JP6806587B2 - MTF measuring device and its program - Google Patents
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Description
本発明は、撮像系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 the spatial frequency characteristics of an imaging system and a program thereof.
高解像度テレビジョンの最大の特徴は、高い空間解像度であり、カメラの解像度特性が重要となる。現行のハイビジョンカメラの解像度測定として、複数の空間周波数を有する矩形波が空間的に配置されたテストチャートを用いる手法が知られている。このテストチャートには、一般に、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9参照)が用いられる。
図9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、チャート中央と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。
The greatest feature of high-resolution television is high spatial resolution, and the resolution characteristics of the camera are important. As a resolution measurement of the current high-definition camera, a method using a test chart in which square waves having a plurality of spatial frequencies are spatially arranged is known. This test chart is generally used as a test chart (ITE high-definition inmegacycle chart: see Fig. 9) provided by The Institute of Image Information and Television Engineers (ITE). Be done.
As shown in FIG. 9, 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 in the center of the chart and four corners. It has a wave pattern.
インメガサイクルチャートを用いる手法では、波形モニタから矩形波の変調度の空間周波数特性を表すCTF(Contrast Transfer Function)を読み取ることが一般的である。
このインメガサイクルチャートを用いる手法は、波形モニタから目視でCTFを読み取ることができる手軽さはあるが、サンプリングの位相の影響で振幅が変動する曖昧さがある。また、一般的に、測定対象であるレンズの中央と周辺とでは解像度特性が異なるため、800TVL/phに相当するチャート中央の矩形波応答しか測定していないのが現状である。
In the method using the immegacycle chart, it is common to read the CTF (Contrast Transfer Function) representing the spatial frequency characteristic of the modulation degree of the square wave from the waveform monitor.
The method using this inmegacycle chart has the convenience of being able to visually read the CTF from the waveform monitor, but there is ambiguity that the amplitude fluctuates due to the influence of the sampling phase. Further, in general, since the resolution characteristics are different between the center and the periphery of the lens to be measured, the current situation is that only the rectangular wave response at the center of the chart corresponding to 800 TVL / ph is measured.
さらに、インメガサイクルチャートを用いる手法は、所望の空間周波数特性を得るためには撮像画角を正確にチャートサイズにフレーミングする必要がある。しかし、例えば、4K/8Kカメラでは広角レンズを使用することが多いため、サイズの大きいインメガサイクルチャートが必要となり、非現実的である。 Further, in the method using the inmegacycle chart, it is necessary to accurately frame the imaging angle of view to the chart size in order to obtain the desired spatial frequency characteristics. However, for example, a 4K / 8K camera often uses a wide-angle lens, which requires a large-sized inmegacycle chart, which is unrealistic.
そこで、インメガサイクルチャートの代わりに、エッジ画像を含んだチャートを用いて空間周波数特性(MTF)を測定するSlanted-edge法(傾斜エッジ法)が提案されている(特許文献1〜3、非特許文献1参照)。Slanted-edge法は、チャートサイズが比較的小さく、フレーミングが不要な手法で、チャート上のわずかに傾いたエッジ画像を撮像して、そのエッジの広がりからMTFを算出する手法である。 Therefore, a slanted-edge method (patent document 1 to 3, non-patent documents 1 to 3) has been proposed in which the spatial frequency characteristic (MTF) is measured using a chart including an edge image instead of the inmegacycle chart. See Patent Document 1). The Slanted-edge method is a method in which the chart size is relatively small and framing is not required. A slightly inclined edge image on the chart is imaged, and the MTF is calculated from the spread of the edge.
このSlanted-edge法は、まず、チャートを撮像したチャート画像からエッジを含む長方形の関心領域(ROI〔Region Of Interest〕;図10参照)を選定する。そして、Slanted-edge法は、ISO12233に準拠したアルゴリズム(非特許文献1参照)等によって、ROIからエッジを検出する。 In this slanted-edge method, first, a rectangular region of interest (ROI [Region Of Interest]; see FIG. 10) including an edge is selected from a chart image obtained by capturing a chart. Then, the Slanted-edge method detects an edge from the ROI by an algorithm based on ISO12233 (see Non-Patent Document 1) or the like.
そして、Slanted-edge法は、ROIの各画素を、エッジの傾きに沿って、サブピクセルで等間隔に区分した投影軸(x軸)に投影する。そして、Slanted-edge法は、それぞれの区分に投影された複数の画素の画素値の平均値を求め、オーバーサンプリング(ISO12233の場合、4倍オーバーサンプリング)されたエッジ広がり関数(エッジプロファイル)を求める。さらに、Slanted-edge法は、エッジ広がり関数を微分して線広がり関数を算出し、線広がり関数をフーリエ変換して絶対値を求めることでMTFを求める。 Then, in the Slanted-edge method, each pixel of the ROI is projected along the inclination of the edge on the projection axis (x-axis) divided at equal intervals by the sub-pixels. Then, in the Slanted-edge method, the average value of the pixel values of a plurality of pixels projected on each division is obtained, and the oversampled edge spread function (edge profile) is obtained (in the case of ISO12233, it is oversampled four times). .. Further, in the Slanted-edge method, the edge spread function is differentiated to calculate the line spread function, and the line spread function is Fourier transformed to obtain the absolute value to obtain the MTF.
通常、Slanted-edge法は、図11(a)に示すように、チャートCHを撮像したチャート画像から、縦に長い長方形で長辺方向にわずかに傾いたエッジを中心あたりに含むように領域(ROI)を設定し、ROIの各画素を投影軸(x軸)に投影する。また、Slanted-edge法は、図11(b)に示すように、横に長い長方形で長辺方向にわずかに傾いたエッジを中心あたりに含むように領域(ROI)を設定した場合、ROIを90度回転させて、図11(a)と同様の投影軸(x軸)に画素を投影する。 Normally, in the Slanted-edge method, as shown in FIG. 11A, a region (a region that includes an edge that is a vertically long rectangle and slightly inclined in the long side direction is included in the center of the chart image obtained by capturing the chart CH. ROI) is set, and each pixel of ROI is projected on the projection axis (x-axis). Further, in the Slanted-edge method, as shown in FIG. 11B, when the region (ROI) is set so as to include an edge that is a horizontally long rectangle and slightly inclined in the long side direction around the center, the ROI is set. Rotate it 90 degrees and project the pixels on the same projection axis (x-axis) as in FIG. 11A.
また、特許文献2に開示されているSlanted-edge法では、図12に示すように、エッジの傾きが多方向(図12では、12方向)に存在するチャート(矢車チャート)CHでMTFを測定する場合、各ROI(R1〜R12)の回転角が既知であるため、その角度だけROIを回転させることで、同一の投影軸(x軸)に画素を投影する。
このように、従来は、長方形のROIの短い辺を投影軸(x軸)と平行になるように回転し、MTFを測定していた。
Further, in the slanted-edge method disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. 12, MTF is measured by a chart (arrow wheel chart) CH in which the inclination of the edge exists in multiple directions (12 directions in FIG. 12). In this case, since the rotation angles of each ROI (R 1 to R 12 ) are known, the pixels are projected on the same projection axis (x axis) by rotating the ROI by that angle.
