means 12. It is also possible to measure the edge spread amount in each frame after storing all in the storage means (not shown).
ここでエッジの広がりとは、ROIを構成する基準白(明部)と基準黒(暗部)の画素の間に、基準白と基準黒との間の明度の画素が存在する範囲をいう。フォーカスが合った状態で撮像されたROIは、エッジ部分で基準白と基準黒との明度の画素数が少なくなる。しかし、フォーカスが合っていない状態では、エッジ部分で基準白と基準黒との間の明度の画素数が多くなる。
すなわち、エッジの広がりは、フォーカスが合っているか否かを判定する基準となる。
そこで、エッジ広がり量測定手段13は、ROI切り出し手段12で切り出されたROIの領域において、フレームごとに、フォーカスが合っているか否かを判定する基準として、エッジの広がりの度合いを示すエッジ広がり量を測定する。
Here, the spread of the edge refers to a range in which a pixel having a brightness between the reference white and the reference black exists between the pixels of the reference white (bright portion) and the reference black (dark portion) that form the ROI. In the ROI imaged in a focused state, the number of pixels of the brightness of the reference white and the reference black is small at the edge portion. However, when the focus is out of focus, the number of pixels of the brightness between the reference white and the reference black is large in the edge portion.
That is, the spread of the edge serves as a reference for determining whether or not the focus is achieved.
Therefore, the edge spread amount measuring unit 13 uses the edge spread amount indicating the degree of the edge spread as a reference for determining whether or not the frame is in focus in the ROI region cut out by the ROI cutout unit 12. To measure.
ここで、図3を参照(適宜図1参照)して、エッジ広がり量測定手段13で行うエッジ広がり量の計測について具体的に説明する。
ここでは、ROIで特定される画像として垂直エッジ画像を用いて、水平方向のエッジ広がり量を計測する例を説明する。
Here, the measurement of the edge spread amount performed by the edge spread amount measuring unit 13 will be specifically described with reference to FIG. 3 (see FIG. 1 as appropriate).
Here, an example will be described in which a vertical edge image is used as the image specified by the ROI, and the horizontal edge spread amount is measured.
図3に示すように、エッジ広がり量測定手段13は、ROI上の水平方向の行(ラインL)に沿って、ROIの左端から隣接画素の信号レベル(明度)が予め定めた明度差を超過する水平位置までを一方の基準(ここでは、基準白W:明部)の信号レベルと判定し、当該水平位置をエッジの広がりの左端とする。また、エッジ広がり量測定手段13は、エッジの広がりの左端を特定後、さらに、ROI上の水平方向の行(ラインL)に沿って、隣接画素の信号レベルが予め定めた明度差に収まる水平位置をエッジの広がりの右端とする。このエッジの広がりの右端より右に連続する画素の信号レベルが他方の基準(ここでは、基準黒B:暗部)の信号レベルとなる。
ここでは、左の基準の信号レベルがW、右の基準の信号レベルがBとなる例で示したが、左の基準の信号レベルがB、右の基準の信号レベルがWとなるエッジ画像を用いても同様の手法で測定できる。
As shown in FIG. 3, the edge spread amount measuring means 13 causes the signal level (brightness) of adjacent pixels from the left end of the ROI to exceed a predetermined brightness difference along the horizontal row (line L) on the ROI. Up to the horizontal position is determined as the signal level of one reference (reference white W: bright part here), and the horizontal position is set as the left end of the edge spread. In addition, the edge spread amount measuring unit 13 specifies the left end of the edge spread, and then, along the horizontal row (line L) on the ROI, the signal level of the adjacent pixel falls within a predetermined brightness difference. The position is the right end of the edge spread. The signal level of the pixels continuing to the right of the right end of the spread of the edge becomes the signal level of the other reference (here, reference black B: dark portion).
Here, an example in which the left reference signal level is W and the right reference signal level is B is shown, but an edge image in which the left reference signal level is B and the right reference signal level is W is shown. Even if it is used, it can be measured by the same method.
このエッジ広がり量測定手段13は、エッジの広がりの右端については、ROI上の水平方向の行(ラインL)に沿って、ROIの右端から信号レベル(明度)が予め定めた明度差を超過する水平位置までを基準(ここでは、基準黒B)の信号レベルと判定し、当該水平位置をエッジの広がりの右端と判定することとしてもよい。
これによって、エッジ広がり量測定手段13は、基準白Wと基準黒Bとの間で、異なる明度の範囲をエッジの広がり(画素数)として特定することができる。
ここでは、エッジ広がり量測定手段13は、ROI(垂直エッジ画像)のすべてのラインでエッジの広がりを特定しその総和または平均を求めることでエッジ広がり量としてもよい。なお、エッジ広がり量は、少なくとも1ラインで測定したエッジの広がりとしてもよいが、ノイズ等の影響を考慮して、統計量(エッジ広がりの総和、平均)を用いることが好ましい。
At the right end of the edge spread, the edge spread amount measuring means 13 has a signal level (brightness) exceeding a predetermined brightness difference from the right end of the ROI along the horizontal row (line L) on the ROI. It is also possible to determine up to the horizontal position as the signal level of the reference (here, the reference black B) and to determine the horizontal position as the right end of the spread of the edge.
Thereby, the edge spread amount measuring unit 13 can specify the range of different brightness between the reference white W and the reference black B as the edge spread (the number of pixels).
Here, the edge spread amount measuring means 13 may determine the edge spread in all lines of the ROI (vertical edge image) and obtain the sum or average thereof to obtain the edge spread amount. The edge spread amount may be the spread of edges measured on at least one line, but it is preferable to use a statistic (sum of edge spreads, average) in consideration of the influence of noise and the like.
