この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
3 用語と定義
この文書の目的上、次の用語と定義が適用されます。
ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。
3.1
アドレス指定可能な写真要素
イメージセンサー内のアクティブな光素子の数 (3.11)
注記 1:これは、アクティブな光電素子のライン数と 1 ラインあたりのアクティブな光電素子の数の積に等しくなります。
3.2
エイリアシング
サンプリングが不十分なために サンプリングされたイメージング システム (3.31) で発生する出力画像アーティファクト
注 1:これらのアーティファクトは、通常、反復的な画像特徴のモアレ パターンとして、またはエッジ遷移におけるギザギザの階段状として現れます。
3.3
ミリメートルあたりのサイクル数
cy/mm
空間周波数単位は、1 ミリメートルあたりの空間周期の数として定義されます。
3.4
デジタルカメラ
画像センサー (3.11) を組み込み、画像を表すデジタル信号を生成するデバイス
注記 1:デジタルカメラは、通常、持ち運び可能な手持ち装置です。デジタル信号は通常、リムーバブル メモリまたは内部メモリに記録されます。
3.5
エッジスプレッド関数
ESF
理論的に無限に鋭いエッジを結像することによって得られる結像システムの 線形化された (3.15) 出力における正規化された空間信号分布
3.6
実質的にスペクトル的に中立
スペクトル的に中立な (3.26) 物体と同じ出力を生成する特定のイメージング システムをもたらすスペクトル特性を持つ
注記 1:実効的にスペクトル的に中立な物体は、指定された画像化システムを使用して実効的にスペクトル的に中立な応答を生成する限り、波長によって変化する (一定ではない) スペクトル反射率または透過率を持つことができます。別の画像システムに関しては必ずしもそうであるとは限りません。
3.7
ガンマ補正
相対的な信号レベルを変更する信号処理操作
注記 1:ガンマ補正は、ディスプレイの非線形光出力対信号入力特性を補正するために部分的に実行されます。カメラ光電子変換関数 (OECF) と呼ばれる、光入力レベルの対数 (底 10) と出力信号レベルの関係により、画像キャプチャ デバイスのガンマ補正曲線の形状が決まります。
注記 2:ガンマ補正は通常、画像の各色成分に対して個別に動作するアルゴリズム、ルックアップ テーブル、または回路です。
3.8
水平解像度
解像度 (3.23) の 値は、「風景」画像方向の水平方向に対応する、長い画像次元で測定され、通常は垂直または垂直に近い方向のテスト チャート機能を使用します。
3.9
画像のアスペクト比
画像の幅と画像の高さの比率
3.10
画像圧縮
画像ファイルのサイズを減らすためにデジタル画像データのエンコード方法を変更するプロセス
3.11
イメージセンサー
入射電磁放射線を電子信号に変換する電子装置
例:
電荷結合素子 (CCD) アレイ、相補型金属酸化膜半導体 (CMOS) アレイ。
3.12
1ミリメートルあたりのラインペア
lp/mm
空間周波数単位は、1 ミリメートルあたりの等しい幅の黒と白の線のペアの数として定義されます。
3.13
線広がり関数
SPF
理論上の無限の細い線をイメージングすることによって得られるイメージング システムの 線形化された (3.15) 出力における正規化された空間信号分布
3.14
画像の高さあたりの線幅
左西/PH
チャートのアクティブ領域の高さに対する テスト チャート (3.27) 上のフィーチャの幅を指定するための空間周波数単位
注記 1: LW/PH の値は、テストターゲットの高さ内、またはカメラの垂直視野内に端から端まで配置できる同じ幅のラインの総数を示します。
注記 2:この単位は、「フィーチャー」(例えば、ライン) の方向に関係なく使用されます。具体的には、水平線、垂直線、斜め線に適用されます。
例:
チャートのアクティブ領域の高さが 20 cm に等しい場合、1,000 LW/PH の黒い線の幅は 20/1,000 cm に相当します。
3.15
線形化された
カメラの光電子変換機能 (OECF) を焦点面露光またはシーン輝度に反転するために実行されるデジタル信号変換
3.16
1ミリメートルあたりの線数
L/mm
空間周波数単位は、1 ミリメートルあたりの等しい幅の黒と白の線の数として定義されます。
注記 1: 1 ミリメートルあたり 1 つのラインペア (lp/mm) は 2 L/mm に等しい。
3.17
変調
信号レベルの正規化された振幅
注記 1:これは、最小信号レベルと最大信号レベルの差を平均信号レベルで割ったものです。
3.18
変調伝達関数
機動部隊
光学伝達関数の係数 (3.20)
注記 1: MTF が重要であるためには、イメージング・システムがアイソプラナティック領域およびその線形範囲内で動作している必要があります。 デジタル カメラ (3.4) は 空間カラー サンプリングを使用し、通常は非線形処理を含む サンプリング イメージング システム (3.31) であるため、カメラの意味のある MTF は SFR を通じてのみ近似できます。 ISO 15529 [ 4] を参照してください。
3.19
正規化された空間周波数
サイクル/ミリメートルやその他の長さの単位ではなく、ピクセルあたりのサイクルの観点からイメージング システムの解像度特性を指定するための空間周波数単位
3.20
光学伝達関数
OTF
イメージング システムの 点像分布関数の 2 次元フーリエ変換 (3.21)
注記 1: OTF が意味を持つためには、イメージング・システムがアイソプラナティック領域およびその線形範囲内で動作している必要があります。 OTF は複素関数であり、その係数は空間周波数ゼロで 1 の値を持ちます。ISO 9334 [ 2] を参照してください。 デジタル カメラ (3.4) は 空間カラー サンプリングを使用し、通常は非線形処理を含む サンプリング イメージング システム (3.31) であるため、カメラの意味のある OTF は SFR を通じてのみ近似できます。
3.21
点広がり関数
理論上の無限に小さな点光源の画像化から得られる画像化システムの 線形化 (3.15) 出力における正規化された空間信号分布
3.22
反射率
チャート表面に入射する光束に対するチャート表面からの反射光束の比率。反射率は少なくとも 400 ~ 700 nm の波長範囲にわたって積分する必要があります。
注記 1: テスト対象のカメラが拡張スペクトル範囲 (例えば、近赤外線波長) に敏感な場合、反射率が統合されるスペクトル範囲には、この拡張スペクトル範囲が含まれる必要があります。
3.23
解決
カメラ システム、またはカメラ システムのコンポーネントが画像の詳細を描写する能力の尺度
注記 1:限界解像度、視覚解像度、e-SFR および s-SFR は、解像度測定の例です。
3.24
SFR10周波数
