JP6742178B2 - Ｍｔｆ測定装置およびそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、カメラの空間周波数特性を示すＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を測定するＭＴＦ測定装置およびそのプログラムに関する。

従来、カメラの解像度特性を定量的に測定する方法としてインメガサイクルチャートを用いた手法や、Ｓｌａｎｔｅｄ−Ｅｄｇｅ法（傾斜エッジ法）といった空間周波数特性を測定する方法がある。
インメガサイクルチャートを用いた手法は、テストチャートとして、一般社団法人映像情報メディア学会（ＩＴＥ：The Institute of Image Information and Television Engineers）が提供しているテストチャート（ＩＴＥ高精細度インメガサイクルチャート：図１０参照）を用いて、当該チャートをカメラで撮像した画像から、ＣＴＦ（Contrast Transfer Function）を空間周波数特性として測定する手法である。
図１０に示すように、インメガサイクルチャートは、映像周波数１ＭＨｚから３６ＭＨｚまでに相当する白黒の縦縞を並べ、チャート中心と４つのコーナー部分に８００ＴＶＬ／ｐｈ（２７．７ＭＨｚ）の縦縞を並べた矩形波のパターンを有している。

Ｓｌａｎｔｅｄ−Ｅｄｇｅ法は、撮像素子に対して垂直（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ーンをカメラで撮像し、撮像画像中の所定領域（ＲＯＩ：Region Of Interest〔関心領域〕）の画像（ＲＯＩ画像）を用いて、水平方向の周波数特性または垂直方向の周波数特性（ＭＴＦ）を測定する手法である（特許文献１〜３、非特許文献１参照）。
図１１（ａ）に、垂直方向から数度傾いた境界が直線となる白黒パターンのＲＯＩ画像（垂直エッジ画像）を示し、図１１（ｂ）に、水平方向から数度傾いた境界が直線となる白黒パターンのＲＯＩ画像（水平エッジ画像）を示している。

例えば、図１１（ａ）のＲＯＩ画像（垂直エッジ画像）から、ＭＴＦとして水平方向の周波数特性を求める場合、まず、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法は、図１２（ａ）に示すように、エッジｅの傾きθｅと同じ角度で水平軸（ｘ軸）にエッジ画像の画素を投影する。
そして、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法は、図１２（ｂ）に示すように、水平軸（ｘ軸）に投影された画素の画素値をサブピクセル単位ごとに平均化することで、エッジの特性を示すエッジプロファイルを生成する。
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：Line 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。

なお、図１１（ｂ）のＲＯＩ画像（水平エッジ画像）から、ＭＴＦとして垂直方向の周波数特性を求める場合、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法は、エッジ画像の画素を投影する軸を垂直軸とすることで、図１１（ａ）のＲＯＩ画像（垂直エッジ画像）と同様の手法でＭＴＦを求めている。
あるいは、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法においては、図１１（ｂ）のＲＯＩ画像（水平エッジ画像）を９０°回転させて、図１１（ａ）のＲＯＩ画像（垂直エッジ画像）と同様に、エッジ画像の画素を水平軸（ｘ軸）に投影してＭＴＦを求めている。

特開２０１０−１９７２０１号公報 特開２０１０−２３７１７７号公報 特開２０１５−９４７０１号公報

ISO 12233:2014,"Photography - Electronic still picture imaging - Resolution and spatial frequency responses"

前記したインメガサイクルチャートを用いた手法は、当該チャートが１４種類の周波数にしか対応していないため、測定可能な周波数が限定されている。また、この手法は、特性を測定する対象のカメラが高精細化すればするほど、カメラの撮像素子のサンプリング周波数によっては、折り返し歪みの影響を受けやすいという問題がある。

一方、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法は、エッジプロファイルを生成する際に、画素値をサブピクセル単位ごとに平均化するオーバーサンプリングの効果により、撮像素子のナイキスト周波数内では折り返し歪みの影響を受けにくい。
そのため、より正確にカメラの空間周波数特性を測定するためには、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法を用いることが好ましいといえる。

しかし、空間周波数特性は、わずかなフォーカスのずれでその特性が大きく変化する。そこで、実際に、空間周波数特性を測定する場合、少しずつカメラのフォーカス位置を動かして、その都度測定を行う処理を繰り返し、最良の周波数特性となるフォーカス位置での測定結果を求める必要がある。
特に、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法は、ＭＴＦの測定に際し、エッジの傾きを求める等の演算コストを伴う処理が発生するため、正確な周波数特性を求めるためには時間を要してしまうとうい問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法でＭＴＦを測定する場合に、１回の演算で正確なＭＴＦを測定することが可能なＭＴＦ測定装置およびそのプログラムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係るＭＴＦ測定装置は、カメラの撮像素子に対して垂直方向または水平方向から所定角度（数度）傾いた境界が直線となる白黒パターンを撮像して、カメラ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、エッジ広がり量測定手段と、フレーム選択手段と、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、エッジ広がり量測定手段によって、フォーカス位置を動かしてカメラが白黒パターンを撮像した複数のフレームにおいて、エッジを含む所定領域（ＲＯＩ）で、明部と暗部との間の明度となる画素数をエッジ広がり量として測定する。すなわち、エッジ広がり量測定手段は、白と黒との明度の間のグレーで撮像されている画素数をエッジ広がり量として測定する。このエッジ広がり量は、フォーカスが合っていない場合、フォーカスのぼけによってシャープなエッジが撮像されず、グレーの画素数が多くなるため、フォーカスが合っているか否かの基準として用いることができる。

