JP5193113B2

JP5193113B2 - Ｍｔｆ測定装置およびｍｔｆ測定プログラム

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Publication number: JP5193113B2
Application number: JP2009088108A
Authority: JP
Inventors: 顕一郎正岡
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2029-03-31
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Description

本発明は、撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するＭＴＦ測定装置およびＭＴＦ測定プログラムに関する。

従来、撮像系（デジタルカメラ）品質評価を行うため、空間周波数特性を表すＭＴＦ（Modulation Transfer Function）をその指標として用いる手法が知られている。このＭＴＦは、撮像対象である被写体の持つコントラストをどの程度忠実に再現できるかを空間周波数特性として表現したものである。
このＭＴＦの測定法としては、ＭＴＦ測定用のチャートに記載された傾きを有するエッジ画像を用いる方法（Slanted-edge法；非特許文献１、特許文献１参照）や、正弦波を円周上に配置したＭＴＦ測定用のチャート（Modulated Siemens Starチャート）を用いる方法（Modulate Siemens Star法；非特許文献２参照）が知られている。

このSlanted-edge法は、まず、垂直（または水平）方向から数度傾いた境界が直線となる白黒パタンを撮影した測定対象部分の画像（ＲＯＩ：Region Of Interest）において、エッジの傾きと同じ角度で水平（または垂直）軸に画素値を投影し、エッジプロファイルを求める。そして、Slanted-edge法は、エッジプロファイルを微分することで、線広がり関数（ＬＳＦ：Line１ Spread Function）を求め、そのＬＳＦをフーリエ変換することでＭＴＦを求める。例えば、Slanted-edge法は、ＭＴＦ測定用のチャート内において、図１０（ａ）の（ａ−１）に示した傾きを有するエッジが水平方向に存在するＲＯＩ画像を用いることで、ＭＴＦとして垂直周波数特性を求め、図１０（ａ）の（ａ−２）に示した傾きを有するエッジが垂直方向に存在するＲＯＩ画像を用いることで、ＭＴＦとして水平周波数特性を求めている。

また、Modulated Siemens Star法は、例えば、図１０（ｂ）のＭＴＦ測定用のチャートに示したように、異なる空間周波数の正弦波が円周上に配置されており、半径に対応した空間周波数の正弦波の変調度を求めている。このように、Modulated Siemens Star法は、円周上の正弦波によりＭＴＦを求めるため、水平方向および垂直方向以外に任意の方向のＭＴＦを測定することができる。

特許第４０９２８５３号公報

ISO 12233:2000,"Photography−Electronic Still-picture Cameras−Resolution Measurements" C. Loebich, D. Wueller, B. Klingen, A. Jaeger,"Digital camera resolution measurement using sinusoidal Siemens stars", Proc. SPIE, 6502, 65020N(2007)

従来のSlanted-edge法は、エッジ画像により、水平方向または垂直方向のＭＴＦを求めることはできるが、任意の方向のＭＴＦを測定することができないという問題がある。
これに対し、従来のModulated Siemens Star法は、水平方向および垂直方向以外に斜め方向等の任意の方向のＭＴＦを求めることができる。しかし、Modulated Siemens Star法は、複雑なレイアウトと濃淡のついたチャートを利用するため、チャートの作成が困難で、チャート自体の階調精度の影響を受けやすく、Slanted-edge法のＲＯＩと比較して、解析に必要な面積が広いのでＭＴＦの測定が照明の不均一性の影響を受けやすいという問題がある。

また、Modulated Siemens Star法は、使用するＭＴＦ測定用チャートの画像中心と周辺とで周波数が異なるため、ＭＴＦの測定がチャートサイズにより測定できる空間周波数範囲が限定されるという問題がある。

本発明は、ジーメンススターのような中心から放射状に予め定めた等分割角でコントラストが異なる色のパタンを有するチャートを用いて、チャートサイズによる制約が比較的小さい状態で当該角度に応じた予め定めた任意の方向のＭＴＦを測定することが可能なＭＴＦ測定装置およびＭＴＦ測定プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載のＭＴＦ測定装置は、チャート面の所定位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを含むチャートを用いて、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、チャート画像記憶手段と、画像位置特定手段と、画像抽出手段と、演算手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、ＭＴＦ測定装置は、チャート画像記憶手段に、被測定対象となる撮像系により所定角度回転して撮像されたチャートの撮像画像であるチャート画像を記憶する。このチャートは、ジーメンススターあるいはフランジバック調整用パタンのような中心から放射状に等分割角でコントラストの異なる色（例えば、黒白）で配色したパタンからなるチャートである。また、所定角度とは、Slanted-edge法で多様な位相を測定することが可能な角度として予め定められた角度であって、例えば、１°〜数度程度である。なお、チャート画像は、一般的な画像のように正方形の画素の行列であってもよいし、ベイヤ配列のようにモザイク状の配列や、ハニカム構造その他、任意の配列であってもよい。また、チャート画像の各画素値とその座標の並びは、画素値と座標の対応が取れている限り、任意でよい。

そして、ＭＴＦ測定装置は、画像位置特定手段によって、チャート画像内の中心位置とチャート画像内の水平方向または垂直方向においてコントラストが異なる放射領域間に跨った測定対象の基準となる基準測定対象画像の領域とに基づいて、中心位置を基準に、基準測定対象画像を等分割角ごとに回転した画像領域となる角度別測定対象画像の領域を特定する。

その後、ＭＴＦ測定装置は、画像抽出手段によって、基準測定対象画像および角度別測定対象画像をチャート画像記憶手段から抽出し、角度別測定対象画像を、基準測定対象画像からの回転角に応じて、当該基準測定対象画像の位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像を生成する。これによって、すべての回転測定対象画像は、基準測定対象画像と略同一形状、同一向きとなり、以降のＭＴＦを同一の処理で算出することが可能になる。
そして、ＭＴＦ測定装置は、演算手段によって、等分割角ごとの回転測定対象画像および基準測定対象画像の各測定対象画像についてＭＴＦを算出する。これによって、等分割角ごとの各方向に対応したＭＴＦが測定されることになる。

