JP7503443B2 - Display MTF measuring device and program thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ディスプレイの空間周波数特性を示すMTF(Modulation Transfer Function)を測定するディスプレイMTF測定装置およびそのプログラムに関する。 The present invention relates to a display MTF measuring device and a program for measuring the MTF (Modulation Transfer Function), which indicates the spatial frequency characteristics of a display.
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、画素を半画素分だけ高速に往復させるようにチップを動かしてプロジェクタの見かけの画素数を倍増させるウォブレーション(wobblation)技術等の登場で、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、ピクセル解像度でディスプレイの空間解像度特性を代表させることは適切ではなくなってきている。
そこで、ピクセル解像度(画素数)ではなく、客観的で正確なディスプレイの空間解像度特性を測定する方法が求められている。
In recent years, displays have become increasingly high-resolution with the advent of UHDTV (Ultra High Definition Television), smartphones, tablet devices, and wobblation technology, which doubles the apparent number of pixels in a projector by moving a chip so that the pixel moves back and forth by half a pixel at high speed. The specifications of these resolutions are usually expressed in pixel resolution (number of pixels).
Meanwhile, various new technologies such as multi-chromatic displays having optical color channels other than the conventional RGB stripe, pentile, RGBW, and RGB primary colors, are becoming widespread as pixel structures of displays. In addition, while a conventional RGB stripe configures one pixel with a set of three optical color channels, a multi-chromatic display does not necessarily configure one pixel with RGB and other optical color channels in each pixel, and the pixel unit may be ambiguous, and even displays with the same number of pixels such as 4K and 8K may have different spatial resolution characteristics.
As a result, pixel resolution is no longer an appropriate proxy for the spatial resolution characteristics of a display.
Therefore, there is a need for an objective and accurate method of measuring the spatial resolution characteristics of a display, other than pixel resolution (number of pixels).
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22(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22(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22(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、サブピクセル単位の位置の輝度(図22(b)中、実線)に1画素幅の平滑化フィルタをかけて(図22(b)中、破線)変調度を測定している。
Conventionally, a method for photographing a display with a high-resolution camera and analyzing the spatial resolution characteristics of the display involves displaying a square wave (Non-Patent Document 1) or a sine wave (Non-Patent Document 2) on the display and measuring the modulation depth.
The conventional method for measuring the modulation depth of a display involves displaying a black and white square wave pattern P in the horizontal or vertical direction on the display and capturing an image with a camera, as shown in Fig. 22(a). Note that Fig. 22(a) shows an RGBW structure as an example of a pixel structure, and shows an example of displaying a horizontal square wave pattern P in which black and white are displayed for each pixel.
In the conventional method, the modulation depth is measured from an image captured by a camera by applying a one-pixel wide smoothing filter (dashed line in FIG. 22(b)) to the luminance at a sub-pixel position (solid line in FIG. 22(b)), with the horizontal axis representing the camera pixel position (horizontal or vertical direction) and the vertical axis representing the luminance (pixel value), as shown in FIG. 22(b) .
従来のディスプレイの変調度の測定手法は、ディスプレイ上に水平方向または垂直方向の矩形波の信号を表示して変調度を測定している。
この場合、従来手法は、水平方向または垂直方向でしか変調度を測定することができないという問題がある。
しかし、実際にディスプレイに表示される画像は、水平方向や垂直方向に限定されず、斜め方向の線も多用され、その特性を把握することが望まれている。
A conventional method for measuring the modulation depth of a display involves displaying a horizontal or vertical square wave signal on the display and measuring the modulation depth.
In this case, the conventional method has a problem in that the modulation depth can be measured only in the horizontal or vertical direction.
However, images actually displayed on displays are not limited to horizontal or vertical directions, and diagonal lines are often used as well, and it is desirable to understand the characteristics of such images.
本発明は、このような問題、要望に鑑みてなされたもので、水平方向や垂直方向に限定されずにディスプレイの空間周波数特性を示すMTFを測定することが可能なディスプレイ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。 The present invention has been made in consideration of these problems and demands, and aims to provide a display MTF measuring device and a program for the same that can measure the MTF, which indicates the spatial frequency characteristics of a display, without being limited to the horizontal or vertical direction.
前記課題を解決するため、本発明に係るディスプレイMTF測定装置は、ディスプレイに表示された直線のラインを描画した測定用画像を、カメラで撮影した撮影画像から、ディスプレイの空間周波数特性を表すディスプレイMTFを測定するディスプレイMTF測定装置であって、画像入力手段と、ROI画像抽出手段と、ライン投影情報生成手段と、線広がり関数生成手段と、MTF算出手段と、MTF補正手段と、を備える構成とした。 To solve the above problem, the display MTF measuring device of the present invention is a display MTF measuring device that measures the display MTF, which represents the spatial frequency characteristics of a display, from a measurement image, which is a drawing of a straight line displayed on a display, captured by a camera, and is configured to include an image input means, an ROI image extraction means, a line projection information generation means, a line spread function generation means, an MTF calculation means, and an MTF correction means.
かかる構成において、ディスプレイMTF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、ディスプレイMTF測定装置は、ROI画像抽出手段によって、撮影画像から、直線のラインを含んで設定された関心領域のROI画像を抽出する。
そして、ディスプレイMTF測定装置は、ライン投影情報生成手段によって、カメラの出力信号に基づいた画素幅よりも狭いビンが水平に配置されたサブピクセル間隔の投影軸に、直線のラインの傾きに沿ってROI画像の各画素の位置を対応付けてライン投影情報を生成する。
そして、ディスプレイMTF測定装置は、線広がり関数生成手段によって、ROI画像の各画素の画素値を、ライン投影情報で対応付けられた投影軸のビンごとに平均化する。この投影軸上において平均化された画素値は、撮影画像における直線のラインの広がり特性を示す、投影軸のサブピクセル単位の座標系における線広がり関数となる。
In such a configuration, the display MTF measuring device inputs, by the image input means, a photographed image obtained by photographing an image for measurement from a camera.
Then, the display MTF measuring device extracts, by the ROI image extraction means, an ROI image of the set region of interest including the straight line from the captured image.
The display MTF measuring device then uses the line projection information generating means to generate line projection information by associating the position of each pixel of the ROI image along the slope of a straight line with a projection axis having sub-pixel intervals on which bins narrower than the pixel width based on the output signal from the camera are arranged horizontally.
The display MTF measurement device then uses the line spread function generating means to average the pixel values of the pixels in the ROI image for each bin of the projection axis associated with the line projection information. The averaged pixel values on the projection axis become a line spread function in the sub-pixel coordinate system of the projection axis, which indicates the spread characteristics of a straight line in the captured image.
そして、ディスプレイMTF測定装置は、MTF算出手段によって、線広がり関数から、撮影画像で測定されるMTFとして測定MTFを算出する。なお、この測定MTFは、カメラの空間周波数を基準として測定されたものであり、さらに、ディスプレイのMTFとカメラのMTFとが重畳されたものとなっている。
そこで、ディスプレイMTF測定装置は、MTF補正手段によって、ディスプレイおよびカメラの空間周波数比と、カメラのMTFであるカメラMTFとにより、測定MTFを補正する。
これによって、MTF補正手段は、測定MTFの空間周波数を、ディスプレイの空間周波数に変換するとともに、カメラのMTF分減衰した値を持ち上げたディスプレイMTFを算出する。
The display MTF measuring device then calculates the measured MTF from the line spread function by the MTF calculation means as the MTF measured in the captured image. Note that this measured MTF is measured based on the spatial frequency of the camera, and is a superposition of the display MTF and the camera MTF.
Therefore, the display MTF measuring device corrects the measured MTF by the MTF correction means using the spatial frequency ratio between the display and the camera and the camera MTF, which is the MTF of the camera.
As a result, the MTF correction means converts the spatial frequency of the measured MTF into the spatial frequency of the display, and calculates the display MTF by raising the value attenuated by the camera MTF.
このディスプレイMTF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。 This display MTF measurement device can be operated with a display MTF measurement program that causes a computer to function as each of the above-mentioned means.
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、ディスプレイに表示するラインに垂直な空間周波数方向のディスプレイMTFを測定することができる。
また、本発明によれば、ディスプレイのサブピクセル配列の種類によらずディスプレイMTFを測定することができる。
The present invention provides the following excellent effects.
According to the present invention, it is possible to measure the display MTF in the spatial frequency direction perpendicular to the lines displayed on the display.
