JP7340381B2 - 空間周波数比測定装置およびそのプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、ディスプレイと当該ディスプレイを撮影するカメラとの空間周波数の比を測定する空間周波数比測定装置およびそのプログラムに関する。
近年、ＵＨＤＴＶ（Ultra High Definition Television、超高精細テレビ）、スマートフォン、タブレットデバイス等の登場で、ディスプレイの高解像度化が進んでいる。これらの解像度のスペックは、通常、ピクセル解像度（画素数）で表される。
一方、ディスプレイの画素構造は、従来のＲＧＢストライプだけではなく、ペンタイル、ＲＧＢＷ、ＲＧＢ原色以外の光学カラーチャンネルを有したマルチ・クロマティックディスプレイ等、様々な新しいテクノロジが普及してきている。また、従来のＲＧＢストライプは、その３つの光学カラーチャンネルのセットで一画素を構成しているが、マルチ・クロマティックディスプレイでは、必ずしもそれぞれの画素にＲＧＢとその他の光学カラーチャンネルが揃って一画素を構成しておらず、画素の単位が曖昧な場合があり、４Ｋ、８Ｋといった画素数が同じディスプレイであっても、空間解像度特性が異なり得る。
そのため、解像度の高いカメラでディスプレイのサブピクセル構造が分析できる高倍率でディスプレイを撮影し、ディスプレイの空間解像度特性を分析することが求められている。
一方、ディスプレイの画素構造は、従来のＲＧＢストライプだけではなく、ペンタイル、ＲＧＢＷ、ＲＧＢ原色以外の光学カラーチャンネルを有したマルチ・クロマティックディスプレイ等、様々な新しいテクノロジが普及してきている。また、従来のＲＧＢストライプは、その３つの光学カラーチャンネルのセットで一画素を構成しているが、マルチ・クロマティックディスプレイでは、必ずしもそれぞれの画素にＲＧＢとその他の光学カラーチャンネルが揃って一画素を構成しておらず、画素の単位が曖昧な場合があり、４Ｋ、８Ｋといった画素数が同じディスプレイであっても、空間解像度特性が異なり得る。
そのため、解像度の高いカメラでディスプレイのサブピクセル構造が分析できる高倍率でディスプレイを撮影し、ディスプレイの空間解像度特性を分析することが求められている。
従来、解像度の高いカメラでディスプレイを撮影し、ディスプレイの空間解像度特性を分析する手法として、ディスプレイに矩形波（非特許文献１）や正弦波（非特許文献２）を表示して変調度を測定する手法がある。
このディスプレイの変調度を測定する従来手法は、図１７（ａ）に示すように、水平方向または垂直方向に白黒の矩形波のパターンＰをディスプレイに表示し、カメラで撮影する。なお、図１７（ａ）は、画素構造の例としてＲＧＢＷの構造を示し、１画素ごとに白黒を表した水平方向の矩形波のパターンＰを表示した例を示している。
そして、従来手法は、カメラで撮影した画像から、図１７（ｂ）に示すように、横軸をカメラ画素位置（水平方向または垂直方向）、縦軸を輝度（画素値）とした、サブ画素単位の位置の輝度（図１７中、実線）に１画素幅の平滑化フィルタをかけて（図１７中、破線）変調度を測定している。
このディスプレイの変調度を測定する従来手法は、図１７（ａ）に示すように、水平方向または垂直方向に白黒の矩形波のパターンＰをディスプレイに表示し、カメラで撮影する。なお、図１７（ａ）は、画素構造の例としてＲＧＢＷの構造を示し、１画素ごとに白黒を表した水平方向の矩形波のパターンＰを表示した例を示している。
そして、従来手法は、カメラで撮影した画像から、図１７（ｂ）に示すように、横軸をカメラ画素位置（水平方向または垂直方向）、縦軸を輝度（画素値）とした、サブ画素単位の位置の輝度（図１７中、実線）に１画素幅の平滑化フィルタをかけて（図１７中、破線）変調度を測定している。
このように、ディスプレイをカメラで撮影し、撮影画像からディスプレイの分析を行う場合、ディスプレイとカメラとの相対関係として、予めピクセル解像度の比等の空間周波数比の情報が必要になる。一般的に、ディスプレイとカメラとのピクセル解像度の比は、ディスプレイの画素サイズとカメラのイメージセンサの画素サイズの情報、および、カメラのレンズ倍率から求めることができる。また、カメラのレンズ倍率は、レンズの焦点距離と被写体距離とから求めることができる。
"IDMS(Information Display Measurements Standard)", SID(Society of Information Display), ICDM(International Committee for Display Metrology), version1.03, pp.109-138, June 1, 2012.
Triantaphillidou, S. and Jacobson, R.E.,"Measurements of the modulation transfer function of image displays", Journal of Imaging Science and Technology. 48 (1), pp.58-65, 2004.
従来、ディスプレイとカメラとの空間周波数の比を求めるためには、前記した通り、それぞれの画素サイズの情報やレンズ倍率が必要となる。
しかし、これらの情報の取得には、事前に開示されたディスプレイおよびカメラのスペック等が必要になり、それらを入手することは困難な場合がある。また、これらの情報は、仕様と一致しない場合がある。
そこで、これらの情報を必要とせずに、ディスプレイとカメラとの空間周波数の比を求める手法が望まれている。
しかし、これらの情報の取得には、事前に開示されたディスプレイおよびカメラのスペック等が必要になり、それらを入手することは困難な場合がある。また、これらの情報は、仕様と一致しない場合がある。
そこで、これらの情報を必要とせずに、ディスプレイとカメラとの空間周波数の比を求める手法が望まれている。
本発明は、このような要望に鑑みてなされたもので、ディスプレイの画像をカメラで撮影した撮影画像から、ディスプレイとカメラとの空間周波数の比を測定することが可能な空間周波数比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、本発明に係る空間周波数比測定装置は、ディスプレイに表示された、単一画素値の画像に円と前記円の中心点とを順に明るさが異なるように描画した測定用画像を、カメラで撮影した撮影画像から、前記ディスプレイと前記カメラとの空間周波数比を測定する空間周波数比測定装置であって、画像入力手段と、円中心探索手段と、局所ピーク探索手段と、ピーク間画素数算出手段と、画素数比算出手段と、を備える構成とした。
かかる構成において、空間周波数比測定装置は、画像入力手段によって、カメラから測定用画像を撮影した撮影画像を入力する。
そして、空間周波数比測定装置は、円中心探索手段によって、撮影画像上の画素の明るさに基づいて、撮影画像において円の中心点の位置を探索する。
さらに、空間周波数比測定装置は、局所ピーク探索手段によって、円中心探索手段で探索された中心点を通る撮影画像内の水平ラインおよび垂直ラインにおいて、明るさの局所ピークの位置を探索する。この水平ラインおよび垂直ラインには、円と交差する点と、中心点とで局所ピークが存在する。
そして、空間周波数比測定装置は、ピーク間画素数算出手段によって、中心点の局所ピークから、水平ラインおよび垂直ラインにおける中心点の上下左右の各局所ピークまでの局所ピーク間の画素数を求めて平均化する。この局所ピーク間の画素数の平均値は、局所ピークである中心点と円上の点との距離であって、撮影画像上の円の半径となる。
そして、空間周波数比測定装置は、画素数比算出手段によって、測定用画像上の円の半径の画素数と、撮影画像上の円の半径の画素数との比を算出する。この半径の画素数の比は、カメラの画素を基準としたディスプレイとカメラとの空間周波数比と対応するものであるため、空間周波数比測定装置は、画素数比算出手段で算出した半径の比を、ディスプレイとカメラとの空間周波数比として出力する。
そして、空間周波数比測定装置は、円中心探索手段によって、撮影画像上の画素の明るさに基づいて、撮影画像において円の中心点の位置を探索する。
さらに、空間周波数比測定装置は、局所ピーク探索手段によって、円中心探索手段で探索された中心点を通る撮影画像内の水平ラインおよび垂直ラインにおいて、明るさの局所ピークの位置を探索する。この水平ラインおよび垂直ラインには、円と交差する点と、中心点とで局所ピークが存在する。