また、請求項２に記載のＭＴＦ測定装置は、チャート面の所定位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを含むチャートを用いて、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、チャート画像記憶手段と、チャート中心取得手段と、基準画像領域情報取得手段と、相対位置判定手段と、角度別画像領域特定手段と、測定対象画像抽出手段と、測定対象画像回転手段と、ＭＴＦ算出手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、ＭＴＦ測定装置は、チャート画像記憶手段に、被測定対象となる撮像系により所定角度回転して撮像されたチャートの撮像画像であるチャート画像を記憶する。
そして、ＭＴＦ測定装置は、チャート中心取得手段によって、チャート画像内の放射領域の放射中心である中心位置を取得する。なお、この中心位置は、チャート画像を表示装置に表示させ、操作者によって指示されることで取得することとしてもよいし、画像処理により放射領域の境界から複数の直線を検出し、その交点を求めることで取得することとしてもよい。

さらに、ＭＴＦ測定装置は、基準画像領域情報取得手段によって、チャート画像内の水平方向または垂直方向においてコントラストが異なる放射領域間に跨った領域を指定されることで、測定対象の基準となる基準測定対象画像の領域を示す領域情報を取得する。この基準測定対象画像は、放射領域間に跨った領域であるため、コントラスト差による放射領域の境界となるエッジを含んでいる。なお、この領域の指定は、チャート中心取得手段と同様、チャート画像を表示装置に表示させ、操作者によって指示されることで取得することができる。

そして、ＭＴＦ測定装置は、相対位置判定手段によって、基準画像領域情報取得手段で取得した基準測定対象画像の領域情報と、チャート中心取得手段で取得した中心位置とに基づいて、基準測定対象画像の中心位置に対する相対位置を判定する。

そして、ＭＴＦ測定装置は、角度別画像領域特定手段によって、相対位置判定手段で判定した相対位置と基準画像領域情報取得手段で取得した基準測定対象画像の領域情報とに基づいて、チャート画像において、中心位置を基準に、基準測定対象画像を等分割角ごとに回転した画像領域となる角度別測定対象画像の領域を特定する。これによって、１箇所の基準測定対象画像の領域を指定されることで、等分割角ごとに対応する角度別測定対象画像の領域を特定することができる。

その後、ＭＴＦ測定装置は、測定対象画像抽出手段によって、基準測定対象画像および角度別測定対象画像をチャート画像記憶手段から抽出して読み出す。
さらに、ＭＴＦ測定装置は、測定対象画像回転手段によって、測定対象画像抽出手段で抽出した角度別測定対象画像を、中心位置を基準に、基準測定対象画像からの回転角に応じて、当該基準測定対象画像の位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像を生成する。これによって、すべての回転測定対象画像は、基準測定対象画像と略同一形状、同一向きとなり、以降のＭＴＦを同一の処理で算出することが可能になる。
そして、ＭＴＦ測定装置は、ＭＴＦ算出手段によって、測定対象画像回転手段で生成した等分割角ごとの回転測定対象画像および基準測定対象画像の各測定対象画像についてＭＴＦを算出する。これによって、等分割角ごとの各方向に対応したＭＴＦが測定されることになる。

さらに、請求項３に記載のＭＴＦ測定プログラムは、チャート面の所定位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを含むチャートを被測定対象となる撮像系により所定角度回転して撮像し、チャート画像記憶手段に記憶されたチャート画像から、前記撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するために、コンピュータを、画像位置特定手段、画像抽出手段、演算手段、として機能させる構成とした。

かかる構成において、ＭＴＦ測定プログラムは、画像位置特定手段によって、チャート画像内の中心位置とチャート画像内の水平方向または垂直方向においてコントラストが異なる放射領域間に跨った測定対象の基準となる基準測定対象画像の領域とに基づいて、中心位置を基準に、基準測定対象画像を等分割角ごとに回転した画像領域となる角度別測定対象画像の領域を特定する。

その後、ＭＴＦ測定プログラムは、画像抽出手段によって、基準測定対象画像および角度別測定対象画像をチャート画像記憶手段から抽出し、角度別測定対象画像を、基準測定対象画像からの回転角に応じて、当該基準測定対象画像の位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像を生成する。これによって、すべての回転測定対象画像は、基準測定対象画像と略同一形状、同一向きとなり、以降のＭＴＦを同一の処理で算出することが可能になる。
そして、ＭＴＦ測定プログラムは、演算手段によって、等分割角ごとの回転測定対象画像および基準測定対象画像の各測定対象画像についてＭＴＦを算出する。これによって、等分割角ごとの各方向に対応したＭＴＦが測定されることになる。

また、請求項４に記載のＭＴＦ測定プログラムは、チャート面の所定位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを含むチャートを被測定対象となる撮像系により所定角度回転して撮像し、チャート画像記憶手段に記憶されたチャート画像から、前記撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するために、コンピュータを、チャート中心取得手段、基準画像領域情報取得手段、相対位置判定手段、角度別画像領域特定手段、測定対象画像抽出手段、測定対象画像回転手段、ＭＴＦ算出手段、として機能させる構成とした。

かかる構成において、ＭＴＦ測定プログラムは、チャート中心取得手段によって、チャート画像内の放射領域の放射中心である中心位置を取得する。なお、この中心位置は、チャート画像を表示装置に表示させ、操作者によって指示されることで取得することとしてもよいし、画像処理により放射領域の境界から複数の直線を検出し、その交点を求めることで取得することとしてもよい。