そして、ＭＴＦ測定装置は、フレーム選択手段によって、複数のフレームにおいて、エッジ広がり量測定手段で測定されたエッジ広がり量が最小のフレームを選択する。これによって、フォーカスが合った状態で撮像されたフレームが選択される。
そして、ＭＴＦ測定装置は、ＭＴＦ算出手段によって、フレーム選択手段で選択されたフレームにおいて、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法を用いて、所定領域（ＲＯＩ）のＭＴＦを算出する。
これによって、ＭＴＦ測定装置は、フォーカスの合った画像から、一度のＭＴＦの計算で、正確にＭＴＦを測定することができる。

また、前記課題を解決するため、本発明に係るＭＴＦ測定装置は、カメラの撮像素子に対して垂直方向または水平方向から所定角度（数度）傾いた境界が直線となる白黒パターンを撮像して、カメラ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、エッジ広がり量測定手段と、フォーカス位置選択手段と、ＭＴＦ算出手段と、を備える構成としてもよい。

かかる構成において、ＭＴＦ測定装置は、エッジ広がり量測定手段によって、フォーカス位置を動かしてカメラが白黒パターンを撮像した複数のフレームにおいて、エッジを含む所定領域（ＲＯＩ）で、明部と暗部との間の明度となる画素数をエッジ広がり量として測定する。

そして、ＭＴＦ測定装置は、フォーカス位置選択手段によって、フォーカス位置を動かして撮像された複数のフレームにおいて、エッジ広がり量測定手段で測定されたエッジ広がり量が最小のフレームを撮像したフォーカス位置を選択する。これによって、最もフォーカスが合ったときのフォーカス位置が選択されることになる。
そして、ＭＴＦ測定装置は、カメラのフォーカス位置をフォーカス位置選択手段で選択されたフォーカス位置に固定して撮像したフレームを入力し、ＭＴＦ算出手段によって、当該フレームにおいて、Ｓｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法を用いて、所定領域（ＲＯＩ）のＭＴＦを算出する。
これによって、ＭＴＦ測定装置は、フォーカス位置の移動に伴う動きぼけがなく、フォーカス位置が完全に固定された状態で撮像された画像から、一度のＭＴＦの計算で、正確にＭＴＦを測定することができる。

なお、ＭＴＦ測定装置は、コンピュータを、前記したエッジ広がり量測定手段、フレーム選択手段、ＭＴＦ算出手段、として機能させるためのＭＴＦ測定プログラムで動作させることができる。また、ＭＴＦ測定装置は、コンピュータを、前記したエッジ広がり量測定手段、フォーカス位置選択手段、ＭＴＦ算出手段、として機能させるためのＭＴＦ測定プログラムで動作させることができる。

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、エッジ広がり量の測定によって、ＭＴＦの計算に最適なフォーカスの合った画像またはフォーカス位置を決定した後、ＭＴＦを計算することができる。
そのため、本発明は、従来のＳｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法のように、フォーカス位置の調整とＭＴＦの演算とを繰り返してＭＴＦを測定する手法に比べて、フォーカス調整に要する時間を大きく削減することができ、高速かつ正確にＭＴＦを測定することができる。

本発明の第１実施形態に係るＭＴＦ測定装置の構成を示すブロック構成図である。 撮像画像におけるＲＯＩを説明するための図であって、（ａ）は垂直のＲＯＩ（垂直エッジ画像）、（ｂ）は水平のＲＯＩ（水平エッジ画像）である。 エッジの広がりを説明するための説明図である。 エッジ広がり量からＭＴＦ測定対象フレームを特定する手法を説明するための説明図である。 本発明の第１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。 本発明の第２実施形態に係るＭＴＦ測定装置の構成を示すブロック構成図である。 本発明の第２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。 本発明の第１実施形態に係るＭＴＦ測定装置の変形例の構成を示すブロック構成図である。 本発明の第２実施形態に係るＭＴＦ測定装置の変形例の構成を示すブロック構成図である。 従来のテストチャートの例であるインメガサイクルチャートである。 従来のＳｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法で用いられるエッジ画像であって、（ａ）は、ＭＴＦとして水平周波数特性を求めるための画像（垂直エッジ画像）、（ｂ）は、ＭＴＦとして垂直周波数特性を求めるための画像（水平エッジ画像）である。 従来のＳｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法のエッジプロファイルの生成手順を説明するための図であって、（ａ）はエッジ画像の画素をエッジの傾きで水平軸（ｘ軸）に投影する処理、（ｂ）は投影された画素の画素値を平均化してエッジプロファイルを生成する処理を示す図である。

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。
≪第１実施形態≫
［ＭＴＦ測定装置の構成］
最初に、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るＭＴＦ測定装置１の構成について説明する。

ＭＴＦ測定装置１は、カメラ２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、被測定対象のカメラ２を接続している。