In this way, conventionally, the short side of the rectangular ROI is rotated so as to be parallel to the projection axis (x axis), and the MTF is measured.
従来のように、長方形のROIを設定し、MTFを測定する手法では、ROI近傍に別のパターンが存在する場合、ROIの位置が制限される場合がある。
例えば、図13に示すように、多方向のエッジを含むチャート(矢車チャート)CHでレンズ周辺のMTFを測定する場合、図13(a)のように、正しくROIを設定することができる。しかし、チャート中心部のMTFを測定する場合、図13(b)に示すように、ROI内に他のエッジが含まれてしまい、正しくMTFを測定することができないという問題がある。
In the conventional method of setting a rectangular ROI and measuring the MTF, the position of the ROI may be limited when another pattern exists in the vicinity of the ROI.
For example, as shown in FIG. 13, when measuring the MTF around the lens with a chart (arrow chart) CH including edges in multiple directions, the ROI can be set correctly as shown in FIG. 13 (a). However, when measuring the MTF at the center of the chart, there is a problem that the MTF cannot be measured correctly because other edges are included in the ROI as shown in FIG. 13 (b).
そこで、本発明は、Slanted-edge法において、エッジを含む領域を任意の形状で設定して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。 Therefore, an object of the present invention is to provide an MTF measuring device and a program thereof capable of measuring MTF by setting a region including an edge in an arbitrary shape in the slanted-edge method.
前記課題を解決するため、本発明に係るMTF測定装置は、境界でコントラストの異なるチャートを用いて、撮像系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、ROI設定手段と、領域抽出手段と、エッジ抽出手段と、エッジ傾き検出手段と、画像回転手段と、関数近似手段と、投影情報生成手段と、投影画素値平均化手段と、周波数特性演算手段と、を備える構成とした。 In order to solve the above problems, the MTF measuring device according to the present invention is an MTF measuring device that measures MTF representing the spatial frequency characteristics of an imaging system by using charts having different contrasts at boundaries, and includes ROI setting means and ROI setting means. A configuration including a region extraction means, an edge extraction means, an edge inclination detection means, an image rotation means, a function approximation means, a projection information generation means, a projection pixel value averaging means, and a frequency characteristic calculation means. did.
かかる構成において、MTF測定装置は、ROI設定手段によって、撮像系が撮像したチャート画像において、境界を含んだ領域を設定する。このとき、ROI設定手段は、領域を、矩形に限定せずに任意形状の多角形、円または楕円として設定する。
そして、MTF測定装置は、領域抽出手段によって、チャート画像から、ROI設定手段で設定された領域の画像をROI画像として抽出する。
そして、MTF測定装置は、エッジ抽出手段によって、ROI画像における画素分布から、例えば、ソーベル(sobel)法等によりROI画像のエッジを抽出してエッジ抽出画像を生成する。
In such a configuration, the MTF measuring device sets a region including a boundary in the chart image captured by the imaging system by the ROI setting means. At this time, the ROI setting means sets the area as a polygon, a circle, or an ellipse having an arbitrary shape without limiting the area to a rectangle.
Then, the MTF measuring device extracts the image of the region set by the ROI setting means as the ROI image from the chart image by the region extraction means.
Then, the MTF measuring device extracts the edge of the ROI image from the pixel distribution in the ROI image by, for example, the Sobel method, by the edge extraction means, and generates an edge extraction image.
また、MTF測定装置は、エッジ傾き検出手段によって、エッジ抽出画像から、ハフ変換等により、直交座標の予め定めた一方の座標軸に対するエッジの傾き角度を検出する。
そして、MTF測定装置は、画像回転手段によって、一方の座標軸に対して、エッジの傾きをなくす方向にROI画像を傾き角度だけ回転する。これにより、ROIの形状に関わらず、回転したROI画像のエッジの向きは、直交座標の他方の座標軸と直交する方向になる。
また、MTF測定装置は、関数近似手段によって、回転後のエッジを2次関数等の関数で近似する。
そして、MTF測定装置は、投影情報生成手段によって、近似した関数上で、回転後のROI画像の画素位置と、当該画素位置に対応する直交座標の他方の座標軸におけるサブピクセル単位の位置とを対応付けた投影情報を生成する。
そして、MTF測定装置は、投影画素値平均化手段によって、投影情報を用いて、回転後のROI画像における各画素の画素値を直交座標の他方の座標軸に投影し、サブピクセル単位で平均化することで、エッジの特性を示すエッジプロファイルを生成する。
Further, the MTF measuring device detects the inclination angle of the edge with respect to one predetermined coordinate axis of the orthogonal coordinates from the edge extracted image by the edge inclination detecting means by Hough transform or the like.
Then, the MTF measuring device rotates the ROI image by the tilt angle with respect to one coordinate axis in the direction of eliminating the tilt of the edge by the image rotation means. As a result, regardless of the shape of the ROI, the direction of the edge of the rotated ROI image becomes a direction orthogonal to the other coordinate axis of the Cartesian coordinates.
Further, the MTF measuring device approximates the rotated edge with a function such as a quadratic function by the function approximation means.
Then, the MTF measuring device corresponds the pixel position of the rotated ROI image with the position of the sub-pixel unit on the other coordinate axis of the Cartesian coordinates corresponding to the pixel position on the approximated function by the projection information generation means. Generate the attached projection information.
Then, the MTF measuring device uses the projected pixel value averaging means to project the pixel value of each pixel in the rotated ROI image onto the other coordinate axis of the Cartesian coordinates, and averages the pixel values in sub-pixel units. By doing so, an edge profile showing the characteristics of the edge is generated.
さらに、MTF測定装置は、周波数特性演算手段によって、エッジプロファイルを微分することで線広がり関数を求め、その線広がり関数をフーリエ変換することでMTFを算出する。 Further, the MTF measuring device obtains the line spread function by differentiating the edge profile by the frequency characteristic calculation means, and calculates the MTF by Fourier transforming the line spread function.
なお、MTF測定装置は、コンピュータを、前記したROI設定手段、領域抽出手段、エッジ抽出手段、エッジ傾き検出手段、画像回転手段、エッジプロファイル生成手段、周波数特性演算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 is an MTF measuring program for causing the computer to function as the ROI setting means, region extraction means, edge extraction means, edge inclination detecting means, image rotation means, edge profile generating means, and frequency characteristic calculation means. Can be operated with.
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、任意の形状でROIを設定することができるため、チャート上で、他のエッジと重複しないように任意の場所でROIを設定することができる。これによって、本発明は、1つのチャートから、効率よくMTFを測定することができる。
また、従来は、水平方向、垂直方向または斜め45度から数度傾いたエッジでのみしかMTFを測定することができなかった。しかし、本発明によれば、水平方向、垂直方向または斜め45度以外であれば、何度傾いたエッジであってもMTFを測定することができる。そのため、本発明は、従来のように、チャート上のわずかに傾いたエッジ画像を厳密に撮像する必要はない。これによって、本発明は、MTF測定の利便性を高めることができる。
The present invention has the following excellent effects.