また、ＭＴＦ測定プログラムは、基準画像領域情報取得手段によって、チャート画像内の水平方向または垂直方向においてコントラストが異なる放射領域間に跨った領域を指定されることで、測定対象の基準となる基準測定対象画像の領域の位置を示す領域情報を取得する。

そして、ＭＴＦ測定プログラムは、相対位置判定手段によって、基準画像領域情報取得手段で取得した基準測定対象画像の領域情報と、チャート中心取得手段で取得した中心位置とに基づいて、基準測定対象画像の中心位置に対する相対位置を判定する。

そして、ＭＴＦ測定プログラムは、角度別画像位置特定手段によって、相対位置判定手段で判定した相対位置と基準画像領域情報取得手段で取得した基準測定対象画像の領域情報とに基づいて、チャート画像において、中心位置を基準に、基準測定対象画像を等分割角ごとに回転した画像領域となる角度別測定対象画像の領域を特定する。これによって、１箇所の基準測定対象画像の領域を指定されることで、等分割角ごとに対応する角度別測定対象画像の領域を特定することができる。

その後、ＭＴＦ測定プログラムは、測定対象画像抽出手段によって、基準測定対象画像および角度別測定対象画像をチャート画像記憶手段から抽出して読み出す。
さらに、ＭＴＦ測定プログラムは、測定対象画像回転手段によって、測定対象画像抽出手段で抽出した角度別測定対象画像を、中心位置を基準に、基準測定対象画像からの回転角に応じて、当該基準測定対象画像の位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像を生成する。
そして、ＭＴＦ測定プログラムは、ＭＴＦ算出手段によって、測定対象画像回転手段で生成した等分割角ごとの回転測定対象画像および基準測定対象画像の各測定対象画像についてＭＴＦを算出する。これによって、等分割角ごとの各方向に対応したＭＴＦが測定されることになる。

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、チャート面を放射状に等分割角でコントラストの異なる放射領域に区分した簡易な構成のチャートを用いて、水平方向または垂直方向以外にも、等分割角に応じた角度方向のＭＴＦを測定することができる。また、本発明によれば、レイアウトが簡易なチャートを用いるため、従来のような複雑なレイアウトと濃淡のついたチャートを利用する場合に比べ、チャートのサイズや照明の影響を抑えて、ＭＴＦを測定することができる。

本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態で用いるＭＴＦ測定用チャートのパタン例を示す図であって、（ａ）は分割角が１０°、（ｂ）は分割角が１５°、（ｃ）は分割角が３０°、（ｄ）は分割角が４５°のチャートである。ＭＴＦ測定用チャートと当該ＭＴＦ測定用チャートを撮像したチャート画像との関係を説明するための説明図である。チャート画像上の中心位置および基準測定対象画像（基準ＲＯＩ）の位置を説明するための説明図である。チャート画像上の水平方向、垂直方向および斜め方向の測定対象画像の位置を説明するための説明図である。本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置におけるエッジプロファイルの生成手法を説明するための説明図であって、（ａ）は回転角が０°の場合、（ｂ）は回転角が０°以外の場合の例を示す図である。本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置のグラフ生成手段が生成するグラフ図の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置が用いるＭＴＦ測定用チャートの他のパタン図であって、（ａ）は放射領域をグレーのコントラストが異なる色で配色したチャート、（ｂ）は放射領域を黒白の領域とコントラストが異なるグレーの領域とに区分したチャートである。従来のＭＴＦ測定用チャートのパタン図であって、（ａ）はSlanted-edge法で用いられるチャートの一部、（ｂ）はModulated Siemens Starチャートである。

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測定装置の構成について説明する。このＭＴＦ測定装置１は、撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するものである。ここでは、ＭＴＦ測定装置１は、チャート画像記憶手段１０と、画像位置特定手段１１と、画像抽出手段１２と、演算手段１３と、グラフ生成手段１４と、を備えている。なお、ここでは、ＭＴＦ測定装置１は、被測定対象の撮像系（レンズ、カメラ等）２と、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表示装置３とを接続しているものとする。

チャート画像記憶手段１０は、被測定対象の撮像系（レンズ、カメラ等）２で、ＭＴＦ測定用チャートＣＨを撮像した画像（チャート画像）を記憶するものであって、ハードディスク等の一般的な記憶装置である。

ここで、図２および図３を参照（適宜図１参照）して、ＭＴＦ測定用チャートおよび当該チャートを撮像したチャート画像について説明する。
図２に示すように、ＭＴＦ測定用チャートＣＨは、チャート面の所定位置を中心位置として、当該中心位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを有している。例えば、図２（ａ）のＭＴＦ測定用チャートＣＨ_Ａは分割角が１０°、図２（ｂ）のＭＴＦ測定用チャートＣＨ_Ｂは分割角が１５°、図２（ｃ）のＭＴＦ測定用チャートＣＨ_Ｃは分割角が３０°、図２（ｄ）のＭＴＦ測定用チャートＣＨ_Ｄは分割角が４５°でそれぞれ黒白の放射領域を有するパタン例を示している。

ＭＴＦ測定装置１は、このようにパタン構成されたＭＴＦ測定用チャートＣＨを用いて、当該チャートを撮像した画像でＭＴＦを測定する際に、各分割角で区分されたコントラストの異なる領域に跨った領域において、その分割角の向きに応じた周波数特性を測定する。よって、周波数特性を測定したい角度に応じて、適宜、どのＭＴＦ測定用チャートＣＨを用いるかを決めればよい。本実施の形態においては、分割角３０°のＭＴＦ測定用チャートＣＨ（ＣＨ_Ｃ）を用いてＭＴＦを測定する例について説明することとする。

