刃边法计算MTF,全称为边缘扩展函数ESF(Edge Spread Function)计算调制传递函数,是评估光学系统成像质量的一种重要方法。MTF,即调制传递函数,衡量的是成像系统对不同空间频率的调制能力。空间频率以线对/毫米(LP/mm)表示,描述了图像中线条的密集程度。调制度是对比度的一个指标,与MTF直接相关,调制度越大,图像的对比度越高,成像效果越好。
MTF曲线展示了在不同空间频率下,系统保持图像对比度的能力。计算MTF通常是通过寻找线对中最大亮度点和最小亮度点的对比度,公式为 MTF = (最大亮度 - 最小亮度) / (最大亮度 + 最小亮度)。由于调制度在0到1之间,因此MTF值不会超过1。
SFR(Spatial Frequency Response)是空间频率响应,适用于成像系统整体性能的评估,包括光学系统、传感器以及图像处理程序。SFR与MTF类似,但更易于实现,通常使用一个黑白斜边(刃边)图像进行测试,通过对斜边进行超采样和傅里叶变换,得到各个频率下的MTF值。
在刃边法中,首先通过超采样得到更精细的边缘变化函数ESF,接着对ESF求导得到线扩展函数LSF(Line Spread Function),LSF反映了线条变化的速度。对LSF进行傅里叶变换(FFT),可获得不同空间频率的MTF值。
点扩展函数PSF(Point Spread Function)是点光源成像后的亮度分布,用于描述光学系统的分辨率。PSF通常是中心对称的,通过对其进行二维傅里叶变换,也可以得到MTF,但在实践中,由于点光源的亮度较弱,通常更倾向于使用LSF,因为其能量更强,更利于分析。
刃边法结合SFR是一种实用且经济的手段,用于测量和评估光学系统的成像性能,尤其是镜头的解析力。这种方法通过ESF、LSF和FFT等工具,简化了MTF的计算过程,为图像质量控制提供了有效工具。在实际应用中,如电子射野影像系统(EPIDs)的图像质量控制等领域,这些技术都有着重要的作用。
2024-08-07 11:45:45
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