JP6370646B2

JP6370646B2 - Ｍｔｆ測定装置

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Publication number: JP6370646B2
Application number: JP2014181327A
Authority: JP
Inventors: 規之白井; 顕一郎正岡
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-09-05
Also published as: JP2016057080A

Description

本発明は、撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を測定するＭＴＦ測定装置に関する。

従来、デジタルカメラ等の撮像系の品質評価を行うために、空間周波数特性を表すＭＴＦをその指標として用いる手法が知られている。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した数値である。

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）、正弦波を円周状に配置したＭＴＦ測定用のチャート（Modulated Siemens Starチャート）を用いる方法（Modulated Siemens Star法）等が知られている。

ＭＴＦ測定法として前者のSlanted-edge法を用いた場合には、斜め方向等の任意の方向のＭＴＦを測定することができないという課題がある。また、後者のModulated Siemens Star法を用いた場合には、水平方向及び垂直方向以外に斜め方向等の任意のＭＴＦを測定することができるが、複雑なチャートを利用するため、チャートの製作精度、チャートのサイズ及び照明の不均一性の影響を受けやすい等の課題がある。

これらの課題を解決するためＭＴＦ測定手法が知られている（例えば特許文献１を参照）。このＭＴＦ測定法は、ジーメンススターのような所定の中心位置から等分割角で放射状に放射したパターンであって、放射状に区分した放射領域毎にコントラストが異なる色のパターンを含むチャートを用いて、任意の方向のＭＴＦを測定するものである。具体的には、撮影したチャート画像に含まれるチャートの中心位置（中心座標）を基準として、方位を定めてから方位毎にＭＴＦを測定する。これにより、チャートによる制約をさほど受けることなく、チャート画像の等分割角に応じた方位のＭＴＦを測定することができる。

特開２０１０−２３７１７７号公報

前述の特許文献１によるＭＴＦ測定法では、ＭＴＦを測定する際に、チャート画像に含まれるチャートの中心位置を基準とする必要があり、ＭＴＦの測定を実施するオペレータの操作指示に従って、その基準となる中心位置を手動にて入力する。具体的には、オペレータは、撮影されたチャート画像の画面表示を見て、図形の対称性等を考慮して自らの感覚で、その基準となるチャートの中心位置を目視にて決定し、操作指示を行う。

しかしながら、オペレータによる操作指示では、実際の中心位置から外れて誤差が生じてしまうという問題があった。また、ＭＴＦを測定するためにはオペレータによる操作指示が必要になることから、手間がかかるという問題があった。

このような問題を解決するために、ＭＴＦを測定する際に、基準となるチャートの中心位置の検出を自動化し、正確な中心位置情報を取得することが所望されていた。

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、チャート画像に含まれるチャートの中心位置を正確に検出し、かつオペレータによる操作指示の手間を省くことが可能なＭＴＦ測定装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明によるＭＴＦ測定装置は、所定の中心位置から等分割角で放射状に放射したパターンであって、前記放射状に区分した放射領域毎にコントラストが異なる色のパターンを含むチャートが撮影されたチャート画像を用いて、撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を測定するＭＴＦ測定装置において、前記チャート画像に基づいて、前記チャートの中心位置を検出する中心位置検出部と、前記中心位置検出部により検出された前記チャートの中心位置を基準として、前記チャート画像の等分割角に応じた方位のＭＴＦを測定するＭＴＦ測定部と、を備え、前記中心位置検出部が、前記チャート画像から、前記チャートの中心位置を含む所定範囲の画像を切り出し、切り出し画像を生成する切り出し画像生成部と、前記切り出し画像生成部により生成された切り出し画像を構成する各画素を、前記切り出し画像の中央を基準に回転させ、回転画像を生成する回転画像生成部と、前記切り出し画像生成部により生成された切り出し画像及び前記回転画像生成部により生成された回転画像のうちの一方の画像を基準とし、他方の画像を画素毎に移動させた際の前記一方の画像と前記他方の画像との間の類似度合いを求め、前記類似度合いが最も高くなる前記他方の画像の移動位置に基づいて、前記チャートの中心位置を検出する相関計算・中心位置検出部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明によるＭＴＦ測定装置は、前記相関計算・中心位置検出部が、前記切り出し画像生成部により生成された切り出し画像に所定の窓関数を乗算して切り出し窓画像を生成すると共に、前記回転画像生成部により生成された回転画像に前記所定の窓関数を乗算して回転窓画像を生成し、前記切り出し窓画像及び前記回転窓画像を離散フーリエ変換し、前記切り出し窓画像及び前記回転窓画像の振幅成分が除かれ位相成分で表された行列を逆離散フーリエ変換して相関行列を計算し、前記相関行列の要素の値が最も大きい座標点を検索して方向ベクトルを求め、前記方向ベクトルに基づいて、前記チャートの中心位置を検出する、ことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、ＭＴＦを測定する際に、基準となるチャートの中心位置の検出を自動化するようにしたから、チャートの中心位置を正確に検出することができ、かつオペレータによる操作指示の手間を省くことができる。