そして、空間周波数比測定装置は、ピーク間画素数算出手段によって、中心点の局所ピークから、水平ラインおよび垂直ラインにおける中心点の上下左右の各局所ピークまでの局所ピーク間の画素数を求めて平均化する。この局所ピーク間の画素数の平均値は、局所ピークである中心点と円上の点との距離であって、撮影画像上の円の半径となる。
そして、空間周波数比測定装置は、画素数比算出手段によって、測定用画像上の円の半径の画素数と、撮影画像上の円の半径の画素数との比を算出する。この半径の画素数の比は、カメラの画素を基準としたディスプレイとカメラとの空間周波数比と対応するものであるため、空間周波数比測定装置は、画素数比算出手段で算出した半径の比を、ディスプレイとカメラとの空間周波数比として出力する。
なお、ピーク間画素数算出手段が、水平ラインおよび垂直ラインと円が交差する点から撮影画像上の円の直径の画素数を求め、画素数比算出手段が、測定用画像上の円の直径の画素数と、撮影画像上の円の直径の画素数との比により、ディスプレイとカメラとの空間周波数比を求めてもよい。
この空間周波数比測定装置は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるための空間周波数比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、ディスプレイの画素構造、画素サイズ、あるいは、カメラの画素サイズ、レンズ倍率等の情報が未知であっても、ディスプレイおよびカメラの空間周波数の比を測定することができる。
これによって、本発明で測定する空間周波数比を、カメラで撮影した画像からディスプレイのＭＴＦを測定するディスプレイＭＴＦ測定装置で利用することができる。
本発明によれば、ディスプレイの画素構造、画素サイズ、あるいは、カメラの画素サイズ、レンズ倍率等の情報が未知であっても、ディスプレイおよびカメラの空間周波数の比を測定することができる。
これによって、本発明で測定する空間周波数比を、カメラで撮影した画像からディスプレイのＭＴＦを測定するディスプレイＭＴＦ測定装置で利用することができる。
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。
［空間周波数比測定装置の構成］
最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る空間周波数比測定装置１の構成について説明する。
空間周波数比測定装置１は、ディスプレイ２に対向して配置したカメラ３で測定用画像を撮影した撮影画像から、ディスプレイ２とカメラ３との空間周波数比を測定するものである。
最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る空間周波数比測定装置１の構成について説明する。
空間周波数比測定装置１は、ディスプレイ２に対向して配置したカメラ３で測定用画像を撮影した撮影画像から、ディスプレイ２とカメラ３との空間周波数比を測定するものである。
ディスプレイ２は、空間周波数比を測定する対象となる表示装置である。このディスプレイ２は、ＵＨＤＴＶ、スマートフォン、タブレットデバイス等、画像を表示する装置であればなんでもよい。また、ディスプレイ２の画素構造は、ＲＧＢストライプに限定されず、ペンタイル、ＲＧＢＷ等、どのような画素構造であっても構わない。
空間周波数比測定装置１は、ディスプレイ２、カメラ３および表示装置４を接続して動作する。
空間周波数比測定装置１は、ディスプレイ２、カメラ３および表示装置４を接続して動作する。
カメラ３は、空間周波数比を測定する対象となる撮影装置である。カメラ３は、ディスプレイ２の空間周波数よりも高い空間周波数でディスプレイ２の画面を撮影する。
なお、カメラ３は、ディスプレイ２と正対させて配置するが、ディスプレイ２の画面と平行な面において回転していてもよい。
表示装置４は、カメラ３が撮影した画像、測定結果等を表示するものである。例えば、表示装置４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。
以下、空間周波数比測定装置１の構成について詳細に説明する。
なお、カメラ３は、ディスプレイ２と正対させて配置するが、ディスプレイ２の画面と平行な面において回転していてもよい。
表示装置４は、カメラ３が撮影した画像、測定結果等を表示するものである。例えば、表示装置４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。
以下、空間周波数比測定装置１の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、空間周波数比測定装置１は、測定用画像表示手段１０と、画像入力手段１１と、円中心探索手段１２と、局所ピーク探索手段１３と、ピーク間画素数算出手段１４と、画素数比算出手段１５と、を備える。
測定用画像表示手段１０は、ディスプレイ２に空間周波数比を測定するための画像（測定用画像）を表示するものである。測定用画像は、単一画素値の画像、円、円の中心点の順に明るさが異なるように単一画素値の画像に円および中心点を描画した画像である。
測定用画像表示手段１０は、ディスプレイ２の任意の位置に、点と当該点を中心点とする予め定めた半径（例えば、１０ピクセル）の円を描画した測定用画像をディスプレイ２に表示する。例えば、測定用画像表示手段１０は、図２に示すように、黒色の背景画像に背景画像よりも画素値が高い（明るい）白色の点（中心点Ｏ）と円Ｃとを描画した測定用画像をディスプレイ２に表示する。中心点Ｏは、円Ｃよりも高い（明るい）画素値とする。なお、測定用画像は、画素値の明るさを反転（白黒反転）したものであっても構わない。
測定用画像表示手段１０は、ディスプレイ２の任意の位置に、点と当該点を中心点とする予め定めた半径（例えば、１０ピクセル）の円を描画した測定用画像をディスプレイ２に表示する。例えば、測定用画像表示手段１０は、図２に示すように、黒色の背景画像に背景画像よりも画素値が高い（明るい）白色の点（中心点Ｏ）と円Ｃとを描画した測定用画像をディスプレイ２に表示する。中心点Ｏは、円Ｃよりも高い（明るい）画素値とする。なお、測定用画像は、画素値の明るさを反転（白黒反転）したものであっても構わない。
中心点Ｏおよび円Ｃは幅１ピクセル程度の幅とするが、カメラ３での判別性を高めるため、測定用画像表示手段１０は、測定用画像にアンチエイリアシング処理を行って、中心点Ｏおよび円Ｃの幅を数ピクセルとすることが好ましい。
画像入力手段１１は、カメラ３で撮影した画像（撮影画像）を入力するものである。
図３に示すように、画像入力手段１１が入力した撮影画像Ｇは、中心点Ｏと円Ｃとが、背景画像よりも画素値が高い状態で撮影される。また、撮影画像Ｇは、中心点Ｏが円Ｃよりも画素値が高い状態で撮影される。
なお、画像入力手段１１は、撮影画像に、ガウシアンフィルタ等のローパスフィルタをかけることが好ましい。これによって、画像入力手段１１は、撮影画像に撮影されたディスプレイ２の画素構造（サブピクセル構造）をぼかしたり、カメラ３のノイズを抑制したりすることができる。また、画像入力手段１１は、カメラ３がビデオカメラの場合、逐次入力される撮影画像（フレーム）を予め定めたフレーム数ごとに加算平均することが好ましい。
画像入力手段１１は、入力した撮影画像を円中心探索手段１２および局所ピーク探索手段１３に出力する。
図３に示すように、画像入力手段１１が入力した撮影画像Ｇは、中心点Ｏと円Ｃとが、背景画像よりも画素値が高い状態で撮影される。また、撮影画像Ｇは、中心点Ｏが円Ｃよりも画素値が高い状態で撮影される。
なお、画像入力手段１１は、撮影画像に、ガウシアンフィルタ等のローパスフィルタをかけることが好ましい。これによって、画像入力手段１１は、撮影画像に撮影されたディスプレイ２の画素構造（サブピクセル構造）をぼかしたり、カメラ３のノイズを抑制したりすることができる。また、画像入力手段１１は、カメラ３がビデオカメラの場合、逐次入力される撮影画像（フレーム）を予め定めたフレーム数ごとに加算平均することが好ましい。
画像入力手段１１は、入力した撮影画像を円中心探索手段１２および局所ピーク探索手段１３に出力する。