また、ここでは、垂直エッジ画像から、水平方向のエッジ広がり量を計測する例を説明したが、ROIで特定される画像として水平エッジ画像を用いる場合、ラインの変わりに垂直方向の列(カラム)でエッジ広がり量を測定すればよい。
なお、ROIで特定される画像が垂直エッジ画像(図2(a))であるか水平垂直エッジ画像(図2(b))であるかは、予め外部から設定されることとしてもよいし、ROIの水平画素数、垂直画素数の大きさによって、エッジ広がり量測定手段13が判別することとしてもよい。
図1に戻って、MTF測定装置1の構成について説明を続ける。
Further, here, an example in which the horizontal edge spread amount is measured from the vertical edge image has been described. However, when a horizontal edge image is used as the image specified by the ROI, vertical lines (columns) are used instead of lines. The edge spread amount may be measured with.
Whether the image specified by the ROI is the vertical edge image (FIG. 2A) or the horizontal vertical edge image (FIG. 2B) may be set in advance from the outside. The edge spread amount measuring unit 13 may make the determination based on the number of horizontal pixels and the number of vertical pixels of the ROI.
Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the MTF measuring device 1 will be continued.
フレーム選択手段14は、撮像されたフレームの中で、エッジ広がり量が最も小さいROIに対応するフレームを選択するものである。ここでは、フレーム選択手段14は、エッジ広がり量測定手段13で測定されたフレーム番号に対応付けられているエッジ広がり量が最小のフレーム番号に対応するフレームをMTF測定対象フレームとして選択する。このフレーム選択手段14は、選択したフレーム番号に対応付けられているROIの画像をMTF算出手段15に出力する。 The frame selection unit 14 selects a frame corresponding to the ROI having the smallest edge spread amount from the captured frames. Here, the frame selection unit 14 selects the frame corresponding to the frame number having the smallest edge spread amount associated with the frame number measured by the edge spread amount measurement unit 13 as the MTF measurement target frame. The frame selection means 14 outputs the ROI image associated with the selected frame number to the MTF calculation means 15.
例えば、フレーム選択手段14は、図4に示すように、フレーム番号順に逐次入力されるエッジ広がり量が最小値となったROIのフレーム番号のフレームをMTF測定対象フレームとする。この場合、フレーム選択手段14は、エッジ広がり量が最小となるフレームを特定するために、エッジ広がり量が最小となるフレーム前後の少なくとも数フレーム分のROIで特定される画像を記憶手段(不図示)に保持する。 For example, as shown in FIG. 4, the frame selection means 14 sets the frame having the frame number of the ROI for which the edge spread amount, which is sequentially input in the frame number order, becomes the minimum value as the MTF measurement target frame. In this case, the frame selection unit 14 stores the images specified by the ROIs of at least several frames before and after the frame having the minimum edge expansion amount in order to specify the frame having the minimum edge expansion amount (not shown). ) Hold.
MTF算出手段15は、MTF測定対象フレーム内のROIからMTFを算出するものである。ここでは、MTF算出手段15は、フレーム選択手段14で選択されたフレーム番号で特定されるROIの領域の画像についてMTFを算出する。
このMTF算出手段15は、一般的なSlanted−edge法を用いて、ROI(エッジ画像)から、MTFを算出する。すなわち、MTF算出手段15は、エッジ画像からエッジの特性を示すエッジプロファイルを生成し、エッジプロファイルを微分することで、線広がり関数(LSF)を求め、LSFをフーリエ変換することでMTFを求める。
The MTF calculation means 15 calculates the MTF from the ROI in the MTF measurement target frame. Here, the MTF calculation unit 15 calculates the MTF for the image of the ROI region specified by the frame number selected by the frame selection unit 14.
The MTF calculating means 15 calculates the MTF from the ROI (edge image) using a general slanted-edge method. That is, the MTF calculating means 15 generates an edge profile showing the characteristics of an edge from the edge image, differentiates the edge profile to obtain the line spread function (LSF), and Fourier transforms the LSF to obtain the MTF.
以上説明したようにMTF測定装置1を構成することで、MTF測定装置1は、フォーカスの合った状態で撮像されたMTF測定対象フレームのROIで、MTFを測定することができる。このとき、MTF測定装置1は、フォーカス位置の調整とMTFの計算とを繰り返すことなく、フォーカスの合ったMTF測定対象フレームのROIで、MTFの計算を1回行えばよく、MTF測定を高速に行うことができる。
なお、MTF測定装置1は、図示を省略したコンピュータを、前記した各手段として機能させるプログラム(MTF測定プログラム)で動作させることができる。
By configuring the MTF measuring device 1 as described above, the MTF measuring device 1 can measure the MTF with the ROI of the MTF measurement target frame imaged in a focused state. At this time, the MTF measuring apparatus 1 may perform the MTF calculation once with the ROI of the in-focus MTF measurement target frame without repeating the adjustment of the focus position and the calculation of the MTF. It can be carried out.
The MTF measuring device 1 can operate a computer (not shown) with a program (MTF measuring program) that functions as each of the above-described means.
[MTF測定装置の動作]
次に、図5を参照(構成については、適宜図1参照)して、本発明の第1実施形態に係るMTF測定装置1の動作について説明する。
まず、MTF測定装置1は、ROI特定手段11によって、MTF測定領域を特定するROI特定情報を入力する(ステップS1)。ここでは、MTF測定装置1は、カメラ2が撮像したテストチャートCの撮像画像上で指定された矩形領域(ROI)を特定するROI特定情報(例えば、対角点の座標)を入力する。
[Operation of MTF measuring device]
Next, the operation of the MTF measuring device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5 (for the configuration, refer to FIG. 1 as appropriate).