図３に示すように、チャート画像記憶手段１０に記憶されるチャート画像は、ＭＴＦ測定用チャートＣＨ（図２参照）の水平または垂直の境界が、被測定対象となる撮像系２により所定角度回転して撮像された画像である。この回転角度θ_Ｇは、Slanted-edge法で多様な位相を測定することが可能な角度として予め定められた角度であって、例えば、１°〜数度程度である。なお、このチャート画像ＩＭＧ_ＣＨは、ＭＴＦ測定用チャートＣＨを測定時に壁面に添付する際に予め角度θ_Ｇ分回転させて撮像したものであってもよいし、撮像系２を角度θ_Ｇ分回転させて撮像したものであってもよい。あるいは、チャート画像ＩＭＧ_ＣＨは、チャートそのものが、予め角度θ_Ｇ分回転させて配色されたものであってもよい。

なお、チャート画像は、一般的な画像のように正方形の画素の行列であってもよいし、ベイヤ配列のようにモザイク状の配列や、ハニカム構造その他、任意の配列であってもよい。また、チャート画像の各画素値とその座標の並びは、画素値と座標の対応が取れている限り、任意でよい。

また、後記する画像位置特定手段１１、画像抽出手段１２（図１参照）において、チャート画像を解析するために、撮像系の画素構造が正方配列の場合は、画素中心の位置について画素幅を単位とした座標を用いて解析を行うこととする。一方、正方配列でない場合は、操作者が座標を与える必要があるが、それぞれの画素中心の相対位置が分かればよいので、座標単位は任意とすることができる。例えば、すべての画素が同じサイズの正方形であれば、その画素幅を座標単位とすればよいし、正方形でなければ、センサの代表的な画素間の物理サイズを座標単位としてもよい。
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。

画像位置特定手段１１は、ＭＴＦ測定用チャートＣＨを撮像したチャート画像から、ＭＴＦ測定を行う測定対象部分の画像（ＲＯＩ：Region Of Interest）の位置を特定するものである。ここでは、画像位置特定手段１１は、チャート中心取得手段１１１と、基準ＲＯＩ領域情報取得手段１１２と、相対位置判定手段１１３と、角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４と、を備えている。

チャート中心取得手段１１１は、チャート画像記憶手段１０に記憶されているチャート画像において、放射線状の境界の中心位置（中心座標）を取得するものである。このチャート中心取得手段１１１は、表示装置３上に図４に示したチャート画像ＩＭＧ_ＣＨを表示し、例えば、タッチペン３１等のポインティングデバイス（入力手段）によって、操作者がチャート画像ＩＭＧ_ＣＨの中心を指定することで、チャート画像ＩＭＧ_ＣＨの中心位置（中心座標）Ｏを取得する。なお、このチャート中心取得手段１１１は、チャート画像において、エッジ検出により等分割角で区分された放射領域の境界である複数の直線を抽出し、この直線の交点によって中心座標を求めることとしてもよい。

ここで、チャート中心取得手段１１１は、中心位置を設定された場合、当該中心位置がチャート画像の中心座標（０，０）となるように、座標系を設定し、チャート画像の各画素の座標をシフトすることとする。なお、チャート画像の中心座標が既知の場合には、他のチャート画像を入力するときの座標を、その中心が中心座標（０，０）になるように入力することで、次のチャート画像の中心位置の取得を省略することもできる。
このチャート中心取得手段１１１は、取得した中心位置（中心座標）を相対位置判定手段１１３および角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４に出力する。

基準ＲＯＩ領域情報取得手段（基準画像領域情報取得手段）１１２は、チャート画像において水平または垂直のコントラストが異なる放射領域間に跨った矩形領域を指定されることで、測定対象の基準となる基準測定対象画像（基準ＲＯＩ）の領域を示す領域情報を取得するものである。この基準ＲＯＩ領域情報取得手段１１２は、表示装置３上に表示された図４に示したチャート画像ＩＭＧ_ＣＨで、例えば、タッチペン３１等のポインティングデバイスによって、操作者が矩形領域を指定することで、基準となる測定対象画像である基準ＲＯＩの位置および大きさを領域情報として取得する。なお、図４において、放射領域が隣接している垂直境界上で、かつ、中心位置よりも上側の領域を基準ＲＯＩ（Ｒ）として指定した例を示しているが、中心位置よりも下側の領域を指定してもよい。あるいは、放射領域が隣接している水平境界上で、かつ、中心位置よりも右側、あるいは、左側の領域を指定してもよい。
この基準ＲＯＩ領域情報取得手段１１２は、基準ＲＯＩの領域情報（座標値）を、相対位置判定手段１１３に出力する。

相対位置判定手段１１３は、基準ＲＯＩ領域情報取得手段１１２で取得した基準ＲＯＩの領域情報と、チャート中心取得手段１１１で取得した中心位置とに基づいて、基準ＲＯＩの中心位置に対する相対位置を判定するものである。すなわち、相対位置判定手段１１３は、基準ＲＯＩが、中心位置（中心座標）に対して、どの方向（上下左右）に存在する画像であるのかを判定する。この相対位置判定手段１１３は、判定結果を角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４に出力する。

角度別ＲＯＩ領域特定手段（角度別画像領域特定手段）１１４は、チャート画像の中心位置を中心として、チャート画像を区分する放射領域の中心角である予め定めた等分割角ごとに、基準ＲＯＩを回転した画像領域（角度別画像領域；角度別ＲＯＩ）を特定するものである。
この角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４は、相対位置判定手段１１３で判定した相対位置に基づいて、基準ＲＯＩの位置と回転方向（およびその角度）を特定する。

例えば、図５に示すように、チャート画像ＩＭＧ_ＣＨの垂直境界上の中心Ｏよりも上側で基準ＲＯＩ（ここでは、Ｒ_１）が選択された場合、角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４は、基準ＲＯＩ（Ｒ_１）を、中心Ｏを基準に、時計回りに３０°，６０°，９０°，〜，３３０°と、分割角である３０°ごとに回転した位置でＲ_２，Ｒ_３，Ｒ_４，〜，Ｒ_１２（角度別ＲＯＩ）を特定する。また、大きさについては、基準ＲＯＩを回転したものであるため、角度別ＲＯＩ（Ｒ_２〜Ｒ_１４）は、方向の違いはあるが、基準ＲＯＩ（Ｒ_１）と略同じ大きさである。

