JP7208737B2 - Camera evaluation value measuring device and camera evaluation value measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、カメラの性能評価値を測定するカメラ評価値測定装置およびカメラ評価値測定方法に関する。 The present invention relates to a camera evaluation value measuring device and camera evaluation value measuring method for measuring a performance evaluation value of a camera.
従来、カメラの性能評価の指標として、空間周波数特性を表すMTF(Modulation Transfer Function)や、信号と雑音の比率を表す信号対雑音比(SNR:Signal-to-Noise Ratio)が用いられている。
MTFの測定には、チャートサイズが比較的小さくてフレーミングが不要なSlanted-edge法(傾斜エッジ法)が提案されている。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、周波数特性(MTF)を測定する手法である(特許文献1,2、非特許文献1~4参照)。
SNRの測定には、種々の手法がある。例えば、デジタルカメラのノイズ評価方法として、ISO 15739が規定されている(非特許文献5参照)。また、SNRは、放送用カメラの場合、100%の信号出力に対して暗時撮影時のノイズレベルとして表される。
また、MTFおよびSNRの測定では、性能評価の正確性から、入力した信号に対してエンハンス等の信号処理を行わずに測定を行うのが通例である。
Conventionally, MTF (Modulation Transfer Function), which represents spatial frequency characteristics, and Signal-to-Noise Ratio (SNR), which represents the ratio of signal to noise, have been used as indices for camera performance evaluation.
A slanted-edge method, which requires a relatively small chart size and does not require framing, has been proposed for MTF measurement. In the slanted-edge method, a camera captures a black-and-white pattern with a straight boundary that is tilted several degrees from the vertical (or horizontal) direction with respect to the imaging device. ]) (see
There are various techniques for measuring SNR. For example, ISO 15739 is defined as a noise evaluation method for digital cameras (see Non-Patent Document 5). In the case of a broadcast camera, the SNR is expressed as the noise level when shooting in the dark with respect to 100% signal output.
In addition, in the measurement of MTF and SNR, it is customary to perform measurement without performing signal processing such as enhancement on the input signal for the sake of accuracy of performance evaluation.
従来、MTFおよびSNRが異なるカメラ同士の場合、カメラの優劣を評価することは困難であるという問題がある。例えば、MTFは良いがSNRが悪い、あるいは、MTFは悪いがSNRは良いといったカメラが存在する場合、一元的にカメラの優劣を評価することはできない。
また、前記したようにMTFやSNRを測定する際には、カメラ内部の信号処理を行わない状態(信号処理フィルタを切った状態)で測定する。しかし、単板カメラ等、信号処理フィルタ(デモザイキング処理等)が常に介在するカメラも存在する。この信号処理フィルタは、カメラメーカにより多種多様であり、フィルタ設計によってはMTFを犠牲にしてSNRを高めることも可能であるため、総合的なカメラ評価はさらに難しくなる。そのため、MTFおよびSNRを総合して一元的にカメラ評価を行うことが可能な手法が望まれていた。
Conventionally, in the case of cameras with different MTFs and SNRs, there is a problem that it is difficult to evaluate the superiority or inferiority of the cameras. For example, if there is a camera that has a good MTF but a bad SNR, or a camera that has a bad MTF but a good SNR, it is not possible to integrally evaluate the superiority or inferiority of the camera.
Further, as described above, when measuring the MTF and SNR, the measurement is performed in a state in which no signal processing is performed inside the camera (a state in which the signal processing filter is turned off). However, there are also cameras, such as single-plate cameras, in which a signal processing filter (demosaicing processing, etc.) is always interposed. This signal processing filter has a wide variety depending on the camera manufacturer, and depending on the filter design, it is possible to increase the SNR at the expense of the MTF, so comprehensive camera evaluation becomes even more difficult. Therefore, there is a demand for a method that can integrate the MTF and SNR and perform camera evaluation in a unified manner.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、MTFを予め定めた所定レベルに揃えた状態でSNRを測定する、あるいは、SNRを予め定めた所定レベルに揃えた状態でMTFを測定することで、一元的にカメラの優劣を評価することが可能なカメラ評価値測定装置およびカメラ評価値測定方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such problems, and measures the SNR while adjusting the MTF to a predetermined level, or measures the MTF while adjusting the SNR to a predetermined level. It is an object of the present invention to provide a camera evaluation value measuring device and a camera evaluation value measuring method capable of centrally evaluating the superiority or inferiority of a camera through measurement.
前記課題を解決するため、本発明に係るカメラ評価値測定装置は、カメラの空間周波数特性を表すMTFを予め定めた所定レベルに調整して、前記カメラが撮影する映像信号と雑音の比率を表すSNRを測定するカメラ評価値測定装置であって、信号処理手段と、MTF測定手段と、パラメータ制御手段と、SNR測定手段と、を備える構成とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the camera evaluation value measuring device according to the present invention adjusts the MTF representing the spatial frequency characteristics of the camera to a predetermined level, and represents the ratio of the video signal captured by the camera and the noise. A camera evaluation value measurement device for measuring SNR, comprising a signal processing means, an MTF measurement means, a parameter control means, and an SNR measurement means.