Furthermore, according to the present invention, the display MTF can be measured regardless of the type of subpixel arrangement of the display.
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。
[ディスプレイMTF測定装置の構成]
最初に、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係るディスプレイMTF測定装置1の構成について説明する。
ディスプレイMTF測定装置1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。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of display MTF measuring device]
First, with reference to FIG. 1, a configuration of a display MTF measuring
The display
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、プロジェクタ等、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。
The
The display
カメラ(輝度測定用カメラ)3は、ディスプレイ2が表示する画面を撮影する輝度測定用の撮影装置である。
カメラ3は、相対画素倍率1以上でディスプレイ2の画面を撮影する。ここで、相対画素倍率とは、カメラ3で撮影されるディスプレイ2の入力信号フォーマットの1画素幅分に対応するカメラ出力信号の画素数である。
この相対画素倍率は、特に限定するものではないが、例えば、3倍、10倍、30倍等である。なお、この相対画素倍率は1倍、すなわち、ディスプレイ2の空間周波数とカメラ3の空間周波数とが同じであっても構わない。
また、カメラ3は、ディスプレイ2と正対させるとともに、カメラ3が撮影する画像が、ディスプレイ2が表示する画像に対して数度(例えば、3度)傾いた状態で配置する。
The camera (camera for measuring brightness) 3 is an imaging device for measuring brightness, which images the screen displayed on the
The
This relative pixel magnification is not particularly limited, but may be, for example, 3 times, 10 times, 30 times, etc. Note that this relative pixel magnification may be 1 time, that is, the spatial frequency of the
Furthermore, the
表示装置4は、ディスプレイMTF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1の構成について詳細に説明する。
The
The configuration of the display
図1に示すように、ディスプレイMTF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、ROI設定手段12と、ROI画像抽出手段13と、ライン投影情報生成手段14と、ライン投影情報記憶手段15と、線広がり関数生成手段16と、MTF算出手段17と、カメラMTF記憶手段18と、MTF補正手段19と、を備える。
As shown in FIG. 1, the display
測定用画像表示手段10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10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10は、黒色の単一画素値の背景画像に白色の垂直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2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。
The measurement image display means 10 displays an image (measurement image) for measuring the display MTF on the
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。
なお、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、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4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11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13によって読み出される。
The image input means 11 inputs an image captured by the camera 3 (a captured image).
When the
The image input means 11 stores the input photographed image in a memory (not shown).
Due to the difference in spatial frequency between the
The captured image input by the image input means 11 and stored in the memory is output to the
ROI設定手段12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12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。
The ROI setting means 12 sets a region of interest (ROI) including straight lines within the captured image captured by the
例えば、ROI設定手段12は、測定者によって、図3に示すように、撮影画像Gにおいて、長方形によってROIを指定されることで、ROI情報を設定する。このROIによって、図4に示すように、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。図4は、画素値を分かりやすく説明するため、ROIを小さくしている。
なお、ROI設定手段12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12は、設定したROIを特定するROI情報をROI画像抽出手段13に出力する。
For example, the ROI setting means 12 sets ROI information by having the measurer specify an ROI by a rectangle in the photographed image G as shown in Fig. 3. This ROI specifies an ROI image R including a straight line L as shown in Fig. 4. In Fig. 4, the ROI is made small in order to easily explain the pixel values.
Incidentally, if there is no need to change the ROI, the ROI setting means 12 may set the ROI only once.
The ROI setting means 12 outputs ROI information that identifies the set ROI to the ROI image extraction means 13 .
ROI画像抽出手段13は、画像入力手段11で入力した撮影画像から、ROI設定手段12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13は、抽出したROI画像をライン投影情報生成手段14に出力する。
また、ROI画像抽出手段13は、ライン投影情報生成手段14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16に出力する。
ここでは、ROI画像抽出手段13は、ROI画像をライン投影情報生成手段14に出力し、ライン投影情報生成手段14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16に出力する。
The ROI image extraction means 13 extracts, from the photographed image inputted by the image input means 11, an image of the ROI indicated by the ROI information set by the ROI setting means 12 as an ROI image.
The ROI image extraction means 13 outputs the extracted ROI image to the line projection information generation means 14 .
Furthermore, after the line projection information generating means 14 has completed generation of the line projection information, the ROI image extracting means 13 outputs the ROI image to the line spread function generating means 16 .
Here, the ROI image extraction means 13 outputs the ROI image to the line projection information generation means 14, and after receiving a notification of completion of the generation of the line projection information from the line projection information generation means 14, outputs the ROI image to the line spread function generation means 16.
ライン投影情報生成手段14は、ROI画像抽出手段13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14は、ライン傾き検出手段14aと、画素位置投影手段14bと、を備える。
The line projection information generating means 14 generates line projection information from the ROI image extracted by the ROI
The line projection information generating means 14 includes a line inclination detecting means 14a and a pixel
ライン傾き検出手段14a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14a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5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14a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14a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14aは、検出したラインの傾き角度を画素位置投影手段14bに出力する。
The line inclination detection means 14a detects the inclination angle of a line on a predetermined reference axis (here, the y-axis) in a coordinate system (xy coordinate system) having two axes, the horizontal and vertical axes, in the ROI image.
The inclination angle of this line can be obtained by a general method. For example, the line inclination detection means 14a detects edges in the ROI image R by Sobel edge detection, and binarizes the ROI image R at the boundaries of the edges e to generate a binary image, as shown in Fig. 5. The line inclination detection means 14a then performs a Hough transform on the binary ROI image R, and detects the inclination angle θe of the edge e as the inclination angle of the line L. At this time, the line inclination detection means 14a obtains the inclination angle θe of the edge e at angle intervals of, for example, about 0.1 degrees.
The line inclination detection means 14a outputs the detected line inclination angle to the pixel position projection means 14b.
画素位置投影手段14b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、投影軸は、ROI画像の画素単位よりも小さいサブピクセル単位とし、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14bは、図6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画像の画素のxy座標の平均値)で回転させる。
そして、画素位置投影手段14b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ピクセル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14bは、生成したライン投影情報をライン投影情報記憶手段15に記憶する。
なお、ライン投影情報生成手段14は、画素位置投影手段14bがライン投影情報をライン投影情報記憶手段15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13に出力する。
The pixel position projection means 14b associates each pixel of the ROI image with a position obtained by projecting the pixel along the inclination of the line onto an axis (projection axis) perpendicular to the line in the ROI image.
The projection axis is in sub-pixel units smaller than the pixel units of the ROI image, for example, 1/4 or 1/8 of a pixel.
Specifically, as shown in FIG. 6, the pixel position projection means 14b rotates each pixel position (x, y) of the ROI image R by an inclination angle (-θe) in the opposite direction to the rotation direction of the inclination angle of the line (the inclination angle θe of edge e) around a predetermined rotation center (e.g., the average value of the x and y coordinates of the pixels of the ROI image).
Then, the pixel position projection means 14b generates line projection information by associating each pixel position (x, y) of the ROI image R before rotation with the position of a bin separated by a sub-pixel width on the projection axis in sub-pixel units onto which the pixel is projected.
The pixel position projection means 14 b stores the generated line projection information in the line projection information storage means 15 .
After the pixel position projection means 14 b stores the line projection information in the line projection information storage means 15 , the line projection information generation means 14 outputs a completion notification of the generation of the line projection information to the ROI image extraction means 13 .
このライン投影情報生成手段14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。 This method of generating projection information by binarizing the ROI image obtained by applying a low-pass filter to the captured image, calculating the tilt angle using a Hough transform, and projecting it onto the bins of the projection axis, as in the line projection information generating means 14, can also be used when generating projection information from conventional images of rectangular waves or sine waves in a fixed direction.
ライン投影情報記憶手段15は、ライン投影情報生成手段14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15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15に記憶されたライン投影情報は、線広がり関数生成手段16によって参照される。
The line projection information storage means 15 stores the line projection information generated by the line projection information generation means 14. The line projection information storage means 15 is, for example, a general storage device such as a semiconductor memory.
The line projection information stored in the line projection information storage means 15 is referenced by the line spread function generating means 16 .