このように、角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４は、基準ＲＯＩの領域をチャート画像の放射領域の等分割角で回転させて角度別ＲＯＩの領域を特定するため、各角度別ＲＯＩは、その領域内に放射領域間のコントラストが異なるエッジが含まれていることになる。
なお、角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４は、特定した角度別ＲＯＩ（基準ＲＯＩを含む）の領域情報（座標値）を画像抽出手段１２に出力する。

画像抽出手段１２は、画像位置特定手段１１で特定された各角度別のＲＯＩの画像を、チャート画像から抽出するものである。ここでは、画像抽出手段１２は、ＲＯＩ抽出手段１２１と、ＲＯＩ回転手段１２２と、を備えている。

ＲＯＩ抽出手段（測定対象画像抽出手段）１２１は、画像位置特定手段１１で特定された各角度別ＲＯＩ（基準ＲＯＩを含む）の画像（画素値）を、チャート画像記憶手段１０から抽出して読み出すものである。ＲＯＩ抽出手段１２１は、抽出した画像（角度別ＲＯＩ）を図示を省略したメモリに記憶し、ＲＯＩ回転手段１２２に通知する。

ＲＯＩ回転手段（測定対象画像回転手段）１２２は、ＲＯＩ抽出手段１２１で抽出した角度別ＲＯＩを、中心位置を基準に、基準ＲＯＩ（基準測定対象画像）からの回転角に応じて座標変換を行うことで、当該基準ＲＯＩの位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像（回転角度別ＲＯＩ）を生成するものである。
このＲＯＩ回転手段１２２は、各角度別ＲＯＩの画素値の座標値（なお、この座標系は任意でよい）を、極座標系に変換し、回転角に応じて回転させた後、デカルト座標系（ｘｙ座標値）に変換することで、各角度別ＲＯＩの回転後の座標と対応する画素値を求めることができる。

以上説明したように、画像抽出手段１２は、チャート画像から、基準ＲＯＩとともに、等分割角ごとの角度別ＲＯＩを基準ＲＯＩと同一の向き、略同一形状となる回転角度別ＲＯＩとして抽出することができる。この各方向のＲＯＩ（角度別ＲＯＩ、回転角度別ＲＯＩ）は、画素構造（の傾き）は異なるが、略同じエッジ画像となる。また、各ＲＯＩのエッジは、撮像系のひずみがなく、中心が正しく選択されていれば、同じ傾きとなる。

演算手段１３は、ＲＯＩ（基準ＲＯＩ、回転角度別ＲＯＩ）から、空間周波数特性（ＭＴＦ）を演算するものである。ここでは、演算手段１３は、エッジプロファイル生成手段１３１と、トリミング手段１３２と、ＭＴＦ算出手段１３３と、を備えている。

エッジプロファイル生成手段１３１は、各ＲＯＩのエッジの傾きを検出し、当該エッジの向きに応じたエッジプロファイルを生成するものである。例えば、エッジプロファイル生成手段１３１は、チャート画像における水平方向および垂直方向の軸を２軸とする座標系（ｘｙ座標系）において、ＲＯＩ（基準ＲＯＩ、回転角度別ＲＯＩ）のｘｙ座標値とその画素値とからエッジの傾きを求める。このエッジの傾きは、正規累積密度関数等によるフィッティングにより求めることができる。また、このフィッティングは、エッジの傾きを求めるためだけに行うだけで、画像に完全にフィッティングさせる必要はなく、また、任意の画素構造において行うことができる。

そして、エッジプロファイル生成手段１３１は、基準ＲＯＩが垂直方向にエッジを含んだ画像である場合（すなわち、図５のＲ_１またはＲ_７を基準ＲＯＩとした場合）、ＲＯＩ（基準ＲＯＩ、回転角度別ＲＯＩ）ごとに、エッジの傾きに沿って画素値を水平方向の軸（ｘ軸）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。なお、平均化する軸のビンのサイズは、画素よりも小さいサイズを用いることとする。例えば、１画素の１／４の幅をビンのサイズとする。そして、エッジプロファイル生成手段１３１は、生成した回転角ごとのＲＯＩのエッジプロファイルをトリミング手段１３２に出力する。

ここで、図６を参照（適宜図１参照）して、エッジプロファイルの生成手法について説明する。なお、ここでは、ＲＯＩとして、図５のＲ_１（回転角０°）とＲ_３（回転角６０°）を例として説明を行うが、他のＲＯＩにおいても同様である。
図６（ａ）の（ａ−１）に示すように、回転角が０°である基準ＲＯＩ（図５のＲ_１）のエッジプロファイルを生成する場合、エッジプロファイル生成手段１３１は、図６（ａ）の（ａ−２）に示すように、基準ＲＯＩ内でエッジを検出し、そのエッジの傾きθ_ｅに沿って、基準ＲＯＩの各画素値をｘ軸に投影し、ｘ座標のビンごとに画素値を平均化する。

一方、図６（ｂ）の（ｂ−１）に示すように、回転角が０°以外のＲＯＩ（ここでは６０°方向の角度別ＲＯＩ（図５のＲ_３））の場合、まず、ＲＯＩ回転手段１２２が、角度別ＲＯＩを基準ＲＯＩ相当の位置に回転させることで、図６（ｂ）の（ｂ−２）に示す回転角度別ＲＯＩを生成する。そして、エッジプロファイル生成手段１３１は、回転角度別ＲＯＩ内でエッジeを検出し、そのエッジeの傾きθ_ｅに沿って、回転角度別ＲＯＩの各画素値をｘ軸に投影し、ｘ座標のビンごとに入った画素値の平均を得る。
これによって、エッジプロファイル生成手段１３１は、水平方向、垂直方向以外にも、任意の等分割角に対応した方向のエッジに対して、エッジプロファイルを生成することができる。
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。