本発明の実施形態による多方向ＭＴＦ測定装置の構成を示すブロック図である。入力補助部の構成を示すブロック図である。入力補助部の処理を示すフローチャートである。チャート画像及び切り出し画像Ｐを説明する図である。切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒを説明する図である。相関計算・中心位置検出部の処理を示すフローチャートである。相関計算・中心位置検出部の処理を説明する図である。相関計算・中心位置検出部の処理を説明する図である（図７の続き）。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明は、撮影されたチャート画像に含まれるチャートの対称性に着目したものであり、チャート画像から切り出した切り出し画像と、切り出し画像を回転させた回転画像との間の相関解析により、チャート画像に含まれるチャートの中心位置を自動的に検出することを特徴とする。

〔ＭＴＦ測定装置〕
まず、本発明の実施形態によるＭＴＦ測定装置について説明する。図１は、本発明の実施形態によるＭＴＦ測定装置の構成を示すブロック図である。このＭＴＦ測定装置１は、入力補助部（中心位置検出部）２及び多方向ＭＴＦ測定部３を備えている。ＭＴＦ測定装置１は、撮影対象のチャートを撮影するカメラ４からチャート画像を入力し、チャート画像に含まれるチャートの中心位置を検出し、検出した中心位置を基準として、チャート画像に基づいて多方向のＭＴＦを測定し、測定したＭＴＦを出力する。

カメラ４により撮影される撮影対象のチャートは、図１の左側に示すように、ジーメンススターのような所定の中心位置から等分割角で放射状に放射したパターンであって、放射状に区分した放射領域毎にコントラストが異なる色のパターンを含むチャートである。

入力補助部２は、カメラ４からチャート画像を入力し、チャート画像から切り出した切り出し画像と、切り出し画像を回転させた回転画像との間で相関解析を行い、チャート画像に含まれるチャートの中心位置を検出する。そして、入力補助部２は、検出した中心位置の情報を中心位置情報として多方向ＭＴＦ測定部３に出力する。入力補助部２の詳細については後述する。

多方向ＭＴＦ測定部３は、カメラ４からチャート画像を入力すると共に、入力補助部２から中心位置情報を入力し、中心位置情報が示すチャートの中心位置を基準として、チャート画像に含まれるチャートの等分割角に応じた方位のＭＴＦを測定し、測定したＭＴＦを出力する。多方向ＭＴＦ測定部３の処理は既知であり、その詳細については、例えば前述の特許文献１を参照されたい。

これにより、入力補助部２において、チャート画像に含まれるチャートの中心位置が相関解析により自動的に検出されるから、オペレータの操作指示によりチャートの中心位置が手動で入力される場合に比べ、正確な中心位置を検出することができる。したがって、オペレータの操作指示が不要となるから、その手間を省くことができる。

〔入力補助部２〕
次に、図１に示した入力補助部２について詳細に説明する。図２は、入力補助部２の構成を示すブロック図であり、図３は、入力補助部２の処理を示すフローチャートである。この入力補助部２は、切り出し画像生成部２１、回転画像生成部２２及び相関計算・中心位置検出部２３を備えている。以下、図２及び図３を参照して、入力補助部２に備えた各構成部の処理について説明する。

（切り出し画像生成部２１）
まず、入力補助部２の切り出し画像生成部２１は、カメラ４からチャート画像を入力し（ステップＳ３０１）、チャート画像から所定範囲の画像を切り出し、切り出し画像Ｐを生成する（ステップＳ３０２）。そして、切り出し画像生成部２１は、切り出し画像Ｐを回転画像生成部２２及び相関計算・中心位置検出部２３に出力する。