線広がり関数生成手段16は、ROI画像抽出手段13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16は、図7に示すように、ライン投影情報記憶手段15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13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16は、投影軸のサブピクセル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16は、生成した線広がり関数をMTF算出手段17に出力する。
The line spread function generating means 16 generates a line spread function (LSF) from the ROI image extracted by the ROI
Specifically, as shown in FIG. 7, the line spread function generating means 16 reads out the pixel values of pixels projected onto the same bin on the projection axis from the ROI image extracted by the ROI image extraction means 13 based on the line projection information stored in the line projection information storage means 15, and averages them for each bin.
This enables the line spread function generating means 16 to generate a line spread function LSF that indicates the characteristics of a line by associating sub-pixel positions on the projection axis with pixel values.
The line spread function generating means 16 outputs the generated line spread function to the MTF calculating means 17 .
MTF算出手段17は、線広がり関数生成手段16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17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17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。
The MTF calculation means 17 calculates the MTF from the line spread function generated by the line spread function generation means 16 .
Specifically, the MTF calculation means 17 performs a Fourier transform on the line spread function to obtain an absolute value, and normalizes the absolute value with a constant component (DC component) to obtain an MTF value for each spatial frequency.
The MTF (measured MTF) calculated by the MTF calculation means 17 is the MTF of the display 2 (display MTF) plus the MTF of the camera 3 (camera MTF).
具体的には、図8,図9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8,図9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。また、図8は、横軸をカメラ3の空間周波数fCAMとし、図9は、横軸をディスプレイ2の空間周波数fDISPとしている。
MTF算出手段17は、算出した測定MTFをMTF補正手段19に出力する。
Specifically, as shown in Figures 8 and 9, when the horizontal axis is the spatial frequency and the vertical axis is the MTF, the measured MTF (MTF DISP +CAM ) is measured in which the camera MTF (MTF CAM ) is superimposed on the display MTF (MTF DISP ) that is originally to be measured. In Figures 8 and 9, f SDISP and f NDISP respectively indicate the sampling frequency and Nyquist frequency of the
The MTF calculation means 17 outputs the calculated measured MTF to the MTF correction means 19 .
カメラMTF記憶手段18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18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18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。
The camera MTF storage means 18 stores the previously measured MTF (camera MTF) of the
The camera MTF is data in which an MTF value is associated with each spatial frequency.
The camera MTF previously measured by a known camera MTF measuring device can be used as the camera MTF previously stored in the camera MTF storage means 18. Known camera MTF measuring devices are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-136222, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-013416, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-094701, etc.
MTF補正手段19は、MTF算出手段17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18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。
The MTF correction means 19 corrects the MTF (measured MTF) calculated by the MTF calculation means 17 to the MTF of the
The spatial frequency ratio (e.g., the ratio of sampling frequencies) between the
ここで、図8および図9を参照して、MTF補正手段19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)、カメラ3の空間周波数に対するディスプレイ2の空間周波数の倍率である空間周波数比をm(m=fSDISP/fSCAM)とする。ここで、fSDISPはディスプレイ2のサンプリング周波数、fSCAMはカメラ3のサンプリング周波数を示す。
Now, the correction of the measured MTF in the MTF correcting means 19 will be described with reference to FIGS.
The measured MTF value at spatial frequency f is MTF DISP+CAM (f), the camera MTF value is MTF CAM (f), and the spatial frequency ratio which is the magnification of the spatial frequency of the
なお、線広がり関数生成手段17において、図13で説明したように、ビンごとに平均化した場合、投影された画素の位置は、各ビンの幅に一様に散らばって、ビンの幅内でビンの位相(ビニング位相)が異なる画素の値を平均化することになり、ローパスフィルタがかかることになる。
そこで、MTFDISP+CAM(f)は、ローパスフィルタがかかった実際の測定MTFであるMTFDISP+CAM+binning(f)を、以下の式(1)により補正したものとする。
In the line spread function generating means 17, when averaging is performed for each bin as described in FIG. 13, the positions of the projected pixels are uniformly scattered across the width of each bin, and the values of pixels with different bin phases (binning phases) within the bin width are averaged, resulting in a low-pass filter being applied.
Therefore, MTF DISP+CAM (f) is obtained by correcting MTF DISP+CAM+binning (f), which is the actual measured MTF after applying a low-pass filter, according to the following equation (1).
そして、MTF補正手段19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(2)により算出する。 Then, the MTF correction means 19 calculates MTF DISP (f DISP ), which is the value of the display MTF at the spatial frequency f DISP , by the following equation (2).
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19は、サンプリングポイントを揃えたそれぞれのMTFを、測定MTFであるMTFDISP+CAM(fDISP/m)から補間により算出し、カメラMTFであるMTFCAM(fDISP/m)から補間により算出して、前記式(2)において用いる。
これによって、MTF補正手段19は、ディスプレイMTFを求めることができる。
MTF補正手段19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。
Since the sampling points of the camera MTF and the display MTF are not aligned, the MTF correction means 19 calculates the respective MTFs with aligned sampling points by interpolation from the measured MTF MTF DISP+CAM (f DISP /m) and from the camera MTF MTF CAM (f DISP /m), and uses these in the above formula (2).
This enables the MTF correction means 19 to obtain the display MTF.
The MTF correction means 19 outputs the corrected display MTF as a measurement result to the outside (to the display device 4).
以上説明したように、ディスプレイMTF測定装置1は、ディスプレイ2に表示した垂直のラインによって、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1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(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。
As described above, the display
Furthermore, since the display
The display
[ディスプレイMTF測定装置の動作]
次に、図10を参照(構成については、図1参照)して、ディスプレイMTF測定装置1の動作について説明する。
なお、カメラMTF記憶手段18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。
[Operation of Display MTF Measuring Device]
Next, the operation of the display
It is assumed that the MTF of the
ステップS1において、測定用画像表示手段10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、このとき、カメラ3は、ディスプレイ2が表示する垂直のラインに対して、数度傾いた状態で撮影を行う。
In step S1, the measurement image display means 10 displays on the
In step S2, the image input means 11 inputs an image (photographed image) captured by the
ステップS3において、ROI設定手段12は、ステップS2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3参照)。
ステップS4において、ROI画像抽出手段13は、ステップS2で入力した撮影画像から、ステップS3で設定されたROIの画像(ROI画像)を抽出する。
In step S3, the ROI setting means 12 sets a region of interest (ROI) including a straight line within the photographed image input in step S2 (see FIG. 3).
In step S4, the ROI image extraction means 13 extracts an image of the ROI set in step S3 (ROI image) from the photographed image input in step S2.
ステップS5において、ライン投影情報生成手段14のライン傾き検出手段14aは、ステップS4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5参照)。例えば、ライン傾き検出手段14a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、ラインの傾き角度を検出する。 In step S5, the line inclination detection means 14a of the line projection information generation means 14 detects the inclination angle of the line from the ROI image extracted in step S4 (see FIG. 5). For example, the line inclination detection means 14a generates a binary image by binarizing the boundaries of edges detected by Sobel edge detection in the ROI image, and detects the inclination angle of the line by performing a Hough transform on the binary image.
ステップS6において、ライン投影情報生成手段14の画素位置投影手段14bは、ステップS4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S5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6参照)。このとき、投影軸は、ROI画像の画素単位よりも小さいサブピクセル単位とする。 In step S6, the pixel position projection means 14b of the line projection information generation means 14 generates line projection information by associating each pixel of the ROI image extracted in step S4 with the position where the pixel is projected along the inclination angle of the line detected in step S5 on an axis (projection axis) perpendicular to the line in the ROI image (see FIG. 6). At this time, the projection axis is in sub-pixel units smaller than the pixel unit of the ROI image.
ステップS7において、画素位置投影手段14bは、ステップS6で生成したライン投影情報をライン投影情報記憶手段15に記憶する。
ステップS8において、線広がり関数生成手段16は、ステップS4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16は、ライン投影情報記憶手段15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、投影軸の同じサブピクセル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7参照)。
In step S7, the pixel position projection means 14b stores the line projection information generated in step S6 in the line projection information storage means 15.
In step S8, the line spread function generating means 16 generates a line spread function (LSF) from the ROI image extracted in step S4. Here, the line spread function generating means 16 reads out pixel values of pixels projected onto the same sub-pixel bin of the projection axis from the ROI image based on the line projection information stored in the line projection information storage means 15, and averages the pixel values for each bin to generate a line spread function (see FIG. 7).
ステップS9において、MTF算出手段17は、ステップS8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17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(測定MTF)を算出する。 In step S9, the MTF calculation means 17 calculates the MTF from the line spread function generated in step S8. Here, the MTF calculation means 17 performs a Fourier transform on the line spread function to obtain the absolute value for each spatial frequency, and normalizes it by a constant component (DC component) to calculate the MTF (measured MTF).