According to the present invention, since the ROI can be set in any shape, the ROI can be set in any place on the chart so as not to overlap with other edges. Thereby, the present invention can efficiently measure MTF from one chart.
Further, conventionally, the MTF can be measured only at an edge inclined in the horizontal direction, the vertical direction, or an angle of 45 degrees to several degrees. However, according to the present invention, the MTF can be measured no matter how many times the edge is tilted except in the horizontal direction, the vertical direction, or the oblique direction of 45 degrees. Therefore, according to the present invention, it is not necessary to accurately capture a slightly tilted edge image on the chart as in the conventional case. Thereby, the present invention can enhance the convenience of MTF measurement.
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。
[MTF測定装置の構成]
最初に、図1を参照して、本発明の実施形態に係る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.
[Configuration of MTF measuring device]
First, the configuration of the MTF measuring device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
MTF測定装置1は、撮像系2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1による測定を行う場合は、撮像系2と表示装置3とを接続して使用する。 The MTF measuring device 1 measures the MTF representing the spatial frequency characteristic of the imaging system 2. When the measurement is performed by the MTF measuring device 1, the imaging system 2 and the display device 3 are connected and used.
撮像系2は、MTFの被測定対象となるビデオカメラまたはスチールカメラ、MTFの被測定対象となるレンズを含んだカメラ等である。なお、撮像系2は、MTF特性に影響を与える映像処理装置(例えば、ダウンコンバータ、アップコンバータ〔超解像〕)であってもよい。また、被測定対象は、カメラのDETAIL(ディテール)コントロールによってMTFが変化する映像であってもよい。
この撮像系2は、チャートCHを撮像した画像を、MTF測定装置1に出力する。
The imaging system 2 is a video camera or still camera to be measured by the MTF, a camera including a lens to be measured by the MTF, or the like. The imaging system 2 may be a video processing device (for example, a down converter, an up converter [super-resolution]) that affects the MTF characteristics. Further, the object to be measured may be an image whose MTF changes depending on the DETAIL (detail) control of the camera.
The imaging system 2 outputs an image obtained by capturing the chart CH to the MTF measuring device 1.
チャート(MTF測定用チャート)CHは、境界でコントラストの異なるチャートである。なお、ここでは、チャートCHとして矢車チャートを例として説明するが、境界でコントラストの異なるエッジを含むものであれば、どのようなものであっても構わない。 The chart (chart for MTF measurement) CH is a chart having different contrasts at the boundary. Here, an arrow wheel chart will be described as an example of the chart CH, but any chart CH may be used as long as it includes edges having different contrasts at the boundary.
表示装置3は、MTF測定装置1を操作するユーザインタフェースを提供するとともに、撮像系2が撮像したチャート画像、測定結果となるグラフ等を表示するものである。例えば、表示装置3は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等である。
なお、表示装置3は、撮像系2が撮像したチャート画像を表示する表示装置と、測定結果となるグラフ等を表示する表示装置とをそれぞれ別に設けてもよい。
The display device 3 provides a user interface for operating the MTF measuring device 1, and displays a chart image captured by the imaging system 2, a graph as a measurement result, and the like. For example, the display device 3 is a liquid crystal display, an organic EL display, or the like.
The display device 3 may be provided with a display device for displaying the chart image captured by the imaging system 2 and a display device for displaying a graph or the like as a measurement result.
以下、撮像系2で撮像された画像によって、撮像系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。
図1に示すように、MTF測定装置1は、チャート画像記憶手段10と、ROI設定手段11と、ROI画像抽出手段12と、エッジプロファイル生成手段13と、周波数特性演算手段14と、測定結果表示手段15と、を備える。
Hereinafter, the configuration of the MTF measuring device 1 for measuring the MTF of the imaging system 2 based on the images captured by the imaging system 2 will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the MTF measuring device 1 includes a chart image storage means 10, an ROI setting means 11, an ROI image extracting means 12, an edge profile generating means 13, a frequency characteristic calculation means 14, and a measurement result display. Means 15 and.
チャート画像記憶手段10は、撮像系2でMTF測定用のチャートCHを撮像した画像(チャート画像)を記憶するものである。このチャート画像記憶手段10は、図示を省略した映像入力手段を介して、チャート画像が撮像系2から入力され、入力したチャート画像を記憶する。このチャート画像記憶手段10は、新たなチャート画像が撮像系2から入力された場合、すでに記憶しているチャート画像を新たなチャート画像で上書きする。このチャート画像記憶手段10は、例えば、ハードディスク、メモリ等の一般的な記憶装置である。
なお、チャート画像記憶手段10が記憶するチャート画像は、図示を省略した映像出力手段を介して表示装置3に出力されるとともに、ROI画像抽出手段12によって読み出される。
The chart image storage means 10 stores an image (chart image) obtained by capturing the chart CH for MTF measurement in the imaging system 2. In the chart image storage means 10, a chart image is input from the imaging system 2 via a video input means (not shown), and the input chart image is stored. When a new chart image is input from the imaging system 2, the chart image storage means 10 overwrites the already stored chart image with the new chart image. The chart image storage means 10 is, for example, a general storage device such as a hard disk or a memory.
The chart image stored in the chart image storage means 10 is output to the display device 3 via a video output means (not shown) and is read out by the ROI image extraction means 12.
ROI設定手段11は、撮像系2で撮像したチャート画像内で、境界(エッジ)を含む関心領域(ROI)を設定するものである。
このROI設定手段11は、表示装置3が表示しているチャート画像内において、測定者によって、任意形状の閉領域を指定されることで、当該閉領域をROIとして設定する。
The ROI setting means 11 sets a region of interest (ROI) including a boundary (edge) in the chart image captured by the imaging system 2.
The ROI setting means 11 sets the closed area as the ROI by designating a closed area having an arbitrary shape by the measurer in the chart image displayed by the display device 3.
例えば、ROI設定手段11は、図2(a)に示すように、チャート画像内で任意の4点を指定されることで、指定された4点を頂点とする四角形(台形、ひし形等)をROIとして設定する。
また、ROI設定手段11は、図2(b)に示すように、チャート画像内で任意の3点を指定されることで、指定された3点を頂点とする三角形をROIとして設定することとしてもよい。
また、ROI設定手段11は、図2(c)に示すように、チャート画像内で任意の2点を楕円の長軸の頂点として指定されることで、指定された楕円をROIとして設定することとしてもよい。
なお、ROI設定手段11は、領域内に1つのエッジのみを含むように設定する形状であれば、図2で例示した形状に限定されず、任意の多角形、円であっても構わない。
For example, as shown in FIG. 2A, the ROI setting means 11 specifies an arbitrary four points in the chart image to form a quadrangle (trapezoid, rhombus, etc.) having the designated four points as vertices. Set as ROI.
Further, as shown in FIG. 2B, the ROI setting means 11 sets an arbitrary three points in the chart image to set a triangle having the designated three points as vertices as the ROI. May be good.