First, the MTF measuring device 1 inputs the ROI specifying information for specifying the MTF measuring area by the ROI specifying means 11 (step S1). Here, the MTF measurement device 1 inputs ROI identification information (for example, coordinates of diagonal points) that identifies a rectangular area (ROI) designated on the captured image of the test chart C captured by the camera 2.
そして、MTF測定装置1は、映像入力手段10によって、操作者がカメラ2のフォーカス位置を動かして撮像した映像を入力する(ステップS2)。
そして、MTF測定装置1は、ROI切り出し手段12によって、入力された映像から、ステップS1で入力されたROI特定情報で特定されるROIの領域をフレーム単位で切り出す(ステップS3)。
これによって、フォーカス位置の異なるフレーム(ROIの領域)が、順次、ROI切り出し手段12で切り出されることになる。
Then, the MTF measuring device 1 inputs the image captured by the operator by moving the focus position of the camera 2 by the image input means 10 (step S2).
Then, the MTF measuring device 1 cuts out the ROI region specified by the ROI specifying information input in step S1 from the input video by the ROI cutting means 12 in frame units (step S3).
As a result, the frames (ROI regions) having different focus positions are sequentially cut out by the ROI cutout means 12.
そして、MTF測定装置1は、エッジ広がり量測定手段13によって、ROI切り出し手段12で切り出されたROIのエッジ広がり量を測定する(ステップS4)。ここでは、ROIで特定される画像が垂直エッジ画像(図2(a))であれば、エッジ広がり量測定手段13は、フレーム単位で、ROIの画像領域内のラインごとに、基準黒と基準白との間の明度の画素数を測定し、当該画素数の総ライン数の和または平均をエッジ広がり量とする。また、ROIで特定される画像が水平エッジ画像(図2(b))であれば、エッジ広がり量測定手段13は、フレーム単位で、ROIの画像領域内のカラムごとに、基準黒と基準白との間の明度の画素数を測定し、当該画素数の総カラム数の和または平均をエッジ広がり量とする。 Then, the MTF measuring device 1 measures the edge spread amount of the ROI cut out by the ROI cutout unit 12 by the edge spread amount measuring unit 13 (step S4). Here, if the image specified by the ROI is a vertical edge image (FIG. 2A), the edge spread amount measuring unit 13 determines the reference black and the reference black for each line in the image area of the ROI in frame units. The number of pixels of brightness between white and white is measured, and the sum or average of the total number of lines of the number of pixels is taken as the edge spread amount. If the image specified by the ROI is a horizontal edge image (FIG. 2B), the edge spread amount measuring unit 13 causes the reference black and the reference white for each column in the image area of the ROI in units of frames. The number of pixels of lightness between and is measured, and the sum or average of the total number of columns of the number of pixels is taken as the edge spread amount.
そして、MTF測定装置1は、フレーム選択手段14によって、ステップS4で測定されるエッジ広がり量が最小のROIに対応するフレームをMTF測定対象フレームとして選択する(ステップS5)。ここでは、フレーム選択手段14は、エッジ広がり量が最小のフレームのフレーム番号を選択し、選択したフレーム番号のROIで特定される画像をMTF算出手段15に出力する。 Then, the MTF measuring apparatus 1 selects, as the MTF measurement target frame, the frame corresponding to the ROI having the minimum edge spread amount measured in step S4 by the frame selecting means 14 (step S5). Here, the frame selection unit 14 selects the frame number of the frame with the smallest edge spread amount, and outputs the image specified by the ROI of the selected frame number to the MTF calculation unit 15.
その後、MTF測定装置1は、MTF算出手段15によって、ステップS5で選択されたフレーム番号に対応するROIでMTFを算出する(ステップS6)。
すなわち、MTF算出手段15は、フレーム選択手段14から出力される、ステップS5で選択したフレーム番号のROIで特定される画像からMTFを算出する。
After that, in the MTF measuring device 1, the MTF calculating means 15 calculates the MTF with the ROI corresponding to the frame number selected in step S5 (step S6).
That is, the MTF calculation unit 15 calculates the MTF from the image specified by the ROI of the frame number selected in step S5, which is output from the frame selection unit 14.
以上の動作によって、MTF測定装置1は、フォーカスの合ったMTF測定対象フレームのROIで1回のMTFの計算を行うだけで、最良の周波数特性となるMTFを測定することができる。 With the above operation, the MTF measuring device 1 can measure the MTF having the best frequency characteristic by only performing the MTF calculation once for the ROI of the in-focus MTF measurement target frame.
≪第2実施形態≫
[MTF測定装置の構成]
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態に係るMTF測定装置1Bの構成について説明する。
MTF測定装置1Bは、カメラ2Bの空間周波数特性を表すMTFを測定するものである。MTF測定装置1Bは、MTF測定装置1(図1参照)と同様に、エッジ画像のエッジ広がり量によって、フォーカス位置を特定して、そのフォーカス位置で撮像されたROIでMTFを測定する。ただし、MTF測定装置1Bは、カメラ2Bのフォーカス位置を指定する機能を有する。
ここでは、MTF測定装置1Bは、被測定対象のカメラ2Bを接続している。
«Second embodiment»
[Configuration of MTF measuring device]
Next, the configuration of the MTF measuring device 1B according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The MTF measuring device 1B measures the MTF representing the spatial frequency characteristic of the camera 2B. Similar to the MTF measuring device 1 (see FIG. 1), the MTF measuring device 1B specifies the focus position by the edge spread amount of the edge image, and measures the MTF by the ROI imaged at the focus position. However, the MTF measuring device 1B has a function of designating the focus position of the camera 2B.