ステップS10において、MTF補正手段19は、ステップS9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18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1は、ディスプレイ2に表示した垂直のラインによって、ディスプレイMTFを測定することができる。
In step S10, the MTF correction means 19 calculates the MTF of the display 2 (display MTF) by correcting the difference in spatial frequency and the attenuation of the MTF through the
By the above operation, the display
[ディスプレイMTF測定装置の他の構成]
次に、図11を参照して、本発明の第2実施形態に係るディスプレイMTF測定装置1Bの構成について説明する。
ディスプレイMTF測定装置1Bは、ディスプレイMTF測定装置1(図1)と同様、ディスプレイ2のMTF(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1(図1)は、ライン投影情報生成手段14のライン傾き検出手段14aにおいて、0.1度程度の角度間隔で、ハフ変換によりラインの傾き角度を検出するのに対し、ディスプレイMTF測定装置1Bは、さらに、ラインの傾き角度を精度よく検出する構成とした。
[Another configuration of the display MTF measuring device]
Next, the configuration of a display
The display
The display MTF measuring device 1 (FIG. 1) detects the line inclination angle by Hough transform at angle intervals of about 0.1 degree in the line inclination detection means 14a of the line projection information generating means 14, whereas the display
図11に示すように、ディスプレイMTF測定装置1Bは、測定用画像表示手段10と、画像入力手段11と、ROI設定手段12と、ROI画像抽出手段13と、ライン投影情報生成手段14Bと、ライン投影情報記憶手段15と、線広がり関数生成手段16と、MTF算出手段17と、カメラMTF記憶手段18と、MTF補正手段19と、を備える。
ライン投影情報生成手段14B以外の構成は、ディスプレイMTF測定装置1(図1)と同じ構成であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
As shown in FIG. 11, the display
The configuration other than the line projection information generating means 14B is the same as that of the display MTF measuring device 1 (FIG. 1), so the same reference numerals are used and the description will be omitted.
ライン投影情報生成手段14Bは、ROI画像抽出手段13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。
ライン投影情報生成手段14Bは、ライン傾き検出手段14aと、第2ライン傾き検出手段14a2と、画素位置投影手段14b2と、を備える。
The line projection information generating means 14 B generates line projection information from the ROI image extracted by the ROI
The line projection information generating means 14B includes a line
ライン傾き検出手段(第1ライン傾き検出手段)14aは、ディスプレイMTF測定装置1(図1)と同じ構成である。ここでは、ライン傾き検出手段14aは、ハフ変換により、図5に示すように、0.1度程度の角度間隔で、予め定めた基準軸(y軸)に対するエッジeの傾き角度θeを、ラインLの傾き角度として検出する。
ライン傾き検出手段14aは、検出したラインの傾き角度を第2ライン傾き検出手段14a2に出力する。
The line inclination detection means (first line inclination detection means) 14a has the same configuration as the display MTF measurement device 1 (FIG. 1). Here, the line inclination detection means 14a detects, by a Hough transform, an inclination angle θe of an edge e with respect to a predetermined reference axis (y-axis) at angle intervals of about 0.1 degrees as the inclination angle of a line L, as shown in FIG.
The line inclination detection means 14a outputs the detected line inclination angle to a second line inclination detection means 14a2.
第2ライン傾き検出手段14a2は、ライン傾き検出手段14aで検出されたラインの傾き角度でROI画像を回転して傾きを補正した回転ROI画像の画素値の分布と、基準軸に垂直な軸上のピークフィッティング関数を基準軸の方向に適用した関数値の分布とが、最も近似するピーク位置の基準軸に対する傾きを、ラインの傾き角度のずれ量として検出するものである。 The second line inclination detection means 14a2 detects the inclination of the most approximate peak position of the distribution of pixel values of the rotated ROI image, which has been corrected by rotating the ROI image with the inclination angle of the line detected by the line inclination detection means 14a, and the distribution of function values obtained by applying a peak fitting function on an axis perpendicular to the reference axis in the direction of the reference axis, as the deviation amount of the inclination angle of the line.
第2ライン傾き検出手段14a2は、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)に配置した図5に示すROI画像Rにおいて、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画像の画素のxy座標の平均値)で回転させ、図12に示すように、基準軸(y軸)に対するラインの傾き角度θe′をさらに検出する。 The second line inclination detection means 14a2 rotates each pixel position (x, y) of the ROI image R shown in FIG. 5, which is arranged in a coordinate system (xy coordinate system) with two axes, horizontal and vertical, around a predetermined rotation center (e.g., the average value of the x and y coordinates of the pixels of the ROI image) by an inclination angle (-θe) in the opposite direction to the rotation direction of the line inclination angle (inclination angle θe of edge e), and further detects the inclination angle θe' of the line with respect to the reference axis (y axis) as shown in FIG. 12.
第2ライン傾き検出手段14a2は、図12に示した傾き角度θeだけ回転させたROI画像(以下、回転ROI画像という)の画素値の分布と、基準軸に垂直な軸(x軸)上のピークフィッティング関数を基準軸(y軸)方向に適用した関数値の分布とが、最も近似するピーク位置の基準軸に対する傾きを、ラインの傾き角度θe′として算出する。 The second line inclination detection means 14a2 calculates, as the line inclination angle θe', the inclination of the peak position with respect to the reference axis that is most similar between the distribution of pixel values of the ROI image (hereinafter referred to as the rotated ROI image) rotated by the inclination angle θe shown in FIG. 12 and the distribution of function values obtained by applying a peak fitting function on an axis (x-axis) perpendicular to the reference axis in the direction of the reference axis (y-axis).
ここで、図13を参照して、第2ライン傾き検出手段14a2における傾き角度θe′の算出手法について説明する。
図13(a)は、ピークフィッティング関数に用いるピーク関数の例を示すグラフである。横軸はx座標、縦軸は関数値vを示す。ピークフィッティング関数は、ピーク位置(x=p1)で凸形状となるピーク関数である。例えば、このピーク関数は、ガウス関数、ローレンツ関数等である。あるいは、凸部分に余弦曲線、2次曲線、三角波等を用い、他の部分を“0”等の定数とする関数を用いてもよい。
図13(b)は、図13(a)のピークフィッティング関数を、基準軸(y軸)方向に適用して算出される関数値v(x,y)の分布を示す。
Now, a method for calculating the inclination angle θe′ in the second line inclination detection means 14a2 will be described with reference to FIG.
13A is a graph showing an example of a peak function used in the peak fitting function. The horizontal axis indicates the x-coordinate, and the vertical axis indicates the function value v. The peak fitting function is a peak function that has a convex shape at the peak position (x=p 1 ). For example, this peak function is a Gaussian function, a Lorentz function, or the like. Alternatively, a function may be used in which a cosine curve, a quadratic curve, a triangular wave, or the like is used for the convex portion, and a constant such as "0" is used for the other portions.
FIG. 13B shows the distribution of function values v(x, y) calculated by applying the peak fitting function of FIG. 13A in the reference axis (y-axis) direction.
図12に示した回転ROI画像において基準軸(y軸)に対してラインの傾きが存在する場合、回転ROI画像の画素値の分布と、図13(b)の関数値の分布とを最も近似させると、図13(c)に示すように、ピークフィッティング関数のピーク位置p1が、基準軸(y軸)に対して、θe′だけ傾くことになる。
そこで、第2ライン傾き検出手段14a2は、ピーク位置p1の基準軸(y軸)に対する傾きp2を求めることで、より正確なラインの傾き角度θe′を算出する。なお、図13(c)中、μは(p1+p2y)を示す。
以下、ピークフィッティング関数として、以下の式(3)に示す関数とする。
When there is a line inclination with respect to the reference axis (y-axis) in the rotated ROI image shown in FIG. 12, if the distribution of pixel values in the rotated ROI image and the distribution of function values in FIG. 13(b) are most closely approximated, the peak position p1 of the peak fitting function will be inclined by θe′ with respect to the reference axis (y-axis), as shown in FIG. 13(c).
Therefore, the second line inclination detection unit 14a2 calculates a more accurate line inclination angle θe′ by determining the inclination p2 of the peak position p1 with respect to the reference axis (y-axis). Note that in FIG. 13C, μ represents ( p1 + p2y ).
