MTF描(miao)述光(guang)(guang)(guang)(guang)信息(xi)通(tong)過光(guang)(guang)(guang)(guang)學媒介和(he)(he)光(guang)(guang)(guang)(guang)學器件的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)遞過程(cheng)中(zhong)，它(ta)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)弱隨空間位置變化規律而(er)改變。調制(zhi)(zhi)度等(deng)于最(zui)(zui)大亮(liang)(liang)(liang)度減最(zui)(zui)小(xiao)亮(liang)(liang)(liang)度比(bi)上(shang)最(zui)(zui)大亮(liang)(liang)(liang)度加(jia)最(zui)(zui)小(xiao)亮(liang)(liang)(liang)度，因(yin)此也(ye)叫對比(bi)度。MTF正是表征光(guang)(guang)(guang)(guang)學系統(tong)記錄(lu)和(he)(he)還原調制(zhi)(zhi)度的(de)(de)(de)(de)能力(li)，MTF等(deng)于影(ying)像的(de)(de)(de)(de)調制(zhi)(zhi)度比(bi)上(shang)景(jing)物的(de)(de)(de)(de)調制(zhi)(zhi)度，由于光(guang)(guang)(guang)(guang)線傳(chuan)播過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)損失，影(ying)像中(zhong)強(qiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對亮(liang)(liang)(liang)度值(zhi)(zhi)要(yao)比(bi)景(jing)物強(qiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)(liang)度值(zhi)(zhi)降低，而(er)由于雜(za)光(guang)(guang)(guang)(guang)、散(san)射和(he)(he)衍射的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，影(ying)像中(zhong)弱光(guang)(guang)(guang)(guang)部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對亮(liang)(liang)(liang)度值(zhi)(zhi)要(yao)比(bi)景(jing)物弱光(guang)(guang)(guang)(guang)部(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)(liang)度值(zhi)(zhi)高，一(yi)個理(li)想的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)學系統(tong)，既沒(mei)有像差，又沒(mei)有雜(za)光(guang)(guang)(guang)(guang)、散(san)射、反射、和(he)(he)吸收的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)學系統(tong)，它(ta)的(de)(de)(de)(de)MTF值(zhi)(zhi)等(deng)于1，因(yin)此一(yi)般光(guang)(guang)(guang)(guang)學系統(tong)MTF值(zhi)(zhi)都小(xiao)于1。

2.2. MTF曲線解讀

MTF表示的是調制傳遞函數的值隨空間頻率和像場位置變化的函數關系，它有很多種類型，最主要的兩種就是MTF值與空間頻率的關系以及MTF值和像場半徑的關系，空間頻率的單位是線對/毫米（lp/mm），隨著空間頻率的增加MTF值逐漸減小；像場半徑是像場上任意一點到像場中心的距離，在像場內的分辨率標板或光柵中的黑白線條，應按兩個主要的方向放置，這兩個方向是檢驗光學成像系統的法定方向，一個是平行于像場半徑的弧矢方向，也叫徑向，另一個是垂直于像場半徑的子午方向，也叫切向。一般(ban)弧矢方向的(de)MTF值(zhi)要(yao)高于子午方向，像場中心的(de)MTF值(zhi)最高，隨(sui)之像(xiang)場半(ban)徑(jing)增(zeng)大(da)MTF值減小。

如下是兩(liang)種典型的MTF曲線圖(tu)，如何用它(ta)來評價(jia)一(yi)枚鏡頭的好壞，通過MTF曲線我們(men)可(ke)以得到兩(liang)個指標：

1.銳度(du)

銳度主要是10-40lp/mm或更高空間頻率的(de)MTF值，表(biao)明鏡(jing)頭再現細(xi)節(jie)的(de)能力；

2.明(ming)銳度

明銳(rui)度主(zhu)要是10lp/mm或(huo)更低空間頻(pin)率的(de)MTF值(zhi)，表(biao)明鏡頭的(de)反差(cha)表(biao)現。