かかる構成において、カメラ評価値測定装置は、信号処理手段によって、測定対象のカメラが撮影した映像信号の変調度をパラメータに基づいて調整する。
このパラメータは、映像信号に対するフィルタを特定する係数である。信号処理手段は、このフィルタを用いて、映像信号を畳み込むことで映像信号の変調度を調整する。
そして、カメラ評価値測定装置は、MTF測定手段によって、信号処理手段で変調度が調整された映像信号においてMTFを測定する。
そして、カメラ評価値測定装置は、パラメータ制御手段によって、MTFが予め定めた所定レベルになるように、信号処理手段に出力するパラメータを制御する。
そして、カメラ評価値測定装置は、SNR測定手段によって、パラメータに基づいて信号処理手段で変調度が調整された映像信号においてSNRを測定する。
これによって、カメラ評価値測定装置は、測定対象の複数のカメラの評価を行う際に、MTFを基準として、SNRを測定することができる。
In such a configuration, the camera evaluation value measuring device adjusts the degree of modulation of the video signal captured by the camera to be measured based on the parameter by means of the signal processing means.
This parameter is a coefficient specifying a filter for the video signal. The signal processing means adjusts the degree of modulation of the video signal by convolving the video signal using this filter.
Then, the camera evaluation value measuring device uses the MTF measuring means to measure the MTF of the video signal whose degree of modulation has been adjusted by the signal processing means.
Then, the camera evaluation value measuring device controls parameters to be output to the signal processing means by the parameter control means so that the MTF becomes a predetermined level.
Then, the camera evaluation value measuring device uses the SNR measuring means to measure the SNR of the video signal whose degree of modulation has been adjusted by the signal processing means based on the parameters.
Thereby, the camera evaluation value measuring device can measure the SNR based on the MTF when evaluating a plurality of cameras to be measured.
なお、カメラ評価値測定装置は、パラメータ制御手段によって、SNRが予め定めた所定レベルになるように、信号処理手段に出力するパラメータを制御し、パラメータに基づいて信号処理手段で変調度が調整された映像信号において、MTF測定手段によって、MTFを測定することとしてもよい。 In the camera evaluation value measuring device, the parameter control means controls parameters to be output to the signal processing means so that the SNR reaches a predetermined level, and the signal processing means adjusts the degree of modulation based on the parameters. The MTF of the video signal may be measured by MTF measuring means.
また、前記課題を解決するため、本発明に係るカメラ評価値測定方法は、カメラの空間周波数特性を表すMTFを予め定めた所定レベルに調整して、前記カメラが撮影する映像信号と雑音の比率を表すSNRを測定するカメラ評価値測定方法であって、MTF測定ステップと、パラメータ制御ステップと、信号処理ステップと、SNR測定ステップと、を含む手順とした。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, the camera evaluation value measuring method according to the present invention adjusts the MTF representing the spatial frequency characteristics of the camera to a predetermined level, and the ratio of the video signal captured by the camera to the noise A camera evaluation value measurement method for measuring an SNR that represents a procedure including an MTF measurement step, a parameter control step, a signal processing step, and an SNR measurement step.
かかる手順において、カメラ評価値測定方法は、MTF測定ステップで、MTF測定手段によって、カメラで撮影され、信号処理手段で変調度が調整された映像信号においてMTFを測定する。
そして、カメラ評価値測定方法は、パラメータ制御ステップで、パラメータ制御手段によって、MTFが予め定めた所定レベルになるように信号処理手段で使用するパラメータを制御する。
そして、カメラ評価値測定方法は、信号処理ステップで、信号処理手段によって、パラメータに基づいて映像信号の変調度を調整する。
以上の動作を繰り返すことで、カメラ評価値測定方法は、カメラが撮影した映像信号のMTFを所定のレベルに調整することができる。
そして、カメラ評価値測定方法は、SNR測定ステップで、MTFが所定のレベルに調整された後に、SNR測定手段によって、信号処理手段で変調度が調整された映像信号においてSNRを測定する。
これによって、カメラ評価値測定方法は、測定対象の複数のカメラの評価を行う際に、MTFのレベルを揃えた状態で、SNRを測定することができる。
In this procedure, the camera evaluation value measuring method, in the MTF measuring step, uses the MTF measuring means to measure the MTF in the video signal shot by the camera and having the degree of modulation adjusted by the signal processing means.
Then, in the camera evaluation value measuring method, in the parameter control step, the parameters used by the signal processing means are controlled by the parameter control means so that the MTF reaches a predetermined level.
Then, in the camera evaluation value measuring method, in the signal processing step, the signal processing means adjusts the degree of modulation of the video signal based on the parameter.
By repeating the above operation, the camera evaluation value measuring method can adjust the MTF of the video signal captured by the camera to a predetermined level.
In the camera evaluation value measuring method, after the MTF is adjusted to a predetermined level in the SNR measuring step, the SNR is measured by the SNR measuring means in the video signal whose modulation degree is adjusted by the signal processing means.
Thus, the camera evaluation value measurement method can measure the SNR with the same MTF level when evaluating a plurality of cameras to be measured.
なお、カメラ評価値測定方法は、パラメータ制御ステップで、SNRが予め定めた所定レベルになるように、信号処理手段で使用するパラメータを制御し、パラメータに基づいて信号処理ステップで変調度が調整された映像信号において、MTF測定ステップでMTFを測定することとしてもよい。 In the camera evaluation value measurement method, the parameter control step controls the parameters used by the signal processing means so that the SNR reaches a predetermined level, and the signal processing step adjusts the degree of modulation based on the parameters. The MTF of the video signal may be measured in the MTF measurement step.