Here, the MTF measuring device 1B is connected to the camera 2B to be measured.
カメラ2Bは、MTFの被測定対象の撮像系である。このカメラ2Bは、カメラ2(図1参照)と同様に、少なくともフォーカス調整機能(ここでは、フォーカスレンズ20とその駆動部21)を備えたビデオカメラであって、さらに、フォーカス位置を外部に出力するとともに、指定されたフォーカス位置にフォーカスを合わせる機能を有する。
テストチャートCは、図1で説明したものと同一であるため、説明を省略する。
The camera 2B is an image pickup system of the measured object of the MTF. Like the camera 2 (see FIG. 1), the camera 2B is a video camera having at least a focus adjustment function (here, the focus lens 20 and its drive unit 21), and further outputs the focus position to the outside. It also has a function of focusing on a designated focus position.
The test chart C is the same as that described with reference to FIG.
以下、MTF測定装置1Bの構成について詳細に説明する。
MTF測定装置1Bは、映像入力手段10Bと、ROI特定手段11と、ROI切り出し手段12と、エッジ広がり量測定手段13Bと、MTF算出手段15Bと、フォーカス位置選択手段16と、フォーカス位置指定手段17と、を備える。
ROI特定手段11およびROI切り出し手段12は、図1で説明したMTF測定装置1の構成と同じものであるため、説明を省略する。以下、映像入力手段10B、エッジ広がり量測定手段13B、フォーカス位置選択手段16、フォーカス位置指定手段17、MTF算出手段15Bの順に説明する。
Hereinafter, the configuration of the MTF measuring device 1B will be described in detail.
The MTF measuring device 1B includes a video input unit 10B, an ROI specifying unit 11, an ROI cutout unit 12, an edge spread amount measuring unit 13B, an MTF calculating unit 15B, a focus position selecting unit 16, and a focus position specifying unit 17. And
The ROI identification means 11 and the ROI cutout means 12 have the same configurations as the MTF measuring device 1 described in FIG. Hereinafter, the image input means 10B, the edge spread amount measuring means 13B, the focus position selecting means 16, the focus position designating means 17, and the MTF calculating means 15B will be described in this order.
映像入力手段10Bは、カメラ2Bから、テストチャートCを撮像した映像およびフォーカス位置を入力するものである。この映像入力手段10Bは、入力した映像をフレーム単位でROI切り出し手段12に出力する。
このとき、映像入力手段10Bは、フレームを、フォーカス位置と対応付けてROI切り出し手段12に出力する。
The image input means 10B is for inputting an image of the test chart C and a focus position from the camera 2B. The video input means 10B outputs the input video to the ROI cutout means 12 in frame units.
At this time, the video input unit 10B outputs the frame to the ROI cutout unit 12 in association with the focus position.
エッジ広がり量測定手段13Bは、ROI切り出し手段12で切り出されるROIの領域において、エッジの広がりの度合いを示すエッジ広がり量を、フレームごとに測定するものであって、エッジ広がり量測定手段13(図1参照)と同じ機能を有する。このエッジ広がり量測定手段13Bは、フレームごとに測定したエッジ広がり量と、当該フレームに対応付けられているフォーカス位置とを、フォーカス位置選択手段16に出力する。 The edge spread amount measuring unit 13B measures, for each frame, the edge spread amount indicating the degree of the edge spread in the ROI region cut out by the ROI cutout unit 12, and the edge spread amount measuring unit 13 (see FIG. 1)). The edge spread amount measuring unit 13B outputs the edge spread amount measured for each frame and the focus position associated with the frame to the focus position selecting unit 16.
フォーカス位置選択手段16は、エッジ広がり量が最も小さいフレームのフォーカス位置を選択するものである。ここでは、フォーカス位置選択手段16は、エッジ広がり量測定手段13Bから入力されるフレームごとのエッジ広がり量およびフォーカス位置において、エッジ広がり量が最小となるフォーカス位置を、MTF測定フォーカス位置として選択する。このフォーカス位置選択手段16は、選択したフォーカス位置(MTF測定フォーカス位置)をフォーカス位置指定手段17に出力する。
なお、フォーカス位置選択手段16は、操作者によるフォーカス位置の移動が完了した後に動作することとする。例えば、フォーカス位置選択手段16は、操作者によるフォーカス位置の移動後、外部から操作者によって指示されることで動作する。
The focus position selecting means 16 selects the focus position of the frame having the smallest edge spread amount. Here, the focus position selection unit 16 selects, as the MTF measurement focus position, the focus position where the edge spread amount is the minimum in the edge spread amount and the focus position input from the edge spread amount measuring unit 13B for each frame. The focus position selecting means 16 outputs the selected focus position (MTF measurement focus position) to the focus position designating means 17.
It should be noted that the focus position selecting unit 16 is operated after the movement of the focus position by the operator is completed. For example, the focus position selection unit 16 operates by being instructed by the operator from outside after the focus position is moved by the operator.