トリミング手段１３２は、エッジプロファイル生成手段で生成した各ＲＯＩ（測定対象画像）のエッジプロファイルの長さが同じになるように、最短のエッジプロファイルを基準として、各エッジプロファイルをトリミングするものである。例えば、最短のエッジプロファイルの長さ以下で８の倍数の最大値をｎとすると、それより長いエッジプロファイルについては、ｎ画素分を超過する両端のエッジプロファイルを削除し、同一の長さのエッジプロファイルを生成する。これによって、すべてのＲＯＩ（測定対象画像）について、ＭＴＦを算出するためのエッジプロファイル長が同一となり、後記するＭＴＦ算出手段１３３において撮像系のナイキスト周波数を含み、同一の空間周波数ステップ幅でＭＴＦが算出されることになる。

ＭＴＦ算出手段１３３は、等分割角ごとの回転角度別ＲＯＩ（回転測定対象画像）および基準ＲＯＩ（基準測定対象画像）のＲＯＩごとに、ＭＴＦを算出するものである。このＭＴＦ算出手段１３３は、一般的なSlanted-edge法を用いて、エッジプロファイルから、ＭＴＦを算出する。すなわち、ＭＴＦ算出手段１３３は、測定対象画像ごとに、エッジプロファイルに順次、窓をかけて微分することで線広がり関数（ＬＳＦ）を求めた後、フーリエ変換を行うことでＭＴＦを求める。

これによって、ＭＴＦ算出手段１３３は、図５に示した各測定対象画像（Ｒ_１〜Ｒ_１２）において、Ｒ_１，Ｒ_７については白黒画像の水平周波数成分、Ｒ_４，Ｒ_１０については白黒画像の垂直周波数成分、それ以外のＲＯＩについては、それぞれの角度に対応した周波数成分等、各方向に応じたＭＴＦを得ることができる。なお、ＭＴＦ算出手段１３３は、算出したＭＴＦをグラフ生成手段１４に出力する。

以上説明したように、演算手段１３は、画像抽出手段１２によってチャート画像から抽出された測定対象画像から、予め定めたチャート画像の放射領域間における境界の方向に応じて、任意の方向のＭＴＦを算出することができる。

グラフ生成手段１４は、ＭＴＦ算出手段で算出した空間周波数ごとのＭＴＦをグラフ化するものである。
このグラフ生成手段１４は、例えば、図７（ａ）に示すように、横軸に周波数、縦軸にＭＴＦをとった座標上にＭＴＦ算出手段１３３で算出した空間周波数ごとのＭＴＦをプロットすることで、視覚化可能なグラフを生成する。

あるいは、グラフ生成手段１４は、図７（ｂ）に示すように、チャート画像の放射領域と同じ等分割角ごと（例えば、０°、３０°、６０°、〜、３００°、３３０°）の放射状の軸上に、ＭＴＦ算出手段１３３で算出したＭＴＦの値を、空間周波数ごとにプロットし、同一の空間周波数ごとに、軸上にプロットした点を連結することでレーダチャートを生成することとしてもよい。

なお、ＭＴＦ算出手段１３３において、同一長のエッジプロファイルからＭＴＦを算出し、同一の周波数についてそれぞれのＭＴＦが算出されているため、例えば、図７（ａ）のグラフにおいては、同一周波数を基準にＭＴＦの値を比較することができる。また、図７（ｂ）においては、同一周波数を基準に軸上にプロットした点を連結するため、一目で同一周波数におけるＭＴＦの性能の認識することができる。
このグラフ生成手段１４で生成されたグラフは、例えば、表示装置３に出力され、操作者が撮像系２のＭＴＦの解析結果を視認することができる。

このように、ＭＴＦ測定装置１を構成することで、ＭＴＦ測定装置１は、ＭＴＦ測定用チャートＣＨを撮像したチャート画像から、チャート画像の等分割角に応じた方向のＭＴＦを測定することができる。また、ＭＴＦ測定装置１は、斜め方向の画像を基準ＲＯＩ相当の画像に回転して処理するため、正確に斜め方向のＭＴＦを測定することができる。

なお、このＭＴＦ測定装置１は、図示を省略したＣＰＵやメモリを搭載した一般的なコンピュータで実現することができる。このとき、ＭＴＦ測定装置１は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるＭＴＦ測定プログラムによって動作する。

［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測定装置の動作について説明する。

まず、ＭＴＦ測定装置１は、撮像系２によって、ＭＴＦ測定用チャートＣＨを撮像し、撮像したチャート画像をチャート画像記憶手段１０に記憶する（ステップＳ１）。
そして、ＭＴＦ測定装置１は、画像位置特定手段１１のチャート中心取得手段１１１によって、表示装置３上にチャート画像を表示し、操作者によって中心を指定されることで、チャート画像の中心位置（中心座標）を取得する（ステップＳ２）。

さらに、ＭＴＦ測定装置１は、画像位置特定手段１１の基準ＲＯＩ領域情報取得手段１１２によって、表示装置３上に表示されたチャート画像において、操作者によって領域を指定されることで、基準となる測定対象画像である基準ＲＯＩの領域情報（位置および大きさ）を取得する（ステップＳ３）。なお、このステップＳ２およびＳ３の動作は、その順序を入れ替えて行ってもよい。

そして、ＭＴＦ測定装置１は、相対位置判定手段１１３によって、ステップＳ２で取得したチャート画像の中心位置と、ステップＳ３で取得した基準ＲＯＩの領域情報とに基づいて、基準ＲＯＩの位置がチャート画像の中心位置に対して上、下、左または右のいずれの位置（相対位置）を指定されたのか判定する（ステップＳ４）。