図４は、チャート画像及び切り出し画像Ｐを説明する図である。図４の左側に示すチャート画像は、切り出し画像生成部２１により入力された画像である。切り出し画像生成部２１は、チャート画像のうち、チャートの中心位置βを含む予め設定された範囲の画像（図４のチャート画像において、枠で囲んだ範囲の画像）を切り出す。図４の右側に示す切り出し画像Ｐは、切り出し画像生成部２１により切り出された画像である。

ここで、チャート画像の中央αは、チャート画像の中央位置の座標を示し、チャートの中心位置βは、チャート画像に含まれるチャートにおいて、等分割角で放射状に放射したパターンの中心位置の座標を示す。したがって、図４に示すように、チャート画像の２次元の座標系において、チャート画像の中央αの座標位置とチャートの中心位置βの座標位置とは異なる。このチャートの中心位置βが、後述する相関計算・中心位置検出部２３により検出される座標位置である。

また、画像の切り出し対象である予め設定された範囲は、前述のとおり、チャートの中心位置βを含む範囲である。しかし、ＭＴＦは、カメラ４等の撮像系におけるレンズの中心部分について測定されることが多いことから、チャート画像は、チャートの中心位置βが当該チャート画像の中央α付近に存在するように、カメラ４により撮影されるのが一般的である。

そこで、予め設定された範囲は、チャート画像の中央αを含む大まかな任意の範囲とすることができる。例えば、チャート画像の中央αを含む予め設定された範囲として、２５６×２５６画素または５１２×５１２画素の範囲が用いられる。このような範囲を用いることにより、当該範囲にチャートの中心位置βを含めることができる。

これにより、切り出し画像生成部２１において、チャートの中心位置βを含む所定範囲の画像が切り出され、切り出し画像Ｐが生成される。

尚、切り出し画像Ｐを切り出すための予め設定された範囲は、チャート画像の中央αを含む範囲とすることができるが、ＭＴＦを測定する用途によっては、チャートの中心位置βがチャート画像の中央α付近に存在しない場合もあり得る。この場合、切り出し画像生成部２１は、オペレータの指示操作により、オペレータが認識したチャートの中心位置βを基準とした範囲を、予め設定された範囲として用いる。以下、切り出し画像生成部２１は、切り出し画像Ｐの中心がチャート画像の中央αと一致するように、チャート画像から切り出し画像Ｐを切り出したものとして説明する。

また、カメラ４により撮影されたチャート画像がグレイスケール画像の場合、切り出し画像Ｐは、各画素の輝度値により構成される。一方、チャート画像がカラー画像の場合、切り出し画像生成部２１は、入力したカラーのチャート画像の信号を輝度信号に変換した後、切り出し画像Ｐを生成する。これにより、切り出し画像Ｐは、各画素の輝度値により構成される。

（回転画像生成部２２）
図２及び図３に戻って、回転画像生成部２２は、切り出し画像生成部２１から切り出し画像Ｐを入力し、切り出し画像Ｐを構成する各画素を、切り出し画像Ｐの中央αを基準に１８０°回転させ、回転画像Ｐ_Ｒを生成する（ステップＳ３０３）。そして、回転画像生成部２２は、回転画像Ｐ_Ｒを相関計算・中心位置検出部２３に出力する。

例えば、切り出し画像Ｐのサイズを２５６×２５６画素とした場合、回転画像生成部２２は、切り出し画像Ｐを構成する各画素の座標（ｘ，ｙ）における輝度値Ｐ（ｘ，ｙ）を、以下の式により、座標（２５６−ｘ＋１，２５６−ｙ＋１）における輝度値Ｐ_Ｒ（２５６−ｘ＋１，２５６−ｙ＋１）に座標変換し、回転画像Ｐ_Ｒを生成する。すなわち、切り出し画像Ｐにおける座標（ｘ，ｙ）の画素は、回転画像Ｐ_Ｒにおける座標（２５６−ｘ＋１，２５６−ｙ＋１）の画素位置へ投影される。

図５は、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒを説明する図である。図５の左側に示す切り出し画像Ｐは、回転画像生成部２２により入力された画像である。回転画像生成部２２は、切り出し画像Ｐを構成する各画素を、切り出し画像Ｐの中央αを基準に１８０°回転させ、回転画像Ｐ_Ｒを生成する。図５の右側に示す回転画像Ｐ_Ｒは、回転画像生成部２２により生成された画像である。切り出し画像Ｐの中央α及び回転画像Ｐ_Ｒの中央αは、対応した同じ位置を示し、図４に示したチャート画像の中央αも、対応した同じ位置を示す。