2.3. MTF的(de)計算

MTF的計算方法有很多，比如：

1. 使用條形目標的方法
2. 隨機目標方法
3. 點(dian)擴散函數法
4. 帶寬受限激光散斑法
5. 傾(qing)斜邊緣法（Slanted Edge Method）

點(dian)擴散(san)(san)函(han)(han)數法和(he)傾斜(xie)邊緣法是工業(ye)界普遍使用(yong)的(de)(de)方法。點(dian)擴散(san)(san)函(han)(han)數法的(de)(de)缺(que)點(dian)在于需(xu)要使用(yong)小于光學系統或鏡頭分辨率極(ji)限的(de)(de)點(dian)光源(yuan)，這樣使得(de)成像器件(jian)很(hen)難(nan)獲得(de)足夠(gou)強的(de)(de)信(xin)號(hao)。

傾(qing)(qing)斜邊(bian)緣(yuan)法的(de)算法流程(cheng)下圖，首先獲取傾(qing)(qing)斜邊(bian)緣(yuan)的(de)邊(bian)緣(yuan)擴散函數(shu)（ESF），然后(hou)求(qiu)導得到對應(ying)的(de)線擴散函數(shu)（LSF），最后(hou)傅里葉變換得到MTF。

3. 測試工具

3.1. DxO Analyzer

法國DxO影像(xiang)測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統(tong)(tong)DxO Analyzer是(shi)目前(qian)國際公認(ren)的最全(quan)面最精確(que)的圖像(xiang)質(zhi)量客觀(guan)測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統(tong)(tong)。 DxO Analyzer可(ke)(ke)以(yi)測(ce)(ce)試(shi)6千萬像(xiang)素，近乎所有客觀(guan)像(xiang)質(zhi)參(can)數。DxO系(xi)統(tong)(tong)不僅可(ke)(ke)以(yi)測(ce)(ce)試(shi)鏡(jing)頭、sensor/ISP/video,甚(shen)至是(shi)多陣列的攝像(xiang)頭，是(shi)現今(jin)最全(quan)面、最高效、最便利的圖像(xiang)質(zhi)量測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統(tong)(tong)。

DxO Analyzer的測試原理(li)是(shi)：光源+測試卡(ka)+DxO Analyzer=測試結果(guo) 。我(wo)們通過各(ge)種各(ge)樣的(de)光源模擬各(ge)種光照環境(jing)，并在這些光照環境(jing)下按要(yao)求拍攝，把拍攝到(dao)的(de)照片傳(chuan)輸到(dao)DxO Analyzer中。DxO影像測(ce)試(shi)系統(tong)自動分辨照片是否符(fu)(fu)合(he)規(gui)格，符(fu)(fu)合(he)規(gui)格就可(ke)以直(zhi)接分析得出(chu)結(jie)果(guo)(guo)(guo)，不符(fu)(fu)合(he)規(gui)格就需(xu)要(yao)重(zhong)新拍攝、上傳(chuan)。測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)(guo)(guo)與工作人(ren)員的(de)操(cao)作沒(mei)有(you)關系，全球各(ge)地的(de)DxO Analyzer都可(ke)以重(zhong)復測(ce)試(shi)得到(dao)相同的(de)結(jie)果(guo)(guo)(guo)，也就是說結(jie)果(guo)(guo)(guo)是可(ke)重(zhong)現(xian)的(de)。

4. Imatest

• SFR: 測試解析力，選擇圖像的斜邊，使用刃邊法解算MTF
• Colorcheck: 測試色彩還原、AWB和信噪比
• StepChart: 灰階測試
• Dynamic Range: 動態范圍測試（可以分析灰階測試卡，也可以分析動態范圍測試卡）
• Light Falloff: 測試color shaddng
• Distortion: 測試畸變