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、測定対象の複数のカメラにおいて、MTFのレベルを揃えた状態でSNRを測定する、または、SNRのレベルを揃えた状態でMTFを測定することができる。
本発明は、MTFのレベルを揃えてカメラのSNRを測定する、または、SNRのレベルを揃えてMTFを測定することで、同一条件下でカメラの総合的な優劣を評価することが可能になる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION This invention has the outstanding effect shown below.
According to the present invention, in a plurality of cameras to be measured, the SNR can be measured with the MTF levels aligned, or the MTF can be measured with the SNR levels aligned.
The present invention measures the SNR of a camera with the same MTF level, or measures the MTF with the same SNR level, thereby making it possible to evaluate the overall superiority or inferiority of a camera under the same conditions. .
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。
[カメラ評価値測定装置の構成]
最初に、図1を参照して、本発明の実施形態に係るカメラ評価値測定装置1の構成について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Camera Evaluation Value Measuring Device]
First, the configuration of a camera evaluation value measuring
カメラ評価値測定装置1は、カメラ2の評価値として、MTFを予め定めた所定レベルに調整してSNRを測定するものである。
ここで、カメラ評価値測定装置1は、カメラ2と表示装置3とを接続する。
The camera evaluation value measuring
Here, the camera evaluation value measuring
カメラ2は、測定対象のカメラであって、チャートCHを撮像した映像信号をカメラ評価値測定装置1に出力する。例えば、カメラ2は、HD(High Definition)カメラである。
The
チャート(MTFチャート)CHは、境界でコントラストの異なるチャートであって、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、チャートCHの白黒の境界線が、所定角度(数度程度)傾いた状態で撮像する。
The chart (MTF chart) CH is a chart with different contrasts at boundaries, and is a slanted black-and-white pattern in which the boundaries are straight at a predetermined angle from the vertical or horizontal direction with respect to the imaging device (not shown) of the
ここで、MTFとして、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チャートCHを撮像する。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チャートCHを撮像する。
Here, when measuring the frequency characteristic in the horizontal direction as the MTF, the
表示装置3は、カメラ評価値測定装置1を操作するユーザインタフェースを提供するとともに、カメラ2が撮像したチャート画像、MTFの測定結果、SNRの測定結果等を表示するものである。例えば、表示装置3は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等である。
なお、表示装置3は、カメラ2が撮像したチャート画像を表示する表示装置と、測定結果を表示する表示装置とをそれぞれ別に設けてもよい。
以下、カメラ2が出力する映像信号によって、カメラ2のMTFを調整してSNRを測定するカメラ評価値測定装置1の構成について詳細に説明する。
図1に示すように、カメラ評価値測定装置1は、信号処理手段10と、MTF測定手段11と、SNR測定手段12と、を備える。
The
Note that the
The configuration of the camera evaluation value measuring
As shown in FIG. 1 , the camera evaluation
信号処理手段10は、パラメータに基づいて、カメラ2から出力される映像信号の変調度を調整して、見かけ上の解像度を変更するものである。
信号処理手段10は、MTF測定手段11のパラメータ制御手段113から出力されるパラメータで、映像信号の変調度を調整する。
例えば、信号処理手段10は、エンハンスフィルタの係数を調整可能にした以下の式(1)に示すタップ数3の1次元フィルタ(1行3列)を用いて、映像信号に畳み込み演算を行う。
The signal processing means 10 adjusts the degree of modulation of the video signal output from the
The signal processing means 10 adjusts the degree of modulation of the video signal using parameters output from the parameter control means 113 of the MTF measuring means 11 .
For example, the signal processing means 10 performs a convolution operation on the video signal using a one-dimensional filter (1 row, 3 columns) with 3 taps shown in the following equation (1), in which the coefficient of the enhancement filter is adjustable.
αは、変調度を調整するスカラのパラメータであって、MTF測定手段11のパラメータ制御手段113から入力される。
ここで、図3(a)(b)(c)を参照して、パラメータαを用いた映像信号の画素値の変化について説明する。図3(a)(b)(c)において、横軸は水平座標値(x座標値)、縦軸は画素値を示す。
図3(a)は、α=0の状態で、水平座標値x0において、エッジが存在する映像信号の例を示している。
α is a scalar parameter that adjusts the degree of modulation and is input from the parameter control means 113 of the MTF measurement means 11 .
Here, with reference to FIGS. 3(a), 3(b) and 3(c), the change of the pixel value of the video signal using the parameter α will be described. In FIGS. 3A, 3B, and 3C, the horizontal axis indicates the horizontal coordinate value (x-coordinate value), and the vertical axis indicates the pixel value.
FIG. 3(a) shows an example of a video signal in which an edge exists at the horizontal coordinate value x0 when α= 0 .
このαの値を大きくする(α>0、例えば、“+0.2”等)ことで、図3(b)に示すように、水平座標値x0の左の水平座標値x-1において画素値が小さくなり、水平座標値x0の右の水平座標値x1において画素値が大きくなる。これによって、映像信号のエッジが強調され、解像度を高めることができる。
また、αの値を小さくする(α<0、例えば、“-0.2”等)ことで、図3(c)に示すように、水平座標値x0の左の水平座標値x-1において画素値が大きくなり、水平座標値x0の右の水平座標値x1において画素値が小さくなる。これによって、映像信号のエッジがなまり、解像度を低くすることができる。
なお、図2(b)のように、境界線を斜め水平方向にした状態でチャートCHを撮像した場合、信号処理手段10は、以下の式(2)に示すタップ数3の1次元フィルタ(3行1列)を用いて、映像信号に畳み込み演算を行えばよい。
By increasing the value of α (α> 0 , for example, “ +0.2 ”), as shown in FIG. The value becomes smaller, and the pixel value becomes larger at the horizontal coordinate value x1 to the right of the horizontal coordinate value x0. As a result, the edge of the video signal is emphasized and the resolution can be improved.
