MTF Berechnung

Maxel · Anmeldungsdatum: 12.10.2011 Beiträge: 2

Meine Frage:
Hallo,

ich möchte gern die Modulationstransferfunktion einer Digitalkamera berechnen. Dazu fotografiere ich eine gut ausgeleuchtete Zieltafel (USAF Testchart) mit Streifenmustern unterschiedlicher Frequenz ab. Das diditale Bild der Kamera werte ich mittels eines Matlabprogrammes aus, welches Vektoren über die Streifenmuster im Bild legt und somit die Grauwertverläufe ausgibt.

Nun meine Frage:

Für die Berechnung des Kontrasts periodischer Muster wird in der Literatur immer der Michelson-Kontrast angegeben
C = (Imax - Imin) / (Imax + Imin).
Was ich hierbei nicht verstehe ist, dass bei gleichen Grauwertunterschieden zwischen Imax und Imin, ein dunkles bzw. unterbelichtetes Bild einen höheren Kontrast C aufweist als ein Bild, das länger belichtet wurde bzw. heller erscheint.

Bsp.:

Imax = 160 Imin = 50 (Unterschied von 110 Grauwerten)

C = (160 - 50) / (160 + 50) = 0.52

Imax = 130 Imin = 20 (Unterschied von 110 Grauwerten)

C = (130 - 20) / (130 + 20) = 0.73

Meine Ideen:
Für die Brerchnung des Kontrasts in diesem Fall würde mir die Formel
C = (Imax - Imin) / maximale Anzahl derGrauwertstufen (256)
eher zusagen. Diese habe ich aber in der Literatur zur Kontrastberechnung noch nicht finden können.

gISMO · Anmeldungsdatum: 21.09.2011 Beiträge: 26

Hi.
Das ein unterbelichtetes Bild einen höheren Kontrast aufweist ist klar.
Wenn du dir deine Graustufe (0 bis 255) anschaust dann ist deine Struktur (Schwarz) ideal bei 0.

Nehm mal an das dein Imax= 160 und Imin = 0 ist.

dann bekommst du einen Kontrastwert C von 1 was bei einer MTF Kurve den Besten Fall darstellt.

Zum Test einer Digitalkamera eignet sich das USAF nicht wirklich.
Kann dir da das ISO12233 Target empfehlen welches extra für solche Anwendungen entwickelt wurde.

Schau dir auch mal diese beiden PDF's an. Dort wird erklärt wie man diese MTF kurven richtig deutet.

Teil 1
[url]
http://www.zeiss.de/C12567A8003B8B6F/EmbedTitelIntern/CLN_30_MTF_de/$File/CLN_MTF_Kurven_DE.pdf[/url]

Teil 2

http://www.zeiss.de/C12567A8003B8B6F/EmbedTitelIntern/CLN_31_MTF_de/$File/CLN_MTF_Kurven_2_de.pdf

auch zu empfehlen in dem Zusammenhang ist dieses hier (english)

http://www.imatest.com/docs/sharpness.html

Maxel · Anmeldungsdatum: 12.10.2011 Beiträge: 2

Hallo,

die beiden PDF von Zeiss kenne ich schon.

Das USAF-Testchart habe ich gewählt, da ich die MTF in verschiedenen Abständen zur Bildmitte und auch an den Bildrändern ermitteln möchte.
Bei der ISO 12233 liegen die Streifen nur an jeweils einer Position im Bild.

Das mit dem Michelson-Kontrast verstehe ich immer noch nicht richtig.
Angenommen ich habe eine sehr unterbelichtete Aufnahme bei der der hellste Grauwert im Bild Imax = 10 ergibt und der dunkelste
Grauwert Imin = 0.
Dann berechnet sich auch hier ein Kontrast von C = 1, obwohl man bei der Betrachtung der Aufnahme mit bloßem Auge nur noch schwer zwischen den hellsten und dunkelsten Grauwert unterscheiden kann.
Man könnte dies jetzt noch übertreiben und sagen
Imax sei 1 und Imin sei 0, also ein Unterschied von nur
eimem Grauwert und wieder wäre nach der Formel des
Michelson-Kontrast der Kontrast C = 1.
Wenn man hingegen das andere Ende der Grauwertskala betrachtet,
so ergibt ein Unterschied von nur einem Grauwert bei
Imax = 255 und Imin = 254 einen winzigen Kontrast von C = 0.002.

gISMO · Anmeldungsdatum: 21.09.2011 Beiträge: 26

Hi,
also erstmal hast du bei dem ISO 12233 Target viel mehr möglichkeiten deine MTF zu machen.
Du kannst wenn du die MTF per Hand machst eigentlich alles nehmen. Hinzu kommt das bei einer Digitalkamera (CCD) anders als bei einer Kleinbildkamera (Negativ) das Seitenverhältnis unterschiedlich ist.

Um eine MTF mit Hilfe eines "slanted edge" Programms automatisch berechnen zu lassen benötigst du zudem auch noch Strukturen die um 5 Grad gekippt sind.

Dein USAF 1951 Target gibt es dazu auch in Verschiedenen Auflösungen.

Die Auflösung des ISO 12233 ist dazu auch noch viel feiner (lp / mm).

Aber nehme was du für richtig hältst. Will dir damit nur sagen das zur Qualitätsbestimmung eines Objektives und damit auch der CCD das ISO Target stand der Dinge ist.

zu deinem Micheslson-Kontrast.

Na Klar kommt da immer 1 raus. 1/1 = 1; 10/10= 1; 160 /160 = 1
Ich beschränke mich mal nur auf die Grauwerte.
Du musst jedoch beachten das deine Kamera je nachdem wieviel bit Farbtiefe diese aufweist, zwischen zb 2 Abstufungen (1 bit) und 256 Abstufungen (bei 8 bit) hat.