フォーカス位置指定手段17は、フォーカス位置選択手段16で選択されたフォーカス位置となるように、カメラ2Bにフォーカス位置を指示するものである。これによって、映像入力手段10Bには、フォーカス調整後のフォーカスの合った状態で映像が入力され、フォーカスの合ったフレームがROI切出し手段12に入力されることになる。 The focus position designating means 17 is for instructing the focus position to the camera 2B so that it becomes the focus position selected by the focus position selecting means 16. As a result, the image is input to the image input unit 10B in the in-focus state after the focus adjustment, and the in-focus frame is input to the ROI cutout unit 12.
MTF算出手段15Bは、MTF測定対象フレーム内のROIからMTFを算出するものである。ここでは、MTF算出手段15Bは、ROI切り出し手段12で切り出された、ROI特定手段11で特定されるROIの領域の画像について、MTFを算出する。
なお、MTF算出手段15BにおけるMTFの算出手法は、MTF算出手段15(図1参照)と同様に、一般的なSlanted−edge法を用いればよい。
ここで、フォーカス位置指定手段17によって指定されたフォーカス位置にフォーカス調整後、フォーカスを動かしていない状態でエッジ広がり量に変化がないため、MTF算出手段15Bは、フォーカス調整後のいずれかのフレームをMTF測定対象フレームとする。
The MTF calculating means 15B calculates the MTF from the ROI in the MTF measurement target frame. Here, the MTF calculation unit 15B calculates the MTF of the image of the ROI region specified by the ROI specification unit 11 that is cut out by the ROI cutout unit 12.
As the MTF calculating method in the MTF calculating means 15B, a general slanted-edge method may be used as in the MTF calculating means 15 (see FIG. 1).
Here, after the focus adjustment to the focus position designated by the focus position designating means 17, there is no change in the edge spread amount in the state where the focus is not moved. Therefore, the MTF calculating means 15B selects one of the frames after the focus adjustment. This is the MTF measurement target frame.
以上説明したようにMTF測定装置1Bを構成することで、MTF測定装置1Bは、フォーカスの合った状態で撮像されたMTF測定対象フレームのROIを用いて、MTFを測定することができる。このとき、MTF測定装置1Bは、フォーカス位置の調整とMTFの計算とを繰り返すことなく、フォーカスの合ったMTF測定対象フレームのROIで、MTFの計算を1回行えばよく、MTF測定を高速に行うことができる。
さらに、MTF測定装置1Bは、フォーカスの合った状態でフォーカス位置を固定してMTFを測定するため、動画像のフレームレートに依存する1フレーム期間内での、フォーカスリングの移動に伴う動きぼけがなく、精度よくMTFを測定することができる。
なお、MTF測定装置1Bは、図示を省略したコンピュータを、前記した各手段として機能させるプログラム(MTF測定プログラム)で動作させることができる。
By configuring the MTF measuring device 1B as described above, the MTF measuring device 1B can measure the MTF by using the ROI of the MTF measurement target frame imaged in a focused state. At this time, the MTF measuring device 1B may calculate the MTF once with the ROI of the in-focus MTF measurement target frame without repeating the adjustment of the focus position and the calculation of the MTF. It can be carried out.
Further, since the MTF measuring device 1B measures the MTF by fixing the focus position in a focused state, the motion blur caused by the movement of the focus ring within one frame period depending on the frame rate of the moving image. Therefore, the MTF can be accurately measured.
The MTF measuring apparatus 1B can operate a computer (not shown) with a program (MTF measuring program) that causes each of the above-described units to function.
[MTF測定装置の動作]
次に、図7を参照(構成については、適宜図6参照)して、本発明の第2実施形態に係るMTF測定装置1Bの動作について説明する。
まず、MTF測定装置1Bは、ROI特定手段11によって、MTF測定領域を特定するROI特定情報を入力する(ステップS10)。
[Operation of MTF measuring device]
Next, the operation of the MTF measuring apparatus 1B according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 (for the configuration, see FIG. 6 as appropriate).
First, the MTF measuring device 1B inputs the ROI specifying information for specifying the MTF measuring region by the ROI specifying means 11 (step S10).
そして、MTF測定装置1Bは、映像入力手段10Bによって、操作者がカメラ2のフォーカス位置を動かして撮像した映像をフォーカス位置とともに入力する(ステップS11)。
そして、MTF測定装置1Bは、ROI切り出し手段12によって、入力された映像から、ステップS10で入力されたROI特定情報で特定されるROIの領域をフレーム単位で切り出す(ステップS12)。
これによって、フォーカス位置の異なるフレーム(ROIの領域)が、順次、ROI切り出し手段12で切り出されることになる。
Then, in the MTF measuring device 1B, the image input means 10B inputs the image captured by the operator by moving the focus position of the camera 2 together with the focus position (step S11).
Then, the MTF measuring device 1B cuts out the ROI region specified by the ROI specifying information input in step S10 from the input video by the ROI cutting means 12 in frame units (step S12).
As a result, the frames (ROI regions) having different focus positions are sequentially cut out by the ROI cutout means 12.
そして、MTF測定装置1Bは、エッジ広がり量測定手段13Bによって、ROI切り出し手段12で切り出されたROIのエッジ広がり量を測定する(ステップS13)。 Then, the MTF measuring device 1B measures the edge spread amount of the ROI cut out by the ROI cutout unit 12 by the edge spread amount measuring unit 13B (step S13).
そして、MTF測定装置1Bは、フォーカス位置選択手段16によって、ステップS12で測定されるエッジ広がり量が最小のフォーカス位置をMTF測定フォーカス位置として選択する(ステップS14)。 Then, in the MTF measuring device 1B, the focus position selecting means 16 selects the focus position with the minimum edge spread amount measured in step S12 as the MTF measuring focus position (step S14).