Further, as shown in FIG. 2C, the ROI setting means 11 sets the designated ellipse as the ROI by designating any two points in the chart image as the vertices of the long axis of the ellipse. May be.
The ROI setting means 11 is not limited to the shape illustrated in FIG. 2, as long as the shape is set so as to include only one edge in the region, and may be any polygon or circle.
また、ROI設定手段11は、指定された位置に予め定めた形状(例えば、四角形)の枠を表示し、マウス等の指示手段(不図示)によって、頂点の位置を変化させることで、領域の形状を変形することとしてもよい。また、ROI設定手段11は、指示手段によって、頂点の増減を行うこととしてもよい。 Further, the ROI setting means 11 displays a frame having a predetermined shape (for example, a quadrangle) at a designated position, and changes the position of the apex by an instruction means (not shown) such as a mouse to change the position of the region. The shape may be deformed. Further, the ROI setting means 11 may increase or decrease the vertices by the instruction means.
これによって、ROI設定手段11は、チャートCHに複数のエッジが含まれている場合であっても、1つのエッジだけを含んだ領域としてROIを設定することができる。また、ROI設定手段11は、予め定めた形状の領域内に複数のエッジが含まれる場合でも、形状を変えることで、1つのエッジだけを含んだ領域としてROIを設定することができる。
このROI設定手段11は、ROIの領域を特定するROI情報(例えば、図2(a)の例では、4点の座標)を、ROI画像抽出手段12に出力する。
As a result, the ROI setting means 11 can set the ROI as a region including only one edge even when the chart CH includes a plurality of edges. Further, the ROI setting means 11 can set the ROI as a region including only one edge by changing the shape even when a plurality of edges are included in the region having a predetermined shape.
The ROI setting means 11 outputs the ROI information (for example, the coordinates of four points in the example of FIG. 2A) that specifies the region of the ROI to the ROI image extracting means 12.
ROI画像抽出手段12は、チャート画像記憶手段10が記憶するチャート画像から、ROI画像を抽出し、エッジの向きが投影軸に対して垂直方向となるように回転させるものである。ここでは、ROI画像抽出手段12は、領域抽出手段12aと、エッジ抽出手段12bと、エッジ傾き検出手段12cと、画像回転手段12dと、を備える。 The ROI image extraction means 12 extracts an ROI image from a chart image stored in the chart image storage means 10 and rotates the ROI image so that the direction of the edge is perpendicular to the projection axis. Here, the ROI image extraction means 12 includes a region extraction means 12a, an edge extraction means 12b, an edge inclination detection means 12c, and an image rotation means 12d.
領域抽出手段12aは、チャート画像記憶手段10が記憶するチャート画像から、ROI設定手段11で設定されたROI情報で示される領域の画像(ROI画像)を抽出するものである。すなわち、領域抽出手段12aは、ROI情報で示される領域内部の座標位置と画素値とを対とするROI画像をチャート画像から抽出する。この領域抽出手段12aは、抽出したROI画像を、エッジ抽出手段12bに出力する。 The area extraction means 12a extracts an image (ROI image) of the area indicated by the ROI information set by the ROI setting means 11 from the chart image stored in the chart image storage means 10. That is, the area extraction means 12a extracts the ROI image in which the coordinate position inside the area indicated by the ROI information and the pixel value are paired from the chart image. The region extraction means 12a outputs the extracted ROI image to the edge extraction means 12b.
エッジ抽出手段12bは、領域抽出手段12aで抽出されたROI画像から、エッジを検出し、抽出するものである。このエッジ抽出手段12bにおけるエッジの抽出手法は、既知の手法を用いることができる。例えば、エッジ抽出手段12bは、ソーベルフィルタ、ラプラシアンフィルタ、キャニーフィルタ等、画像内の輝度値の変化を強調する先鋭化フィルタをROI画像に適用し、2値化することでエッジを抽出したエッジ抽出画像を生成する。 The edge extraction means 12b detects and extracts an edge from the ROI image extracted by the region extraction means 12a. As the edge extraction method in the edge extraction means 12b, a known method can be used. For example, the edge extraction means 12b applies a sharpening filter such as a sobel filter, a Laplacian filter, and a canny filter that emphasizes a change in the brightness value in the image to the ROI image, and binarizes the edge to extract the edge. Generate an extracted image.
なお、ROI画像が任意の形状で、ROI境界がエッジとして抽出される場合、エッジ抽出手段12bは、ROI境界のエッジをマスク処理によって削除することとする。例えば、エッジ抽出手段12bは、ROIの形状を特定するROI情報に基づいて、ROIの輪郭線を太線化した領域に含まれるエッジを除外する。
このエッジ抽出手段12bは、エッジを抽出したエッジ抽出画像をエッジ傾き検出手段12cに出力する。
When the ROI image has an arbitrary shape and the ROI boundary is extracted as an edge, the edge extraction means 12b deletes the edge of the ROI boundary by mask processing. For example, the edge extraction means 12b excludes the edge included in the region where the contour line of the ROI is thickened, based on the ROI information that identifies the shape of the ROI.
The edge extraction means 12b outputs the edge extraction image from which the edges are extracted to the edge inclination detection means 12c.
エッジ傾き検出手段12cは、エッジ抽出手段12bでエッジを抽出したエッジ抽出画像から、エッジを直線とみなして、直交座標の予め定めた一方の座標軸(ここでは、y軸とする)に対する傾き角度を検出するものである。このエッジ傾き検出手段12cにおけるエッジの傾き検出は、既知の手法を用いることができる。例えば、エッジ傾き検出手段12cは、ハフ(Hough)変換によるエッジの傾き検出を行う。 The edge tilt detecting means 12c regards the edge as a straight line from the edge extracted image obtained by extracting the edge by the edge extracting means 12b, and determines the tilt angle of the orthogonal coordinates with respect to one predetermined coordinate axis (here, the y-axis). It is to detect. A known method can be used for edge inclination detection in the edge inclination detecting means 12c. For example, the edge inclination detecting means 12c detects the inclination of the edge by the Hough transform.
ここで、図3を参照して、エッジ傾き検出手段12cが行うハフ変換を用いたエッジの傾き検出について説明する。
図3(a)に示すように、エッジ抽出画像Eの画像座標を直交座標(x,y)としたとき、原点からエッジ(直線)eまでの法線の長さr、角度θは、以下の式(1)で表すことができる。
Here, with reference to FIG. 3, edge inclination detection using the Hough transform performed by the edge inclination detecting means 12c will be described.
As shown in FIG. 3A, when the image coordinates of the edge extracted image E are Cartesian coordinates (x, y), the length r and the angle θ of the normal line from the origin to the edge (straight line) e are as follows. It can be expressed by the equation (1) of.
ここで、θは、直交座標(x,y)の垂直軸(y軸)を0度とし、座標原点Oの反時計回りを正とする。
このとき、エッジeの各座標点を通る直線は無数に存在する。しかし、エッジeの各座標点の座標(x,y)を前記式(1)に代入し、rおよびθを、図3(b)に示すように、極座標(r,θ)にプロットしたとき、エッジeの垂直軸に対する傾き角度θ1の位置にプロット点が集中する。
Here, θ is set to 0 degrees on the vertical axis (y-axis) of the orthogonal coordinates (x, y) and positive in the counterclockwise direction of the coordinate origin O.