SFR値が10%に低下where 空間周波数
3.25
空間周波数応答
SFR
入力空間周波数の関数としてのイメージング システムの相対振幅応答
注記 1: SFR は、通常、空間周波数の範囲にわたる、単位振幅の入力正弦波空間輝度分布に対する出力応答の曲線によって表されます。 SFR は正規化として空間周波数 0 での値で除算され、空間周波数 0 での値 1.0 が得られます。
3.25.1
エッジベースの空間周波数応答
e-SFR
傾斜エッジ入力に対するイメージング システムの測定された振幅応答
注記 1: e-SFR の測定は、第 6 項に定義されているとおりです。
3.25.2
正弦波ベースの空間周波数応答
s-SFR
一定範囲の正弦波入力に対するイメージング システムの測定された振幅応答
注記 1: s-SFR の測定は、第 7 項に定義されているとおりです。
3.26
スペクトル的に中立な
対象の波長範囲にわたって一定の反射特性または透過特性を示す
3.27
テストチャート
イメージング システムの特定の側面をテストするために設計された テスト パターン (3.28) の配置
3.28
テストパターン
画質特性を測定する際に使用される分光反射率または透過率特性の特定の配置
3.28.1
モノクロパターン
スペクトル的に中性 (3.26) or 実質的にスペクトル的に中性 (3.5) であり、所定の空間配置における 2 つの反射率または透過率の値のみで構成されるパターン
注記 1:通常、二階調パターンは、視覚解像度法を使用して 解像度 (3.23) を 測定するために使用されます。
3.28.2
双曲線ウェッジ テスト パターン
空間周波数に応じて連続的かつ線形に変化する 二階調パターン (3.28.1)
注記 1: この文書では、視覚解像度法を使用して 解像度 (3.23) を測定するために、双調双曲ウェッジ テスト パターンを使用します。
3.29
垂直解像度
解像度 (3.23) の 短い画像寸法で測定された値。「風景」画像方向の垂直方向に対応し、通常は水平またはほぼ水平方向のテスト チャート機能を使用します。
3.30
視覚的な解像度
テスト パターン (3.28) の個々の黒線と白線のすべてが人間の観察者によって区別できなくなる空間周波数
注記 1:これは、機能がディスプレイまたは印刷上で再現されることを前提としています。
3.31
サンプリングされた画像システム
点の連続体ではなく、離散点の配列、または一連の離散線に沿って画像をサンプリングすることによって画像信号を生成するイメージング システムまたはデバイス
注記 1:各点でのサンプリングは、有限サイズのサンプリング開口または領域を使用して行われます。
参考文献
| 1 | ISO 5-3, 写真およびグラフィック技術 — 濃度測定 — Part 3: スペクトル条件 |
| 2 | ISO 9334, 光学およびフォトニクス — 光学伝達関数 — 定義および数学的関係 |
| 3 | ISO 12232, 写真 — デジタル スチル カメラ — 露出指数、ISO 速度定格、標準出力感度、および推奨露出指数の決定 |
| 4 | ISO 15529, 光学およびフォトニクス — 光学伝達関数 — サンプリングされたイメージング システムの変調伝達関数 (MTF) の測定原理 |
| 5 | CIPA DC-003-Translation-2020 デジタルカメラの解像度測定方法 |
| 6 | Burns P.、 Masaoka K.、 Wueller D.、 Parulski K. ISO 12233 のカメラの空間周波数応答を更新、 Proc. IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2022, 画質とシステム パフォーマンス XIX, pp. 357-1-357-6 |
| 7 | Burns P.、 Williams D.デジタル カメラ性能基準におけるサンプリング効率、 Proc. SPIE-IS&T 電子イメージング シンポジウム、2008 年 |
| 8 | Burns P.、 Williams D.カメラの解像度と歪み: 高度なエッジ フィッティング、 Proc.電子イメージング 2018 に関する IS&T 国際シンポジウム、画質とシステム パフォーマンス X |
| 9 | Burns P.、 Williams D.、 Griffith J.、H all H.、 Cahill S.画像キャプチャのための光学設計への ISO 標準手法の適用、電子イメージング 2020 の画像品質とシステム パフォーマンスに関する IS&T 国際シンポジウム。 |
| 10 | Cardei V.、 Fowler B. Kavusi, S, および Phillips, J. 、広視野カメラの MTF 測定、 Proc.電子イメージング 2016, デジタル写真およびモバイル イメージング XII に関する IS&T 国際シンポジウム。 |
| 11 | ヒギンズ GC の画質基準。 J.Appl.写真家近くに。 1977, , 53–60 ページ |
| 12 | Johnson G.、Fairchild M.、 「S-CIELAB および CIEDE2000 のトップダウン説明」 、Color Research and Application, 10 月。 2003年 |
| 13 | Loebich C.、 Wueller D.、K lingen B.、 Jaeger A.正弦波シーメンス スターを使用したデジタル カメラ解像度測定、IS&T, SPIE 電子イメージング カンファレンス 2007 |
| 14 | マサオカ、K.、サンプル画像システムのエッジベース変調伝達関数測定の精度と精度、IEEE Access Paper, Vol. 6, 2018, pp. 41079-4108 |
| 15 | Parulski K.、 Wueller D.、 Burns P.、Y oshida H.デジタル カメラの解像度を測定するための国際標準である ISO 12233 の継続的な進化、 Proc. IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2022, 画質とシステム パフォーマンス XIX, 347-1-347- |
| 16 | Phillips, J.、Eliasson, H.、 「カメラの画質ベンチマーク」 、p. 230, ワイリー、2018 |
| 17 | Reichenbach SE et al.デジタル画像取得デバイスの特徴。オプトエンジニアリング1991 年 2 月、3, 170–176 ページ |
| 18 | R oland J.スラントエッジ MTF の安定性と再現性の研究、Proceedings of the SPIE, Vol. 9396, 2015 年 2 月。 |
| 19 | Williams D.、 Wueller D.、 Matherson K.、Y oshida H.、 Hubel P. ISO 12233 に基づいて提案されたデジタル カメラ解像度計測プロトコルのパイロット研究、第 2 版、Proc. SPIE Vol.6808, 2008 |
