[发明专利]数字相机动态分辨率测量方法

摘要

本发明公开了一种数字相机动态分辨率测量技术与装置，属光学测量技术领域。自主设计了圆形黑白辐射式分辨率测试卡，控制电机使测试卡匀速(可调)平稳转动来模拟不同速度运动的物体，通过合理设置数字相机与测试卡之间距离，使测试卡相对于相机的运动速度与实际拍摄物体的运动速度(角速度)相同，用数字相机对其进行成像，分析图像可以得到数字相机在这一速度下的极限动态分辨率、以及不同空间频率下的调制传递函数。改变转速进行多次测量，可得到以测试卡的空间频率，运动速度为自变量，以待测数字相机的调制传递函数为应变量的三维MTF曲面，该三维MTF曲面全面表征了待测数字相机的动态分辨性能。

主权项

1.一种数字相机动态分辨率测量技术与装置，其特征包括以下步骤：第一步：部署一套测量装置，包括：1‑相机拍摄图；2‑待测数字相机；3‑黑白辐射式分辨率测试卡；4‑驱动电机；5‑计算机，其中5‑计算机可调控4‑驱动电机的转速，使黑白辐射式分辨率测试卡按需求的速度平稳旋转，以模拟待测数字相机所拍摄的高速运动物体，通过如下公式计算待测数字相机与黑白辐射式分辨率测试卡之间的距离：假定被拍摄运动物体的速度为v1，拍摄距离为h1，则运动物体相对于待测数字相机传感器中心的角速度ω1为：若黑白辐射式分辨率测试卡半径为r，拍摄距离为h2，电机驱动分辨率测试卡以转速n匀速平稳的转动，则黑白辐射式分辨率测试卡半径r处的线速度v2为：v2＝2nπr，所以黑白辐射式分辨率测试卡相对于待测数字相机传感器中心的运动角速度ω2为：为了模拟运动的物体，将黑白辐射式分辨率测试卡和被拍摄运动物体相对于相机的角速度设置为相同，就得到需要的黑白辐射式分辨率测试卡转速n：第二步：开启驱动电机，用待测数字相机拍摄按预定转速n旋转的黑白辐射式分辨率测试卡，第三步：获取拍摄照片，计算待测数字相机的动态分辨率：观察黑白辐射式分辨率测试卡的成像，黑白辐射式分辨率测试卡上的栅条数(黑或白)为NP，由于栅条间距向着圆心的方向逐渐变小，空间频率相应增大，栅条分辨不清的部分形成一个模糊圆，读出模糊圆半径rx，通过下式可以计算出待测数字相机极限分辨率处对应的空间周期：于是得到待测数字相机在该运动速度下的极限动态分辨率res(单位:mm‑1)：选取不同的黑白辐射式分辨率测试卡半径ri，可以计算该半径处黑白图样所对应的空间频率f(单位:mm‑1)：根据该处黑白图样的光强极值Imax，Imin，可以求得该空间频率下的调制度V(f)：通过该方法得到的是不同空间频率(f)处的方波响应，根据方波对比度传递函数(CTF)与调制传递函数(MTF)的关系，可以得到待测数字相机在该空间频率(f)下的调制传递函数MTF，对拍摄的数字图像用软件算法处理，得到设定转速n下，数字相机在不同空间频率处的调制传递函数值；第四步：软件处理，得到三维MTF曲面；改变黑白辐射式分辨率测试卡的转动速度n来模拟不同的运动速度，重复上面的第一、二、三步，得到不同转动速度下的“空间频率‑调制传递函数”曲线，组合上述测量结果，就绘制得到以黑白辐射式分辨率测试卡的空间频率，以及黑白辐射式分辨率测试卡的运动速度为自变量，以待测数字相机的调制传递函数(MTF)为应变量的三维MTF曲面。