円中心探索手段１２は、撮影画像内で、円の中心点の位置を探索するものである。なお、図３に示す撮影画像Ｇの中で、中心点Ｏは円Ｃよりも画素値が高いため、円中心探索手段１２は、撮影画像Ｇの中で画素値が最も高い画素位置を、円の中心点の位置とする。
円中心探索手段１２は、探索した円の中心点の位置を局所ピーク探索手段１３に出力する。
円中心探索手段１２は、探索した円の中心点の位置を局所ピーク探索手段１３に出力する。
局所ピーク探索手段１３は、円中心探索手段１２で探索された中心点を通る撮影画像内の水平ラインおよび垂直ラインにおいて、画素値の局所ピークの位置を探索するものである。
中心点を通る水平ラインにおいて、中心点と、水平ラインおよび円が交差する２点との計３か所が局所ピークとなる。
同様に、中心点を通る垂直ラインにおいて、中心点と、垂直ラインおよび円が交差する２点との計３か所が局所ピークとなる。
中心点を通る水平ラインにおいて、中心点と、水平ラインおよび円が交差する２点との計３か所が局所ピークとなる。
同様に、中心点を通る垂直ラインにおいて、中心点と、垂直ラインおよび円が交差する２点との計３か所が局所ピークとなる。
例えば、撮影画像内の中心点の位置が水平ラインの画素位置“１５０”、円の半径が“１００”のとき、図４に示すように、横軸に画素位置（ここでは、水平ラインの画素位置とする）、縦軸に画素値をとったグラフ上で、画素位置“５０”，“１５０”，“２５０”が他の画素よりも画素値が局所的に高い局所ピークの位置となる。なお、垂直ラインにおいても同様である。
局所ピーク探索手段１３は、水平ラインおよび垂直ラインにおいて、それぞれ求めた３点の局所ピークの画素位置をピーク間画素数算出手段１４に出力する。
局所ピーク探索手段１３は、水平ラインおよび垂直ラインにおいて、それぞれ求めた３点の局所ピークの画素位置をピーク間画素数算出手段１４に出力する。
ピーク間画素数算出手段１４は、水平ラインおよび垂直ラインのそれぞれの方向別に、局所ピーク探索手段１３で探索された局所ピークのピーク間の画素数を算出するものである。
ピーク間画素数算出手段１４は、水平ラインの３点の局所ピークの画素位置から、右側の局所ピークの画素位置と中央の局所ピークの画素位置との差を算出する。この差は、円の中心から右側の半径の画素数に相当する。また、ピーク間画素数算出手段１４は、中央の局所ピークの画素位置と左側の局所ピークの画素位置との差を算出する。この差は、円の中心から左側の半径の画素数に相当する。
ピーク間画素数算出手段１４は、水平ラインの３点の局所ピークの画素位置から、右側の局所ピークの画素位置と中央の局所ピークの画素位置との差を算出する。この差は、円の中心から右側の半径の画素数に相当する。また、ピーク間画素数算出手段１４は、中央の局所ピークの画素位置と左側の局所ピークの画素位置との差を算出する。この差は、円の中心から左側の半径の画素数に相当する。
また、ピーク間画素数算出手段１４は、垂直ラインの３点の局所ピークの画素位置から、下側の局所ピークの画素位置と中央の局所ピークの画素位置との差を算出する。この差は、円の中心から下側の半径の画素数に相当する。また、ピーク間画素数算出手段１４は、中央の局所ピークの画素位置と上側の局所ピークの画素位置との差を算出する。この差は、円の中心から上側の半径の画素数に相当する。
このように、ピーク間画素数算出手段１４は、円の中心点から、４方向の半径を算出する。
そして、ピーク間画素数算出手段１４は、４方向の半径の平均値を算出し、撮影された円の半径の画素数とする。
このように、ピーク間画素数算出手段１４は、円の中心点から、４方向の半径を算出する。
そして、ピーク間画素数算出手段１４は、４方向の半径の平均値を算出し、撮影された円の半径の画素数とする。
なお、４方向の半径の差が予め定めた誤差（例えば、１画素）よりも大きく異なる場合、カメラ３は、ディスプレイ２に対して正対していないことになる。そこで、ピーク間画素数算出手段１４は、例えば、図５に示すように、表示装置４に、４方向の半径を表示することが好ましい。図５は、画面上に、中心点と円を描画し、局所ピークとして検索された円周上の点近傍に、半径の画素数を表示した例を示している。
これによって、測定者は、カメラ３をディスプレイ２と正対するように配置することが容易になる。
ピーク間画素数算出手段１４は、算出した局所ピークのピーク間の画素数である円の半径の画素数を画素数比算出手段１５に出力する。
これによって、測定者は、カメラ３をディスプレイ２と正対するように配置することが容易になる。
ピーク間画素数算出手段１４は、算出した局所ピークのピーク間の画素数である円の半径の画素数を画素数比算出手段１５に出力する。
画素数比算出手段１５は、ディスプレイ２に表示された測定用画像の円の半径の画素数（ディスプレイ２の画素数）と、撮影画像上の円の半径の画素数（カメラ３の画素数）との比を算出するものである。
画素数比算出手段１５は、ディスプレイ２に表示された測定用画像の円の半径については、予め外部の入力装置（不図示）を介して設定されることとしてもよいし、測定用画像表示手段１０から入力することとしてもよい。
また、画素数比算出手段１５は、撮影画像上の円の半径の画素数については、ピーク間画素数算出手段１４から入力する。
測定用画像の円の半径の画素数（ディスプレイ２の画素数）と撮影画像上の円の半径の画素数（カメラ３の画素数）との比は、カメラ３の画素を基準としたディスプレイ２の空間周波数とカメラ３の空間周波数との比と対応するものである。
ここで、測定用画像の円の半径の画素数をＮＤ（pixelＤＩＳＰ）、撮影画像上の円の半径の画素数をＮＣ（pixelＣＡＭ）、カメラ３の画素を基準としたディスプレイ２の空間周波数をＦＤ（cycles/pixelＣＡＭ）、カメラ３の空間周波数をＦＣ（cycles/pixelＣＡＭ）とした場合、ＮＣ／ＮＤ＝ＦＣ／ＦＤとなる。なお、通常、ディスプレイ２の画素（pixelＤＩＳＰ）サイズは、カメラ３の画素（pixelＣＡＭ）サイズよりも大きく、例えば、３０倍以上である。
画素数比算出手段１５は、例えば、撮影画像上の円の半径の画素数ＮＣを測定用画像の円の半径の画素数ＮＤで除算して、カメラ３の画素を基準としたディスプレイ２とカメラ３との空間周波数比とする。
画素数比算出手段１５は、ディスプレイ２に表示された測定用画像の円の半径については、予め外部の入力装置（不図示）を介して設定されることとしてもよいし、測定用画像表示手段１０から入力することとしてもよい。
また、画素数比算出手段１５は、撮影画像上の円の半径の画素数については、ピーク間画素数算出手段１４から入力する。
測定用画像の円の半径の画素数（ディスプレイ２の画素数）と撮影画像上の円の半径の画素数（カメラ３の画素数）との比は、カメラ３の画素を基準としたディスプレイ２の空間周波数とカメラ３の空間周波数との比と対応するものである。
ここで、測定用画像の円の半径の画素数をＮＤ（pixelＤＩＳＰ）、撮影画像上の円の半径の画素数をＮＣ（pixelＣＡＭ）、カメラ３の画素を基準としたディスプレイ２の空間周波数をＦＤ（cycles/pixelＣＡＭ）、カメラ３の空間周波数をＦＣ（cycles/pixelＣＡＭ）とした場合、ＮＣ／ＮＤ＝ＦＣ／ＦＤとなる。なお、通常、ディスプレイ２の画素（pixelＤＩＳＰ）サイズは、カメラ３の画素（pixelＣＡＭ）サイズよりも大きく、例えば、３０倍以上である。
画素数比算出手段１５は、例えば、撮影画像上の円の半径の画素数ＮＣを測定用画像の円の半径の画素数ＮＤで除算して、カメラ３の画素を基準としたディスプレイ２とカメラ３との空間周波数比とする。
以上説明したように、空間周波数比測定装置１は、ディスプレイ２およびカメラ３のそれぞれの画素サイズ、カメラ３の倍率が未知であっても、ディスプレイ２とカメラ３との空間周波数比を測定することができる。
なお、空間周波数比測定装置１は、コンピュータを前記した各手段として機能させるためのプログラム（空間周波数比測定プログラム）で動作させることができる。
なお、空間周波数比測定装置１は、コンピュータを前記した各手段として機能させるためのプログラム（空間周波数比測定プログラム）で動作させることができる。
［空間周波数比測定装置の動作］
次に、図６を参照（構成については、図１参照）して、空間周波数比測定装置１の動作について説明する。
次に、図６を参照（構成については、図１参照）して、空間周波数比測定装置１の動作について説明する。