カメラ２は、ＭＴＦの測定対象である一般的なカメラ（撮像系）である。このカメラ２は、少なくともフォーカス調整機能（ここでは、フォーカスレンズ２０とその駆動部２１）を備えたビデオカメラである。駆動部２１は、フォーカスリング（不図示）等の操作によって、フォーカスレンズ２０の位置（フォーカス位置）を駆動制御するものである。ここでは、操作者がフォーカスリング（不図示）等を操作し、フォーカス位置を手前から奥、または、奥から手前に動かすことで、カメラ２は、そのフォーカス位置でテストチャートＣを撮像した映像（動画像）を、ＭＴＦ測定装置１に出力する。

テストチャート（ＭＴＦ測定用チャート）Ｃは、カメラ２の撮像素子（不図示）に対して垂直方向または水平方向から所定角度傾いた境界が直線となる白黒パターンを有するＳｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法で用いるチャートである。カメラ２は、テストチャートＣの白黒の境界線が、所定角度（１〜５度程度）傾いた状態で撮像する。ここで、水平方向の周波数特性を測定する場合、カメラ２は、図２（ａ）のように、境界線を斜め垂直方向にした状態でテストチャートＣを撮像する。そして、操作者は、図２（ａ）のように、テストチャートＣを撮像した映像からＲＯＩを指定する。この場合、ＲＯＩによって、水平方向で明度（基準白レベル、基準黒レベル）が異なる垂直エッジ画像が特定される。
また、垂直方向の周波数特性を測定する場合、カメラ２は、図２（ｂ）のように、境界線を斜め水平方向にした状態でテストチャートＣを撮像する。そして、操作者は、図２（ｂ）のように、テストチャートＣを撮像した映像からＲＯＩを指定する。この場合、ＲＯＩによって、垂直方向で明度（基準白レベル、基準黒レベル）が異なる水平エッジ画像が特定される。

以下、カメラ２で撮像された映像によって、カメラ２のＭＴＦを測定するＭＴＦ測定装置１の構成について詳細に説明する。
ＭＴＦ測定装置１は、映像入力手段１０と、ＲＯＩ特定手段１１と、ＲＯＩ切り出し手段１２と、エッジ広がり量測定手段１３と、フレーム選択手段１４と、ＭＴＦ算出手段１５と、を備える。

映像入力手段１０は、カメラ２から、テストチャートＣを撮像した映像を入力するものである。この映像入力手段１０は、入力した映像をフレーム単位でＲＯＩ切り出し手段１２に出力する。
このとき、映像入力手段１０は、フレームを、当該フレームを特定する番号（フレーム番号）と対応付けてＲＯＩ切り出し手段１２に出力する。なお、カメラ２から、タイムコードが記録された映像信号を入力される場合、フレームを特定する番号としてタイムコードを用いてもよい。
ここでは、映像入力手段１０は、操作者の指示によって、映像の入力と終了が指示され、フォーカスを動かしている間の映像を入力する。

ＲＯＩ特定手段１１は、ＲＯＩを特定する情報（ＲＯＩ特定情報）を入力するものである。このＲＯＩ特定情報は、例えば、ＲＯＩの対角点の座標等である。このＲＯＩ特定手段１１は、入力されたＲＯＩ特定情報をＲＯＩ切り出し手段１２に出力する。

ＲＯＩ切り出し手段１２は、映像入力手段１０で入力された映像から、ＲＯＩ特定手段１１から入力されたＲＯＩ特定情報で特定されるＲＯＩの領域をフレーム単位で切り出すものである。このＲＯＩ切り出し手段１２において、フレーム番号とフレーム（画像）とが対応付けられてＲＯＩの領域が切り出される。

エッジ広がり量測定手段１３は、ＲＯＩ切り出し手段１２で切り出されるＲＯＩの領域において、エッジの広がりの度合いを示すエッジ広がり量を、フレームごとに測定するものである。このエッジ広がり量測定手段１３は、測定したエッジ広がり量を、測定したフレームのフレーム番号に対応付けて、フレーム選択手段１４に出力する。
なお、エッジ広がり量測定手段１３は、ＲＯＩ切り出し手段１２にフレームが入力されるたびにエッジ広がり量を測定することとしてもよいし、ＲＯＩ切り出し手段１２にフォーカスを動かしている状態のＲＯＩ切り出し映像をすべて記憶手段（不図示）に記憶した後にそれぞれのフレームにおいてエッジ広がり量を測定することとしてもよい。

ここでエッジの広がりとは、ＲＯＩを構成する基準白（明部）と基準黒（暗部）の画素の間に、基準白と基準黒との間の明度の画素が存在する範囲をいう。フォーカスが合った状態で撮像されたＲＯＩは、エッジ部分で基準白と基準黒との明度の画素数が少なくなる。しかし、フォーカスが合っていない状態では、エッジ部分で基準白と基準黒との間の明度の画素数が多くなる。
すなわち、エッジの広がりは、フォーカスが合っているか否かを判定する基準となる。
そこで、エッジ広がり量測定手段１３は、ＲＯＩ切り出し手段１２で切り出されたＲＯＩの領域において、フレームごとに、フォーカスが合っているか否かを判定する基準として、エッジの広がりの度合いを示すエッジ広がり量を測定する。