その後、MTF測定装置1Bは、フォーカス位置指定手段17によって、ステップS14で選択されたMTF測定フォーカス位置を指定することで、カメラ2Bの駆動部21を駆動させて、フォーカスレンズ20のフォーカス位置を指定された位置に移動させる(ステップS15)。 After that, the MTF measuring device 1B drives the drive unit 21 of the camera 2B to specify the focus position of the focus lens 20 by specifying the MTF measurement focus position selected in step S14 by the focus position specifying means 17. It is moved to the designated position (step S15).
さらに、MTF測定装置1Bは、映像入力手段10Bによって、MTF測定フォーカス位置でフォーカスが固定された画像を入力する(ステップS16)。
そして、MTF測定装置1Bは、ROI切り出し手段12によって、入力された映像から、ステップS10で入力されたROI特定情報で特定されるROIの領域をフレーム単位で切り出す(ステップS17)。
Further, the MTF measuring device 1B inputs the image whose focus is fixed at the MTF measurement focus position by the video input means 10B (step S16).
Then, the MTF measuring device 1B cuts out the ROI region specified by the ROI specifying information input in step S10 in frame units from the input video by the ROI cutting means 12 (step S17).
そして、MTF測定装置1Bは、MTF算出手段15Bによって、ステップS17でROI切り出し手段12により切り出されたMTF測定フォーカス位置で撮像された画像内のROIでMTFを算出する(ステップS18)。 Then, the MTF measuring device 1B calculates the MTF by the MTF calculating means 15B by the ROI in the image captured at the MTF measurement focus position cut out by the ROI cutout means 12 in step S17 (step S18).
以上の動作によって、MTF測定装置1Bは、フォーカスの合ったMTF測定対象フレームのROIで1回のMTFの計算を行うだけで、最良の周波数特性となるMTFを測定することができる。
以上、本発明の実施形態に係るMTF測定装置1,1Bの構成および動作について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
With the above operation, the MTF measuring apparatus 1B can measure the MTF having the best frequency characteristic by only performing the MTF calculation once for the ROI of the focused MTF measurement target frame.
Although the configuration and operation of the MTF measuring devices 1 and 1B according to the embodiment of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this embodiment.
≪変形例1≫
ここでは、MTF測定装置1,1Bは、フォーカスを動かしてカメラ2,2Bが撮像したテストチャートCの映像(動画像)を入力した。しかし、フォーカス位置を動かす対象をテストチャートCとしてもよい。例えば、テストチャートCを印刷あるいは貼付した金属板、ガラス板等を垂直に固定し、カメラ2,2Bの光軸方向に移動させるXステージを用いてもよい。この場合、カメラ2Bはフォーカス位置を出力する機能や、フォーカス位置にフォーカスを合わせる機能を有する必要はなく、Xステージがその機能を有することになる。これによって、カメラ2,2Bのフォーカスリングよりもフォーカス位置を微細に調整することができる。
«Modification 1»
Here, the MTF measuring apparatuses 1 and 1B input the image (moving image) of the test chart C captured by the cameras 2 and 2B by moving the focus. However, the target for moving the focus position may be the test chart C. For example, an X stage may be used in which a metal plate, a glass plate, or the like on which the test chart C is printed or affixed is vertically fixed and moved in the optical axis direction of the cameras 2 and 2B. In this case, the camera 2B does not need to have the function of outputting the focus position or the function of focusing on the focus position, and the X stage has the function. As a result, the focus position can be adjusted more finely than the focus rings of the cameras 2 and 2B.
≪変形例2≫
また、ここでは、テストチャートCとして、垂直または水平方向の周波数特性を測定する単方向のエッジを有するチャートを用いた。しかし、テストチャートCは、例えば、特開2010−237177号公報に記載のような複数の方向にエッジ(直線)を有する多方向MTF測定用チャートを用いてもよい。
その場合、ROI特定手段11は、多方向MTF測定用チャートを撮像した画像から複数のROIを特定することとする。そして、エッジ広がり量測定手段13,13Bは、複数のROIごとにエッジ広がり量を測定する。なお、エッジの方向によって、ROIを斜めに傾けて設定する場合、エッジ広がり量測定手段13,13Bは、そのROIの画像をその傾きに応じて回転させてから、エッジ広がり量を測定すればよい。
«Modification 2»
In addition, here, as the test chart C, a chart having a unidirectional edge for measuring frequency characteristics in the vertical or horizontal direction was used. However, as the test chart C, for example, a multidirectional MTF measurement chart having edges (straight lines) in a plurality of directions as described in JP 2010-237177 A may be used.
In that case, the ROI specifying unit 11 specifies a plurality of ROIs from an image obtained by capturing the multidirectional MTF measurement chart. Then, the edge spread amount measuring means 13 and 13B measure the edge spread amount for each of the plurality of ROIs. When the ROI is set to be tilted depending on the direction of the edge, the edge spread amount measuring means 13 and 13B may rotate the image of the ROI according to the tilt and then measure the edge spread amount. ..
このとき、MTF測定装置1(図1参照)であれば、フレーム選択手段14によって、ROIごとにエッジ広がり量が最小となるフレームを選択し、MTF算出手段15によって、ROIごとに個別にエッジ広がり量が最小となるフレームを読み出して、ROIのMTFを算出する。 At this time, in the case of the MTF measuring device 1 (see FIG. 1), the frame selecting unit 14 selects a frame having the smallest edge spread amount for each ROI, and the MTF calculating unit 15 individually selects the edge spread for each ROI. The frame with the smallest amount is read out and the MTF of the ROI is calculated.