ステップＳ１において、測定用画像表示手段１０は、空間周波数比を測定するための画像（測定用画像）として、点と当該点を中心点とする予め定めた半径の円を描画した画像をディスプレイ２に表示する。なお、測定用画像表示手段１０は、測定用画像に予めアンチエイリアシングをかけて、中心点および円の幅を数ピクセルとしておくことが好ましい。
ステップＳ２において、画像入力手段１１は、カメラ３で撮影した画像（撮影画像）を入力する。なお、画像入力手段１１は、撮影画像にローパスフィルタをかけることが好ましい。
ステップＳ３において、円中心探索手段１２は、撮影画像の中で画素値が最も高い画素位置を、円の中心点の位置として探索する。
ステップＳ３において、円中心探索手段１２は、撮影画像の中で画素値が最も高い画素位置を、円の中心点の位置として探索する。
ステップＳ４において、局所ピーク探索手段１３は、ステップＳ３で探索された中心点を通る撮影画像内の水平ラインおよび垂直ラインにおいて、局所ピークの位置を探索する。これによって、水平ラインにおいて、中心点および水平ラインと円とが交差する点、垂直ラインにおいて、中心点および垂直ラインと円とが交差する点が、局所ピークの位置として探索される。
ステップＳ５において、ピーク間画素数算出手段１４は、水平ラインおよび垂直ラインのそれぞれの方向別に、ステップＳ４で探索された局所ピークのピーク間の画素数を算出する。ここでは、ピーク間画素数算出手段１４は、中心点と上下左右の局所ピークの点との間の画素数をそれぞれ算出する。
なお、このとき、ステップとして図示は省略するが、ピーク間画素数算出手段１４は、４方向のそれぞれのピーク間の画素数を表示装置４に表示することとする（図５参照）。もし、４方向のそれぞれのピーク間の画素数によって、カメラ３がディスプレイ２と正対していないと測定者が判断した場合、測定者がカメラ３を配置し直して、最初から測定を行えばよい。
なお、このとき、ステップとして図示は省略するが、ピーク間画素数算出手段１４は、４方向のそれぞれのピーク間の画素数を表示装置４に表示することとする（図５参照）。もし、４方向のそれぞれのピーク間の画素数によって、カメラ３がディスプレイ２と正対していないと測定者が判断した場合、測定者がカメラ３を配置し直して、最初から測定を行えばよい。
ステップＳ６において、ピーク間画素数算出手段１４は、ステップＳ５で算出された中心点から上下左右の４点までの画素数の平均を、円の半径として算出する。
ステップＳ７において、画素数比算出手段１５は、ステップＳ１でディスプレイ２に表示した測定用画像の円の半径と、ステップＳ６で算出されたカメラ３で撮影した撮影画像上の円の半径との画素数の比を空間周波数比として算出する。
ステップＳ７において、画素数比算出手段１５は、ステップＳ１でディスプレイ２に表示した測定用画像の円の半径と、ステップＳ６で算出されたカメラ３で撮影した撮影画像上の円の半径との画素数の比を空間周波数比として算出する。
以上の動作によって、空間周波数比測定装置１は、ディスプレイ２とカメラ３との空間周波数比を測定することができる。
これによって、空間周波数比測定装置１は、後記する図７に示すディスプレイＭＴＦ測定装置５に入力する空間周波数比を測定により求めることができる。
これによって、空間周波数比測定装置１は、後記する図７に示すディスプレイＭＴＦ測定装置５に入力する空間周波数比を測定により求めることができる。
なお、空間周波数比測定装置１が測定する空間周波数比は、ディスプレイＭＴＦ測定装置５で使用する以外に、例えば、従来の手法でディスプレイＭＴＦを測定する場合でも、使用することができる。
以上、空間周波数比測定装置１について説明したが、空間周波数比測定装置１の構成および動作は、この実施形態に限定されるものではない。
例えば、ここでは、ピーク間画素数算出手段１４は、中心点となる局所ピークと、上下左右の局所ピークとのピーク間の画素数で、円の半径の画素数を算出した。しかし、円の大きさは、半径の代わりに直径で特定することも可能である。
その場合、局所ピーク探索手段１３は、円中心探索手段１２で探索された撮影画像内の円の中心点を通る水平ラインおよび垂直ラインにおいて、それぞれ中心点を除く２点の局所ピークの位置を探索する。そして、ピーク間画素数算出手段１４は、上下の両端の局所ピーク間、左右の両端の局所ピーク間の画素数で、直径を算出する。そして、画素数比算出手段１５は、ディスプレイ２に表示した測定用画像の円の直径と、ピーク間画素数算出手段１４で算出した円の直径との画素数の比で、空間周波数比を算出すればよい。
例えば、ここでは、ピーク間画素数算出手段１４は、中心点となる局所ピークと、上下左右の局所ピークとのピーク間の画素数で、円の半径の画素数を算出した。しかし、円の大きさは、半径の代わりに直径で特定することも可能である。
その場合、局所ピーク探索手段１３は、円中心探索手段１２で探索された撮影画像内の円の中心点を通る水平ラインおよび垂直ラインにおいて、それぞれ中心点を除く２点の局所ピークの位置を探索する。そして、ピーク間画素数算出手段１４は、上下の両端の局所ピーク間、左右の両端の局所ピーク間の画素数で、直径を算出する。そして、画素数比算出手段１５は、ディスプレイ２に表示した測定用画像の円の直径と、ピーク間画素数算出手段１４で算出した円の直径との画素数の比で、空間周波数比を算出すればよい。
また、ここでは、空間周波数比測定装置１は、ディスプレイ２を接続し、測定用画像表示手段１０によって、ディスプレイ２の画面上に点と当該点を中心点とする円を表示することとした。しかし、ディスプレイ２は、空間周波数比測定装置１と独立して、点および円を描画した画像を表示することが可能な場合、空間周波数比測定装置１は、ディスプレイ２を接続する必要はない。また、その場合、空間周波数比測定装置１は、測定用画像表示手段１０を構成から省略してもよい。
［ディスプレイＭＴＦ測定装置の構成］
次に、図７を参照して、参考例の実施形態に係るディスプレイＭＴＦ測定装置５の構成について説明する。
ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２の空間周波数特性を表すＭＴＦ（以下、ディスプレイＭＴＦ）を測定するものである。
［ディスプレイＭＴＦ測定装置の構成］
次に、図７を参照して、参考例の実施形態に係るディスプレイＭＴＦ測定装置５の構成について説明する。
ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２の空間周波数特性を表すＭＴＦ（以下、ディスプレイＭＴＦ）を測定するものである。
ディスプレイ２は、ディスプレイＭＴＦを測定する対象となる表示装置である。このディスプレイ２は、ＵＨＤＴＶ、スマートフォン、タブレットデバイス等、画像を表示する装置であればなんでもよい。また、ディスプレイ２の画素構造は、ＲＧＢストライプに限定されず、ペンタイル、ＲＧＢＷ等、どのような画素構造であっても構わない。
ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２、カメラ３および表示装置４を接続して動作する。
ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２、カメラ３および表示装置４を接続して動作する。
カメラ３は、ディスプレイ２が表示する画面を撮影する撮影装置である。カメラ３は、ディスプレイ２の空間周波数よりも高い空間周波数でディスプレイ２の画面を撮影する。
すなわち、カメラ３は、ディスプレイ２の画素の大きさに対してカメラ３の画素が十分小さくなるように、十分高い倍率でディスプレイ２の画面を撮影する。例えば、倍率は、１０～２０倍以上が好ましい。これによって、ディスプレイ２の１画素がカメラ３の複数の画素に対応することになる。
なお、カメラ３は、ディスプレイ２と正対させるとともに、ディスプレイ２が表示する後記する直線のラインＬ（図８参照）に対して、所定角度（数度程度）傾いた状態で配置する。
すなわち、カメラ３は、ディスプレイ２の画素の大きさに対してカメラ３の画素が十分小さくなるように、十分高い倍率でディスプレイ２の画面を撮影する。例えば、倍率は、１０～２０倍以上が好ましい。これによって、ディスプレイ２の１画素がカメラ３の複数の画素に対応することになる。
なお、カメラ３は、ディスプレイ２と正対させるとともに、ディスプレイ２が表示する後記する直線のラインＬ（図８参照）に対して、所定角度（数度程度）傾いた状態で配置する。