ここで、図３を参照（適宜図１参照）して、エッジ広がり量測定手段１３で行うエッジ広がり量の計測について具体的に説明する。
ここでは、ＲＯＩで特定される画像として垂直エッジ画像を用いて、水平方向のエッジ広がり量を計測する例を説明する。

図３に示すように、エッジ広がり量測定手段１３は、ＲＯＩ上の水平方向の行（ラインＬ）に沿って、ＲＯＩの左端から隣接画素の信号レベル（明度）が予め定めた明度差を超過する水平位置までを一方の基準（ここでは、基準白Ｗ：明部）の信号レベルと判定し、当該水平位置をエッジの広がりの左端とする。また、エッジ広がり量測定手段１３は、エッジの広がりの左端を特定後、さらに、ＲＯＩ上の水平方向の行（ラインＬ）に沿って、隣接画素の信号レベルが予め定めた明度差に収まる水平位置をエッジの広がりの右端とする。このエッジの広がりの右端より右に連続する画素の信号レベルが他方の基準（ここでは、基準黒Ｂ：暗部）の信号レベルとなる。
ここでは、左の基準の信号レベルがＷ、右の基準の信号レベルがＢとなる例で示したが、左の基準の信号レベルがＢ、右の基準の信号レベルがＷとなるエッジ画像を用いても同様の手法で測定できる。

このエッジ広がり量測定手段１３は、エッジの広がりの右端については、ＲＯＩ上の水平方向の行（ラインＬ）に沿って、ＲＯＩの右端から信号レベル（明度）が予め定めた明度差を超過する水平位置までを基準（ここでは、基準黒Ｂ）の信号レベルと判定し、当該水平位置をエッジの広がりの右端と判定することとしてもよい。
これによって、エッジ広がり量測定手段１３は、基準白Ｗと基準黒Ｂとの間で、異なる明度の範囲をエッジの広がり（画素数）として特定することができる。
ここでは、エッジ広がり量測定手段１３は、ＲＯＩ（垂直エッジ画像）のすべてのラインでエッジの広がりを特定しその総和または平均を求めることでエッジ広がり量としてもよい。なお、エッジ広がり量は、少なくとも１ラインで測定したエッジの広がりとしてもよいが、ノイズ等の影響を考慮して、統計量（エッジ広がりの総和、平均）を用いることが好ましい。

また、ここでは、垂直エッジ画像から、水平方向のエッジ広がり量を計測する例を説明したが、ＲＯＩで特定される画像として水平エッジ画像を用いる場合、ラインの変わりに垂直方向の列（カラム）でエッジ広がり量を測定すればよい。
なお、ＲＯＩで特定される画像が垂直エッジ画像（図２（ａ））であるか水平垂直エッジ画像（図２（ｂ））であるかは、予め外部から設定されることとしてもよいし、ＲＯＩの水平画素数、垂直画素数の大きさによって、エッジ広がり量測定手段１３が判別することとしてもよい。
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。

フレーム選択手段１４は、撮像されたフレームの中で、エッジ広がり量が最も小さいＲＯＩに対応するフレームを選択するものである。ここでは、フレーム選択手段１４は、エッジ広がり量測定手段１３で測定されたフレーム番号に対応付けられているエッジ広がり量が最小のフレーム番号に対応するフレームをＭＴＦ測定対象フレームとして選択する。このフレーム選択手段１４は、選択したフレーム番号に対応付けられているＲＯＩの画像をＭＴＦ算出手段１５に出力する。

例えば、フレーム選択手段１４は、図４に示すように、フレーム番号順に逐次入力されるエッジ広がり量が最小値となったＲＯＩのフレーム番号のフレームをＭＴＦ測定対象フレームとする。この場合、フレーム選択手段１４は、エッジ広がり量が最小となるフレームを特定するために、エッジ広がり量が最小となるフレーム前後の少なくとも数フレーム分のＲＯＩで特定される画像を記憶手段（不図示）に保持する。

ＭＴＦ算出手段１５は、ＭＴＦ測定対象フレーム内のＲＯＩからＭＴＦを算出するものである。ここでは、ＭＴＦ算出手段１５は、フレーム選択手段１４で選択されたフレーム番号で特定されるＲＯＩの領域の画像についてＭＴＦを算出する。
このＭＴＦ算出手段１５は、一般的なＳｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法を用いて、ＲＯＩ（エッジ画像）から、ＭＴＦを算出する。すなわち、ＭＴＦ算出手段１５は、エッジ画像からエッジの特性を示すエッジプロファイルを生成し、エッジプロファイルを微分することで、線広がり関数（ＬＳＦ）を求め、ＬＳＦをフーリエ変換することでＭＴＦを求める。

以上説明したようにＭＴＦ測定装置１を構成することで、ＭＴＦ測定装置１は、フォーカスの合った状態で撮像されたＭＴＦ測定対象フレームのＲＯＩで、ＭＴＦを測定することができる。このとき、ＭＴＦ測定装置１は、フォーカス位置の調整とＭＴＦの計算とを繰り返すことなく、フォーカスの合ったＭＴＦ測定対象フレームのＲＯＩで、ＭＴＦの計算を１回行えばよく、ＭＴＦ測定を高速に行うことができる。
なお、ＭＴＦ測定装置１は、図示を省略したコンピュータを、前記した各手段として機能させるプログラム（ＭＴＦ測定プログラム）で動作させることができる。

