Kvalitetsmått: Skärpa

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Kvalitetsmått: Skärpa"

Lisa Pettersson
för 8 år sedan
Visningar:

1 Kvalitetsmått: Skärpa Metoder att mäta skärpa: Upplösningstest: Hur täta streckmönster syns i bilden? Subjektivt, begränsad information (Lab. 2) MTF: Fullständig information (Lab. 2)

2 Upplösningstest med streckmönster Motiv Bild 1 linjepar Upplösningsgränsen anges i linjepar/mm i sensorplanet (oftast). Vanligen visuell bedömning 2 mönsterorienteringar

3 Uppgift 27 i exempelsamlingen Upplösningsgränsen för en digitalkamera har bestämts till ca. 120 linjepar/mm mätt i sensorplanet. (Ett linjepar består av en ljus och en mörk linje.) Objektivets ljusstyrka är 2.0 och brännviddsomfånget mm. Uppskatta på hur hög höjd i en luftballong man med denna kamera kan fotografera ett övergångsställe så att man kan urskilja de vita och svarta ränderna. (Både vita och svarta ränder är ungefär 50 cm breda.)

) Objektivets ljusstyrka är 2.0 och brännviddsomfånget 9.5 48 mm.

4 Upplösningsförmåga säger inte allt om bildkvalité! a) b) Vilken bild ser skarpast ut, a eller b?

5 Upplösningen är faktiskt 60 % högre i a än i b!! a) b) Du tror inte på det? Låt oss titta på hur testmönster avbildas med system a och b. a) b)

6 MTF (Modulation Transfer Function) Fördelar: Objektiv Ger mycket information Nackdelar: Komplicerad Dyr Idé: Avbilda streckmönster med olika tätheter, och mät hur mycket lägre kontrasten är i bilden jämfört med motivet.

Avbilda streckmönster med olika tätheter, och mät hur

7 MTF (Modulation Transfer Function) Linjemönster i motivet Luminansprofil Linjemönster i bilden MTF kurva Belysningsprofil

8 Vi behöver kvantifiera mönstertätheten Testmönster med sinusformigt varierande luminans s 0 Ortsfrekvens = (= mönstertäthet) Enhet m -1 (eller mm -1 )

9 Luminans i motivet Max Min Koordinat i motivet Modulationsgrad, M Max Max Min Min (= Kontrast ) Signal från sensorn Max Min Koordinat i sensorplanet M bild < M motiv (Kontrastförlust) MTF-värde = M bild /M motiv

Signal från sensorn Max Min Koordinat i sensorplanet

10 M = M 2 M bild = M 2 x MTF( 2 ) = 0 MTF-kurvan visar hur kontrastförsämringen varierar med mönstertätheten 1 MTF värde Gränsfrekvens MTF( ) (ortsfrekvens i sensorplanet) Motiv Bild Frekv. 1 : M = M 1 M bild = M 1 x MTF( 1 ) Frekv. 2 :

värde Gränsfrekvens MTF( ) 0 0 2 (ortsfrekvens i

11 MTF kan mätas upp också för sensorer, t.ex. film och CCD/CMOS (se kompendiet) Multiplikationsregeln:

12 MTF optik MTF 1 Idealt Diffraktionsbegränsat objektiv (utan avbildningsfel) Ortsfrekvens Verkligt objektiv Gränsfrekvens = Våglängd Bländartal Vid F = 8 är gränsfrekv. 200 mm -1

13 Uppgift 21 i exempelsamlingen cm Ovanstående linjemönster avfotograferas på 2.0, 4.0 och 9.0 meters avstånd med ett 50 mm objektiv och med användande av bländartal 2.8. Objektivets MTF vid bländartal 2.8 samt den använda sensorns MTF ges av figurerna nedan och på nästa sida. Efter fotograferingen tittar du i stark förstoring på bilderna. För vilket/vilka av de tre fotograferingsavstånden kan man förvänta sig se linjemönstret på bilden? Bortse från eventuella pixelleringseffekter.

8 samt den använda sensorns MTF ges av figurerna nedan och på nästa sida.

14 Uppgift 29 i exempelsamlingen cm Ovanstående linjemönster avfotograferas på 2.0, 4.0 och 9.0 meters avstånd med ett 50 mm objektiv och med användande av bländartal 2.8. Objektivets MTF vid bländartal 2.8 samt den använda sensorns MTF ges av figurerna nedan och på nästa sida. Efter fotograferingen tittar du i stark förstoring på bilderna. För vilket/vilka av de tre fotograferingsavstånden kan man förvänta sig se linjemönstret på bilden? Bortse från eventuella pixelleringseffekter.

15 MTF objektiv Ortsfrekvens i bildplanet (mm -1 ) MTF sensor (i %) Ortsfrekvens (mm -1 )

16 MTF optik beror på läget i bildplanet och på bländartalet

17 Jo, B

18 a) b) MTF b) a) Normerad ortsfrekvens

19 Uppgift 30 i exempelsamlingen Ortsfrekvens i sensorplanet (mm -1 )

20 Mätning av MTF för digitalkameror Fotografera kant (undvik sharpening, använd RAW-format) + datorbearbetning.

21 Motiv Luminans Pixelvärde Bild MTF Datorbearbetning

22 Verkliga mätningar MTF Sensor med anti-aliasing filter Kamera vid + bländartal optik. 8 Bl. 8 Enbart Sensor sensor med anti-aliasing filter OK Moiré Bländartal 16 Ortsfrekv. (perioder/pixel)

23 Fotometriskt kvalitetsmått: Signal/brus förhållande. SNR = Signal-to-noise ratio. Välj ut ett område med jämn gråton. Mät medelvärde och standardavvikelse (spridningsmått) (Lab. 2) Brusnivån Bruskällor: Elektronik + Fotonbrus

24 Bilder med olika SNR

25 Fotonbrus ger, där N = antalet detekterade fotoner per pixel. Typiskt gäller Högt ISO-tal = lågt N max = Brusig bild Ex: Öka ISO med faktor 10 = Minska N max till 1/10 = Minska SNR till ca. 1/3. Se exempelsamlingen för fler exempel.

26 SNR beror på pixelstorleken, Uppgift 24 i exempelsamlingen. Lämplig räkna-själv uppgift

27 Dynamisk vidd, DR = Dynamic Range Anger hur stort kontrastomfång* hos motivet vi klarar av. En bra kamera har DR > 3000 (Mänskliga ögat har DR ) Ex: Öka ISO med en faktor 10 = Öka bruset med faktor 10 = Minska DR till 1/10. (Exempelsamlingen) *Förhållandet mellan högsta och lägsta motivluminans

28 Hög dynamisk vidd Låg dynamisk vidd

Relevanta dokument

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, 2014-06-04, 9-13, FB53

KTH Tillämpad Fysik. Tentamen i Teknisk Fotografi, SK2380, 2014-06-04, 9-13, FB53 KTH Tillämpad Fysik Tentamen i Teknisk Fotografi, SK380, 014-06-04, 9-13, FB53 Uppgifterna är lika mycket värda poängmässigt. För godkänt krävs 50 % av max. poängtalet. Hjälpmedel: Formelblad "Radiometriska