MTF描述光信息通過(guò)光學(xué)媒介和光學(xué)器件的傳遞過(guò)程中，它的強(qiáng)弱隨空間位置變化規(guī)律而改變。調(diào)制度等于最大亮度減最小亮度比上最大亮度加最小亮度，因此也叫對(duì)比度。MTF正是表征光學(xué)系統(tǒng)記錄和還原調(diào)制度的能力，MTF等于影像的調(diào)制度比上景物的調(diào)制度，由于光線傳播過(guò)程中的損失，影像中強(qiáng)光部分的相對(duì)亮度值要比景物強(qiáng)光部分的亮度值降低，而由于雜光、散射和衍射的影響，影像中弱光部分的相對(duì)亮度值要比景物弱光部分的亮度值高，一個(gè)理想的光學(xué)系統(tǒng)，既沒(méi)有像差，又沒(méi)有雜光、散射、反射、和吸收的光學(xué)系統(tǒng)，它的MTF值等于1，因此一般光學(xué)系統(tǒng)MTF值都小于1。

2.2. MTF曲線解讀

MTF表示的是調(diào)制傳遞函數(shù)的值隨空間頻率和像場(chǎng)位置變化的函數(shù)關(guān)系，它有很多種類型，最主要的兩種就是MTF值與空間頻率的關(guān)系以及MTF值和像場(chǎng)半徑的關(guān)系，空間頻率的單位是線對(duì)/毫米（lp/mm），隨著空間頻率的增加MTF值逐漸減?。幌駡?chǎng)半徑是像場(chǎng)上任意一點(diǎn)到像場(chǎng)中心的距離，在像場(chǎng)內(nèi)的分辨率標(biāo)板或光柵中的黑白線條，應(yīng)按兩個(gè)主要的方向放置，這兩個(gè)方向是檢驗(yàn)光學(xué)成像系統(tǒng)的法定方向，一個(gè)是平行于像場(chǎng)半徑的弧矢方向，也叫徑向，另一個(gè)是垂直于像場(chǎng)半徑的子午方向，也叫切向。一般弧矢方向的MTF值要高于子午方向，像場(chǎng)中心的MTF值最高，隨之像場(chǎng)半徑增大MTF值減小。

如下是兩種典型的MTF曲線圖，如何用它來(lái)評(píng)價(jià)一枚鏡頭的好壞，通過(guò)MTF曲線我們可以得到兩個(gè)指標(biāo)：

1.銳度

銳度主要是10-40lp/mm或更高空間頻率的MTF值，表明鏡頭再現(xiàn)細(xì)節(jié)的能力；

2.明銳度

明銳度主要是10lp/mm或更低空間頻率的MTF值，表明鏡頭的反差表現(xiàn)。

2.3. MTF的計(jì)算

MTF的計(jì)算方法有很多，比如：

1. 使用條形目標(biāo)的方法
2. 隨機(jī)目標(biāo)方法
3. 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)法
4. 帶寬受限激光散斑法
5. 傾斜邊緣法（Slanted Edge Method）

點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)法和傾斜邊緣法是工業(yè)界普遍使用的方法。點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)法的缺點(diǎn)在于需要使用小于光學(xué)系統(tǒng)或鏡頭分辨率極限的點(diǎn)光源，這樣使得成像器件很難獲得足夠強(qiáng)的信號(hào)。

傾斜邊緣法的算法流程下圖，首先獲取傾斜邊緣的邊緣擴(kuò)散函數(shù)（ESF），然后求導(dǎo)得到對(duì)應(yīng)的線擴(kuò)散函數(shù)（LSF），最后傅里葉變換得到MTF。

3. 測(cè)試工具

3.1. DxO Analyzer

法國(guó)DxO影像測(cè)試系統(tǒng)DxO Analyzer是目前國(guó)際公認(rèn)的最全面最精確的圖像質(zhì)量客觀測(cè)試系統(tǒng)。 DxO Analyzer可以測(cè)試6千萬(wàn)像素，近乎所有客觀像質(zhì)參數(shù)。DxO系統(tǒng)不僅可以測(cè)試鏡頭、sensor/ISP/video,甚至是多陣列的攝像頭，是現(xiàn)今最全面、最高效、最便利的圖像質(zhì)量測(cè)試系統(tǒng)。