Also, by decreasing the value of α (α<0, for example, “−0.2”, etc.), as shown in FIG. 3C, the left horizontal coordinate value x −1 The pixel value increases at the horizontal coordinate value x0 , and the pixel value decreases at the horizontal coordinate value x1 to the right of the horizontal coordinate value x0. As a result, the edges of the video signal are dulled, and the resolution can be lowered.
As shown in FIG. 2B, when the chart CH is imaged with the boundary line in the oblique horizontal direction, the signal processing means 10 uses a one-dimensional filter ( 3 rows and 1 column) may be used to perform a convolution operation on the video signal.
あるいは、信号処理手段10は、以下の式(3)に示すタップ数3の2次元フィルタ(3行3列)を用いて、映像信号に畳み込み演算を行うこととしてもよい。 Alternatively, the signal processing means 10 may perform a convolution operation on the video signal using a two-dimensional filter (3 rows and 3 columns) with 3 taps shown in the following equation (3).
このように、パラメータを変数とするフィルタを用いて畳み込み演算を行うことで、信号処理手段10は、パラメータの値に応じて映像信号の変調度を変化させることができる。
なお、前記式(1)~式(3)は、以下の式(4)~式(6)に示すように、αの符号を変えたものであっても構わない。
In this way, by performing a convolution operation using a filter with parameters as variables, the signal processing means 10 can change the degree of modulation of the video signal according to the parameter values.
Note that the above formulas (1) to (3) may be obtained by changing the sign of α as shown in the following formulas (4) to (6).
この場合、映像信号の変調度を調整するためのパラメータの値の大小が逆になるだけである。もちろん、パラメータαをスカラとして特定可能なフィルタであれば、前記式(1)~式(6)に限定されるものではない。
図1に戻って、カメラ評価値測定装置1の構成について説明を続ける。
In this case, the magnitude of the parameter value for adjusting the degree of modulation of the video signal is simply reversed. Of course, the filter is not limited to the formulas (1) to (6) as long as the filter can specify the parameter α as a scalar.
Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the camera evaluation
MTF測定手段11は、信号処理手段10で変調度が調整されたチャートCHの映像信号からMTFを測定するものである。
MTF測定手段11は、図1に示すように、ROI設定手段110と、ROI画像抽出手段111と、MTF算出手段112と、パラメータ制御手段113と、を備える。
The MTF measuring means 11 measures the MTF from the video signal of the chart CH whose modulation degree has been adjusted by the signal processing means 10 .
The MTF measurement means 11 includes ROI setting means 110, ROI image extraction means 111, MTF calculation means 112, and parameter control means 113, as shown in FIG.
ROI設定手段110は、カメラ2が撮像したチャート画像内で、境界(エッジ)を含む関心領域(ROI)を設定するものである。例えば、ROI設定手段110は、表示装置3が表示しているチャート画像内において、測定者が操作するポインティングデバイス(不図示)で矩形領域を指定されることで、ROIの領域(位置、大きさ等)をROI情報として設定する。
The ROI setting means 110 sets a region of interest (ROI) including boundaries (edges) in the chart image captured by the
ここで、水平方向の周波数特性を測定する場合、ROI設定手段110は、測定者によって、図2(a)のように、チャートCHを撮像したチャート画像から、縦長の矩形領域(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、水平方向で明度が異なるROI画像(垂直エッジ画像)Rが特定されることになる。 Here, when measuring the frequency characteristics in the horizontal direction, the ROI setting means 110 designates a vertically long rectangular region (ROI) from the chart image obtained by imaging the chart CH, as shown in FIG. Then, ROI information is set. In this case, the ROI specifies an ROI image (vertical edge image) R with different brightness levels in the horizontal direction.
また、垂直方向の周波数特性を測定する場合、ROI設定手段110は、測定者によって、図2(b)のように、チャートCHを撮像したチャート映像から、横長の矩形領域(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、垂直方向で明度が異なるROI画像(水平エッジ画像)Rが特定されることになる。
なお、ROI設定手段110によるROIの設定は、順次入力されるチャート画像において、ROIを変更する必要がなければ、一度の設定でよい。また、ROI設定手段110が設定するROIは、領域の形状が特定できれば、必ずしも矩形である必要はない。
ROI設定手段110は、設定したROIの領域(位置、大きさ等)を示すROI情報をROI画像抽出手段111に出力する。
Also, when measuring the frequency characteristics in the vertical direction, the ROI setting means 110 is designated by the measurer as a horizontally long rectangular region (ROI) from a chart image obtained by imaging the chart CH, as shown in FIG. 2(b). ROI information is set by In this case, the ROI specifies an ROI image (horizontal edge image) R whose brightness varies in the vertical direction.
Note that the ROI setting by the
The ROI setting means 110 outputs ROI information indicating the set ROI region (position, size, etc.) to the ROI image extraction means 111 .