At this time, there are innumerable straight lines passing through each coordinate point of the edge e. However, when the coordinates (x, y) of each coordinate point of the edge e are substituted into the above equation (1) and r and θ are plotted in polar coordinates (r, θ) as shown in FIG. 3 (b). , The plot points are concentrated at the position of the inclination angle θ 1 with respect to the vertical axis of the edge e.
エッジ傾き検出手段12cは、角度θを−90度から90度までの範囲で、前記式(1)により、エッジ抽出画像Eにおけるエッジeの各座標点のxy座標値から長さrを計算する。なお、rおよびθは、ROI画像の解像度に応じた適当なサンプリング間隔とすればよいが、例えば、rは1画素間隔、θは0.1度を最小単位とする。
そして、エッジ傾き検出手段12cは、図3(c)に示すように、エッジeから、rおよびθの値を行列の要素とするハフ変換行列Aを生成する。
そして、エッジ傾き検出手段12cは、ハフ変換行列Aにおいて、角度θのピーク値を探索し、エッジeの傾き角度とする。
The edge inclination detecting means 12c calculates the length r from the xy coordinate value of each coordinate point of the edge e in the edge extracted image E by the above equation (1) in the range of the angle θ from −90 degrees to 90 degrees. .. Note that r and θ may be appropriate sampling intervals according to the resolution of the ROI image. For example, r is a pixel interval and θ is 0.1 degrees as the minimum unit.
Then, as shown in FIG. 3C, the edge inclination detecting means 12c generates a Hough transform matrix A having the values of r and θ as the elements of the matrix from the edge e.
Then, the edge inclination detecting means 12c searches for the peak value of the angle θ in the Hough transform matrix A and sets it as the inclination angle of the edge e.
なお、エッジ傾き検出手段12cは、エッジの傾き角度を0.1度単位等の所定間隔で算出するため、厳密な傾き角度を求めてはいない。しかし、後記するエッジプロファイル生成手段13において、Slanted-edge法における投影軸への画素の投影を、エッジに沿って行うため、問題にはならない。 Since the edge inclination detecting means 12c calculates the inclination angle of the edge at a predetermined interval such as 0.1 degree unit, the exact inclination angle is not obtained. However, in the edge profile generating means 13 described later, the projection of the pixel on the projection axis in the slanted-edge method is performed along the edge, so that there is no problem.
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。
エッジ傾き検出手段12cは、検出したエッジの傾き角度を画像回転手段12dに出力する。
Returning to FIG. 1, the configuration of the MTF measuring device 1 will be described.
The edge tilt detecting means 12c outputs the detected tilt angle of the edge to the image rotating means 12d.
画像回転手段12dは、エッジ傾き検出手段12cで検出されたエッジの傾き角度に基づいて、ROI画像のエッジの向きが投影軸に垂直方向となるようにROI画像を回転させるものである。
この画像回転手段12dは、エッジ傾き検出手段12cでエッジが垂直軸(y軸)に対して角度θ傾いていると検出された場合、−θ分だけROI画像を回転させる。
これによって、ROI画像抽出手段12は、ROIの形状によらず、エッジの向きが投影軸に対して垂直方向になるようにROI画像を変換することができる。
この画像回転手段12dは、回転したROI画像を、エッジプロファイル生成手段13に出力する。
The image rotating means 12d rotates the ROI image so that the direction of the edge of the ROI image is perpendicular to the projection axis based on the tilt angle of the edge detected by the edge tilt detecting means 12c.
When the edge tilt detecting means 12c detects that the edge is tilted by an angle θ with respect to the vertical axis (y-axis), the image rotating means 12d rotates the ROI image by −θ.
As a result, the ROI image extracting means 12 can convert the ROI image so that the direction of the edge is perpendicular to the projection axis regardless of the shape of the ROI.
The image rotating means 12d outputs the rotated ROI image to the edge profile generating means 13.
なお、ROI画像抽出手段12は、角度θ傾いているROI画像を−θ分だけ傾けるため、エッジを投影軸に対してほぼ垂直にすることができる。この場合、図4(a)に示すように、例えば、エッジeの傾きθeが−30度であっても、図4(b)に示すように、30度回転させたROI画像の各画素の中心は、x軸のサブピクセルに対して、それぞれずれている。そのため、エッジの画素値が複数のサブピクセルに分散されることになり、Slanted-edge法を適用することが可能になる。 Since the ROI image extracting means 12 tilts the ROI image tilted by −θ, the edge can be made substantially perpendicular to the projection axis. In this case, as shown in FIG. 4A, for example, even if the inclination θe of the edge e is −30 degrees, as shown in FIG. 4B, each pixel of the ROI image rotated by 30 degrees The centers are offset with respect to the x-axis subpixels. Therefore, the pixel value of the edge is distributed to a plurality of sub-pixels, and the Slanted-edge method can be applied.
一方、角度θが0度、±45度、±90度の場合、すなわち、エッジが、垂直方向、斜め45度方向、垂直方向の場合、ROI画像の回転に伴って、エッジの画素値が、同じサブピクセルに投影されることになるため、Slanted-edge法には適さない。しかし、チャートCHまたは撮像系2を傾けることで、これらの角度を避けることは容易である。もし、角度θが0度、±45度、±90度の場合、MTF測定装置1は、エラーメッセージ等を表示し、測定者がチャートCHの角度を変える等の処理を行えばよい。 On the other hand, when the angles θ are 0 degrees, ± 45 degrees, and ± 90 degrees, that is, when the edges are in the vertical direction, the diagonal 45 degree direction, and the vertical direction, the pixel values of the edges change with the rotation of the ROI image. It is not suitable for the Slanted-edge method because it will be projected on the same subpixel. However, it is easy to avoid these angles by tilting the chart CH or the imaging system 2. If the angle θ is 0 degree, ± 45 degree, ± 90 degree, the MTF measuring device 1 may display an error message or the like, and the measurer may change the angle of the chart CH.
エッジプロファイル生成手段13は、ROI画像抽出手段12で抽出および回転されたROI画像のエッジの画素分布形状を示すエッジプロファイルを生成するものである。ここでは、エッジプロファイル生成手段13は、関数近似手段13aと、投影情報生成手段13bと、投影画素値平均化手段13cと、を備える。 The edge profile generating means 13 generates an edge profile showing the pixel distribution shape of the edge of the ROI image extracted and rotated by the ROI image extracting means 12. Here, the edge profile generation means 13 includes a function approximation means 13a, a projection information generation means 13b, and a projection pixel value averaging means 13c.
