[已解决]相机系统分辨率判断

mysteryLT

相机的系统分辨率取决于光学系统与接收器，那么请问图中曲线Ⅱ接收器分辨率极值曲线如何理解(图片截取自工程光学172页)

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atang0

2023-8-13 14:43

光学系统MTF的意义是对于频率为f的条纹目标，其经过光学系统成像后对比度下降情况。我没有直接学习过这个概念，但是可以根据所学的知识对这个接收器分辨率极值曲线的意义进行分析，其意义应该是：频率为f的目标的对比度至少为多少时，探测器才能够有准确的响应。

影响接收器分辨率极值曲线的因素一般是接收器的间隔（采样频率）和噪声。如果目标的频率f大于接收器采样频率的1/2则此时根据探测器信号无法得知目标的信息（奈奎斯特采样定理）。另外，探测器有很多高频噪声，这些高频噪声对于探测低频目标影响不大，但是却容易与高频目标信息相互混淆。因此这个接收器分辨率极值曲线是随着目标频率增大而越来越严格的，也就是目标的频率越大，探测时对其对比度的要求就比较高，否则探测器分辨不出来。

这些探测器有关的性能参数在计算成像中也需要重点讨论，下文是一个接收器分辨率极值曲线模型，其可以用f(v)=k*v^{-2.5}这样的幂函数近似表示。可以提供一些参考。



参考文献为：Alice Fontbonne, Hervé Sauer, and François Goudail, "Comparison of methods for end-to-end co-optimization of optical systems and image processing with commercial lens design software," Opt. Express 30, 13556-13571 (2022)

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atang0

光学系统MTF的意义是对于频率为f的条纹目标，其经过光学系统成像后对比度下降情况。我没有直接学习过这个概念，但是可以根据所学的知识对这个接收器分辨率极值曲线的意义进行分析，其意义应该是：频率为f的目标的对比度至少为多少时，探测器才能够有准确的响应。

影响接收器分辨率极值曲线的因素一般是接收器的间隔（采样频率）和噪声。如果目标的频率f大于接收器采样频率的1/2则此时根据探测器信号无法得知目标的信息（奈奎斯特采样定理）。另外，探测器有很多高频噪声，这些高频噪声对于探测低频目标影响不大，但是却容易与高频目标信息相互混淆。因此这个接收器分辨率极值曲线是随着目标频率增大而越来越严格的，也就是目标的频率越大，探测时对其对比度的要求就比较高，否则探测器分辨不出来。

这些探测器有关的性能参数在计算成像中也需要重点讨论，下文是一个接收器分辨率极值曲线模型，其可以用f(v)=k*v^{-2.5}这样的幂函数近似表示。可以提供一些参考。



参考文献为：Alice Fontbonne, Hervé Sauer, and François Goudail, "Comparison of methods for end-to-end co-optimization of optical systems and image processing with commercial lens design software," Opt. Express 30, 13556-13571 (2022)

Ailliam

影响接收器分辨率极值主要是相机本身的分辨率和图像的对比度。接收器本身的分辨率根据奈奎斯特极限频率可知，即采样频率>=2倍信号频率（空间频率），即一个像斑至少成像到2个像元上。但同时由于光学系统传输图像存在像差，光学系统是无法完美再现物体的对比度。MTF高频部分反映物体的细节，越高频的部分对像差是越敏感的，因此由于像差的原因越高频越会存在图像模糊重叠的问题，使得相机不能分辨图像，就需要更高的对比度才能在同一空间频率下识别图像。
这也涉及到接收器极限分辨率的定义问题，实际过程中极限分辨率是指特定对比度下的分辨率，不然就有点没有意义。

mysteryLT

atang0 发表于 2023-8-13 14:43
光学系统MTF的意义是对于频率为f的条纹目标，其经过光学系统成像后对比度下降情况。我没有直接学习过这个概 ...

思路清晰、简单明了，受教了