ROI画像抽出手段111は、信号処理手段10で変調度が調整された映像信号から、ROI設定手段110で設定されたROI情報で示されるROIの領域(位置、大きさ等)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111は、抽出したROI画像を、MTF算出手段112に出力する。
The ROI image extracting means 111 extracts an image of the ROI area (position, size, etc.) indicated by the ROI information set by the ROI setting means 110 from the video signal whose degree of modulation has been adjusted by the signal processing means 10 as an ROI. It is extracted as an image.
The ROI image extraction means 111 outputs the extracted ROI image to the MTF calculation means 112 .
MTF算出手段112は、MTF算出手段112は、ROI画像抽出手段111で抽出されたROI画像から、MTFを算出するものである。
MTF算出手段112は、一般的なSlanted-edge法によりMTFを算出する。
The MTF calculation means 112 calculates the MTF from the ROI image extracted by the ROI image extraction means 111 .
The MTF calculation means 112 calculates the MTF by a general Slanted-edge method.
具体的には、MTF算出手段112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、エッジの傾きを求める。
そして、MTF算出手段112は、図4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ROI画像の画素を投影する。このとき、投影軸の座標の幅(ビン幅)は、画素よりも小さいサブピクセル単位(例えば、1画素の1/4の幅)とする。
そして、MTF算出手段112は、図5に示すように、投影軸のビンごとに画素値を平均化することで、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、MTF算出手段112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。
これによって、MTF算出手段112は、ROI画像から、MTFを算出することができる。
Specifically, the
Then, as shown in FIG. 4, the
Then, as shown in FIG. 5, the MTF calculation means 112 averages the pixel values for each bin on the projection axis to generate an edge profile indicating edge characteristics.
Then, the MTF calculation means 112 obtains a line spread function (LSF) by differentiating the edge profile, and obtains an MTF by Fourier transforming the LSF.
Thereby, the MTF calculation means 112 can calculate the MTF from the ROI image.
MTF算出手段112は、算出したMTFの測定結果を表示装置3に表示する。ここで、MTF算出手段112は、MTFをグラフ化し、例えば、図6に示すように、横軸を空間周波数(cycles/pixel)、縦軸をMTF値(%)として、表示装置3に表示する。
The MTF calculation means 112 displays the calculated MTF measurement result on the
パラメータ制御手段113は、信号処理手段10が行う変調度を調整するためのパラメータを制御することで、MTFの値を変化させるものである。
ここでは、パラメータ制御手段113は、予め定めた空間周波数におけるMTF値が所定値となるように、外部からの調整でパラメータを変化させる。一般的なHDカメラでは、800TV本の空間周波数でMTFが35%以上となることが推奨されており、より一般的には、図7に示すように、空間周波数0.37(cycles/pixel)で、MTF値が35%以上となるMTFが推奨される。この値が、一般的な放送用HDカメラや4K/8KカメラのMTFを決める基準となる。そのため、本実施形態では、一例として35%のMTF値を所定値として説明する。
The parameter control means 113 changes the value of MTF by controlling parameters for adjusting the degree of modulation performed by the signal processing means 10 .
Here, the parameter control means 113 changes the parameters by external adjustment so that the MTF value at a predetermined spatial frequency becomes a predetermined value. For general HD cameras, it is recommended that the MTF be 35% or more at a spatial frequency of 800 TV lines, and more generally, as shown in FIG. , an MTF value of 35% or more is recommended. This value serves as a standard for determining the MTF of general broadcast HD cameras and 4K/8K cameras. Therefore, in the present embodiment, an MTF value of 35% will be described as a predetermined value as an example.
測定者は、表示装置3上で、MTFを確認し、例えば、図8に示すように、空間周波数が0.37(cycles/pixel)で、MTF値が35%未満であれば、パラメータαの値を大きくする方向に調整する。これによって、図9に示すように、MTFの値が全体的に押し上げられ、基準を満たすMTFカーブとなるように調整される。
一方、空間周波数が0.37(cycles/pixel)で、MTF値が35%よりも大きければ、測定者は、パラメータαの値を小さくする方向に調整する。
パラメータ制御手段113は、適宜調整されるパラメータαを信号処理手段10に出力する。なお、ここでは、信号処理手段10で使用するフィルタが、前記式(1)、式(2)または式(3)の例で説明したが、前記式(4)、式(5)または式(6)のフィルタであれば、パラメータαの調整方向が逆になるだけである。
The measurer confirms the MTF on the
On the other hand, when the spatial frequency is 0.37 (cycles/pixel) and the MTF value is greater than 35%, the operator adjusts the value of the parameter α to be smaller.
The parameter control means 113 outputs the parameter .alpha. Here, the filter used in the signal processing means 10 has been described with the above formula (1), formula (2) or formula (3) as an example, but the above formula (4), formula (5) or formula ( In the filter of 6), the adjustment direction of the parameter α is reversed.
このように、測定者は、空間周波数が0.37(cycles/pixel)で、MTF値が35%となるようにパラメータを調整することで、映像信号のMTF値を所定値に調整することができる。
このαの調整は、例えば、図示を省略したボリューム用つまみ等で行うことができる。
なお、ここでは、αの調整を測定者が行うこととしたが、パラメータ制御手段113は、MTF値が所定値(35%)となるように、αの値をPID制御することとしてもよい。また、パラメータ制御手段113は、必ずしもMTF測定手段11の内部に備える必要はなく、MTF測定手段11とは独立した構成としてもよい。
Thus, the measurer can adjust the MTF value of the video signal to a predetermined value by adjusting the parameters so that the spatial frequency is 0.37 (cycles/pixel) and the MTF value is 35%. can.