［ＭＴＦ測定装置の動作］
次に、図５を参照（構成については、適宜図１参照）して、本発明の第１実施形態に係るＭＴＦ測定装置１の動作について説明する。
まず、ＭＴＦ測定装置１は、ＲＯＩ特定手段１１によって、ＭＴＦ測定領域を特定するＲＯＩ特定情報を入力する（ステップＳ１）。ここでは、ＭＴＦ測定装置１は、カメラ２が撮像したテストチャートＣの撮像画像上で指定された矩形領域（ＲＯＩ）を特定するＲＯＩ特定情報（例えば、対角点の座標）を入力する。

そして、ＭＴＦ測定装置１は、映像入力手段１０によって、操作者がカメラ２のフォーカス位置を動かして撮像した映像を入力する（ステップＳ２）。
そして、ＭＴＦ測定装置１は、ＲＯＩ切り出し手段１２によって、入力された映像から、ステップＳ１で入力されたＲＯＩ特定情報で特定されるＲＯＩの領域をフレーム単位で切り出す（ステップＳ３）。
これによって、フォーカス位置の異なるフレーム（ＲＯＩの領域）が、順次、ＲＯＩ切り出し手段１２で切り出されることになる。

そして、ＭＴＦ測定装置１は、エッジ広がり量測定手段１３によって、ＲＯＩ切り出し手段１２で切り出されたＲＯＩのエッジ広がり量を測定する（ステップＳ４）。ここでは、ＲＯＩで特定される画像が垂直エッジ画像（図２（ａ））であれば、エッジ広がり量測定手段１３は、フレーム単位で、ＲＯＩの画像領域内のラインごとに、基準黒と基準白との間の明度の画素数を測定し、当該画素数の総ライン数の和または平均をエッジ広がり量とする。また、ＲＯＩで特定される画像が水平エッジ画像（図２（ｂ））であれば、エッジ広がり量測定手段１３は、フレーム単位で、ＲＯＩの画像領域内のカラムごとに、基準黒と基準白との間の明度の画素数を測定し、当該画素数の総カラム数の和または平均をエッジ広がり量とする。

そして、ＭＴＦ測定装置１は、フレーム選択手段１４によって、ステップＳ４で測定されるエッジ広がり量が最小のＲＯＩに対応するフレームをＭＴＦ測定対象フレームとして選択する（ステップＳ５）。ここでは、フレーム選択手段１４は、エッジ広がり量が最小のフレームのフレーム番号を選択し、選択したフレーム番号のＲＯＩで特定される画像をＭＴＦ算出手段１５に出力する。

その後、ＭＴＦ測定装置１は、ＭＴＦ算出手段１５によって、ステップＳ５で選択されたフレーム番号に対応するＲＯＩでＭＴＦを算出する（ステップＳ６）。
すなわち、ＭＴＦ算出手段１５は、フレーム選択手段１４から出力される、ステップＳ５で選択したフレーム番号のＲＯＩで特定される画像からＭＴＦを算出する。

以上の動作によって、ＭＴＦ測定装置１は、フォーカスの合ったＭＴＦ測定対象フレームのＲＯＩで１回のＭＴＦの計算を行うだけで、最良の周波数特性となるＭＴＦを測定することができる。

≪第２実施形態≫
［ＭＴＦ測定装置の構成］
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るＭＴＦ測定装置１Ｂの構成について説明する。
ＭＴＦ測定装置１Ｂは、カメラ２Ｂの空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するものである。ＭＴＦ測定装置１Ｂは、ＭＴＦ測定装置１（図１参照）と同様に、エッジ画像のエッジ広がり量によって、フォーカス位置を特定して、そのフォーカス位置で撮像されたＲＯＩでＭＴＦを測定する。ただし、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、カメラ２Ｂのフォーカス位置を指定する機能を有する。
ここでは、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、被測定対象のカメラ２Ｂを接続している。

カメラ２Ｂは、ＭＴＦの被測定対象の撮像系である。このカメラ２Ｂは、カメラ２（図１参照）と同様に、少なくともフォーカス調整機能（ここでは、フォーカスレンズ２０とその駆動部２１）を備えたビデオカメラであって、さらに、フォーカス位置を外部に出力するとともに、指定されたフォーカス位置にフォーカスを合わせる機能を有する。
テストチャートＣは、図１で説明したものと同一であるため、説明を省略する。

以下、ＭＴＦ測定装置１Ｂの構成について詳細に説明する。
ＭＴＦ測定装置１Ｂは、映像入力手段１０Ｂと、ＲＯＩ特定手段１１と、ＲＯＩ切り出し手段１２と、エッジ広がり量測定手段１３Ｂと、ＭＴＦ算出手段１５Ｂと、フォーカス位置選択手段１６と、フォーカス位置指定手段１７と、を備える。
ＲＯＩ特定手段１１およびＲＯＩ切り出し手段１２は、図１で説明したＭＴＦ測定装置１の構成と同じものであるため、説明を省略する。以下、映像入力手段１０Ｂ、エッジ広がり量測定手段１３Ｂ、フォーカス位置選択手段１６、フォーカス位置指定手段１７、ＭＴＦ算出手段１５Ｂの順に説明する。