また、MTF測定装置1B(図6参照)であれば、フォーカス位置選択手段16によって、ROIごとにエッジ広がり量が最小となるフォーカス位置を選択し、フォーカス位置指定手段17によって、ROIごとにフォーカス位置を切り替える。そして、MTF測定装置1Bは、映像入力手段10Bによって、順次、ROIごとに最適なフォーカス位置で撮像した画像をROI切り出し手段12に出力し、MTF算出手段15Bによって、ROIごとにフレームを読み出してMTFを算出する。
これによって、撮像する多方向MTF測定用チャートがカメラ2,2Bの光軸に対してあおりが発生している場合でも、個々のROIで最適なフォーカス位置のフレームを用いて、精度よくMTFを算出することができる。
Further, in the case of the MTF measuring device 1B (see FIG. 6), the focus position selecting unit 16 selects the focus position that minimizes the edge spread amount for each ROI, and the focus position specifying unit 17 selects the focus position for each ROI. Switch. Then, the MTF measuring device 1B sequentially outputs the images captured at the optimum focus position for each ROI to the ROI cutout unit 12 by the video input unit 10B, and the MTF calculation unit 15B reads out the frame for each ROI to output the MTF. To calculate.
As a result, even when the multidirectional MTF measurement chart to be imaged is tilted with respect to the optical axes of the cameras 2 and 2B, the MTF can be accurately calculated using the frame of the optimum focus position for each ROI. can do.
≪変形例3≫
また、ここでは、ROI切り出し手段12で逐次ROIを切り出すこととしたが、ROIを含んだ連続するフレームをそのまま記憶して、フレーム内のROIの領域でMTFを測定することとしてもよい。
«Modification 3»
Although the ROI cutout unit 12 sequentially cuts out ROIs here, it is also possible to store consecutive frames including the ROIs as they are and measure the MTF in the ROI region within the frames.
例えば、図8に示すように、図1のROI切り出し手段12の代わりに、フレームを記憶するフレーム記憶手段18を備えるMTF測定装置1Cとして構成してもよい。この場合、ROI特定手段11は、エッジ広がり量測定手段13およびMTF算出手段15にROI特定情報を出力する。そして、エッジ広がり量測定手段13が、フレーム内のROI特定情報で特定されるROIでエッジ広がり量を測定し、MTF算出手段15が、フレーム内のROI特定情報で特定されるROIでMTFを算出すればよい。 For example, as shown in FIG. 8, it may be configured as an MTF measuring device 1C including a frame storage means 18 for storing a frame instead of the ROI cutout means 12 of FIG. In this case, the ROI specifying means 11 outputs the ROI specifying information to the edge spread amount measuring means 13 and the MTF calculating means 15. Then, the edge spread amount measuring unit 13 measures the edge spread amount with the ROI specified by the ROI specifying information within the frame, and the MTF calculating unit 15 calculates the MTF with the ROI specified by the ROI specifying information within the frame. do it.
また、例えば、図9に示すように、図6のROI切り出し手段12の代わりに、フレームを記憶するフレーム記憶手段18を備えるMTF測定装置1Dとして構成してもよい。この場合、ROI特定手段11は、エッジ広がり量測定手段13BおよびMTF算出手段15BにROI特定情報を出力する。そして、エッジ広がり量測定手段13Bが、フレーム内のROI特定情報で特定されるROIでエッジ広がり量を測定し、MTF算出手段15Bが、フレーム内のROI特定情報で特定されるROIでMTFを算出すればよい。 Further, for example, as shown in FIG. 9, instead of the ROI cutout unit 12 of FIG. 6, it may be configured as an MTF measuring device 1D including a frame storage unit 18 that stores a frame. In this case, the ROI specifying means 11 outputs the ROI specifying information to the edge spread amount measuring means 13B and the MTF calculating means 15B. Then, the edge spread amount measuring means 13B measures the edge spread amount with the ROI specified by the ROI specifying information within the frame, and the MTF calculating means 15B calculates the MTF with the ROI specified by the ROI specifying information within the frame. do it.
≪変形例4≫
また、ここでは、測定したMTFをそのまま外部に出力することとした。しかし、MTF測定装置1,1Bは、MTF算出手段15,15Bの後段にグラフ生成手段を備える構成としてもよい。
このグラフ生成手段は、例えば、横軸に周波数、縦軸にMTFをとった座標上にMTF算出手段15,15Bで算出した空間周波数ごとのMTFをプロットすることで、視覚化可能なグラフを生成する。このグラフ生成手段が、生成したグラフを表示装置に出力することで、操作者がカメラ2,2BのMTFの解析結果を視認することができる。
«Modification 4»
Further, here, the measured MTF is output to the outside as it is. However, the MTF measuring devices 1 and 1B may be configured to include the graph generating means in the subsequent stage of the MTF calculating means 15 and 15B.
This graph generating means generates a graph that can be visualized by plotting the MTF for each spatial frequency calculated by the MTF calculating means 15 and 15B on the coordinate where the horizontal axis is the frequency and the vertical axis is the MTF. To do. The graph generation means outputs the generated graph to the display device so that the operator can visually recognize the MTF analysis result of the cameras 2 and 2B.