DxO Analyzer的測(cè)試原理是：光源+測(cè)試卡+DxO Analyzer=測(cè)試結(jié)果 。我們通過(guò)各種各樣的光源模擬各種光照環(huán)境，并在這些光照環(huán)境下按要求拍攝，把拍攝到的照片傳輸?shù)紻xO Analyzer中。DxO影像測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)分辨照片是否符合規(guī)格，符合規(guī)格就可以直接分析得出結(jié)果，不符合規(guī)格就需要重新拍攝、上傳。測(cè)試結(jié)果與工作人員的操作沒(méi)有關(guān)系，全球各地的DxO Analyzer都可以重復(fù)測(cè)試得到相同的結(jié)果，也就是說(shuō)結(jié)果是可重現(xiàn)的。

4. Imatest

• SFR: 測(cè)試解析力，選擇圖像的斜邊，使用刃邊法解算MTF
• Colorcheck: 測(cè)試色彩還原、AWB和信噪比
• StepChart: 灰階測(cè)試
• Dynamic Range: 動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試（可以分析灰階測(cè)試卡，也可以分析動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試卡）
• Light Falloff: 測(cè)試color shaddng
• Distortion: 測(cè)試畸變

4.1. 成像質(zhì)量測(cè)試

選擇黑色和白色交界的區(qū)域，一共需要測(cè)10次，位置分別為：

• 中間橫向
• 中間縱向
• 四角的橫向 & 縱向

圖像分析：首要看CA的值，單位為pixels。

• 0~0.5：色散控制極佳
• 0.5~1.0：較好范圍
• 1.0~1.5：人肉眼可識(shí)別，中等鏡頭
• 1.5以上：鏡頭較差，影響成像質(zhì)量

MTF50：

4.2. 色彩還原測(cè)試

色彩還原指彩色CCD、CMOS經(jīng)過(guò)拍攝加工后，彩色攝影畫面的色彩大體上和原景物的色彩相一致。影響色彩還原的因素有CCD、CMOS的性能，攝影鏡頭的質(zhì)量，光線的色溫等。今天我們通過(guò)在D65光源下測(cè)試攝像頭對(duì)色彩的還原能力來(lái)聊聊如何使用Imatest進(jìn)行色彩還原測(cè)試。

1.調(diào)節(jié)攝像頭的驅(qū)動(dòng)參數(shù)調(diào)試到最佳，攝像頭拍照相關(guān)的參數(shù)設(shè)置為普通模式，如白平衡設(shè)置為自動(dòng)，曝光設(shè)為自動(dòng)等；

2.調(diào)節(jié)光源及照度到指定的標(biāo)準(zhǔn)

3.將24色色卡置于燈箱正面中心，色卡中心與邊緣照度不大于10%。調(diào)節(jié)攝像頭位置，使攝像頭正對(duì)色卡中心，并使標(biāo)板占據(jù)模組預(yù)覽畫面75%以上，待圖像穩(wěn)定后拍照。

4.框選ROI，務(wù)必將24color都選在框內(nèi)

5.測(cè)試結(jié)果

5. ImageJ 測(cè)試

ImageJ 需要下載安裝 Slanted Edge Modulation Transfer Function 插件，需要注意的是只能測(cè)量豎直傾斜邊緣，從左至右由黑變白的矩形框，具體選項(xiàng)設(shè)置參考如下，sensor size單位是mm。

可以得到如下4張圖表，除了MTF外還有ESF、LSF、SPP，比較方便的一點(diǎn)是我們通過(guò)Data-Add將不同的MTF曲線添加至一張圖表中進(jìn)行對(duì)比分析。

6. 開源項(xiàng)目：image-quality-assessment

來(lái)自德國(guó)商品比價(jià)服務(wù)商idealo開源的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)工具。這個(gè)工具還是很靠譜的，其參考的是Google 2017年研究論文 NIMA: Neural Image Assessment，另外這家公司本身也在自己的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中使用該工具，用于用戶上傳的酒店圖像的挑選和推薦。

實(shí)際上該工具有美學(xué)評(píng)價(jià)（側(cè)重于圖像好看不好看）和技術(shù)評(píng)價(jià)（側(cè)重于圖像質(zhì)量好不好）兩方面。