Hereinafter, the peak fitting function is the function shown in the following formula (3).
また、σは関数の広がりを決める定数である。
第2ライン傾き検出手段14a2は、図12に示した回転ROI画像の画素値と、前記式(3)の関数値v(x,y)との相関が最大になるパラメータp1,p2を探索する。
Furthermore, σ is a constant that determines the spread of the function.
The second line inclination detection unit 14a2 searches for parameters p 1 and p 2 that maximize the correlation between the pixel values of the rotated ROI image shown in FIG. 12 and the function value v(x, y) of the above equation (3).
前記式(3)において、p1は、ピークフィッティング関数のピーク位置であって、ROI設定手段12において、ラインをほぼ中心としてROIを設定することから、回転ROI画像のx座標の平均値または“0”を初期値とすることが好ましい。また、p2は、ピーク位置の基準軸に対する傾きであって、回転ROI画像においてほぼ“0”となっていることから、初期値を“0”とすることが好ましい。これによって、パラメータであるp1,p2の探索速度を速めることができる。また、これによって、誤った局所解への探索を防止し、最適化を安定させることができる。 In the above formula (3), p1 is the peak position of the peak fitting function, and since the ROI is set in the ROI setting means 12 with the line as the approximate center, it is preferable to set the average value of the x coordinate of the rotated ROI image or "0" as the initial value. Also, p2 is the inclination of the peak position with respect to the reference axis, and since it is approximately "0" in the rotated ROI image, it is preferable to set the initial value to "0". This can increase the search speed of the parameters p1 and p2 . This can also prevent a search for an erroneous local solution and stabilize the optimization.
なお、ROI画像のラインは、ディスプレイ2とカメラ3との空間周波数の比に応じて、太さが異なる。
例えば、図14に示すように、前記式(3)の関数を、回転ROI画像のラインLにフィッティングさせる場合、フィッティングのばらつきを防止するため、関数の半値全幅(FWHM:Full Width at Half Maximum)が、ラインLの幅の画素数に相当することが好ましい。なお、半値全幅(FWHM)は、必ずしもラインLの幅の画素数と一致する必要はなく、ラインLの幅の画素数に近似した値であることが好ましい。
そこで、前記式(3)のσは、例えば、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、すなわち、ディスプレイ2の1画素の幅に相当するカメラ3の画素数である相対画素倍率をmとしたとき、例えば、m/3とする。なお、図14中、μは前記式2の(p1+p2y)を示す。
これによって、第2ライン傾き検出手段14a2は、精度よくp1,p2を探索することができる。
It should be noted that the lines of the ROI image have different thicknesses depending on the ratio of the spatial frequencies of the
14, when the function of the above-mentioned formula (3) is fitted to a line L of a rotated ROI image, in order to prevent variation in fitting, it is preferable that the full width at half maximum (FWHM) of the function corresponds to the number of pixels of the width of the line L. Note that the full width at half maximum (FWHM) does not necessarily have to coincide with the number of pixels of the width of the line L, and it is preferable that the value be close to the number of pixels of the width of the line L.
Therefore, σ in the above formula (3) is, for example, m/3, where m is the magnification of the spatial frequency of the
This allows the second line inclination detection unit 14a2 to search for p 1 and p 2 with high accuracy.
第2ライン傾き検出手段14a2は、探索したパラメータp2に対して、以下の式(4)のarctanを演算することで、ラインの傾き角度θe′を求める。 The second line inclination detection unit 14a2 calculates the arctangent of the following equation (4) for the found parameter p2 to find the line inclination angle θe′.
第2ライン傾き検出手段14a2は、回転ROI画像と、ピークフィッティング関数により求めたラインの傾き角度θe′とを、画素位置投影手段14b2に出力する。 The second line inclination detection means 14a2 outputs the rotated ROI image and the line inclination angle θe' calculated by the peak fitting function to the pixel position projection means 14b2.
画素位置投影手段14b2は、ラインが投影軸に垂直となるように回転ROI画像を回転させ、ラインに垂直な投影軸に投影した画素の位置(ビン)と、元のROI画像の画素位置とを対応付けるものである。なお、投影軸は、ROI画像の画素単位よりも小さいサブピクセル単位である。 The pixel position projection means 14b2 rotates the rotated ROI image so that the line is perpendicular to the projection axis, and associates the pixel positions (bins) projected onto the projection axis perpendicular to the line with the pixel positions of the original ROI image. Note that the projection axis is in sub-pixel units, which are smaller than the pixel units of the ROI image.
具体的には、画素位置投影手段14b2は、ライン傾き検出手段14aで生成された回転ROI画像を、第2ライン傾き検出手段14a2で検出されたラインの傾き角度θe′の回転方向と逆方向の傾き角度(-θe′)だけ回転させることで、傾きを補正した補正回転ROI画像を生成する。
そして、画素位置投影手段14b2は、ROI画像Rの回転前の各画素位置(x,y)と、補正回転ROI画像の画素を垂直方向に投影したサブピクセル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。
なお、画素位置投影手段14b2は、ROI画像抽出手段13で抽出したROI画像を、傾き角度(θe+θe′)の回転方向と逆方向の傾き角度(-(θe+θe′))だけ一度に回転させて補正回転画像を生成し、垂直方向の投影軸に投影することとしてもよい。
Specifically, the pixel position projection means 14b2 generates a corrected rotated ROI image in which the tilt is corrected by rotating the rotated ROI image generated by the line tilt detection means 14a by an inclination angle (-θe') in the opposite direction to the rotation direction of the line inclination angle θe' detected by the second line inclination detection means 14a2.
Then, the pixel position projection means 14b2 generates line projection information by associating each pixel position (x, y) of the ROI image R before rotation with the position of a bin separated by a sub-pixel width of the projection axis in sub-pixel units onto which the pixels of the corrected rotated ROI image are projected in the vertical direction.
In addition, the pixel position projection means 14b2 may rotate the ROI image extracted by the ROI image extraction means 13 by a tilt angle (-(θe+θe')) in the opposite direction to the rotation direction of the tilt angle (θe+θe') at once to generate a corrected rotated image, and project it onto the vertical projection axis.
これによって、ディスプレイMTF測定装置1Bは、ディスプレイMTF測定装置1の効果に加え、ラインの傾きを精度よく求め、ディスプレイMTFの算出精度を高めることができる。
なお、ディスプレイMTF測定装置1B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。
As a result, in addition to the effects of the display
The display
ディスプレイMTF測定装置1Bの動作は、図10のステップS5において、ライン傾き検出手段14aと、第2ライン傾き検出手段14a2とで2段階にラインの傾き角度を検出する点が異なるだけで、ディスプレイMTF測定装置1の動作と基本的に同じであるため、説明を省略する。
The operation of the display
以上、ディスプレイMTF測定装置1,1Bについて説明したが、ディスプレイMTF測定装置1,1B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2に、垂直なラインを描画したが、水平、斜め45度、あるいはそれ以外の方向のラインを描画しても構わない。
また、ここでは、ディスプレイMTF測定装置1,1B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1,1B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1,1B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1,1Bは、測定用画像表示手段10を構成から省略してもよい。
Although the display
For example, although a vertical line is drawn on the
Also, here, the display
また、ここでは、ライン投影情報生成手段14,14Bは、ROI画像抽出手段13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14,14Bは、ROI設定手段12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15に記憶すればよい。
Further, here, the line projection information generating means 14, 14B generate the line projection information when the ROI image extracting means 13 extracts the ROI image.
However, if the
また、ここでは、第2ライン傾き検出手段14a2は、ライン傾き検出手段14aで検出されたラインの傾き角度でROI画像を回転させた回転ROI画像において、ラインの傾き角度の基準軸に対するずれ量を前記式(3),式(4)により検出した。
しかし、第2ライン傾き検出手段14a2は、元のROI画像を回転させず、前記式(3)のパラメータp2の初期値を、ライン傾き検出手段14aで検出された0でないラインの傾き角度とし、元のROI画像の基準軸に対するラインの傾き角度を補正した補正傾き角度として検出することとしてもよい。
これは、第2ライン傾き検出手段14a2が、ROI画像抽出手段13で抽出された元のROI画像の画素値の分布と、基準軸に垂直な軸上のピークフィッティング関数を基準軸の方向に適用した関数値の分布とが、最も近似するピーク位置の基準軸に対する傾きを、補正傾き角度として検出することに相当する。
In addition, here, the second line inclination detection means 14a2 detects the amount of deviation of the line inclination angle from the reference axis in a rotated ROI image obtained by rotating the ROI image by the line inclination angle detected by the line inclination detection means 14a, using the above-mentioned equations (3) and (4).