≪変形例5≫
また、ここでは、エッジ広がり量測定手段13,13Bで、隣接画素間の明度差が予め定めた明度差を超える画素の明度を、明部と暗部との間の明度と判定して、エッジ広がり量を測定することとした。
しかし、ROIに含まれる画素の中で、明度の信号レベルWと暗部の信号レベルBとの間の予め定めた範囲の明度を持つ画素数を数えることで、エッジの広がり量を測定してもよい。この場合、明部の信号レベルWや暗部の信号レベルBは、隣接画素間の明度差が予め定めた明度差を超えない画素の信号レベルの平均値から求めてもよいし、予め映像信号レベルから測定して手動で設定しておいてもよい。
«Modification 5»
In addition, here, the edge spread amount measuring means 13 and 13B determines the brightness of a pixel in which the brightness difference between adjacent pixels exceeds a predetermined brightness difference as the brightness between the bright portion and the dark portion, and determines the edge spread. It was decided to measure the amount.
However, even if the amount of edge spread is measured by counting the number of pixels having the brightness in a predetermined range between the signal level W of the brightness and the signal level B of the dark part among the pixels included in the ROI. Good. In this case, the signal level W of the bright part and the signal level B of the dark part may be obtained from the average value of the signal levels of the pixels in which the brightness difference between the adjacent pixels does not exceed the predetermined brightness difference, or the video signal level in advance. It may be measured from and set manually.
1 MTF測定装置
10 映像入力手段
11 ROI特定手段
12 ROI切り出し手段
13 エッジ広がり量測定手段
14 フレーム選択手段
15 MTF算出手段
16 フォーカス位置選択手段
17 フォーカス位置指定手段
18 フレーム記憶手段
2 カメラ
20 フォーカスレンズ
21 駆動部
C テストチャート(MTF測定用チャート)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 MTF measuring device 10 Image input means 11 ROI specifying means 12 ROI cutting means 13 Edge spread amount measuring means 14 Frame selecting means 15 MTF calculating means 16 Focus position selecting means 17 Focus position specifying means 18 Frame storing means 2 Camera 20 Focus lens 21 Driver C test chart (MTF measurement chart)
Claims (6)
フォーカス位置を動かして前記カメラが前記白黒パターンを撮像した複数のフレームにおいて、エッジを含む所定領域で、明部と暗部との間の明度となる画素数をエッジ広がり量として測定するエッジ広がり量測定手段と、
前記複数のフレームにおいて、前記エッジ広がり量測定手段で測定されたエッジ広がり量が最小のフレームを選択するフレーム選択手段と、
このフレーム選択手段で選択されたフレームにおいて、前記所定領域のMTFを算出するMTF算出手段と、
を備えることを特徴とするMTF測定装置。 An MTF measuring device for measuring a MTF representing a spatial frequency characteristic of the camera by imaging a black-and-white pattern in which a boundary inclined by a predetermined angle from a vertical direction or a horizontal direction with respect to an image pickup element of the camera is a straight line,
In a plurality of frames in which the camera captures the black-and-white pattern by moving the focus position, in a predetermined area including edges, the number of pixels having the lightness between the bright part and the dark part is measured as the edge spread amount measurement. Means and
In the plurality of frames, a frame selection unit that selects a frame whose edge spread amount measured by the edge spread amount measuring unit is the smallest,
MTF calculating means for calculating the MTF of the predetermined area in the frame selected by the frame selecting means,
An MTF measuring device comprising:
フォーカス位置を動かして前記カメラが前記白黒パターンを撮像した複数のフレームにおいて、エッジを含む所定領域で、明部と暗部との間の明度となる画素数をエッジ広がり量として測定するエッジ広がり量測定手段と、
前記複数のフレームにおいて、前記エッジ広がり量測定手段で測定されたエッジ広がり量が最小のフレームを撮像したフォーカス位置を選択するフォーカス位置選択手段と、
前記カメラのフォーカス位置を前記フォーカス位置選択手段で選択されたフォーカス位置に固定して撮像したフレームを入力し、当該フレームにおいて、前記所定領域のMTFを算出するMTF算出手段と、
を備えることを特徴とするMTF測定装置。 An MTF measuring device for measuring a MTF representing a spatial frequency characteristic of the camera by imaging a black-and-white pattern in which a boundary inclined by a predetermined angle from a vertical direction or a horizontal direction with respect to an image pickup element of the camera is a straight line,
In a plurality of frames in which the camera captures the black-and-white pattern by moving the focus position, in a predetermined area including edges, the number of pixels having the lightness between the bright part and the dark part is measured as the edge spread amount measurement. Means and
In the plurality of frames, a focus position selecting unit that selects a focus position in which a frame in which the edge spread amount measured by the edge spread amount measuring unit is imaged is selected,
An MTF calculating unit that inputs a frame captured by fixing the focus position of the camera to the focus position selected by the focus position selecting unit and calculates the MTF of the predetermined area in the frame.
An MTF measuring device comprising:
前記所定領域の画像が水平方向で明度が異なるエッジ画像の場合、前記所定領域のすべてのラインごとの前記明部と前記暗部との間の明度となる画素数の総和または平均を、前記エッジ広がり量として測定し、
前記所定領域の画像が垂直方向で明度が異なるエッジ画像の場合、前記所定領域のすべてのカラムごとの前記明部と前記暗部との間の明度となる画素数の総和または平均を、前記エッジ広がり量として測定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のMTF測定装置。 The edge spread amount measuring means,
When the image of the predetermined area is an edge image having different brightness in the horizontal direction, the sum or average of the number of pixels having the brightness between the bright portion and the dark portion for all lines of the predetermined area is defined as the edge spread. Measured as a quantity,
When the image of the predetermined area is an edge image with different brightness in the vertical direction, the sum or average of the number of pixels having the brightness between the light portion and the dark portion for all columns of the predetermined area is defined as the edge spread. It measures as a quantity, The MTF measuring device of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned.
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