映像入力手段１０Ｂは、カメラ２Ｂから、テストチャートＣを撮像した映像およびフォーカス位置を入力するものである。この映像入力手段１０Ｂは、入力した映像をフレーム単位でＲＯＩ切り出し手段１２に出力する。
このとき、映像入力手段１０Ｂは、フレームを、フォーカス位置と対応付けてＲＯＩ切り出し手段１２に出力する。

エッジ広がり量測定手段１３Ｂは、ＲＯＩ切り出し手段１２で切り出されるＲＯＩの領域において、エッジの広がりの度合いを示すエッジ広がり量を、フレームごとに測定するものであって、エッジ広がり量測定手段１３（図１参照）と同じ機能を有する。このエッジ広がり量測定手段１３Ｂは、フレームごとに測定したエッジ広がり量と、当該フレームに対応付けられているフォーカス位置とを、フォーカス位置選択手段１６に出力する。

フォーカス位置選択手段１６は、エッジ広がり量が最も小さいフレームのフォーカス位置を選択するものである。ここでは、フォーカス位置選択手段１６は、エッジ広がり量測定手段１３Ｂから入力されるフレームごとのエッジ広がり量およびフォーカス位置において、エッジ広がり量が最小となるフォーカス位置を、ＭＴＦ測定フォーカス位置として選択する。このフォーカス位置選択手段１６は、選択したフォーカス位置（ＭＴＦ測定フォーカス位置）をフォーカス位置指定手段１７に出力する。
なお、フォーカス位置選択手段１６は、操作者によるフォーカス位置の移動が完了した後に動作することとする。例えば、フォーカス位置選択手段１６は、操作者によるフォーカス位置の移動後、外部から操作者によって指示されることで動作する。

フォーカス位置指定手段１７は、フォーカス位置選択手段１６で選択されたフォーカス位置となるように、カメラ２Ｂにフォーカス位置を指示するものである。これによって、映像入力手段１０Ｂには、フォーカス調整後のフォーカスの合った状態で映像が入力され、フォーカスの合ったフレームがＲＯＩ切出し手段１２に入力されることになる。

ＭＴＦ算出手段１５Ｂは、ＭＴＦ測定対象フレーム内のＲＯＩからＭＴＦを算出するものである。ここでは、ＭＴＦ算出手段１５Ｂは、ＲＯＩ切り出し手段１２で切り出された、ＲＯＩ特定手段１１で特定されるＲＯＩの領域の画像について、ＭＴＦを算出する。
なお、ＭＴＦ算出手段１５ＢにおけるＭＴＦの算出手法は、ＭＴＦ算出手段１５（図１参照）と同様に、一般的なＳｌａｎｔｅｄ−ｅｄｇｅ法を用いればよい。
ここで、フォーカス位置指定手段１７によって指定されたフォーカス位置にフォーカス調整後、フォーカスを動かしていない状態でエッジ広がり量に変化がないため、ＭＴＦ算出手段１５Ｂは、フォーカス調整後のいずれかのフレームをＭＴＦ測定対象フレームとする。

以上説明したようにＭＴＦ測定装置１Ｂを構成することで、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、フォーカスの合った状態で撮像されたＭＴＦ測定対象フレームのＲＯＩを用いて、ＭＴＦを測定することができる。このとき、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、フォーカス位置の調整とＭＴＦの計算とを繰り返すことなく、フォーカスの合ったＭＴＦ測定対象フレームのＲＯＩで、ＭＴＦの計算を１回行えばよく、ＭＴＦ測定を高速に行うことができる。
さらに、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、フォーカスの合った状態でフォーカス位置を固定してＭＴＦを測定するため、動画像のフレームレートに依存する１フレーム期間内での、フォーカスリングの移動に伴う動きぼけがなく、精度よくＭＴＦを測定することができる。
なお、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、図示を省略したコンピュータを、前記した各手段として機能させるプログラム（ＭＴＦ測定プログラム）で動作させることができる。

［ＭＴＦ測定装置の動作］
次に、図７を参照（構成については、適宜図６参照）して、本発明の第２実施形態に係るＭＴＦ測定装置１Ｂの動作について説明する。
まず、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、ＲＯＩ特定手段１１によって、ＭＴＦ測定領域を特定するＲＯＩ特定情報を入力する（ステップＳ１０）。

そして、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、映像入力手段１０Ｂによって、操作者がカメラ２のフォーカス位置を動かして撮像した映像をフォーカス位置とともに入力する（ステップＳ１１）。
そして、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、ＲＯＩ切り出し手段１２によって、入力された映像から、ステップＳ１０で入力されたＲＯＩ特定情報で特定されるＲＯＩの領域をフレーム単位で切り出す（ステップＳ１２）。
これによって、フォーカス位置の異なるフレーム（ＲＯＩの領域）が、順次、ＲＯＩ切り出し手段１２で切り出されることになる。

そして、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、エッジ広がり量測定手段１３Ｂによって、ＲＯＩ切り出し手段１２で切り出されたＲＯＩのエッジ広がり量を測定する（ステップＳ１３）。