これにより、回転画像生成部２２において、切り出し画像Ｐの中央αを基準にして、１８０°回転させた回転画像Ｐ_Ｒが生成される。切り出し画像Ｐの画素と回転画像Ｐ_Ｒの画素とは、両画像の中央αの点に対して点対称の座標に配置される。

（相関計算・中心位置検出部２３）
図２及び図３に戻って、相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し画像生成部２１から切り出し画像Ｐを入力すると共に、回転画像生成部２２から回転画像Ｐ_Ｒを入力する。そして、相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒに所定の窓関数を乗算し、位相限定相関法により相関行列Ｚを計算し、相関行列Ｚに基づいてチャートの中心位置βを検出する（ステップＳ３０４）。そして、相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し画像Ｐにおけるチャートの中心位置βの座標を、チャート画像の座標に変換し、中心位置情報として多方向ＭＴＦ測定部３に出力する（ステップＳ３０５）。

図６は、相関計算・中心位置検出部２３の処理を示すフローチャートであり、図７及び図８は、相関計算・中心位置検出部２３の処理を説明する図である。図６を参照して、まず、相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し画像生成部２１から入力した切り出し画像Ｐに所定の窓関数を乗算し、切り出し窓画像Ｐ’を生成する（ステップＳ６０１）。そして、相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し窓画像Ｐ’に離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）を施し、離散フーリエ切り出し窓行列Ｆを生成する（ステップＳ６０２）。

また、相関計算・中心位置検出部２３は、回転画像生成部２２から入力した回転画像Ｐ_Ｒに、ステップＳ６０１と同じ所定の窓関数を乗算し、回転窓画像Ｐ’_Ｒを生成する（ステップＳ６０３）。そして、相関計算・中心位置検出部２３は、回転窓画像Ｐ’_Ｒに離散フーリエ変換を施し、離散フーリエ回転窓行列Ｆ_Ｒを生成する（ステップＳ６０４）。

ここで、ステップＳ６０１及びステップＳ６０３において、窓関数として例えばハニング窓が用いられる。図７を参照して、具体的には、相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒに対し、当該切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒの全範囲を有限区間としたハニング窓の窓関数をそれぞれ乗算し、切り出し窓画像Ｐ’及び回転窓画像Ｐ’_Ｒを生成する。

ハニング窓の窓関数は、有限区間において、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒの中央αの値が１であり、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒの中央αから外枠へ向けたサイドローブの値が比較的小さく変化する。また、有限区間以外（切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒの範囲外）の値は０である。尚、本発明は、窓関数をハニング窓に限定するものではなく、他の関数を用いるようにしてもよい。

図６に戻って、相関計算・中心位置検出部２３は、ステップＳ６０２及びステップＳ６０４から移行して、離散フーリエ回転窓行列Ｆ_Ｒの共役行列Ｆ_Ｒ ^＊を計算し、離散フーリエ切り出し窓行列Ｆ、離散フーリエ回転窓行列Ｆ_Ｒ及びその共役行列Ｆ_Ｒ ^＊に基づいて、位相限定相関法により相関行列Ｚを計算する（ステップＳ６０５）。

ステップＳ６０２、ステップＳ６０４及びステップＳ６０５の処理を数式で表すと、以下のとおりとなる。相関計算・中心位置検出部２３は、ステップＳ６０２、ステップＳ６０４及びステップＳ６０５において、以下の演算を行う。

前記式（２）において、ＤＦＴは離散フーリエ変換の関数を示し、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）は逆離散フーリエ変換の関数を示す。Ｐ’は切り出し画像Ｐに窓関数を乗算して得られた画像（切り出し窓画像）を示し、Ｐ’_Ｒは回転画像Ｐ_Ｒに窓関数を乗算して得られた画像（回転窓画像）を示す。また、Ｆは切り出し窓画像Ｐ’に離散フーリエ変換を施して得られた行列（離散フーリエ切り出し窓行列）を示し、Ｆ_Ｒは回転窓画像Ｐ’_Ｒに離散フーリエ変換を施して得られた行列（離散フーリエ回転窓行列）を示す。また、Ｆ_Ｒ ^＊は離散フーリエ回転窓行列Ｆ_Ｒの共役行列を示す。