However, the second line inclination detection means 14a2 may not rotate the original ROI image, but may instead set the initial value of parameter p2 in equation (3) to the non-zero inclination angle of the line detected by the line inclination detection means 14a, and detect the corrected inclination angle by correcting the inclination angle of the line with respect to the reference axis of the original ROI image.
This corresponds to the second line tilt detection means 14a2 detecting, as a corrected tilt angle, the tilt of the peak position that is most similar between the distribution of pixel values of the original ROI image extracted by the ROI image extraction means 13 and the distribution of function values obtained by applying a peak fitting function on an axis perpendicular to the reference axis in the direction of the reference axis.
その場合、第2ライン傾き検出手段14a2は、検出した補正傾き角度を、画素位置投影手段14b2に出力する。
そして、画素位置投影手段14b2は、ラインが投影軸に垂直となるように、ROI画像抽出手段13で抽出された元のROI画像を、第2ライン傾き検出手段14a2で検出された補正傾き角度で回転させればよい。これによって、1度の回転で、補正回転ROI画像を生成することができる。
In this case, the second line inclination detection unit 14a2 outputs the detected corrected inclination angle to the pixel position projection unit 14b2.
Then, the pixel position projection means 14b2 rotates the original ROI image extracted by the ROI image extraction means 13 by the corrected tilt angle detected by the second line tilt detection means 14a2 so that the line is perpendicular to the projection axis. This makes it possible to generate a corrected rotated ROI image by rotating it by one degree.
[空間周波数比測定装置(相対画素倍率測定装置)の構成]
次に、図15を参照して、参考例の実施形態に係る空間周波数比測定装置5の構成について説明する。
ディスプレイMTF測定装置1(図1)に入力される空間周波数比(相対画素倍率)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の倍率とから算出することが可能な情報である。しかし、ここでは、ディスプレイ2とカメラ3との空間周波数比を測定により求める空間周波数比測定装置5について説明する。
[Configuration of spatial frequency ratio measuring device (relative pixel magnification measuring device)]
Next, the configuration of a spatial frequency
The spatial frequency ratio (relative pixel magnification) input to the display MTF measuring device 1 (FIG. 1) is information that can be calculated from the pixel sizes of the
空間周波数比測定装置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、図1で説明したディスプレイ2と同じものを用いることができる。
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。このカメラ3は、図1で説明したカメラ3と同じものを用いることができる。また、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5の構成について詳細に説明する。
The spatial frequency
The
The
Although the
The
The configuration of the spatial frequency
図15に示すように、空間周波数比測定装置5は、測定用画像表示手段50と、画像入力手段51と、円中心探索手段52と、局所ピーク探索手段53と、ピーク間画素数算出手段54と、画素数比算出手段55と、を備える。
As shown in FIG. 15, the spatial frequency
測定用画像表示手段50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50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50は、図16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。
The measurement image display means 50 displays an image (measurement image) for measuring the spatial frequency ratio on the
The measurement image display means 50 displays on the display 2 a measurement image in which a point and a circle of a predetermined radius (e.g., 10 pixels) with the point as its center point are drawn at an arbitrary position on the
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50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。
The center point O and the circle C are approximately one pixel wide, but to improve distinguishability in the
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。
図17に示すように、画像入力手段51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円中心探索手段52および局所ピーク探索手段53に出力する。
The image input means 51 inputs an image captured by the camera 3 (a captured image).
17, the captured image G input by the image input means 51 is captured in a state in which the center point O and the circle C have higher pixel values than the background image. Also, the captured image G is captured in a state in which the center point O has a higher pixel value than the circle C.
It is preferable that the image input means 51 applies a low-pass filter such as a Gaussian filter to the captured image, thereby enabling the image input means 51 to blur the pixel structure (sub-pixel structure) of the
The image input means 51 outputs the input photographed image to the circle center search means 52 and the local peak search means 53 .
円中心探索手段52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17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52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52は、探索した円の中心点の位置を局所ピーク探索手段53に出力する。
The circle center search means 52 searches for the position of the center point of a circle in a photographed image. Note that in the photographed image G shown in Fig. 17, the center point O has a higher pixel value than the circle C, so the circle center search means 52 determines the pixel position with the highest pixel value in the photographed image G as the position of the center point of the circle.
The circle center search means 52 outputs the position of the center point of the circle that has been searched for to the local peak search means 53 .
局所ピーク探索手段53は、円中心探索手段52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。
The local peak search means 53 searches for the position of a local peak of pixel values on horizontal and vertical lines in the photographed image that pass through the center point searched for by the circle center search means 52 .
On a horizontal line passing through the center point, there are three local peaks: the center point and two points where the horizontal line and the circle intersect.
Similarly, on a vertical line passing through the center point, there are three local peaks: the center point and two points where the vertical line and the circle intersect.
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18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53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54に出力する。
For example, when the position of the center point in the captured image is pixel position "150" on a horizontal line and the radius of the circle is "100", as shown in Fig. 18, on a graph with pixel position (here, pixel position on the horizontal line) on the horizontal axis and pixel value on the vertical axis, pixel positions "50", "150", and "250" are positions of local peaks where the pixel values are locally higher than other pixels. The same applies to vertical lines.
The local peak search means 53 outputs the pixel positions of the three local peaks found on the horizontal line and the vertical line to the peak-to-peak pixel number calculation means 54 .
ピーク間画素数算出手段54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53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54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54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。
The peak-to-peak pixel number calculation means 54 calculates the number of pixels between the local peaks found by the local peak search means 53 for each of the horizontal and vertical directions.
The peak-to-peak pixel number calculation means 54 calculates the difference between the pixel position of the right local peak and the pixel position of the central local peak from the pixel positions of the three local peaks on the horizontal line. This difference corresponds to the number of pixels in the radius on the right side from the center of the circle. The peak-to-peak pixel number calculation means 54 also calculates the difference between the pixel position of the central local peak and the pixel position of the left local peak. This difference corresponds to the number of pixels in the radius on the left side from the center of the circle.
また、ピーク間画素数算出手段54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54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54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54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。
The peak-to-peak pixel number calculation means 54 also calculates the difference between the pixel position of the lower local peak and the pixel position of the central local peak from the pixel positions of the three local peaks on the vertical line. This difference corresponds to the number of pixels in the radius below the center of the circle. The peak-to-peak pixel number calculation means 54 also calculates the difference between the pixel position of the central local peak and the pixel position of the upper local peak. This difference corresponds to the number of pixels in the radius above the center of the circle.
In this manner, the peak-to-peak pixel number calculation means 54 calculates the radii in four directions from the center point of the circle.
The peak-to-peak pixel number calculation means 54 then calculates the average value of the radii in the four directions, and sets this as the number of pixels in the radius of the photographed circle.
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54は、例えば、図19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19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54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55に出力する。
If the difference between the radii in the four directions is greater than a predetermined error (for example, one pixel), it means that the
This makes it easier for the person taking the measurements to position the
The peak-to-peak pixel number calculation means 54 outputs the number of pixels of the radius of the circle, which is the calculated number of pixels between the local peaks, to the pixel number ratio calculation means 55 .
画素数比算出手段55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55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50から入力することとしてもよい。
また、画素数比算出手段55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54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する。
画素数比算出手段55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(相対画素倍率)とする。
The pixel ratio calculation means 55 calculates the ratio between the number of pixels of the radius of the circle in the measurement image displayed on the display 2 (the number of pixels of the display 2) and the number of pixels of the radius of the circle in the captured image (the number of pixels of the camera 3).
The pixel ratio calculation means 55 may set the radius of the circle of the measurement image displayed on the
Furthermore, the pixel number ratio calculation means 55 receives the number of pixels of the radius of the circle on the photographed image from the peak-to-peak pixel number calculation means 54 .