関数近似手段13aは、ROI画像抽出手段12で生成されたROI画像の画素値分布から、ROI画像内のエッジを、2次関数、指数関数等の予め定めた非線形関数で近似するものである。すなわち、エッジ関数近似手段131は、ROI画像を水平方向および垂直方向の軸を2軸とする座標(xy座標)に配置した際のエッジを関数で近似する。このエッジを関数で近似する手法は、既知の手法(特許文献3参照)を用いればよい。
この関数近似手段13aは、関数を特定するパラメータ(係数)を投影情報生成手段13bに出力する。
The function approximating means 13a approximates the edge in the ROI image with a predetermined non-linear function such as a quadratic function or an exponential function from the pixel value distribution of the ROI image generated by the ROI image extracting means 12. That is, the edge function approximating means 131 approximates the edge when the ROI image is arranged at coordinates (xy coordinates) having two axes in the horizontal direction and the vertical direction as a function. As a method of approximating this edge with a function, a known method (see Patent Document 3) may be used.
The function approximation means 13a outputs a parameter (coefficient) for specifying the function to the projection information generation means 13b.
投影情報生成手段13bは、関数近似手段13aで求められた関数で特定されるエッジの傾き(曲線)に沿ってROI画像の各画素の画素位置を、投影軸(直交座標の他方の座標軸;ここでは、x軸とする)の座標に対応付けた投影情報を生成するものである。
なお、投影軸の座標系は、ROI画像の画素単位の座標系よりも小さいサブピクセル単位とし、例えば、1画素の1/4や1/8とする。
この投影情報生成手段13bは、ROI画像の投影情報を、投影画素値平均化手段13cに出力する。
The projection information generation means 13b sets the pixel position of each pixel of the ROI image along the slope (curve) of the edge specified by the function obtained by the function approximation means 13a to the projection axis (the other coordinate axis of Cartesian coordinates; here. Then, the projection information associated with the coordinates (referred to as the x-axis) is generated.
The coordinate system of the projection axis is a sub-pixel unit smaller than the coordinate system of the pixel unit of the ROI image, and is, for example, 1/4 or 1/8 of one pixel.
The projection information generation means 13b outputs the projection information of the ROI image to the projection pixel value averaging means 13c.
ここで、図5を参照して、投影情報生成手段13bが、近似した関数を用いて、ROI画像の画素を、投影軸(x軸)に対応付ける手法について説明する。
図5では、説明を分かり易くするため、ROI画像R上に非線形関数で特定されるエッジeを重ねて図示している。また、ROI画像Rの各画素の白点または黒点は、ROI画像Rのxy座標における画素位置を示している。
Here, with reference to FIG. 5, a method in which the projection information generating means 13b associates the pixels of the ROI image with the projection axis (x-axis) by using an approximated function will be described.
In FIG. 5, in order to make the explanation easy to understand, the edge e specified by the nonlinear function is superimposed on the ROI image R. Further, the white point or the black point of each pixel of the ROI image R indicates the pixel position in the xy coordinates of the ROI image R.
図5に示すように、投影情報生成手段13bは、ROI画像R上の画素位置を、エッジeの傾きに沿って、x座標のサブピクセル単位の座標(xsub座標)と対応付ける。
例えば、投影情報生成手段13bは、エッジe上の画素g1の座標を、エッジeの関数において、y=0に対応するxsub座標のx1と対応付ける。また、投影情報生成手段13bは、エッジe上に存在しない画素g2を、エッジeを水平方向にスライドさせた画素g2を通る関数(図中、点線)において、y=0に対応するxsub座標のx2と対応付ける。
As shown in FIG. 5, the projection information generating means 13b associates the pixel position on the ROI image R with the coordinates in subpixel units (x sub coordinates) of the x coordinates along the inclination of the edge e.
For example, projection information generating unit 13b is a coordinate pixel g 1 on the edge e, the function of the edge e, associated with x 1 of x sub coordinates corresponding to y = 0. The projection information generating unit 13b is a pixel g 2 does not exist on the edge e, (in the figure, dotted line) function passing through the pixel g 2 in which slide the edge e in the horizontal direction, corresponding to y = 0 x associates and x 2 of the sub coordinate.
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。
投影画素値平均化手段13cは、投影情報生成手段13bで生成された投影情報に基づいて、ROI画像抽出手段12で回転されたROI画像の各画素の画素値を、投影軸のサブピクセルごとに投影し平均化するものである。すなわち、投影画素値平均化手段13cは、エッジを近似した関数に沿って、ROI画像の画素値を投影軸(x軸)のサブピクセル単位で平均化することで、図6に示すように、エッジの画素分布形状を示すエッジプロファイルを生成する。
この投影画素値平均化手段13cは、生成したエッジプロファイルを、周波数特性演算手段14に出力する。
Returning to FIG. 1, the configuration of the MTF measuring device 1 will be described.
The projection pixel value averaging means 13c sets the pixel value of each pixel of the ROI image rotated by the ROI image extraction means 12 for each sub-pixel of the projection axis based on the projection information generated by the projection information generation means 13b. It is projected and averaged. That is, as shown in FIG. 6, the projected pixel value averaging means 13c averages the pixel values of the ROI image in sub-pixel units of the projection axis (x-axis) along a function that approximates the edges. Generate an edge profile showing the pixel distribution shape of the edge.
The projected pixel value averaging means 13c outputs the generated edge profile to the frequency characteristic calculation means 14.
周波数特性演算手段14は、エッジプロファイル生成手段13で生成されたエッジプロファイルからMTFを算出するものである。
この周波数特性演算手段14は、エッジプロファイル生成手段13で生成された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。これによって、周波数特性演算手段14は、MTFを求めることができる。
この周波数特性演算手段14は、算出したMTFを測定結果表示手段15に出力する。
The frequency characteristic calculation means 14 calculates the MTF from the edge profile generated by the edge profile generation means 13.
The frequency characteristic calculation means 14 obtains a line spread function (LSF) by differentiating the edge profile generated by the edge profile generation means 13, and Fourier transforms the LSF. As a result, the frequency characteristic calculation means 14 can obtain the MTF.
The frequency characteristic calculation means 14 outputs the calculated MTF to the measurement result display means 15.
測定結果表示手段15は、周波数特性演算手段14で算出されたMTFの測定結果を表示するものである。この測定結果表示手段15は、周波数特性演算手段14で算出されたMTFをグラフ化する。
例えば、測定結果表示手段15は、図7に示すように、横軸を周波数(cycles/pixel)、縦軸をMTFとするグラフに対応するデータをプロットする。
この測定結果表示手段15は、このグラフを表示装置3に出力して表示する。これによって、測定者は、被測定対象である撮像系2のMTFを認識することができる。
The measurement result display means 15 displays the measurement result of the MTF calculated by the frequency characteristic calculation means 14. The measurement result display means 15 graphs the MTF calculated by the frequency characteristic calculation means 14.
For example, as shown in FIG. 7, the measurement result display means 15 plots data corresponding to a graph in which the horizontal axis is frequency (cycles / pixel) and the vertical axis is MTF.
The measurement result display means 15 outputs this graph to the display device 3 and displays it. As a result, the measurer can recognize the MTF of the imaging system 2 to be measured.