This α can be adjusted, for example, by a volume knob (not shown) or the like.
Here, α is adjusted by the measurer, but the parameter control means 113 may PID-control the value of α so that the MTF value becomes a predetermined value (35%). Moreover, the parameter control means 113 does not necessarily have to be provided inside the MTF measurement means 11 , and may be configured independently of the MTF measurement means 11 .
SNR測定手段12は、信号処理手段10で変調度が調整された映像信号の信号対雑音比(SNR)を測定するものである。
SNR測定手段12は、図1に示すように、SNR算出手段120を備える。
The SNR measuring means 12 measures the signal-to-noise ratio (SNR) of the video signal whose modulation degree has been adjusted by the signal processing means 10 .
The SNR measuring means 12 comprises an SNR calculating means 120 as shown in FIG.
SNR算出手段120は、信号処理手段10で変調度が調整された映像信号のSNRを算出するものである。
このSNR算出手段120は、MTF測定手段11において、所定の空間周波数におけるMTF値を所定値に調整した後、測定者によって、起動が指示される。なお、MTFの値を小さくすることで、ノイズが低減され、SNRの値は大きくなる。また、MTFの値を大きくすることで、ノイズが強調され、SNRの値は小さくなる。
The
After the MTF measurement means 11 adjusts the MTF value at a predetermined spatial frequency to a predetermined value, the SNR calculation means 120 is instructed to be activated by the measuring person. By reducing the MTF value, the noise is reduced and the SNR value is increased. Also, by increasing the MTF value, the noise is emphasized and the SNR value is decreased.
SNR算出手段120におけるSNRの算出手法は、一般的な手法を用いればよい。例えば、カメラ2が放送用カメラであれば、SNR算出手段120は、カメラ2のシャッタ(不図示)を閉じた状態(暗時)で信号強度を測定し、予め定めた測定領域内の信号強度の平均と、その領域内における信号強度の標準偏差との比を求める等により行う。なお、カメラ2のシャッタを閉じるには、測定者が手動でカメラ2を操作してもよいし、SNR測定手段12がカメラ2に対してシャッタを閉じる制御信号を送出してもよい。
また、カメラ2が一般的なデジタルカメラであれば、SNR算出手段120は、ISO 15739で規定されている手法によってSNRを算出する。
SNRの算出手法は、算出したSNRの測定結果を表示装置3に表示する。
A general method may be used for the SNR calculation method in the SNR calculation means 120 . For example, if the
Also, if the
The SNR calculation method displays the calculated SNR measurement result on the
なお、カメラ評価値測定装置1は、カメラ2のMTFおよびSNRをそれぞれ独立して測定することも可能である。その場合、パラメータ制御手段113が信号処理手段10に出力するパラメータαの値を“0”とすればよい。
Note that the camera evaluation
以上説明したようにカメラ評価値測定装置1を構成することで、カメラ評価値測定装置1は、カメラ評価値として、MTF値を所定値に調整した後、SNRを測定することができる。
これによって、カメラ評価値測定装置1は、MTF値を揃えた状態で、カメラ2のSNRを測定することで、一元的にカメラ2の優劣を評価することができる。
なお、カメラ評価値測定装置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(カメラ評価値測定プログラム)により動作させることができる。
By configuring the camera evaluation
Accordingly, the camera evaluation
Note that the camera evaluation
[カメラ評価値測定装置の動作]
次に、本発明の実施形態に係るカメラ評価値測定装置1の動作について説明する。なお、測定対象のカメラ2は、チャートCHを撮像した映像信号をカメラ評価値測定装置1に出力した状態とする。また、カメラ2から入力される映像信号は、逐次、信号処理手段10によって、パラメータαに応じた変調度の調整が行われる。
[Operation of camera evaluation value measuring device]
Next, operation of the camera evaluation
ステップS1において、MTF測定手段11のROI設定手段110は、ROIの領域(位置、大きさ等)をROI情報として設定する。例えば、ROI設定手段110は、表示装置3が表示しているチャート画像内において、測定者が操作するポインティングデバイス(不図示)で矩形領域を指定されることでROI情報を設定する。
In step S1, the ROI setting means 110 of the MTF measuring means 11 sets the ROI area (position, size, etc.) as ROI information. For example, the ROI setting means 110 sets the ROI information by specifying a rectangular area in the chart image displayed by the
ステップS2において、ROI画像抽出手段111は、映像信号から、ステップS1で設定されたROI情報で示されるROIの領域(位置、大きさ等)の画像を、ROI画像として抽出する。 In step S2, the ROI image extracting means 111 extracts an image of the ROI area (position, size, etc.) indicated by the ROI information set in step S1 as an ROI image from the video signal.
ステップS3において、MTF算出手段112は、ステップS2で抽出されたROI画像から、MTFを算出する。具体的には、MTF算出手段112は、ROI画像から、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を算出する。
At step S3, the MTF calculation means 112 calculates the MTF from the ROI image extracted at step S2. Specifically, the
ステップS4において、MTF算出手段112は、MTFをグラフ化し、表示装置3に表示する。
ステップS5において、測定者は、グラフにより、所定の空間周波数(例えば、0.37〔cycles/pixel〕)において、MTF値が所定値(例えば、35%)であるか否かを判定する。
In step S<b>4 , the MTF calculation means 112 graphs the MTF and displays it on the
In step S5, the measurer judges from the graph whether or not the MTF value is a predetermined value (eg, 35%) at a predetermined spatial frequency (eg, 0.37 [cycles/pixel]).