4.1. 成像質(zhi)量(liang)測(ce)試

選擇黑色(se)和白色(se)交界(jie)的區域，一共需要測10次，位置分別(bie)為：

• 中間橫向
• 中間縱向
• 四角的橫向 & 縱向

圖(tu)像分析：首要(yao)看CA的值，單位為(wei)pixels。

• 0~0.5：色散控制極佳
• 0.5~1.0：較好范圍
• 1.0~1.5：人肉眼可識別，中等鏡頭
• 1.5以上：鏡頭較差，影響成像質量

MTF50：

4.2. 色彩還原測試

色(se)(se)彩(cai)(cai)還(huan)原指彩(cai)(cai)色(se)(se)CCD、CMOS經過(guo)拍攝加(jia)工(gong)后(hou)，彩(cai)(cai)色(se)(se)攝影(ying)畫面的(de)(de)色(se)(se)彩(cai)(cai)大體上和(he)原景(jing)物(wu)的(de)(de)色(se)(se)彩(cai)(cai)相一致。影(ying)響色(se)(se)彩(cai)(cai)還(huan)原的(de)(de)因素有CCD、CMOS的(de)(de)性能，攝影(ying)鏡頭的(de)(de)質量，光線的(de)(de)色(se)(se)溫等(deng)。今(jin)天我(wo)們通過(guo)在D65光源(yuan)下測(ce)試攝像頭對色(se)(se)彩(cai)(cai)的(de)(de)還(huan)原能力來聊聊如何使用Imatest進行色(se)(se)彩(cai)(cai)還(huan)原測(ce)試。

1.調節攝像頭的驅動參數調試(shi)到最(zui)佳，攝像頭拍(pai)照相關(guan)的參數設置為普(pu)通模式，如白平衡設置為自動，曝光設為自動等；

2.調節光源及照(zhao)度到指定的標準(zhun)

3.將24色色卡(ka)(ka)置(zhi)于燈箱正面(mian)中(zhong)心(xin)，色卡(ka)(ka)中(zhong)心(xin)與邊緣照(zhao)度不大于10%。調節攝像頭位置(zhi)，使(shi)攝像頭正對色卡(ka)(ka)中(zhong)心(xin)，并使(shi)標(biao)板占據(ju)模組預覽畫面(mian)75%以上，待(dai)圖像穩定后拍照(zhao)。

4.框(kuang)選ROI，務必將24color都選在框(kuang)內

5.測試結果(guo)

5. ImageJ 測試

ImageJ 需要下載安(an)裝  插(cha)件，需要注(zhu)意(yi)的是只能測量豎直(zhi)傾斜邊(bian)緣，從左至(zhi)右(you)由黑變白的矩(ju)形框，具(ju)體選項設置參考(kao)如下(xia)，sensor size單位是mm。

可以得到如(ru)下4張(zhang)圖表(biao)(biao)，除了(le)MTF外(wai)還有ESF、LSF、SPP，比較方便的(de)一(yi)點是我們通(tong)過Data-Add將(jiang)不(bu)同的(de)MTF曲線添加(jia)至一(yi)張(zhang)圖表(biao)(biao)中進行對比分析。

6. 開源項目：image-quality-assessment

來自德國商品比價服務商idealo開源的(de)圖像(xiang)質量評價工(gong)具。這(zhe)個工(gong)具還是很靠譜的(de)，其參考的(de)是Google 2017年(nian)研究(jiu)論文 ，另外這(zhe)家(jia)公司本身也在自己的(de)互聯(lian)網服務中(zhong)使用(yong)(yong)該(gai)工(gong)具，用(yong)(yong)于用(yong)(yong)戶上傳的(de)酒店圖像(xiang)的(de)挑選(xuan)和推薦。

實際上該工(gong)具有美學評價（側重于(yu)圖像好看不好看）和(he)技術評價（側重于(yu)圖像質量好不好）兩方(fang)面(mian)。