The ratio between the number of pixels of the radius of the circle in the measurement image (the number of pixels of display 2) and the number of pixels of the radius of the circle in the captured image (the number of pixels of camera 3) corresponds to the ratio between the spatial frequency of
Here, if the number of pixels of the radius of the circle in the measurement image is N D (pixel DISP ), the number of pixels of the radius of the circle on the captured image is N C (pixel CAM ), the spatial frequency of the
The pixel number ratio calculation means 55, for example, divides the number of pixels N C of the radius of the circle on the captured image by the number of pixels N D of the radius of the circle in the measurement image to obtain a spatial frequency ratio (relative pixel magnification) between the
以上説明したように、空間周波数比測定装置5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(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。
As described above, the spatial frequency
The spatial frequency
[空間周波数比測定装置の動作]
次に、図20を参照(構成については、図15参照)して、空間周波数比測定装置5の動作について説明する。
[Operation of spatial frequency ratio measuring device]
Next, the operation of the spatial frequency
ステップS21において、測定用画像表示手段50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50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。
In step S21, the measurement image display means 50 displays on the
ステップS22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、画像入力手段51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S23において、円中心探索手段52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。
In step S22, the
In step S23, the circle center search means 52 searches for the pixel position having the highest pixel value in the photographed image as the position of the center point of the circle.
ステップS24において、局所ピーク探索手段53は、ステップS23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。 In step S24, the local peak search means 53 searches for the position of a local peak on the horizontal line and vertical line in the captured image that pass through the center point searched for in step S23. As a result, the center point and the point where the horizontal line intersects with the circle on the horizontal line, and the center point and the point where the vertical line intersects with the circle on the vertical line are searched for as the position of a local peak.
ステップS25において、ピーク間画素数算出手段54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S24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54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54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19参照)。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。
In step S25, the peak-to-peak pixel number calculation means 54 calculates the number of pixels between the local peaks found in step S24 for each of the horizontal and vertical directions. Here, the peak-to-peak pixel number calculation means 54 calculates the number of pixels between the center point and each of the local peak points on the upper, lower, left, and right sides.
At this time, although not shown as a step, the peak-to-peak pixel number calculation means 54 displays the number of pixels between the peaks in each of the four directions on the display device 4 (see FIG. 19). If the measurer determines from the number of pixels between the peaks in each of the four directions that the
ステップS26において、ピーク間画素数算出手段54は、ステップS25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S27において、画素数比算出手段55は、ステップS21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S26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。
In step S26, the peak-to-peak pixel number calculation means 54 calculates the average number of pixels from the center point calculated in step S25 to four points above, below, left and right, as the radius of the circle.
In step S27, the pixel number ratio calculation means 55 calculates the pixel number ratio between the radius of the circle in the measurement image displayed on the
以上の動作によって、空間周波数比測定装置5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5は、図1で説明したディスプレイMTF測定装置1で説明した空間周波数比を測定により求めることができる。
By the above operations, the spatial frequency
This allows the spatial frequency
なお、空間周波数比測定装置5が測定する空間周波数比は、ディスプレイMTF測定装置1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。
The spatial frequency ratio measured by the spatial frequency
以上、空間周波数比測定装置5について説明したが、空間周波数比測定装置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、ピーク間画素数算出手段54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53は、円中心探索手段52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54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55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54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。
Although the spatial frequency
For example, here, the peak-to-peak pixel number calculation means 54 calculates the number of pixels of the radius of the circle by the number of pixels between the local peak at the center and the local peaks above, below, left, and right. However, the size of the circle can also be specified by the diameter instead of the radius.
In this case, the local peak search means 53 searches for the positions of two local peaks, excluding the center point, on a horizontal line and a vertical line passing through the center point of the circle in the captured image searched for by the circle center search means 52. The peak-to-peak pixel number calculation means 54 then calculates a diameter based on the number of pixels between the upper and lower local peaks and between the left and right local peaks. The pixel number ratio calculation means 55 then calculates a spatial frequency ratio based on the ratio of the number of pixels between the diameter of the circle in the measurement image displayed on the
また、ここでは、空間周波数比測定装置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5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、空間周波数比測定装置5は、測定用画像表示手段50を構成から省略してもよい。
Here, the spatial frequency
また、空間周波数比測定装置5は、図1で説明したディスプレイMTF測定装置1の内部に備える構成としてもよい。例えば、図21に示すように、ディスプレイMTF測定装置1の内部に、空間周波数比測定装置5の構成である測定用画像表示手段50と、画像入力手段51と、円中心探索手段52と、局所ピーク探索手段53と、ピーク間画素数算出手段54と、画素数比算出手段55と、を備えるディスプレイMTF測定装置1B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1として機能する場合と、空間周波数比測定装置5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。
もちろん、空間周波数比測定装置5は、図11で説明したディスプレイMTF測定装置1Bの内部に備える構成としてもよい。その場合、図21のライン投影情報生成手段14を、図11で説明したライン投影情報生成手段14Bに置き換えればよい。
The spatial frequency
Of course, the spatial frequency
1,1B,1C ディスプレイMTF測定装置
10 測定用画像表示装置
11 画像入力手段
12 ROI設定手段
13 ROI画像抽出手段
14,14B ライン投影情報生成手段
14a ライン傾き検出手段(第1ライン傾き検出手段)
14a2 第2ライン傾き検出手段
14b,14b2 画素位置投影手段
15 ライン投影情報記憶手段
16 線広がり関数生成手段
17 MTF算出手段
18 カメラMTF記憶手段
2 ディスプレイ
3 カメラ
4 表示装置
5 空間周波数比測定装置
50 測定用画像表示手段
51 画像入力手段
52 円中心探索手段
53 局所ピーク探索手段
54 ピーク間画素数算出手段
55 画素数比算出手段
REFERENCE SIGNS
14a2 Second line inclination detection means 14b, 14b2 Pixel position projection means 15 Line projection information storage means 16 Line spread function generation means 17 MTF calculation means 18 Camera MTF storage means 2
Claims (9)
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、
前記撮影画像から、前記ラインを含んで設定された関心領域のROI画像を抽出するROI画像抽出手段と、
サブピクセル間隔のビンの投影軸に、前記ラインの傾きに沿って前記ROI画像の各画素の位置を対応付けてライン投影情報を生成するライン投影情報生成手段と、
前記ROI画像の各画素の画素値を、前記ライン投影情報で対応付けられた前記投影軸のビンごとに平均化して、線広がり関数を生成する線広がり関数生成手段と、
前記線広がり関数から、前記撮影画像で測定されるMTFとして測定MTFを算出するMTF算出手段と、
前記ディスプレイおよび前記カメラの空間周波数比と、前記カメラのMTFであるカメラMTFとにより、前記測定MTFを補正することで、前記ディスプレイMTFを算出するMTF補正手段と、を備え、
ある空間周波数fにおける前記測定MTFの値をMTF DISP+CAM+binning (f)、前記カメラMTFの値をMTF CAM (f)、前記カメラの空間周波数に対する前記カメラの空間周波数の倍率である空間周波数比をmとしたとき、
前記MTF補正手段は、前記カメラの空間周波数f CAM におけるMTF DISP+CAM (f CAM )をMTF DISP+CAM+binning (f CAM )/sinc(f CAM /n bin )により補正した後、前記ディスプレイの空間周波数f DISP における前記ディスプレイMTFの値であるMTF DISP (f DISP )を、MTF DISP (f DISP )=MTF DISP+CAM (f DISP /m)/MTF CAM (f DISP /m)により算出することを特徴とするディスプレイMTF測定装置。 1. A display MTF measurement device for measuring a display MTF representing a spatial frequency characteristic of a display from a measurement image, the measurement image being a straight line drawn on the display, captured by a camera, the display MTF measurement device comprising:
an image input means for inputting the captured image from the camera;
ROI image extraction means for extracting an ROI image of a set region of interest including the line from the captured image;
a line projection information generating means for generating line projection information by associating a position of each pixel of the ROI image with a projection axis of a bin at sub-pixel intervals along a gradient of the line;
a line spread function generating means for averaging pixel values of each pixel of the ROI image for each bin of the projection axis associated with the line projection information to generate a line spread function;
an MTF calculation means for calculating a measured MTF as an MTF measured in the captured image from the line spread function;
an MTF correction unit that calculates the display MTF by correcting the measured MTF using a spatial frequency ratio between the display and the camera and a camera MTF that is an MTF of the camera ;
When the value of the measured MTF at a certain spatial frequency f is MTF DISP + CAM + binning (f), the value of the camera MTF is MTF CAM (f), and the spatial frequency ratio which is the magnification of the spatial frequency of the camera to the spatial frequency of the camera is m,
A display MTF measuring device characterized in that the MTF correction means corrects MTF DISP+CAM (f CAM ) at the spatial frequency f CAM of the camera by MTF DISP+CAM+binning (f CAM )/sinc(f CAM /n bin ), and then calculates MTF DISP (f DISP ), which is the display MTF value at the spatial frequency f DISP of the display, by MTF DISP (f DISP ) = MTF DISP+CAM (f DISP /m)/MTF CAM (f DISP /m) .