ここで、MTFが所定値でない場合(ステップS5でNo)、ステップS6において、パラメータ制御手段113は、測定者の指示により、MTFが所定値となる方向にパラメータαを制御する。
そして、ステップS7において、信号処理手段10は、ステップS6で制御されたパラメータαで、映像信号の変調度を調整する。
その後、カメラ評価値測定装置1は、ステップS2に戻って、新たなROI画像からMTFを測定する。
このように、カメラ評価値測定装置1は、パラメータの制御を順次繰り返すことで、MTFを所定値となるように調整する。
Here, if the MTF is not the predetermined value (No in step S5), in step S6, the parameter control means 113 controls the parameter α so that the MTF becomes the predetermined value according to the instruction of the measurer.
Then, in step S7, the signal processing means 10 adjusts the degree of modulation of the video signal with the parameter α controlled in step S6.
After that, the camera evaluation
In this manner, the camera evaluation
一方、MTFが所定値となった場合(ステップS5でYes)、ステップS8において、測定者は、カメラ2のシャッタを閉じる。
そして、ステップS9において、SNR測定手段12のSNR算出手段120は、所定の空間周波数(例えば、0.37〔cycles/pixel〕)におけるMTF値が所定値(例えば、35%)となるように調整された映像信号のSNRを算出する。
そして、ステップS10において、SNR算出手段120は、算出したSNRを表示装置3に表示する。
On the other hand, when the MTF reaches the predetermined value (Yes in step S5), the measurer closes the shutter of the
Then, in step S9, the SNR calculating means 120 of the SNR measuring means 12 adjusts the MTF value at a predetermined spatial frequency (for example, 0.37 [cycles/pixel]) to a predetermined value (for example, 35%). Then, the SNR of the resulting video signal is calculated.
Then, in step S10, the
以上の動作によって、カメラ評価値測定装置1は、MTF値を所定値に調整した後、SNRを測定することができる。
なお、ここでは、測定者が、MTF値が所定値か否かを判定し、パラメータを制御することとした。しかし、カメラ評価値測定装置1は、測定者を介さずに、自動でパラメータを制御することとしてもよい。
その場合、ステップS4を省略し、ステップS5において、パラメータ制御手段113が、ステップS3で算出されたMTF値が所定値であるか否かを判定し、ステップS6において、MTF値が所定値となる方向にパラメータαを制御すればよい。
By the above operation, the camera evaluation
In this case, the measurement person determines whether the MTF value is a predetermined value and controls the parameters. However, the camera evaluation
In that case, step S4 is omitted, and in step S5, the parameter control means 113 determines whether the MTF value calculated in step S3 is a predetermined value, and in step S6, the MTF value becomes a predetermined value. It is sufficient to control the parameter α in the direction.
また、ステップS8は、必ずしも測定者が手動で行う必要はなく、MTF値が所定値となった段階(ステップS5でYes)で、MTF測定手段11がSNR測定手段12にSNRの測定を指示し、SNR測定手段12が、カメラ2に対してシャッタを閉じる制御信号を送出してもよい。
Further, step S8 does not necessarily have to be performed manually by the measurement person, and when the MTF value reaches a predetermined value (Yes in step S5), the MTF measuring means 11 instructs the SNR measuring means 12 to measure the SNR. , the SNR measuring means 12 may send a control signal to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
例えば、ここでは、パラメータ制御手段113が、予め定めた空間周波数におけるMTF値が所定値(所定レベル)となるように、パラメータを制御した。
しかし、パラメータ制御手段113は、例えば、MTF算出手段112(MTF測定手段11)で算出(測定)される空間周波数ごとのMTF値の総和が、予め定めた基準を満たすMTFカーブ(図7参照)における空間周波数ごとのMTF値の総和と予め定めた誤差内で一致するように、パラメータを制御しても構わない。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment.
For example, here, the parameter control means 113 controls the parameters so that the MTF value at a predetermined spatial frequency becomes a predetermined value (predetermined level).
However, the parameter control means 113, for example, the MTF curve (see FIG. 7) where the sum of the MTF values for each spatial frequency calculated (measured) by the MTF calculation means 112 (the MTF measurement means 11) satisfies a predetermined standard The parameters may be controlled so as to match the sum of the MTF values for each spatial frequency in , within a predetermined error.
