数码相机综合评测系统

    引言

    成像系统的成像性能如何科学、合理地评价和测量，不仅需要对相机各个方面性能的参数定义定量方法，还需要把多个指标综合起来的一套综合评价方法。对数码相机的主要参数进行客观评测，不但是统一产业内部测试标准的问题，更是影响到国家军用装备可靠性和先进性的问题。在国内，数码相机的评测标准目前还处于跟踪、参考国际的标准来制订的阶段［１］。

    １　数码相机的参数客观评测方法

    本文是在数码相机相关的标准（ＧＢ／Ｔ　１９９５３－２００５、ＧＢ／Ｔ１９８９４－２００５、ＩＳＯ　１５７３９：２００３）基础之上，研究了调制传递函数、光电转换函数、视觉分辨力、噪声、像面响应均匀性、动态范围等参数的客观评测方法与计算方法，并用Ｍａｔｌａｂ语言实现了各参数的程序设计，实现了对这些参数的客观测量［２］。

    １．１　调制传递函数

    调制传递函数（ＭＴＦ）也叫空间频率响应，此参数表示在给定的空间频率下，像方调制度和物方调制度之比。调制传递函数的计算，本文主要采用超采样的斜刀口数字扫描ＦＦＴ技术［３］。通过用户选择微量倾斜的刀口图像来计算ＭＴＦ曲线，若图像是Ｒ、Ｇ、Ｂ三通道的彩色图像，则采用图像的亮度值来计算。图像的数字编码值应该先通过光电转换函数线性化，然后再进行后续的计算［４］。实际测试结果如图１所示。

    １．２　光电转换函数

    光电转换函数（ＯＥＣＦ）描述数码相机物理信号输入与其相应的输出信号之间的关系，是研究数码相机成像性能的基础。光电转换函数被定义为焦平面对数曝光或景物的对数亮度和一个光电数字影像拍摄系统的数字输出信号值之间的关系。

    数码相机的输入一般用焦平面上的对数曝光量（单位为ＥＶ）或是景物的对数亮度为衡量单位，在本文中选用了ＩＳＯ　１４５２４标准中推荐的景物亮度的对数为相机的输入参考量；而数码相机的输出为数字编码值［５］。所以光电转换函数的测量即是测量景物亮度的对数ｌｇＬｉ和相机输出的数字编码之间的关系［６］。

    １．３　视觉分辨力

    视觉分辨力（ｖｉｓｕａｌ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）是国际标准化组织发布的关于数码相机分辨力测量的标准ＩＳＯ１２２３３：２０００中提出的３种分辨力之一。将视觉分辨率评估图案的楔形线数发生变化（由９条变为８条）的空间频率作为分辨率［７］。单位以画面中各高度的条数来表示。观察时，务必从低频侧（楔形线较稀疏一侧）开始跟踪。显示屏观察时的放大（变焦）倍率可设定为任意值。以上方法是通过目测评估分辨率的方法，该方法虽然简单，但是存在如下缺点：ａ）个人差异；ｂ）无法保证重复时的再现性；ｃ）受图像输出显示器和打印机的影响等［８］。为了避免这些再现性以及受器材影响的问题，本文使用可执行与目测求解视觉分辨率时相同的处理Ｍａｔｌａｂ程序来评估分辨率。