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、任意の形状のROIからエッジの傾きを検出し、MTFを測定することができる。
これによって、MTF測定装置1は、チャートCH上の任意の位置に存在するエッジ部分をROIとして設定することができ、1つのチャートCHから効率よくMTFを測定することができる。
By configuring the MTF measuring device 1 as described above, the MTF measuring device 1 can detect the inclination of the edge from the ROI of an arbitrary shape and measure the MTF.
As a result, the MTF measuring device 1 can set the edge portion existing at an arbitrary position on the chart CH as the ROI, and can efficiently measure the MTF from one chart CH.
また、MTF測定装置1は、ROIからエッジの傾きを検出し、Slanted-edge法を適用可能なエッジの傾きに変換するため、従来のように、水平方向、垂直方向または斜め45度の特定の角度から数度傾いたエッジ画像を厳密に撮像する必要はない。そのため、MTF測定装置1は、水平方向、垂直方向または斜め45度以外であれば、何度傾いたエッジであってもMTFを測定することができ、MTF測定の利便性を高めることができる。
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ためのMTF測定プログラムで動作させることができる。
In addition, the MTF measuring device 1 detects the inclination of the edge from the ROI and converts the slanted-edge method into an applicable edge inclination. It is not necessary to take an edge image that is tilted several degrees from the angle. Therefore, the MTF measuring device 1 can measure the MTF no matter how many times the edge is tilted except in the horizontal direction, the vertical direction, or the angle of 45 degrees, and the convenience of the MTF measurement can be enhanced.
The MTF measuring device 1 can operate a computer (not shown) with an MTF measuring program for functioning as the above-mentioned means.
[MTF測定装置の動作]
次に、図8を参照(構成については適宜図1参照)して、本発明の実施形態に係るMTF測定装置1の動作について説明する。
[Operation of MTF measuring device]
Next, the operation of the MTF measuring device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8 (see FIG. 1 for the configuration as appropriate).
まず、ステップS1において、MTF測定装置1は、撮像系2で撮像されるチャート画像を入力し、チャート画像記憶手段10に記憶するとともに、表示装置3に表示する。
そして、ステップS2において、MTF測定装置1は、ROI設定手段11によって、境界(エッジ)を含むROIを設定する。例えば、ROI設定手段11は、表示装置3が表示しているチャート画像内において、測定者が操作するポインティングデバイス(不図示)で、任意の形状の領域を指定されることで、当該ROIの形状を特定するROI情報を設定する。
その後、ステップS3において、MTF測定装置1は、領域抽出手段12aによって、チャート画像記憶手段10が記憶するチャート画像から、ステップS2で設定されたROI情報で特定される領域の画像を、ROI画像として抽出する。
First, in step S1, the MTF measuring device 1 inputs the chart image captured by the imaging system 2, stores it in the chart image storage means 10, and displays it on the display device 3.
Then, in step S2, the MTF measuring device 1 sets the ROI including the boundary (edge) by the ROI setting means 11. For example, the ROI setting means 11 is a pointing device (not shown) operated by the measurer in the chart image displayed by the display device 3, and a region having an arbitrary shape is designated to form the shape of the ROI. Set the ROI information to specify.
After that, in step S3, the MTF measuring device 1 uses the region extraction means 12a to use the chart image stored by the chart image storage means 10 as an ROI image of the region specified by the ROI information set in step S2. Extract.
そして、ステップS4において、MTF測定装置1は、エッジ抽出手段12bによって、ステップS3で抽出されたROI画像からエッジを抽出する。
さらに、ステップS5において、MTF測定装置1は、エッジ傾き検出手段12cによって、ステップS4で抽出されたエッジから、ハフ変換を用いてエッジの傾き角度を検出する。
Then, in step S4, the MTF measuring device 1 extracts the edge from the ROI image extracted in step S3 by the edge extraction means 12b.
Further, in step S5, the MTF measuring device 1 detects the inclination angle of the edge from the edge extracted in step S4 by the edge inclination detecting means 12c by using the Hough transform.
その後、ステップS6において、MTF測定装置1は、画像回転手段12dによって、ステップS3で抽出したROI画像を、ステップS5で検出した傾き角度を0度にする方向に回転させる。
そして、ステップS7において、MTF測定装置1は、関数近似手段13aによって、ステップS6で回転されたROI画像のエッジを、2次関数等の非線形関数で近似する。
After that, in step S6, the MTF measuring device 1 rotates the ROI image extracted in step S3 in the direction of making the tilt angle detected in step S5 0 degrees by the image rotating means 12d.
Then, in step S7, the MTF measuring device 1 approximates the edge of the ROI image rotated in step S6 by a function approximation means 13a with a non-linear function such as a quadratic function.
そして、ステップS8において、投影情報生成手段13bによって、ステップS7で近似した関数で特定されるエッジの傾き(曲線)に沿ってROI画像の各画素の画素位置を、投影軸(x軸)の座標に対応付けた投影情報を生成する。
さらに、ステップS9において、MTF測定装置1は、投影画素値平均化手段13cによって、ステップS8で生成された投影情報に基づいて、ROI画像の各画素の画素値を、投影軸のサブピクセルごとに投影し平均化することで、エッジプロファイルを生成する。
Then, in step S8, the projection information generation means 13b sets the pixel position of each pixel of the ROI image along the slope (curve) of the edge specified by the function approximated in step S7 to the coordinates of the projection axis (x-axis). Generates projection information associated with.
Further, in step S9, the MTF measuring device 1 sets the pixel value of each pixel of the ROI image for each sub-pixel of the projection axis based on the projection information generated in step S8 by the projection pixel value averaging means 13c. An edge profile is generated by projecting and averaging.
その後、ステップS10において、MTF測定装置1は、周波数特性演算手段14によって、ステップS9で生成された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、そのLSFをフーリエ変換することでMTFを算出する。 After that, in step S10, the MTF measuring device 1 obtains a line spread function (LSF) by differentiating the edge profile generated in step S9 by the frequency characteristic calculation means 14, and Fourier transforms the LSF. Calculate the MTF.
そして、ステップS11において、MTF測定装置1は、測定結果表示手段15によって、ステップS10で算出されたMTFの測定結果を表示する。例えば、測定結果表示手段15は、図7に示すように、横軸を周波数(cycles/pixel)、縦軸をMTFとするグラフに対応するデータをプロットして、表示装置3に表示する。 Then, in step S11, the MTF measuring device 1 displays the MTF measurement result calculated in step S10 by the measurement result display means 15. For example, as shown in FIG. 7, the measurement result display means 15 plots data corresponding to a graph in which the horizontal axis is frequency (cycles / pixel) and the vertical axis is MTF, and displays the data on the display device 3.
以上の動作によって、MTF測定装置1は、測定者によって設定されるチャート上の任意の位置、任意の形状のROIでMTFを測定することができる。
これによって、MTF測定装置1は、1つのチャートから効率よくMTFを測定することができる。また、MTF測定装置1は、ROI内のエッジの傾きを検出し、ROI画像を回転させるため、水平方向、垂直方向または斜め45度以外であれば、何度傾いたエッジであってもMTFを測定することができ、MTF測定の利便性を高めることができる。
By the above operation, the MTF measuring device 1 can measure the MTF at an arbitrary position on the chart set by the measurer and an ROI of an arbitrary shape.