そして、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、フォーカス位置選択手段１６によって、ステップＳ１２で測定されるエッジ広がり量が最小のフォーカス位置をＭＴＦ測定フォーカス位置として選択する（ステップＳ１４）。

その後、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、フォーカス位置指定手段１７によって、ステップＳ１４で選択されたＭＴＦ測定フォーカス位置を指定することで、カメラ２Ｂの駆動部２１を駆動させて、フォーカスレンズ２０のフォーカス位置を指定された位置に移動させる（ステップＳ１５）。

さらに、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、映像入力手段１０Ｂによって、ＭＴＦ測定フォーカス位置でフォーカスが固定された画像を入力する（ステップＳ１６）。
そして、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、ＲＯＩ切り出し手段１２によって、入力された映像から、ステップＳ１０で入力されたＲＯＩ特定情報で特定されるＲＯＩの領域をフレーム単位で切り出す（ステップＳ１７）。

そして、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、ＭＴＦ算出手段１５Ｂによって、ステップＳ１７でＲＯＩ切り出し手段１２により切り出されたＭＴＦ測定フォーカス位置で撮像された画像内のＲＯＩでＭＴＦを算出する（ステップＳ１８）。

以上の動作によって、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、フォーカスの合ったＭＴＦ測定対象フレームのＲＯＩで１回のＭＴＦの計算を行うだけで、最良の周波数特性となるＭＴＦを測定することができる。
以上、本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置１，１Ｂの構成および動作について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。

≪変形例１≫
ここでは、ＭＴＦ測定装置１，１Ｂは、フォーカスを動かしてカメラ２，２Ｂが撮像したテストチャートＣの映像（動画像）を入力した。しかし、フォーカス位置を動かす対象をテストチャートＣとしてもよい。例えば、テストチャートＣを印刷あるいは貼付した金属板、ガラス板等を垂直に固定し、カメラ２，２Ｂの光軸方向に移動させるＸステージを用いてもよい。この場合、カメラ２Ｂはフォーカス位置を出力する機能や、フォーカス位置にフォーカスを合わせる機能を有する必要はなく、Ｘステージがその機能を有することになる。これによって、カメラ２，２Ｂのフォーカスリングよりもフォーカス位置を微細に調整することができる。

≪変形例２≫
また、ここでは、テストチャートＣとして、垂直または水平方向の周波数特性を測定する単方向のエッジを有するチャートを用いた。しかし、テストチャートＣは、例えば、特開２０１０−２３７１７７号公報に記載のような複数の方向にエッジ（直線）を有する多方向ＭＴＦ測定用チャートを用いてもよい。
その場合、ＲＯＩ特定手段１１は、多方向ＭＴＦ測定用チャートを撮像した画像から複数のＲＯＩを特定することとする。そして、エッジ広がり量測定手段１３，１３Ｂは、複数のＲＯＩごとにエッジ広がり量を測定する。なお、エッジの方向によって、ＲＯＩを斜めに傾けて設定する場合、エッジ広がり量測定手段１３，１３Ｂは、そのＲＯＩの画像をその傾きに応じて回転させてから、エッジ広がり量を測定すればよい。

このとき、ＭＴＦ測定装置１（図１参照）であれば、フレーム選択手段１４によって、ＲＯＩごとにエッジ広がり量が最小となるフレームを選択し、ＭＴＦ算出手段１５によって、ＲＯＩごとに個別にエッジ広がり量が最小となるフレームを読み出して、ＲＯＩのＭＴＦを算出する。

また、ＭＴＦ測定装置１Ｂ（図６参照）であれば、フォーカス位置選択手段１６によって、ＲＯＩごとにエッジ広がり量が最小となるフォーカス位置を選択し、フォーカス位置指定手段１７によって、ＲＯＩごとにフォーカス位置を切り替える。そして、ＭＴＦ測定装置１Ｂは、映像入力手段１０Ｂによって、順次、ＲＯＩごとに最適なフォーカス位置で撮像した画像をＲＯＩ切り出し手段１２に出力し、ＭＴＦ算出手段１５Ｂによって、ＲＯＩごとにフレームを読み出してＭＴＦを算出する。
これによって、撮像する多方向ＭＴＦ測定用チャートがカメラ２，２Ｂの光軸に対してあおりが発生している場合でも、個々のＲＯＩで最適なフォーカス位置のフレームを用いて、精度よくＭＴＦを算出することができる。

≪変形例３≫
また、ここでは、ＲＯＩ切り出し手段１２で逐次ＲＯＩを切り出すこととしたが、ＲＯＩを含んだ連続するフレームをそのまま記憶して、フレーム内のＲＯＩの領域でＭＴＦを測定することとしてもよい。

例えば、図８に示すように、図１のＲＯＩ切り出し手段１２の代わりに、フレームを記憶するフレーム記憶手段１８を備えるＭＴＦ測定装置１Ｃとして構成してもよい。この場合、ＲＯＩ特定手段１１は、エッジ広がり量測定手段１３およびＭＴＦ算出手段１５にＲＯＩ特定情報を出力する。そして、エッジ広がり量測定手段１３が、フレーム内のＲＯＩ特定情報で特定されるＲＯＩでエッジ広がり量を測定し、ＭＴＦ算出手段１５が、フレーム内のＲＯＩ特定情報で特定されるＲＯＩでＭＴＦを算出すればよい。