表示装置４は、ディスプレイＭＴＦ測定装置５を操作するユーザインタフェースを提供するとともに、カメラ３が撮影した画像、測定結果等を表示するものである。例えば、表示装置４は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。
以下、ディスプレイＭＴＦ測定装置５の構成について詳細に説明する。
以下、ディスプレイＭＴＦ測定装置５の構成について詳細に説明する。
図７に示すように、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、測定用画像表示手段５０と、画像入力手段５１と、ＲＯＩ設定手段５２と、ＲＯＩ画像抽出手段５３と、ライン投影情報生成手段５４と、ライン投影情報記憶手段５５と、線広がり関数生成手段５６と、ＭＴＦ算出手段５７と、カメラＭＴＦ記憶手段５８と、ＭＴＦ補正手段５９と、を備える。
測定用画像表示手段５０は、ディスプレイ２にディスプレイＭＴＦを測定するための画像（測定用画像）を表示するものである。測定用画像表示手段５０は、ＭＴＦの測定を行う任意の方向に予め定めた線幅（例えば、幅１ピクセル）の直線のラインを描画した画像を、測定用画像としてディスプレイ２に表示する。例えば、測定用画像表示手段５０は、黒色の単一画素値の背景画像に白色の直線のラインを描画した測定用画像をディスプレイ２に表示する。これによって、図８に示すように、ディスプレイ２には、直線のラインＬが表示される。なお、測定用画像は、画素値の明るさを反転（白黒反転）したものであっても構わない。
画像入力手段５１は、カメラ３で撮影した画像（撮影画像）を入力するものである。
なお、画像入力手段５１は、撮影画像に、ガウシアンフィルタ等のローパスフィルタをかけることが好ましい。これによって、画像入力手段５１は、撮影画像に撮影されたディスプレイ２の画素構造（サブピクセル構造）をぼかしたり、カメラ３のノイズを抑制したりすることができる。また、画像入力手段５１は、カメラ３がビデオカメラの場合、逐次入力される撮影画像（フレーム）を予め定めたフレーム数ごとに加算平均することが好ましい。
画像入力手段５１は、入力した撮影画像を、図示を省略したメモリに記憶する。
なお、ディスプレイ２とカメラ３との空間周波数の違いにより、図９に示すように、撮影画像Ｇには、直線のラインＬが、複数画素のライン幅で撮影される。
画像入力手段５１が入力しメモリに記憶した撮影画像は、図示を省略した画像出力手段を介して表示装置４に出力されるとともに、ＲＯＩ画像抽出手段５３によって読み出される。
なお、画像入力手段５１は、撮影画像に、ガウシアンフィルタ等のローパスフィルタをかけることが好ましい。これによって、画像入力手段５１は、撮影画像に撮影されたディスプレイ２の画素構造（サブピクセル構造）をぼかしたり、カメラ３のノイズを抑制したりすることができる。また、画像入力手段５１は、カメラ３がビデオカメラの場合、逐次入力される撮影画像（フレーム）を予め定めたフレーム数ごとに加算平均することが好ましい。
画像入力手段５１は、入力した撮影画像を、図示を省略したメモリに記憶する。
なお、ディスプレイ２とカメラ３との空間周波数の違いにより、図９に示すように、撮影画像Ｇには、直線のラインＬが、複数画素のライン幅で撮影される。
画像入力手段５１が入力しメモリに記憶した撮影画像は、図示を省略した画像出力手段を介して表示装置４に出力されるとともに、ＲＯＩ画像抽出手段５３によって読み出される。
ＲＯＩ設定手段５２は、カメラ３で撮影した撮影画像内で、直線のラインを含む関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）を設定するものである。例えば、ＲＯＩ設定手段５２は、表示装置４が表示している撮影画像内において、測定者が操作するポインティングデバイス（不図示）で閉領域（円、楕円、矩形、任意形状等）を指定されることで、ＲＯＩを特定する情報（位置および形状、閉領域のマスクデータ等）をＲＯＩ情報として設定する。
例えば、ＲＯＩ設定手段５２は、測定者によって、図９に示すように、撮影画像Ｇにおいて、楕円形状によってＲＯＩを指定されることで、ＲＯＩ情報を設定する。この場合、ＲＯＩによって、直線のラインＬを含んだＲＯＩ画像Ｒが特定されることになる。
なお、ＲＯＩ設定手段５２によるＲＯＩの設定は、ＲＯＩを変更する必要がなければ、一度の設定でよい。
ＲＯＩ設定手段５２は、設定したＲＯＩを特定するＲＯＩ情報をＲＯＩ画像抽出手段５３に出力する。
なお、ＲＯＩ設定手段５２によるＲＯＩの設定は、ＲＯＩを変更する必要がなければ、一度の設定でよい。
ＲＯＩ設定手段５２は、設定したＲＯＩを特定するＲＯＩ情報をＲＯＩ画像抽出手段５３に出力する。
ＲＯＩ画像抽出手段５３は、画像入力手段５１で入力した撮影画像から、ＲＯＩ設定手段５２で設定されたＲＯＩ情報で示されるＲＯＩの画像を、ＲＯＩ画像として抽出するものである。
ＲＯＩ画像抽出手段５３は、抽出したＲＯＩ画像をライン投影情報生成手段５４に出力する。
また、ＲＯＩ画像抽出手段５３は、ライン投影情報生成手段５４におけるライン投影情報の生成の完了後、ＲＯＩ画像を線広がり関数生成手段５６に出力する。
ここでは、ＲＯＩ画像抽出手段５３は、ＲＯＩ画像をライン投影情報生成手段５４に出力し、ライン投影情報生成手段５４からライン投影情報の生成の完了通知を入力した後に、ＲＯＩ画像を線広がり関数生成手段５６に出力する。
ＲＯＩ画像抽出手段５３は、抽出したＲＯＩ画像をライン投影情報生成手段５４に出力する。
また、ＲＯＩ画像抽出手段５３は、ライン投影情報生成手段５４におけるライン投影情報の生成の完了後、ＲＯＩ画像を線広がり関数生成手段５６に出力する。
ここでは、ＲＯＩ画像抽出手段５３は、ＲＯＩ画像をライン投影情報生成手段５４に出力し、ライン投影情報生成手段５４からライン投影情報の生成の完了通知を入力した後に、ＲＯＩ画像を線広がり関数生成手段５６に出力する。
ライン投影情報生成手段５４は、ＲＯＩ画像抽出手段５３で抽出されたＲＯＩ画像から、ライン投影情報を生成するものである。ライン投影情報は、ＲＯＩ画像の画素位置と、ＲＯＩ画像中の直線のラインと垂直な軸（投影軸）のサブピクセル幅で区切られたビンの位置とを対応付けた情報である。
ライン投影情報生成手段５４は、ライン傾き検出手段５４ａと、画素位置投影手段５４ｂと、を備える。
ライン投影情報生成手段５４は、ライン傾き検出手段５４ａと、画素位置投影手段５４ｂと、を備える。
ライン傾き検出手段５４ａは、ＲＯＩ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、予め定めた基準軸（ここでは、ｙ軸とする）におけるラインの傾き角度を検出するものである。
このラインの傾き角度は、一般的な手法で求めることができる。例えば、ライン傾き検出手段５４ａは、ＲＯＩ画像Ｒにおいて、Ｓｏｂｅｌエッジ検出によりエッジを検出し、図１０に示すように、ＲＯＩ画像Ｒをエッジｅの境界で２値化して２値画像を生成する。そして、ライン傾き検出手段５４ａは、２値画像のＲＯＩ画像Ｒをハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換し、エッジｅの傾き角度θｅを、ラインＬの傾き角度として検出する。このとき、ライン傾き検出手段５４ａは、例えば、０．１度程度の角度間隔でエッジｅの傾き角度θｅを求める。
ライン傾き検出手段５４ａは、検出したラインの傾き角度を画素位置投影手段５４ｂに出力する。
このラインの傾き角度は、一般的な手法で求めることができる。例えば、ライン傾き検出手段５４ａは、ＲＯＩ画像Ｒにおいて、Ｓｏｂｅｌエッジ検出によりエッジを検出し、図１０に示すように、ＲＯＩ画像Ｒをエッジｅの境界で２値化して２値画像を生成する。そして、ライン傾き検出手段５４ａは、２値画像のＲＯＩ画像Ｒをハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換し、エッジｅの傾き角度θｅを、ラインＬの傾き角度として検出する。このとき、ライン傾き検出手段５４ａは、例えば、０．１度程度の角度間隔でエッジｅの傾き角度θｅを求める。
ライン傾き検出手段５４ａは、検出したラインの傾き角度を画素位置投影手段５４ｂに出力する。
画素位置投影手段５４ｂは、ＲＯＩ画像の各画素と、ＲＯＩ画像中のラインに垂直な軸（投影軸）に、ラインの傾きに沿って画素を投影した位置とを対応付けるものである。
なお、投影軸の座標系は、ＲＯＩ画像の画素単位の座標系よりも小さいサブ画素単位とし、例えば、１画素の１／４や１／８とする。