相関行列Ｚは、離散フーリエ切り出し窓行列Ｆに離散フーリエ回転窓行列Ｆ_Ｒの共役行列Ｆ_Ｒ ^＊を乗算し、離散フーリエ切り出し窓行列Ｆの絶対値に離散フーリエ回転窓行列Ｆ_Ｒの共役行列Ｆ_Ｒ ^＊の絶対値を乗算し、前者の乗算結果を後者の乗算結果で除算し、除算結果の行列を逆フーリエ変換することにより得られる（位相限定相関法）。つまり、相関行列Ｚの要素の値は、切り出し窓画像Ｐ’及び回転窓画像Ｐ’_Ｒの振幅成分が取り除かれ、位相成分のみで計算した相関値となる。

相関行列Ｚの座標（ｚ_ｘ，ｚ_ｙ）における要素の値は、切り出し窓画像Ｐ’を基準とし、回転窓画像Ｐ’_Ｒを、ｘ軸方向にｚ_ｘだけ移動させると共にｙ軸方向にｚ_ｙだけ移動させた場合の、切り出し窓画像Ｐ’と移動後の回転窓画像Ｐ’_Ｒとの間の相関値を示す。尚、相関行列Ｚは、回転窓画像Ｐ’_Ｒを基準とし、切り出し窓画像Ｐ’を、ｘ軸方向にｚ_ｘだけ移動させると共にｙ軸方向にｚ_ｙだけ移動させた場合の、回転窓画像Ｐ’_Ｒと移動後の切り出し窓画像Ｐ’との間の相関行列としてもよい。ただし、後述する方向ベクトルＭＶについては、大きさは同じであるが、向きが逆になる。

尚、位相限定相関の計算手法は既知であり、詳細については以下の文献を参照されたい。
小林他、「位相限定相関法の原理とその応用」、テレビジョン学会技術報告、Vol.20、No.41、PP.1-6、1996-07-16

相関計算・中心位置検出部２３は、ステップＳ６０５にて計算した相関行列Ｚにおいて、その相関行列Ｚの中で値が最大となる要素の座標点（相関行列Ｚを構成する要素の座標（ｚ_ｘ，ｚ_ｙ）のうち、要素の値（相関値）が最も大きい座標点）を検索し、方向ベクトルＭＶを求める（ステップＳ６０６）。

図７を参照して、相関計算・中心位置検出部２３は、相関行列Ｚの中で値が最大となる要素の座標点γを検索する。座標点γは、切り出し窓画像Ｐ’を基準とし、回転窓画像Ｐ’_Ｒをｘｙ軸方向にそれぞれ移動させた場合に、切り出し窓画像Ｐ’と移動後の回転窓画像Ｐ’_Ｒとの間の相関値が最大となる座標点である。尚、図７において、相関行列Ｚは、便宜上ｚ_ｘ＝０，ｚ_ｙ＝０の点を中心位置に移動して表してある。

相関計算・中心位置検出部２３は、座標点γにおける回転窓画像Ｐ’_Ｒの移動方向及び移動量を示す方向ベクトルＭＶ＝（Ｃｘ，Ｃｙ）を求める。方向ベクトルＭＶ＝（Ｃｘ，Ｃｙ）は、回転窓画像Ｐ’_Ｒを、ｘ軸方向にＣｘだけ移動させると共にｙ軸方向にＣｙだけ移動させたときに、相関値が最大となる座標点γに対応するベクトルを示す。つまり、方向ベクトルＭＶ＝（Ｃｘ，Ｃｙ）は、回転窓画像Ｐ’_Ｒにおけるチャートの中心位置β’を始点とし、移動後の回転窓画像Ｐ’_Ｒにおけるチャートの中心位置（切り出し窓画像Ｐ’におけるチャートの中心位置β）を終点としたベクトルを示し、その中点は、画像の対称性から中央αの座標点となる。

図６に戻って、相関計算・中心位置検出部２３は、ステップＳ６０６から移行して、切り出し窓画像Ｐ’の中央αから方向ベクトルＭＶ／２＝（Ｃｘ／２，Ｃｙ／２）の位置の座標点を、切り出し窓画像Ｐ’におけるチャートの中心位置β、すなわち切り出し画像Ｐにおけるチャートの中心位置βとして検出する（ステップＳ６０７）。