また、例えば、図９に示すように、図６のＲＯＩ切り出し手段１２の代わりに、フレームを記憶するフレーム記憶手段１８を備えるＭＴＦ測定装置１Ｄとして構成してもよい。この場合、ＲＯＩ特定手段１１は、エッジ広がり量測定手段１３ＢおよびＭＴＦ算出手段１５ＢにＲＯＩ特定情報を出力する。そして、エッジ広がり量測定手段１３Ｂが、フレーム内のＲＯＩ特定情報で特定されるＲＯＩでエッジ広がり量を測定し、ＭＴＦ算出手段１５Ｂが、フレーム内のＲＯＩ特定情報で特定されるＲＯＩでＭＴＦを算出すればよい。

≪変形例４≫
また、ここでは、測定したＭＴＦをそのまま外部に出力することとした。しかし、ＭＴＦ測定装置１，１Ｂは、ＭＴＦ算出手段１５，１５Ｂの後段にグラフ生成手段を備える構成としてもよい。
このグラフ生成手段は、例えば、横軸に周波数、縦軸にＭＴＦをとった座標上にＭＴＦ算出手段１５，１５Ｂ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。このグラフ生成手段が、生成したグラフを表示装置に出力することで、操作者がカメラ２，２ＢのＭＴＦの解析結果を視認することができる。

≪変形例５≫
また、ここでは、エッジ広がり量測定手段１３，１３Ｂで、隣接画素間の明度差が予め定めた明度差を超える画素の明度を、明部と暗部との間の明度と判定して、エッジ広がり量を測定することとした。
しかし、ＲＯＩに含まれる画素の中で、明度の信号レベルＷと暗部の信号レベルＢとの間の予め定めた範囲の明度を持つ画素数を数えることで、エッジの広がり量を測定してもよい。この場合、明部の信号レベルＷや暗部の信号レベルＢは、隣接画素間の明度差が予め定めた明度差を超えない画素の信号レベルの平均値から求めてもよいし、予め映像信号レベルから測定して手動で設定しておいてもよい。

１ ＭＴＦ測定装置
１０ 映像入力手段
１１ ＲＯＩ特定手段
１２ ＲＯＩ切り出し手段
１３ エッジ広がり量測定手段
１４ フレーム選択手段
１５ ＭＴＦ算出手段
１６ フォーカス位置選択手段
１７ フォーカス位置指定手段
１８ フレーム記憶手段
２ カメラ
２０ フォーカスレンズ
２１ 駆動部
Ｃ テストチャート（ＭＴＦ測定用チャート）

Claims (6)

1. カメラの撮像素子に対して垂直方向または水平方向から所定角度傾いた境界が直線となる白黒パターンを撮像して、前記カメラ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、
   フォーカス位置を動かして前記カメラが前記白黒パターンを撮像した複数のフレームにおいて、エッジを含む所定領域で、明部と暗部との間の明度となる画素数をエッジ広がり量として測定するエッジ広がり量測定手段と、
   前記複数のフレームにおいて、前記エッジ広がり量測定手段で測定されたエッジ広がり量が最小のフレームを選択するフレーム選択手段と、
   このフレーム選択手段で選択されたフレームにおいて、前記所定領域の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。
2. カメラの撮像素子に対して垂直方向または水平方向から所定角度傾いた境界が直線となる白黒パターンを撮像して、前記カメラ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、
   フォーカス位置を動かして前記カメラが前記白黒パターンを撮像した複数のフレームにおいて、エッジを含む所定領域で、明部と暗部との間の明度となる画素数をエッジ広がり量として測定するエッジ広がり量測定手段と、
   前記複数のフレームにおいて、前記エッジ広がり量測定手段で測定されたエッジ広がり量が最小のフレームを撮像したフォーカス位置を選択するフォーカス位置選択手段と、
   前記カメラのフォーカス位置を前記フォーカス位置選択手段で選択されたフォーカス位置に固定して撮像したフレームを入力し、当該フレームにおいて、前記所定領域の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。
3. 前記エッジ広がり量測定手段は、
   前記所定領域の画像が水平方向で明度が異なるエッジ画像の場合、前記所定領域のすべてのラインごとの前記明部と前記暗部との間の明度となる画素数の総和または平均を、前記エッジ広がり量として測定し、
   前記所定領域の画像が垂直方向で明度が異なるエッジ画像の場合、前記所定領域のすべてのカラムごとの前記明部と前記暗部との間の明度となる画素数の総和または平均を、前記エッジ広がり量として測定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＭＴＦ測定装置。
4. 前記エッジ広がり量測定手段は、隣接画素間の明度差が予め定めた明度差を超える画素の明度を、前記明部と前記暗部との間の明度と判定して、前記エッジ広がり量を測定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＭＴＦ測定装置。
5. 前記エッジ広がり量測定手段は、前記所定領域において、前記明部と前記暗部との間の予め定めた範囲の明度を持つ画素の総数を前記エッジ広がり量として測定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＭＴＦ測定装置。
6. コンピュータを、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＭＴＦ測定装置の各手段として機能させるためのＭＴＦ測定プログラム。