具体的には、画素位置投影手段５４ｂは、図１１に示すように、ＲＯＩ画像Ｒの各画素位置（ｘ，ｙ）を、ラインの傾き角度（エッジｅの傾き角度θｅ）の回転方向と逆方向の傾き角度（－θｅ）だけ、予め定めた回転中心（例えば、ＲＯＩ画像の中心）で回転させる。
そして、画素位置投影手段５４ｂは、ＲＯＩ画像Ｒの回転前の各画素位置（ｘ，ｙ）と、画素を投影したサブ画素単位の投影軸のサブピクセル幅で区切られたビンの位置とを対応付けることで、ライン投影情報を生成する。
画素位置投影手段５４ｂは、生成したライン投影情報をライン投影情報記憶手段５５に記憶する。
なお、ライン投影情報生成手段５４は、画素位置投影手段５４ｂがライン投影情報をライン投影情報記憶手段５５に記憶した後、ライン投影情報の生成の完了通知をＲＯＩ画像抽出手段５３に出力する。
なお、投影軸の座標系は、ＲＯＩ画像の画素単位の座標系よりも小さいサブ画素単位とし、例えば、１画素の１／４や１／８とする。
具体的には、画素位置投影手段５４ｂは、図１１に示すように、ＲＯＩ画像Ｒの各画素位置（ｘ，ｙ）を、ラインの傾き角度（エッジｅの傾き角度θｅ）の回転方向と逆方向の傾き角度（－θｅ）だけ、予め定めた回転中心（例えば、ＲＯＩ画像の中心）で回転させる。
そして、画素位置投影手段５４ｂは、ＲＯＩ画像Ｒの回転前の各画素位置（ｘ，ｙ）と、画素を投影したサブ画素単位の投影軸のサブピクセル幅で区切られたビンの位置とを対応付けることで、ライン投影情報を生成する。
画素位置投影手段５４ｂは、生成したライン投影情報をライン投影情報記憶手段５５に記憶する。
なお、ライン投影情報生成手段５４は、画素位置投影手段５４ｂがライン投影情報をライン投影情報記憶手段５５に記憶した後、ライン投影情報の生成の完了通知をＲＯＩ画像抽出手段５３に出力する。
このライン投影情報生成手段５４のように、撮影画像にローパスフィルタをかけたＲＯＩ画像を２値化し、ハフ変換により傾き角度を求めて、投影軸のビンに投影して投影情報を生成する手法は、従来の一定方向の矩形波や正弦波の画像から投影情報を生成する場合にも使用することができる。
ライン投影情報記憶手段５５は、ライン投影情報生成手段５４で生成されたライン投影情報を記憶するものである。このライン投影情報記憶手段５５は、例えば、半導体メモリ等の一般的な記憶装置である。
ライン投影情報記憶手段５５に記憶されたライン投影情報は、線広がり関数生成手段５６によって参照される。
ライン投影情報記憶手段５５に記憶されたライン投影情報は、線広がり関数生成手段５６によって参照される。
線広がり関数生成手段５６は、ＲＯＩ画像抽出手段５３で抽出されたＲＯＩ画像から、線広がり関数（ＬＳＦ：Line Spread Function）を生成するものである。
具体的には、線広がり関数生成手段５６は、図１２に示すように、ライン投影情報記憶手段５５に記憶されているライン投影情報に基づいて、ＲＯＩ画像抽出手段５３で抽出されたＲＯＩ画像から、投影軸の同じビンに投影される画素の画素値を読み出し、ビンごとに平均化する。
これによって、線広がり関数生成手段５６は、投影軸のサブ画素位置と画素値とを対応付けた、ラインの特性を示す線広がり関数ＬＳＦを生成することができる。
線広がり関数生成手段５６は、生成した線広がり関数をＭＴＦ算出手段５７に出力する。
具体的には、線広がり関数生成手段５６は、図１２に示すように、ライン投影情報記憶手段５５に記憶されているライン投影情報に基づいて、ＲＯＩ画像抽出手段５３で抽出されたＲＯＩ画像から、投影軸の同じビンに投影される画素の画素値を読み出し、ビンごとに平均化する。
これによって、線広がり関数生成手段５６は、投影軸のサブ画素位置と画素値とを対応付けた、ラインの特性を示す線広がり関数ＬＳＦを生成することができる。
線広がり関数生成手段５６は、生成した線広がり関数をＭＴＦ算出手段５７に出力する。
ＭＴＦ算出手段５７は、線広がり関数生成手段５６で生成された線広がり関数から、ＭＴＦを算出するものである。
具体的には、ＭＴＦ算出手段５７は、線広がり関数をフーリエ変換して絶対値を求め、定数成分（ＤＣ成分）で正規化することで、空間周波数ごとのＭＴＦの値を求める。
なお、ＭＴＦ算出手段５７で求められるＭＴＦ（測定ＭＴＦ）は、ディスプレイ２のＭＴＦ（ディスプレイＭＴＦ）に対して、さらに、カメラ３のＭＴＦ（カメラＭＴＦ）が重畳されている。
具体的には、ＭＴＦ算出手段５７は、線広がり関数をフーリエ変換して絶対値を求め、定数成分（ＤＣ成分）で正規化することで、空間周波数ごとのＭＴＦの値を求める。
なお、ＭＴＦ算出手段５７で求められるＭＴＦ（測定ＭＴＦ）は、ディスプレイ２のＭＴＦ（ディスプレイＭＴＦ）に対して、さらに、カメラ３のＭＴＦ（カメラＭＴＦ）が重畳されている。
具体的には、図１３，図１４に示すように、横軸を空間周波数、縦軸をＭＴＦとしたとき、本来測定したいディスプレイＭＴＦ（ＭＴＦＤＩＳＰ）に対して、カメラＭＴＦ（ＭＴＦＣＡＭ）が重畳された測定ＭＴＦ（ＭＴＦＤＩＳＰ＋ＣＡＭ）が測定されることになる。なお、図１３，図１４で、ｆＳＤＩＳＰおよびｆＮＤＩＳＰは、それぞれカメラ３の画素を基準としたディスプレイ２のサンプリング周波数およびナイキスト周波数を示す。また、ｆＳＣＡＭおよびｆＮＣＡＭは、それぞれカメラ３の画素を基準としたカメラ３のサンプリング周波数およびナイキスト周波数を示す。
ＭＴＦ算出手段５７は、算出した測定ＭＴＦをＭＴＦ補正手段５９に出力する。
ＭＴＦ算出手段５７は、算出した測定ＭＴＦをＭＴＦ補正手段５９に出力する。
カメラＭＴＦ記憶手段５８は、予め測定したカメラ３のＭＴＦ（カメラＭＴＦ）を記憶するものである。このカメラＭＴＦ記憶手段５８は、例えば、半導体メモリ等の一般的な記憶装置である。
カメラＭＴＦは、空間周波数ごとにＭＴＦの値が対応付けられたデータである。
このカメラＭＴＦ記憶手段５８に予め記憶するカメラＭＴＦは、既知のカメラ用のＭＴＦ測定装置によって予め測定されたものを用いることができる。既知のカメラ用のＭＴＦ測定装置は、例えば、特開２０１８－１３６２２２、特開２０１８－０１３４１６、特開２０１５－０９４７０１等に開示されている。
カメラＭＴＦは、空間周波数ごとにＭＴＦの値が対応付けられたデータである。
このカメラＭＴＦ記憶手段５８に予め記憶するカメラＭＴＦは、既知のカメラ用のＭＴＦ測定装置によって予め測定されたものを用いることができる。既知のカメラ用のＭＴＦ測定装置は、例えば、特開２０１８－１３６２２２、特開２０１８－０１３４１６、特開２０１５－０９４７０１等に開示されている。
ＭＴＦ補正手段５９は、ＭＴＦ算出手段５７で算出されたＭＴＦ（測定ＭＴＦ）を、ディスプレイ２およびカメラ３の空間周波数比と、カメラＭＴＦ記憶手段５８に記憶されているカメラＭＴＦとにより、ディスプレイ２のＭＴＦに補正するものである。
なお、ディスプレイ２およびカメラ３の空間周波数比（例えば、サンプリング周波数の比）は、予め既知の情報として外部から設定されるものとする。この空間周波数比は、ディスプレイ２およびカメラ３のそれぞれの画素サイズと、カメラ３の倍率とから求めることができる。なお、カメラ３の倍率は、カメラ３のレンズの焦点距離と被写体距離とから求めることができる。
あるいは、ＭＴＦ補正手段５９は、図１で説明した空間周波数比測定装置１で測定される空間周波数比を入力することとしてもよい。
なお、ディスプレイ２およびカメラ３の空間周波数比（例えば、サンプリング周波数の比）は、予め既知の情報として外部から設定されるものとする。この空間周波数比は、ディスプレイ２およびカメラ３のそれぞれの画素サイズと、カメラ３の倍率とから求めることができる。なお、カメラ３の倍率は、カメラ３のレンズの焦点距離と被写体距離とから求めることができる。
あるいは、ＭＴＦ補正手段５９は、図１で説明した空間周波数比測定装置１で測定される空間周波数比を入力することとしてもよい。
ここで、図１３および図１４を参照して、ＭＴＦ補正手段５９における測定ＭＴＦの補正について説明する。
空間周波数ｆにおける測定ＭＴＦの値をＭＴＦＤＩＳＰ＋ＣＡＭ（ｆ）、カメラＭＴＦの値をＭＴＦＣＡＭ（ｆ）、ディスプレイ２の空間周波数に対するカメラ３の空間周波数の倍率である空間周波数比をｎ（ｎ＝ｆＳＣＡＭ／ｆＳＤＩＳＰ）とする。
この場合、ＭＴＦ補正手段５９は、空間周波数ｆＤＩＳＰにおけるディスプレイＭＴＦの値であるＭＴＦＤＩＳＰ（ｆＤＩＳＰ）を、以下の式（１）により算出する。