図８を参照して、切り出し窓画像Ｐ’（切り出し画像Ｐ）の座標軸において、切り出し窓画像Ｐ’の中央αの座標点を（α_x，α_y）とすると、切り出し窓画像Ｐ’におけるチャートの中心位置βの座標点は、（Ｃｘ／２＋α_x，Ｃｙ／２＋α_y）となる。これは、切り出し窓画像Ｐ’におけるチャートの中心位置βと回転窓画像Ｐ’_Ｒにおけるチャートの中心位置β’が、切り出し窓画像Ｐ’の中央αにおいて点対称となり、切り出し窓画像Ｐ’の中央αからベクトルＭＶ／２の位置がチャートの中心位置βとなるからである。

図６に戻って、相関計算・中心位置検出部２３は、ステップＳ６０７から移行して、切り出し画像Ｐの座標系をチャート画像の座標系に変換し、チャートの中心位置βの中心位置情報を生成する（ステップＳ６０８）。

図８を参照して、切り出し画像Ｐのｘｙ軸におけるチャートの中心位置βの座標点（Ｃｘ／２＋α_x，Ｃｙ／２＋α_y）は、チャート画像のＸＹ軸におけるチャートの中心位置βの座標点に変換され、チャート画像のＸＹ軸におけるチャートの中心位置βの座標点の情報を含む中心位置情報が生成される。

これにより、相関計算・中心位置検出部２３において、チャート画像におけるチャートの中心位置βの座標点の情報を含む中心位置情報が生成され、多方向ＭＴＦ測定部３へ出力される。そして、多方向ＭＴＦ測定部３により、中心位置情報が示すチャート画像におけるチャートの中心位置βを基準として、チャート画像の等分割角に応じた方位のＭＴＦが測定される。

以上のように、本発明の実施形態によるＭＴＦ測定装置１によれば、入力補助部２の切り出し画像生成部２１は、チャート画像からチャートの中心位置βを含む所定範囲の画像を切り出し、切り出し画像Ｐを生成し、回転画像生成部２２は、切り出し画像Ｐを構成する各画素を、切り出し画像Ｐの中央αを基準に１８０°回転させ、回転画像Ｐ_Ｒを生成するようにした。

そして、相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒに所定の窓関数を乗算し、位相限定相関法により相関行列Ｚを計算し、相関行列Ｚの要素の値が最大となる座標点を検索し、方向ベクトルＭＶ＝（Ｃｘ，Ｃｙ）を求め、切り出し窓画像Ｐ’（切り出し画像Ｐ）の中央αから方向ベクトルＭＶ／２＝（Ｃｘ／２，Ｃｙ／２）の位置の座標点をチャートの中心位置βの座標点として検出する。また、相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し窓画像Ｐ’（切り出し画像Ｐ）におけるチャートの中心位置βをチャート画像の座標に変換し、中心位置情報して多方向ＭＴＦ測定部３に出力するようにした。

これにより、多方向ＭＴＦ測定部３は、入力補助部２により検出されたチャートの中心位置βを基準として、チャート画像の等分割角に応じた方位のＭＴＦを測定することができる。したがって、ＭＴＦを測定する際に、基準となるチャートの中心位置βを、位相限定相関法を用いて自動的に検出するようにしたから、チャートの中心位置βを正確に検出することができる。また、オペレータによるチャートの中心位置βの操作指示が不要となるから、その手間を省くことができる。

また、入力補助部２の相関計算・中心位置検出部２３は位相限定相関法を用いるようにしたから、他の相関法に比べ、簡易な処理にて方向ベクトルを求め、チャートの中心位置βを検出することができる。

尚、本発明の実施形態によるＭＴＦ測定装置１のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。ＭＴＦ測定装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。ＭＴＦ測定装置１に備えた入力補助部２（切り出し画像生成部２１、回転画像生成部２２及び相関計算・中心位置検出部２３）及び多方向ＭＴＦ測定部３の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。これらのプログラムは、前記記憶媒体に格納されており、ＣＰＵに読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもでき、ネットワークを介して送受信することもできる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。前記実施形態では、入力補助部２の相関計算・中心位置検出部２３は、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒに対し、位相限定相関法を用いてチャートの中心位置βを検出するようにしたが、他の相関法を用いるようにしてもよい。