As a result, the MTF measuring device 1 can efficiently measure the MTF from one chart. In addition, the MTF measuring device 1 detects the inclination of the edge in the ROI and rotates the ROI image. It can be measured, and the convenience of MTF measurement can be enhanced.
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されものではない。
[Modification example]
Although the embodiment of the present invention has 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は、エッジ抽出手段12bおよびエッジ傾き検出手段12cによって、ROI画像におけるエッジの傾き角度を検出した。
しかし、このエッジの傾き角度は、水平方向、垂直方向または斜め45度を除く任意の角度でよいため、測定者が手動で傾きを設定することとしてもよい。
(Modification example 1)
Here, the MTF measuring device 1 detects the inclination angle of the edge in the ROI image by the edge extraction means 12b and the edge inclination detecting means 12c.
However, since the inclination angle of this edge may be any angle other than the horizontal direction, the vertical direction, or the oblique 45 degrees, the measurer may manually set the inclination.
その場合、MTF測定装置1は、エッジ抽出手段12bおよびエッジ傾き検出手段12cの代わりに、測定者からエッジの傾きの指定を受け付けるエッジ傾き指定手段(不図示)を備えることとすればよい。ここで、エッジ傾き指定手段は、例えば、測定者によって、ROI画像のエッジ上の2点を指定されることで、2点で特定される直線の傾きをエッジの傾きとする。また、例えば、エッジ傾き指定手段は、ROI画像上に線分を描画し、測定者のマウス等の操作によって、線分の両端位置を移動させてエッジに合わせることで、線分の傾きからエッジの傾きを求めてもよい。 In that case, the MTF measuring device 1 may include edge inclination specifying means (not shown) that accepts the designation of the edge inclination from the measurer instead of the edge extracting means 12b and the edge inclination detecting means 12c. Here, in the edge inclination designating means, for example, the measurer specifies two points on the edge of the ROI image, and the inclination of the straight line specified by the two points is set as the edge inclination. Further, for example, the edge inclination specifying means draws a line segment on the ROI image, and by operating the mouse of the measurer or the like, the positions of both ends of the line segment are moved to match the edge, so that the edge is adjusted from the inclination of the line segment. You may find the slope of.
(変形例2)
また、ここでは、MTF測定装置1は、関数近似手段13aによって、ROI画像から、ROI画像上のエッジを2次関数等の関数で近似した。
しかし、関数近似手段13aは、エッジ抽出手段12bで生成されるエッジ抽出画像から、エッジを関数近似することとしてもよい。
(Modification 2)
Further, here, the MTF measuring device 1 approximates the edge on the ROI image from the ROI image by a function such as a quadratic function by the function approximating means 13a.
However, the function approximation means 13a may function-approximate the edges from the edge extraction image generated by the edge extraction means 12b.
その場合、関数近似手段13aは、エッジ抽出手段12bで生成されるエッジ抽出画像を、エッジ傾き検出手段12cで検出された傾きをなくす方向(傾き角度を0度にする方向)に回転させ、回転後のエッジ抽出画像におけるエッジの画素位置のデータ列から、関数近似を行えばよい。 In that case, the function approximation means 13a rotates the edge extraction image generated by the edge extraction means 12b in the direction of eliminating the inclination detected by the edge inclination detection means 12c (the direction in which the inclination angle is set to 0 degrees) and rotates. Function approximation may be performed from the data string of the pixel positions of the edges in the later edge extraction image.
1 MTF測定装置
10 チャート画像記憶手段
11 ROI設定手段
12 ROI画像抽出手段
12a 領域抽出手段
12b エッジ抽出手段
12c エッジ傾き検出手段
12d 画像回転手段
13 エッジプロファイル生成手段
13a 関数近似手段
13b 投影情報生成手段
13c 投影画素値平均化手段
14 周波数特性演算手段
15 測定結果表示手段
2 撮像系
3 表示装置
CH チャート(MTF測定用チャート)
1 MTF measuring device 10 Chart image storage means 11 ROI setting means 12 ROI image extraction means 12a Area extraction means 12b Edge extraction means 12c Edge inclination detection means 12d Image rotation means 13 Edge profile generation means 13a Function approximation means 13b Projection information generation means 13c Projected pixel value averaging means 14 Frequency characteristic calculation means 15 Measurement result display means 2 Imaging system 3 Display device CH chart (MTF measurement chart)
Claims (6)
前記撮像系によって前記チャートを撮像したチャート画像において、前記境界を含んだ任意の形状の領域を設定するROI設定手段と、
前記チャート画像から、前記ROI設定手段で設定された領域の画像をROI画像として抽出する領域抽出手段と、
前記ROI画像から、エッジを抽出してエッジ抽出画像を生成するエッジ抽出手段と、
前記エッジ抽出画像から、直交座標の予め定めた一方の座標軸に対するエッジの傾き角度を検出するエッジ傾き検出手段と、
前記一方の座標軸に対して、前記エッジの傾きをなくす方向に前記ROI画像を前記傾き角度だけ回転する画像回転手段と、
回転後の前記エッジを関数で近似する関数近似手段と、
前記関数上で、前記回転後のROI画像の画素位置と、当該画素位置に対応する前記直交座標の他方の座標軸におけるサブピクセル単位の位置とを対応付けた投影情報を生成する投影情報生成手段と、
前記投影情報を用いて、前記回転後のROI画像における各画素の画素値を前記他方の座標軸に投影し、前記サブピクセル単位で平均化することで、前記エッジの特性を示すエッジプロファイルを生成する投影画素値平均化手段と、
前記エッジプロファイルからMTFを算出する周波数特性演算手段と、
を備えることを特徴とするMTF測定装置。 An MTF measuring device that measures an MTF that represents the spatial frequency characteristics of an imaging system using charts with different contrasts at the boundaries.
An ROI setting means for setting a region having an arbitrary shape including the boundary in a chart image obtained by capturing the chart by the imaging system.
An area extraction means for extracting an image of an area set by the ROI setting means as an ROI image from the chart image,
An edge extraction means that extracts an edge from the ROI image and generates an edge extraction image,
An edge tilt detecting means for detecting the tilt angle of an edge with respect to one of the predetermined coordinate axes of Cartesian coordinates from the edge extracted image.
An image rotating means that rotates the ROI image by the tilt angle in a direction that eliminates the tilt of the edge with respect to the one coordinate axis.
A function approximation means that approximates the edge after rotation with a function,
A projection information generating means that generates projection information in which the pixel position of the ROI image after rotation is associated with the position of each sub-pixel in the other coordinate axis of the Cartesian coordinates corresponding to the pixel position on the function. ,
Using the projection information, the pixel value of each pixel in the rotated ROI image is projected onto the other coordinate axis and averaged in units of the sub-pixels to generate an edge profile showing the characteristics of the edge. Projected pixel value averaging means and
A frequency characteristic calculation means for calculating MTF from the edge profile,
An MTF measuring device comprising.
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