空間周波数ｆにおける測定ＭＴＦの値をＭＴＦＤＩＳＰ＋ＣＡＭ（ｆ）、カメラＭＴＦの値をＭＴＦＣＡＭ（ｆ）、ディスプレイ２の空間周波数に対するカメラ３の空間周波数の倍率である空間周波数比をｎ（ｎ＝ｆＳＣＡＭ／ｆＳＤＩＳＰ）とする。
この場合、ＭＴＦ補正手段５９は、空間周波数ｆＤＩＳＰにおけるディスプレイＭＴＦの値であるＭＴＦＤＩＳＰ（ｆＤＩＳＰ）を、以下の式（１）により算出する。
ここで、ｆＤＩＳＰは、ＤＣ（空間周波数値＝０）から、ディスプレイ２のサンプリング周波数ｆＳＤＩＳＰ（＝ｆＳＣＡＭ／ｎ）までの範囲の空間周波数である。例えば、空間周波数比（カメラ３の空間周波数／ディスプレイ２の空間周波数）が“５”であれば、ＭＴＦ補正手段５９は、カメラ３のサンプリング周波数ｆＳＣＡＭを１／５倍した空間周波数をディスプレイ２のサンプリング周波数ｆＳＤＩＳＰとする。
なお、カメラＭＴＦとディスプレイＭＴＦとでは、サンプリングポイントが揃っていない。そこで、ＭＴＦ補正手段５９は、測定ＭＴＦであるＭＴＦＤＩＳＰ＋ＣＡＭ（ｆ）からＭＴＦＤＩＳＰ＋ＣＡＭ（ｆＤＩＳＰ）を補間により算出し、カメラＭＴＦであるＭＴＦＣＡＭ（ｆ）からＭＴＦＣＡＭ（ｆＤＩＳＰ）を補間により算出して、前記式（１）において用いる。
これによって、ＭＴＦ補正手段５９は、ディスプレイＭＴＦを求めることができる。
ＭＴＦ補正手段５９は、補正後のディスプレイＭＴＦを、測定結果として外部（表示装置４）に出力する。
なお、カメラＭＴＦとディスプレイＭＴＦとでは、サンプリングポイントが揃っていない。そこで、ＭＴＦ補正手段５９は、測定ＭＴＦであるＭＴＦＤＩＳＰ＋ＣＡＭ（ｆ）からＭＴＦＤＩＳＰ＋ＣＡＭ（ｆＤＩＳＰ）を補間により算出し、カメラＭＴＦであるＭＴＦＣＡＭ（ｆ）からＭＴＦＣＡＭ（ｆＤＩＳＰ）を補間により算出して、前記式（１）において用いる。
これによって、ＭＴＦ補正手段５９は、ディスプレイＭＴＦを求めることができる。
ＭＴＦ補正手段５９は、補正後のディスプレイＭＴＦを、測定結果として外部（表示装置４）に出力する。
以上説明したように、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２に表示した任意の方向の直線のラインによって、ディスプレイＭＴＦを測定することができる。
また、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２に表示したラインの傾きから線広がり関数を求めるため、画素構造に関係なくディスプレイＭＴＦを測定することができる。
なお、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、コンピュータを前記した各手段として機能させるためのプログラム（ディスプレイＭＴＦ測定プログラム）で動作させることができる。
また、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２に表示したラインの傾きから線広がり関数を求めるため、画素構造に関係なくディスプレイＭＴＦを測定することができる。
なお、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、コンピュータを前記した各手段として機能させるためのプログラム（ディスプレイＭＴＦ測定プログラム）で動作させることができる。
［ディスプレイＭＴＦ測定装置の動作］
次に、図１５を参照（構成については、図７参照）して、ディスプレイＭＴＦ測定装置５の動作について説明する。
なお、カメラＭＴＦ記憶手段５８には、予め測定したカメラ３のＭＴＦ（カメラＭＴＦ）が記憶されているものとする。また、ディスプレイ２とカメラ３との空間周波数比は、既知であって、外部から入力されるものとする。
次に、図１５を参照（構成については、図７参照）して、ディスプレイＭＴＦ測定装置５の動作について説明する。
なお、カメラＭＴＦ記憶手段５８には、予め測定したカメラ３のＭＴＦ（カメラＭＴＦ）が記憶されているものとする。また、ディスプレイ２とカメラ３との空間周波数比は、既知であって、外部から入力されるものとする。
ステップＳ２０において、測定用画像表示手段５０は、ディスプレイＭＴＦを測定するための画像（測定用画像）として、幅１ピクセルの直線のラインを描画した画像をディスプレイ２に表示する。
ステップＳ２１において、画像入力手段５１は、カメラ３で撮影した画像（撮影画像）を入力する。なお、このとき、カメラ３は、ディスプレイ２が表示する直線のラインに対して、数度程度傾けて撮影を行う。
ステップＳ２１において、画像入力手段５１は、カメラ３で撮影した画像（撮影画像）を入力する。なお、このとき、カメラ３は、ディスプレイ２が表示する直線のラインに対して、数度程度傾けて撮影を行う。
ステップＳ２２において、ＲＯＩ設定手段５２は、ステップＳ２１で入力した撮影画像内で、直線のラインを含む関心領域（ＲＯＩ）を設定する（図９参照）。
ステップＳ２３において、ＲＯＩ画像抽出手段５３は、ステップＳ２１で入力した撮影画像から、ステップＳ２２で設定されたＲＯＩの画像（ＲＯＩ画像）を抽出する。
ステップＳ２３において、ＲＯＩ画像抽出手段５３は、ステップＳ２１で入力した撮影画像から、ステップＳ２２で設定されたＲＯＩの画像（ＲＯＩ画像）を抽出する。
ステップＳ２４において、ライン投影情報生成手段５４のライン傾き検出手段５４ａは、ステップＳ２３で抽出されたＲＯＩ画像から、ラインの傾き角度を検出する（図１０参照）。例えば、ライン傾き検出手段５４ａは、ＲＯＩ画像において、Ｓｏｂｅｌエッジ検出により検出したエッジの境界で２値化した２値画像を生成し、２値画像をハフ変換することで、エッジの傾き角度を、ラインの傾き角度として検出する。
ステップＳ２５において、ライン投影情報生成手段５４の画素位置投影手段５４ｂは、ステップＳ２３で抽出したＲＯＩ画像の各画素と、ＲＯＩ画像中のラインに垂直な軸（投影軸）に、ステップＳ２４で検出したラインの傾き角度に沿って画素を投影した位置とを対応付けて、ライン投影情報を生成する（図１１参照）。このとき、投影軸の座標系は、ＲＯＩ画像の画素単位の座標系よりも小さいサブ画素単位とする。
ステップＳ２６において、画素位置投影手段５４ｂは、ステップＳ２５で生成したライン投影情報をライン投影情報記憶手段５５に記憶する。
ステップＳ２７において、線広がり関数生成手段５６は、ステップＳ２３で抽出されたＲＯＩ画像から線広がり関数（ＬＳＦ）を生成する。ここでは、線広がり関数生成手段５６は、ライン投影情報記憶手段５５に記憶されているライン投影情報に基づいて、ＲＯＩ画像から、投影軸の同じサブ画素のビンに投影される画素の画素値を読み出し、ビンごとに平均化することで、線広がり関数を生成する（図１２参照）。
ステップＳ２７において、線広がり関数生成手段５６は、ステップＳ２３で抽出されたＲＯＩ画像から線広がり関数（ＬＳＦ）を生成する。ここでは、線広がり関数生成手段５６は、ライン投影情報記憶手段５５に記憶されているライン投影情報に基づいて、ＲＯＩ画像から、投影軸の同じサブ画素のビンに投影される画素の画素値を読み出し、ビンごとに平均化することで、線広がり関数を生成する（図１２参照）。
ステップＳ２８において、ＭＴＦ算出手段５７は、ステップＳ２７で生成された線広がり関数から、ＭＴＦを算出する。ここでは、ＭＴＦ算出手段５７は、線広がり関数をフーリエ変換して空間周波数ごとに絶対値をとり、定数成分（ＤＣ成分）で正規化することで、ＭＴＦを算出する。
ステップＳ２９において、ＭＴＦ補正手段５９は、ステップＳ２８で算出されたＭＴＦ（測定ＭＴＦ）を、ディスプレイ２およびカメラ３の空間周波数比と、カメラＭＴＦ記憶手段５８に記憶されているカメラＭＴＦとにより、空間周波数の違いとカメラ３を通したＭＴＦの減衰分を補正することで、ディスプレイ２のＭＴＦ（ディスプレイＭＴＦ）を算出する。
以上の動作によって、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２に表示した任意の方向の直線のラインによって、ディスプレイＭＴＦを測定することができる。
以上の動作によって、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２に表示した任意の方向の直線のラインによって、ディスプレイＭＴＦを測定することができる。
以上、ディスプレイＭＴＦ測定装置５について説明したが、ディスプレイＭＴＦ測定装置５の構成および動作は、この実施形態に限定されるものではない。