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、
前記撮影画像から、前記ラインを含んで設定された関心領域のROI画像を抽出するROI画像抽出手段と、
サブピクセル間隔のビンの投影軸に、前記ラインの傾きに沿って前記ROI画像の各画素の位置を対応付けてライン投影情報を生成するライン投影情報生成手段と、
前記ROI画像の各画素の画素値を、前記ライン投影情報で対応付けられた前記投影軸のビンごとに平均化して、線広がり関数を生成する線広がり関数生成手段と、
前記線広がり関数から、前記撮影画像で測定されるMTFとして測定MTFを算出するMTF算出手段と、
前記ディスプレイおよび前記カメラの空間周波数比と、前記カメラのMTFであるカメラMTFとにより、前記測定MTFを補正することで、前記ディスプレイMTFを算出するMTF補正手段と、を備え、
前記ライン投影情報生成手段は、
ハフ変換により、予め定めた基準軸に対する前記ラインの傾き角度を検出する第1ライン傾き検出手段と、
前記第1ライン傾き検出手段で検出された前記ラインの傾き角度で前記ROI画像を回転して傾きを補正した回転ROI画像の画素値の分布と、前記基準軸に垂直な軸上のピークフィッティング関数を前記基準軸の方向に適用した関数値の分布とが、最も近似するピーク位置の前記基準軸に対する傾きを、前記ラインの傾き角度のずれ量として検出する第2ライン傾き検出手段と、
前記ラインが前記投影軸に垂直となるように前記ずれ量で前記回転ROI画像を回転させた補正回転ROI画像の画素を前記投影軸に投影し、回転前の元の前記ROI画像の各画素の位置と、前記投影軸のビンとを対応付けて前記ライン投影情報を生成する画素位置投影手段と、
を備えることを特徴とするディスプレイMTF測定装置。 1. A display MTF measurement device for measuring a display MTF representing a spatial frequency characteristic of a display from a measurement image, the measurement image being a straight line drawn on the display, captured by a camera, the display MTF measurement device comprising:
an image input means for inputting the captured image from the camera;
ROI image extraction means for extracting an ROI image of a set region of interest including the line from the captured image;
a line projection information generating means for generating line projection information by associating a position of each pixel of the ROI image with a projection axis of a bin at sub-pixel intervals along a gradient of the line;
a line spread function generating means for averaging pixel values of each pixel of the ROI image for each bin of the projection axis associated with the line projection information to generate a line spread function;
an MTF calculation means for calculating a measured MTF as an MTF measured in the captured image from the line spread function;
an MTF correction unit that calculates the display MTF by correcting the measured MTF using a spatial frequency ratio between the display and the camera and a camera MTF that is an MTF of the camera ;
The line projection information generating means
a first line inclination detection means for detecting an inclination angle of the line with respect to a predetermined reference axis by a Hough transform;
a second line inclination detection means for detecting, as a deviation amount of the inclination angle of the line, an inclination of a peak position that is most approximated between a distribution of pixel values of a rotated ROI image obtained by rotating the ROI image by the inclination angle of the line detected by the first line inclination detection means and a distribution of function values obtained by applying a peak fitting function on an axis perpendicular to the reference axis in the direction of the reference axis;
a pixel position projection means for projecting pixels of a corrected rotated ROI image obtained by rotating the rotated ROI image by the deviation amount so that the line is perpendicular to the projection axis onto the projection axis, and for generating the line projection information by associating positions of each pixel of the original ROI image before rotation with bins on the projection axis;
A display MTF measuring device comprising :
前記第2ライン傾き検出手段は、xy座標上の前記回転ROI画像の画素分布と、前記関数の関数値の分布とを最も近似させる前記p1およびp2を探索し、arctan(p2)を演算することで、前記ラインの傾き角度のずれ量を求めることを特徴とする請求項2に記載のディスプレイMTF測定装置。 When the reference axis is the y-axis, the axis perpendicular to the reference axis is the x-axis, a constant determining the spread of the peak fitting function is σ, and parameters are p 1 and p 2 , the peak fitting function is expressed as follows:
The display MTF measuring device according to claim 2, characterized in that the second line inclination detection means searches for p1 and p2 that most closely approximate the pixel distribution of the rotated ROI image on the xy coordinate system to the distribution of the function values of the function, and calculates arctan ( p2 ) to determine the amount of deviation in the inclination angle of the line.
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、
前記撮影画像から、前記ラインを含んで設定された関心領域のROI画像を抽出するROI画像抽出手段と、
サブピクセル間隔のビンの投影軸に、前記ラインの傾きに沿って前記ROI画像の各画素の位置を対応付けてライン投影情報を生成するライン投影情報生成手段と、
前記ROI画像の各画素の画素値を、前記ライン投影情報で対応付けられた前記投影軸のビンごとに平均化して、線広がり関数を生成する線広がり関数生成手段と、
前記線広がり関数から、前記撮影画像で測定されるMTFとして測定MTFを算出するMTF算出手段と、
前記ディスプレイおよび前記カメラの空間周波数比と、前記カメラのMTFであるカメラMTFとにより、前記測定MTFを補正することで、前記ディスプレイMTFを算出するMTF補正手段と、を備え、
前記ライン投影情報生成手段は、
ハフ変換により、予め定めた基準軸に対する前記ラインの傾き角度を検出する第1ライン傾き検出手段と、
前記第1ライン傾き検出手段で検出された前記ラインの傾き角度を初期値として、前記ROI画像の画素値の分布と、前記基準軸に垂直な軸上のピークフィッティング関数を前記基準軸の方向に適用した関数値の分布とが、最も近似するピーク位置の前記基準軸に対する傾きを、前記ラインの補正傾き角度として検出する第2ライン傾き検出手段と、
前記ラインが前記投影軸に垂直となるように前記補正傾き角度で前記ROI画像を回転させた画像の画素を前記投影軸に投影し、回転前の元の前記ROI画像の各画素の位置と、前記投影軸のビンとを対応付けて前記ライン投影情報を生成する画素位置投影手段と、
を備えることを特徴とするディスプレイMTF測定装置。 1. A display MTF measurement device for measuring a display MTF representing a spatial frequency characteristic of a display from a measurement image, the measurement image being a straight line drawn on the display, captured by a camera, the display MTF measurement device comprising:
an image input means for inputting the captured image from the camera;
ROI image extraction means for extracting an ROI image of a set region of interest including the line from the captured image;
a line projection information generating means for generating line projection information by associating a position of each pixel of the ROI image with a projection axis of a bin at sub-pixel intervals along a gradient of the line;
a line spread function generating means for averaging pixel values of each pixel of the ROI image for each bin of the projection axis associated with the line projection information to generate a line spread function;
an MTF calculation means for calculating a measured MTF as an MTF measured in the captured image from the line spread function;
an MTF correction unit that calculates the display MTF by correcting the measured MTF using a spatial frequency ratio between the display and the camera and a camera MTF that is an MTF of the camera ;
The line projection information generating means
a first line inclination detection means for detecting an inclination angle of the line with respect to a predetermined reference axis by a Hough transform;
a second line inclination detection means for detecting, as a corrected inclination angle of the line, an inclination with respect to the reference axis of a peak position that is most similar between a distribution of pixel values of the ROI image and a distribution of function values obtained by applying a peak fitting function on an axis perpendicular to the reference axis in the direction of the reference axis, using an inclination angle of the line detected by the first line inclination detection means as an initial value;
a pixel position projection means for projecting pixels of an image obtained by rotating the ROI image at the corrected tilt angle so that the line is perpendicular to the projection axis onto the projection axis, and for generating the line projection information by associating the positions of each pixel of the original ROI image before rotation with a bin on the projection axis;
A display MTF measuring device comprising :
前記ライン投影情報生成手段は、前記関心領域が設定された前記ROI画像において、最初の1回だけ前記ライン投影情報を生成することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のディスプレイMTF測定装置。 When a video camera that sequentially inputs images is used as the camera,
7. The display MTF measuring device according to claim 1, wherein the line projection information generating means generates the line projection information only once, initially, in the ROI image in which the region of interest is set.
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