そして、ＭＴＦ測定装置１は、角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４によって、ステップＳ４で判定した相対位置に基づいて、ステップＳ２で取得した中心位置を中心として、チャート画像を区分する放射領域の中心角である予め定めた等分割角ごとに、基準ＲＯＩを回転した画像領域（角度別ＲＯＩ）を特定する（ステップＳ５）。

その後、ＭＴＦ測定装置１は、画像抽出手段１２のＲＯＩ抽出手段１２１によって、ステップＳ５で特定された角度別ＲＯＩ（基準ＲＯＩを含む）の画像を、チャート画像記憶手段１０に記憶されているチャート画像から抽出して読み出す（ステップＳ６）。
また、ＭＴＦ測定装置１は、画像抽出手段１２のＲＯＩ回転手段１２２によって、ステップＳ６で読み出した角度別ＲＯＩを、中心位置を基準に、基準ＲＯＩからの回転角に応じて、当該基準ＲＯＩの位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像（回転角度別ＲＯＩ）を生成する（ステップＳ７）。

そして、ＭＴＦ測定装置１は、演算手段１３のエッジプロファイル生成手段１３１によって、各ＲＯＩのエッジの傾きに応じて、水平または垂直の軸にＲＯＩの画素値を投影することで、エッジプロファイルを生成する（ステップＳ８）。
さらに、ＭＴＦ測定装置１は、演算手段１３のトリミング手段１３２によって、各ＲＯＩ（測定対象画像）のエッジプロファイルの長さが同じになるように、最短のエッジプロファイルを基準として、各エッジプロファイルをトリミングする（ステップＳ９）。

その後、ＭＴＦ測定装置１は、演算手段１３のＭＴＦ算出手段１３３によって、ステップＳ９でトリミングされた各ＲＯＩ（測定対象画像）のエッジプロファイルについて、線広がり関数（ＬＳＦ）を求めた後、フーリエ変換を行うことでＭＴＦを算出する（ステップＳ１０）。
そして、ＭＴＦ測定装置１は、グラフ生成手段１４によって、ステップＳ１０で算出したＭＴＦを、周波数ごとにプロットしたグラフを生成し、表示装置３に出力する（ステップＳ１１）。

以上の動作により、ＭＴＦ測定装置１は、ＭＴＦ測定用チャートＣＨを撮像したチャート画像から、等分割角の方向のＭＴＦを一度に測定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、基準ＲＯＩ領域情報取得手段１１２は、矩形領域を指定される際に、チャート画像とともに、矩形枠ならびにその中心を表示し、操作者が、その中心がエッジ上に重なるように矩形枠を移動させることで、基準ＲＯＩの位置を特定することとしてもよい。また、基準ＲＯＩ領域情報取得手段１１２は、エッジを含んでいれば、その領域を必ずしも矩形領域とする必要はない。例えば、楕円、俵型、あるいは、任意の形状とすることができる。その場合、基準ＲＯＩ領域情報取得手段１１２は、形状を特定するための情報を入力することとする。

また、ここでは、角度別ＲＯＩ領域特定手段１１４において、等分割角すべての方向におけるＲＯＩを特定することとしたが、必ずしもすべての方向のＲＯＩを特定する必要はない。すなわち、測定対象の方向に応じて、例えば、チャート画像の中心位置を２次元座標の中心としたとき、第１象限の領域についてのみＲＯＩを特定する簡易な構成としてもよい。

また、ここでは、グラフ生成手段１４が、各方向のＭＴＦをグラフ化して表示装置３に出力することとしたが、演算手段１３によって求められた各方向における周波数ごとのＭＴＦを数値データとして、そのまま出力することとしてもよい。この場合、構成から、グラフ生成手段１４を省略して構成することができる。

さらに、ここでは、図２に示したように、黒白の放射領域を有するパタンを有するＭＴＦ測定用チャートＣＨを例に説明を行ったが、当該チャートは、図９（ａ）に示すように、グレー色でコントラストの異なる２色を配色したチャート（ＭＴＦ測定用チャートＣＨ_Ｅ）であってもよい。このようなグレー色で配色したＭＴＦ測定用チャートＣＨ_Ｅを用いることで、ＭＴＦ測定装置１は、例えば、ＭＴＦの被測定対象（例えば、カメラ）のダイナミックレンジが狭く、チャートの白い部分がオーバークリップしたり、黒い部分がアンダークリップしたりする場合であっても、被測定対象のＭＴＦを測定することができる。

また、ＭＴＦ測定用チャートは、図９（ｂ）に示すように、図２に示したＭＴＦ測定用チャートＣＨにおいて、水平または垂直の境界の任意の１つに対して中心位置において所定角度（例えば、１０°〜３０°）を有する直線を境界として、コントラスト差の異なる色を配色してもよい。このようなＭＴＦ測定用チャートＣＨ_Ｆを用いることで、ＭＴＦ測定装置１は、角度別の方向のＭＴＦを測定するのみならず、被測定対象である撮像系のコントラスト差に基づくＭＴＦの測定が可能になる。
なお、図９では、分割角が３０°のチャートを例に示しているが、この角度は図２に示したように種々の角度であってもよい。

１ＭＴＦ測定装置
１０チャート画像記憶手段
１１画像位置特定手段
１１１チャート中心取得手段
１１２基準ＲＯＩ領域情報取得手段（基準画像領域情報取得手段）
１１３相対位置判定手段
１１４角度別ＲＯＩ領域特定手段（角度別画像領域特定手段）
１２画像抽出手段
１２１ＲＯＩ抽出手段（測定対象画像抽出手段）
１２２ＲＯＩ回転手段（測定対象画像回転手段）
１３演算手段
１３１エッジプロファイル生成手段
１３２トリミング手段
１３３ＭＴＦ算出手段
１４グラフ生成手段
２撮像系
３表示装置
ＣＨＭＴＦ測定用チャート
ＩＭＧ_ＣＨチャート画像