例えば、ここでは、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２を接続し、測定用画像表示手段５０によって、ディスプレイ２の画面上に直線のラインを表示することとした。しかし、ディスプレイ２は、ディスプレイＭＴＦ測定装置５と独立して、直線のラインを描画した画像を表示することが可能な場合、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２を接続する必要はない。また、その場合、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、測定用画像表示手段５０を構成から省略してもよい。
例えば、ここでは、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２を接続し、測定用画像表示手段５０によって、ディスプレイ２の画面上に直線のラインを表示することとした。しかし、ディスプレイ２は、ディスプレイＭＴＦ測定装置５と独立して、直線のラインを描画した画像を表示することが可能な場合、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、ディスプレイ２を接続する必要はない。また、その場合、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、測定用画像表示手段５０を構成から省略してもよい。
また、ここでは、ライン投影情報生成手段５４は、ＲＯＩ画像抽出手段５３がＲＯＩ画像を抽出した場合にライン投影情報を生成することとした。
しかし、カメラ３がビデオカメラで、逐次入力される撮影画像に対して、ディスプレイ２に表示した直線のラインの傾きが不変とみなせる場合、必ずしも、逐次、ライン投影情報を生成する必要はない。その場合、ライン投影情報生成手段５４は、ＲＯＩ設定手段５２でＲＯＩを設定された最初の１回だけライン投影情報を生成し、ライン投影情報記憶手段５５に記憶すればよい。
しかし、カメラ３がビデオカメラで、逐次入力される撮影画像に対して、ディスプレイ２に表示した直線のラインの傾きが不変とみなせる場合、必ずしも、逐次、ライン投影情報を生成する必要はない。その場合、ライン投影情報生成手段５４は、ＲＯＩ設定手段５２でＲＯＩを設定された最初の１回だけライン投影情報を生成し、ライン投影情報記憶手段５５に記憶すればよい。
また、ディスプレイＭＴＦ測定装置５は、図１で説明した空間周波数比測定装置１を内部に備える構成としてもよい。例えば、図１６に示すように、ディスプレイＭＴＦ測定装置５の内部に、空間周波数比測定装置１の構成である測定用画像表示手段１０と、画像入力手段１１と、円中心探索手段１２と、局所ピーク探索手段１３と、ピーク間画素数算出手段１４と、画素数比算出手段１５と、を備えるディスプレイＭＴＦ測定装置５Ｂとして構成してもよい。なお、この場合、測定用画像表示手段１０，５０および画像入力手段１１，５１は、それぞれ、ディスプレイＭＴＦ測定装置５として機能する場合と、空間周波数比測定装置１として機能する場合とで、外部からの指示により切り替えて動作させればよい。
１ 空間周波数比測定装置
１０ 測定用画像表示手段
１１ 画像入力手段
１２ 円中心探索手段
１３ 局所ピーク探索手段
１４ ピーク間画素数算出手段
１５ 画素数比算出手段
２ ディスプレイ
３ カメラ
４ 表示装置
５，５Ｂ ディスプレイＭＴＦ測定装置
５０ 測定用画像表示装置
５１ 画像入力手段
５２ ＲＯＩ設定手段
５３ ＲＯＩ画像抽出手段
５４ ライン投影情報生成手段
５４ａ ライン傾き検出手段
５４ｂ 画素位置投影手段
５５ ライン投影情報記憶手段
５６ 線広がり関数生成手段
５７ ＭＴＦ算出手段
５８ カメラＭＴＦ記憶手段
１０ 測定用画像表示手段
１１ 画像入力手段
１２ 円中心探索手段
１３ 局所ピーク探索手段
１４ ピーク間画素数算出手段
１５ 画素数比算出手段
２ ディスプレイ
３ カメラ
４ 表示装置
５，５Ｂ ディスプレイＭＴＦ測定装置
５０ 測定用画像表示装置
５１ 画像入力手段
５２ ＲＯＩ設定手段
５３ ＲＯＩ画像抽出手段
５４ ライン投影情報生成手段
５４ａ ライン傾き検出手段
５４ｂ 画素位置投影手段
５５ ライン投影情報記憶手段
５６ 線広がり関数生成手段
５７ ＭＴＦ算出手段
５８ カメラＭＴＦ記憶手段
Claims (7)
- ディスプレイに表示された、単一画素値の画像に円と前記円の中心点とを順に明るさが異なるように描画した測定用画像を、カメラで撮影した撮影画像から、前記ディスプレイと前記カメラとの空間周波数比を測定する空間周波数比測定装置であって、
前記カメラから前記撮影画像を入力する画像入力手段と、
前記撮影画像上の画素の明るさに基づいて、前記撮影画像において前記円の中心点の位置を探索する円中心探索手段と、
前記円中心探索手段で探索された中心点を通る前記撮影画像内の水平ラインおよび垂直ラインにおいて、明るさの局所ピークの位置を探索する局所ピーク探索手段と、
前記中心点の局所ピークから、前記水平ラインおよび前記垂直ラインにおける前記中心点の上下左右の各局所ピークまでの局所ピーク間の画素数を求めて平均化することで、前記撮影画像上の円の半径の画素数を算出するピーク間画素数算出手段と、
前記測定用画像上の円の半径の画素数と、前記ピーク間画素数算出手段で算出された前記撮影画像上の円の半径の画素数との比を、前記ディスプレイと前記カメラとの空間周波数比として算出する画素数比算出手段と、
を備えることを特徴とする空間周波数比測定装置。 - ディスプレイに表示された、単一画素値の画像に円と前記円の中心点とを順に明るさが異なるように描画した測定用画像を、カメラで撮影した撮影画像から、前記ディスプレイと前記カメラとの空間周波数比を測定する空間周波数比測定装置であって、
前記カメラから前記撮影画像を入力する画像入力手段と、
前記撮影画像上の画素の明るさに基づいて、前記撮影画像において前記円の中心点の位置を探索する円中心探索手段と、
前記円中心探索手段で探索された中心点を通る前記撮影画像内の水平ラインおよび垂直ラインにおいて、明るさの局所ピークの位置を探索する局所ピーク探索手段と、
前記水平ラインで探索された左右両端の局所ピーク間の画素数と、前記垂直ラインで探索された上下両端の局所ピーク間の画素数とを求めて平均化することで、前記撮影画像上の円の直径の画素数を算出するピーク間画素数算出手段と、
前記測定用画像上の円の直径の画素数と、前記ピーク間画素数算出手段で算出された前記撮影画像上の円の直径の画素数との比を、前記ディスプレイと前記カメラとの空間周波数比として算出する画素数比算出手段と、
を備えることを特徴とする空間周波数比測定装置。 - 前記測定用画像を前記ディスプレイに表示する測定用画像表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空間周波数比測定装置。
- 前記測定用画像表示手段は、前記測定用画像にアンチエイリアシング処理を行って前記ディスプレイに表示することを特徴とする請求項３に記載の空間周波数比測定装置。
- 前記画像入力手段は、入力した撮影画像にローパスフィルタをかけ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空間周波数比測定装置。
- 前記カメラとして、逐次画像を入力するビデオカメラを用いる場合、
前記画像入力手段は、逐次入力される撮影画像を予め定めたフレーム数ごとに加算平均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空間周波数比測定装置。 - コンピュータを、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の空間周波数比測定装置として機能させるための空間周波数比測定定プログラム。
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|---|---|---|---|---|
| JP2009213008A (ja) | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Sharp Corp | 固体撮像装置用テストチャート及びその使用方法、チャート盤、テスト装置 |
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