また、チャートの中心位置βを検出するための手法として、相関法の代わりにブロックマッチング法を用いるようにしてもよい。相関計算・中心位置検出部２３に代わるマッチング計算・中心位置検出部は、例えば、切り出し画像Ｐから所定範囲のブロック画像を抽出し、回転画像Ｐ_Ｒにおける所定の探索範囲内で当該ブロック画像と同じサイズの画像を移動させながら、前記ブロック画像と前記所定の探索範囲内の画像とを比較し、両画像の二乗誤差が最小となる方向ベクトルＭＶを求める。すなわち、マッチング計算・中心位置検出部は、切り出し画像Ｐと回転画像Ｐ_Ｒとの間でマッチングする位置を、切り出し画像Ｐを基準として回転画像Ｐ_Ｒの移動方向及び移動量を示す方向ベクトルＭＶとして求める。そして、マッチング計算・中心位置検出部は、切り出し画像Ｐの中央αから方向ベクトルＭＶ／２の位置を、チャートの中心位置βとして検出する。

本発明は、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒに基づいてチャートの中心位置βを検出する手法を、相関法またはブロックマッチング法に限定するものはない。要するに、本発明は、切り出し画像Ｐ及び回転画像Ｐ_Ｒのいずれか一方の画像を基準とし、他方の画像を画素単位に移動させ、両画像の類似度合いの最も高い移動方向及び移動量を求め、これらの移動方向及び移動量に基づいてチャートの中心位置βを検出できればよい。

また、前記実施形態では、入力補助部２の切り出し画像生成部２１は、切り出し画像Ｐの中心がチャート画像の中央αと一致するようにし、チャート画像から切り出し画像Ｐを切り出し、回転画像生成部２２は、チャート画像の中央αと同じ切り出し画像Ｐの中央αを基準にして、切り出し画像Ｐを回転させ、回転画像Ｐ_Ｒを生成するようにした。本発明は、必ずしも切り出し画像Ｐの中心を、チャート画像の中央αに一致させる必要はない。この場合、回転画像生成部２２は、チャート画像の中央αとは異なる切り出し画像Ｐの中央を基準にして、切り出し画像Ｐを回転させ、回転画像Ｐ_Ｒを生成する。

１ＭＴＦ測定装置
２入力補助部
３多方向ＭＴＦ測定部
４カメラ
２１切り出し画像生成部
２２回転画像生成部
２３相関計算・中心位置検出部

Claims

所定の中心位置から等分割角で放射状に放射したパターンであって、前記放射状に区分した放射領域毎にコントラストが異なる色のパターンを含むチャートが撮影されたチャート画像を用いて、撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を測定するＭＴＦ測定装置において、
前記チャート画像に基づいて、前記チャートの中心位置を検出する中心位置検出部と、
前記中心位置検出部により検出された前記チャートの中心位置を基準として、前記チャート画像の等分割角に応じた方位のＭＴＦを測定するＭＴＦ測定部と、を備え、
前記中心位置検出部は、
前記チャート画像から、前記チャートの中心位置を含む所定範囲の画像を切り出し、切り出し画像を生成する切り出し画像生成部と、
前記切り出し画像生成部により生成された切り出し画像を構成する各画素を、前記切り出し画像の中央を基準に回転させ、回転画像を生成する回転画像生成部と、
前記切り出し画像生成部により生成された切り出し画像及び前記回転画像生成部により生成された回転画像のうちの一方の画像を基準とし、他方の画像を画素毎に移動させた際の前記一方の画像と前記他方の画像との間の類似度合いを求め、前記類似度合いが最も高くなる前記他方の画像の移動位置に基づいて、前記チャートの中心位置を検出する相関計算・中心位置検出部と、を備えたことを特徴とするＭＴＦ測定装置。
請求項１に記載のＭＴＦ測定装置において、
前記相関計算・中心位置検出部は、
前記切り出し画像生成部により生成された切り出し画像に所定の窓関数を乗算して切り出し窓画像を生成すると共に、前記回転画像生成部により生成された回転画像に前記所定の窓関数を乗算して回転窓画像を生成し、前記切り出し窓画像及び前記回転窓画像を離散フーリエ変換し、前記切り出し窓画像及び前記回転窓画像の振幅成分が除かれ位相成分で表された行列を逆離散フーリエ変換して相関行列を計算し、前記相関行列の要素の値が最も大きい座標点を検索して方向ベクトルを求め、前記方向ベクトルに基づいて、前記チャートの中心位置を検出する、ことを特徴とするＭＴＦ測定装置。