また、ここでは、カメラ評価値測定装置1は、MTF(予め定めた空間周波数におけるMTF値、空間周波数ごとのMTF値の総和)を揃えて、SNRを測定した。
しかし、カメラ評価値測定装置1は、SNRを予め定めた所定レベルに揃えた状態で、MTFを測定することとしてもよい。
その場合、カメラ評価値測定装置1は、最初にSNR測定手段12によって、SNRの測定を行い、パラメータ制御手段113によって、測定されるSNRが予め定めた値(所定レベル)となるように、外部からの指示、あるいはPID制御によりパラメータを制御する。そして、カメラ評価値測定装置1は、SNRが予め定めた値(所定レベル)となった後に、MTF測定手段11によって、MTFを測定すればよい。
これによって、カメラ評価値測定装置1は、SNRを揃えた状態で、カメラ2のMTFを測定することで、一元的にカメラ2の優劣を評価することができる。
Also, here, the camera evaluation
However, the camera evaluation
In this case, the camera evaluation
Accordingly, the camera evaluation
1 カメラ評価値測定装置
10 信号処理手段
11 MTF測定手段
110 ROI設定手段
111 ROI画像抽出手段
112 MTF算出手段
113 パラメータ制御手段
12 SNR測定手段
120 SNR算出手段
2 カメラ
3 表示装置
CH チャート画像
1 Camera Evaluation
Claims (8)
前記映像信号の変調度をパラメータに基づいて調整する信号処理手段と、
前記信号処理手段で変調度が調整された映像信号において前記MTFを測定するMTF測定手段と、
前記MTFが前記所定レベルになるように前記パラメータを制御するパラメータ制御手段と、
前記パラメータに基づいて前記信号処理手段で変調度が調整された映像信号において前記SNRを測定するSNR測定手段と、を備えることを特徴とするカメラ評価値測定装置。 A camera evaluation value measuring device for adjusting an MTF representing a spatial frequency characteristic of a camera to a predetermined level and measuring an SNR representing a ratio of a video signal and noise captured by the camera,
signal processing means for adjusting the degree of modulation of the video signal based on a parameter;
MTF measuring means for measuring the MTF in the video signal whose modulation degree has been adjusted by the signal processing means;
parameter control means for controlling the parameter so that the MTF is at the predetermined level;
and SNR measuring means for measuring the SNR of the video signal whose modulation degree is adjusted by the signal processing means based on the parameter.
MTF測定手段によって、前記カメラで撮影され、信号処理手段で変調度が調整された映像信号において前記MTFを測定するMTF測定ステップと、
パラメータ制御手段によって、前記MTFが前記所定レベルになるように信号処理手段で使用するパラメータを制御するパラメータ制御ステップと、
前記信号処理手段によって、前記パラメータに基づいて前記映像信号の変調度を調整する信号処理ステップと、を順次繰り返し、
前記MTFが前記所定レベルに調整された後に、SNR測定手段によって、前記信号処理手段で変調度が調整された映像信号において前記SNRを測定するSNR測定ステップと、を含むことを特徴とするカメラ評価値測定方法。 A camera evaluation value measuring method for adjusting an MTF representing a spatial frequency characteristic of a camera to a predetermined level and measuring an SNR representing a ratio of a video signal and noise captured by the camera,
an MTF measuring step of measuring the MTF in a video signal photographed by the camera and having the degree of modulation adjusted by the signal processing means, by the MTF measuring means;
a parameter control step of controlling a parameter used by the signal processing means so that the MTF becomes the predetermined level by the parameter control means;
sequentially repeating a signal processing step of adjusting the degree of modulation of the video signal based on the parameter by the signal processing means;
and an SNR measurement step of measuring the SNR in the video signal whose modulation degree is adjusted by the signal processing means by the SNR measurement means after the MTF is adjusted to the predetermined level. value measurement method.
前記映像信号の変調度をパラメータに基づいて調整する信号処理手段と、
前記信号処理手段で変調度が調整された映像信号において前記SNRを測定するSNR測定手段と、
前記SNRが前記所定レベルになるように前記パラメータを制御するパラメータ制御手段と、
前記パラメータに基づいて前記信号処理手段で変調度が調整された映像信号において前記MTFを測定するMTF測定手段と、を備えることを特徴とするカメラ評価値測定装置。 A camera evaluation value measuring device for measuring an MTF representing a spatial frequency characteristic of a camera by adjusting an SNR representing a ratio of a video signal captured by a camera and noise to a predetermined level,
signal processing means for adjusting the degree of modulation of the video signal based on a parameter;
SNR measuring means for measuring the SNR in the video signal whose modulation degree has been adjusted by the signal processing means;
parameter control means for controlling the parameter so that the SNR becomes the predetermined level;
A camera evaluation value measuring device, comprising: MTF measuring means for measuring the MTF in the video signal whose degree of modulation is adjusted by the signal processing means based on the parameter.
SNR測定手段によって、前記カメラで撮影され、信号処理手段で変調度が調整された映像信号において前記SNRを測定するSNR測定ステップと、
パラメータ制御手段によって、前記SNRが前記所定レベルになるように信号処理手段で使用するパラメータを制御するパラメータ制御ステップと、
前記信号処理手段によって、前記パラメータに基づいて前記映像信号の変調度を調整する信号処理ステップと、を順次繰り返し、
前記SNRが前記所定レベルに調整された後に、MTF測定手段によって、前記信号処理手段で変調度が調整された映像信号において前記MTFを測定するMTF測定ステップと、を含むことを特徴とするカメラ評価値測定方法。 A camera evaluation value measuring method for measuring an MTF representing a spatial frequency characteristic of a camera by adjusting an SNR representing a ratio of a video signal captured by a camera and noise to a predetermined level, comprising:
an SNR measuring step of measuring the SNR of a video signal captured by the camera and having the degree of modulation adjusted by the signal processing means, by the SNR measuring means;
a parameter control step of controlling parameters used by the signal processing means so that the SNR becomes the predetermined level by the parameter control means;
sequentially repeating a signal processing step of adjusting the degree of modulation of the video signal based on the parameter by the signal processing means;
and an MTF measuring step of measuring the MTF in the video signal whose modulation degree is adjusted by the signal processing means by the MTF measuring means after the SNR is adjusted to the predetermined level. value measurement method.
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