Claims

チャート面の所定位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを含むチャートを用いて、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、
被測定対象となる撮像系により所定角度回転して撮像された前記チャートの撮像画像であるチャート画像を記憶するチャート画像記憶手段と、
前記チャート画像内の中心位置と前記チャート画像内の水平方向または垂直方向においてコントラストが異なる放射領域間に跨った測定対象の基準となる基準測定対象画像の領域とに基づいて、前記中心位置を基準に、前記基準測定対象画像を前記等分割角ごとに回転した画像領域となる角度別測定対象画像の領域を特定する画像位置特定手段と、
前記基準測定対象画像および前記角度別測定対象画像を前記チャート画像記憶手段から抽出し、前記角度別測定対象画像を、前記基準測定対象画像からの回転角に応じて、当該基準測定対象画像の位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像を生成する画像抽出手段と、
前記等分割角ごとの前記回転測定対象画像および前記基準測定対象画像の各測定対象画像について前記ＭＴＦを算出する演算手段と、
を備えることを特徴とするＭＴＦ測定装置。
チャート面の所定位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを含むチャートを用いて、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、
被測定対象となる撮像系により所定角度回転して撮像された前記チャートの撮像画像であるチャート画像を記憶するチャート画像記憶手段と、
前記チャート画像内の前記放射領域の放射中心である中心位置を取得するチャート中心取得手段と、
前記チャート画像内の水平方向または垂直方向においてコントラストが異なる放射領域間に跨った領域を指定されることで、測定対象の基準となる基準測定対象画像の領域を示す領域情報を取得する基準画像領域情報取得手段と、
この基準画像領域情報取得手段で取得した基準測定対象画像の領域情報と、前記チャート中心取得手段で取得した中心位置とに基づいて、前記基準測定対象画像の前記中心位置に対する相対位置を判定する相対位置判定手段と、
この相対位置判定手段で判定した相対位置と前記基準画像領域情報取得手段で取得した基準測定対象画像の領域情報とに基づいて、前記チャート画像において、前記中心位置を基準に、前記基準測定対象画像を前記等分割角ごとに回転した画像領域となる角度別測定対象画像の領域を特定する角度別画像領域特定手段と、
前記基準測定対象画像および前記角度別測定対象画像を前記チャート画像記憶手段から抽出して読み出す測定対象画像抽出手段と、
この測定対象画像抽出手段で抽出した角度別測定対象画像を、前記中心位置を基準に、前記基準測定対象画像からの回転角に応じて、当該基準測定対象画像の位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像を生成する測定対象画像回転手段と、
この測定対象画像回転手段で生成した前記等分割角ごとの回転測定対象画像および前記基準測定対象画像の各測定対象画像について前記ＭＴＦを算出するＭＴＦ算出手段と、
を備えることを特徴とするＭＴＦ測定装置。
チャート面の所定位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを含むチャートを被測定対象となる撮像系により所定角度回転して撮像し、チャート画像記憶手段に記憶されたチャート画像から、前記撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するために、コンピュータを、
前記チャート画像内の中心位置と前記チャート画像内の水平方向または垂直方向においてコントラストが異なる放射領域間に跨った測定対象の基準となる基準測定対象画像の領域とに基づいて、前記中心位置を基準に、前記基準測定対象画像を前記等分割角ごとに回転した画像領域となる角度別測定対象画像の領域を特定する画像位置特定手段、
前記基準測定対象画像および前記角度別測定対象画像を前記チャート画像記憶手段から抽出し、前記角度別測定対象画像を、前記基準測定対象画像からの回転角に応じて、当該基準測定対象画像の位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像を生成する画像抽出手段、
前記等分割角ごとの前記回転測定対象画像および前記基準測定対象画像の各測定対象画像について前記ＭＴＦを算出する演算手段、
として機能させることを特徴とするＭＴＦ測定プログラム。
チャート面の所定位置から予め定めた等分割角で放射状に区分された放射領域ごとにコントラストの異なる色を配色したパタンを含むチャートを被測定対象となる撮像系により所定角度回転して撮像し、チャート画像記憶手段に記憶されたチャート画像から、前記撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するために、コンピュータを、
前記チャート画像内の前記放射領域の放射中心である中心位置を取得するチャート中心取得手段、
前記チャート画像内の水平方向または垂直方向においてコントラストが異なる放射領域間に跨った領域を指定されることで、測定対象の基準となる基準測定対象画像の領域の位置を示す領域情報を取得する基準画像領域情報取得手段、
この基準画像領域情報取得手段で取得した基準測定対象画像の領域情報と、前記チャート中心取得手段で取得した中心位置とに基づいて、前記基準測定対象画像の前記中心位置に対する相対位置を判定する相対位置判定手段、
この相対位置判定手段で判定した相対位置と前記基準画像領域情報取得手段で取得した基準測定対象画像の領域情報とに基づいて、前記チャート画像において、前記中心位置を基準に、前記基準測定対象画像を前記等分割角ごとに回転した画像領域となる角度別測定対象画像の領域を特定する角度別画像領域特定手段、
前記基準測定対象画像および前記角度別測定対象画像を前記チャート画像記憶手段から抽出して読み出す測定対象画像抽出手段、
この測定対象画像抽出手段で抽出した角度別測定対象画像を、前記中心位置を基準に、前記基準測定対象画像からの回転角に応じて、当該基準測定対象画像の位置に相当する位置に回転させた回転測定対象画像を生成する測定対象画像回転手段、
この測定対象画像回転手段で生成した前記等分割角ごとの回転測定対象画像および前記基準測定対象画像の各測定対象画像について前記ＭＴＦを算出するＭＴＦ算出手段、
として機能させることを特徴とするＭＴＦ測定プログラム。