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
3.1
addressable photoelements
number of active photoelements in an image sensor (3.11)
Note 1 to entry: This equals the product of the number of active photoelement lines and the number of active photoelements per line.
3.2
aliasing
output image artefacts that occur in a sampled imaging system (3.31) due to insufficient sampling
Note 1 to entry: These artefacts usually manifest themselves as moiré patterns in repetitive image features or as jagged stair-stepping at edge transitions.
3.3
cycles per millimetre
cy/mm
spatial frequency unit defined as the number of spatial periods per millimetre
3.4
digital camera
device which incorporates an image sensor (3.11) and produces a digital signal representing a picture
Note 1 to entry: A digital camera is typically a portable, hand-held device. The digital signal is usually recorded on a removable or an internal memory.
3.5
edge spread function
ESF
normalized spatial signal distribution in the linearized (3.15) output of an imaging system resulting from imaging a theoretical infinitely sharp edge
3.6
effectively spectrally neutral
having spectral characteristics which result in a specific imaging system producing the same output as for a spectrally neutral (3.26) object
Note 1 to entry: Effectively spectrally neutral objects may have spectral reflectances or transmittances that vary with wavelength (are not constant) so long as they produce a neutral response using the specified imaging system. Objects that are effectively spectrally neutral with respect to one imaging system will not necessarily be so with respect to another imaging system.
3.7
gamma correction
signal processing operation that changes the relative signal levels
Note 1 to entry: Gamma correction is performed, in part, to correct for the nonlinear light output versus signal input characteristics of the display. The relationship between the logarithm (base 10) of the light input level and the output signal level, called the camera opto-electronic conversion function (OECF), provides the gamma correction curve shape for an image capture device.
Note 2 to entry: The gamma correction is usually an algorithm, lookup table, or circuit which operates separately on each colour component of an image.
3.8
horizontal resolution
resolution (3.23) value(s) measured in the longer image dimension, corresponding to the horizontal direction for a"landscape" image orientation, typically using a vertical or near vertical oriented test-chart feature
3.9
image aspect ratio
ratio of the image width to the image height
3.10
image compression
process that alters the way digital image data are encoded to reduce the size of an image file
3.11
image sensor
electronic device that converts incident electromagnetic radiation into an electronic signal
EXAMPLE:
Charge coupled device (CCD) array, complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) array.
3.12
line pairs per millimetre
lp/mm
spatial frequency unit defined as the number of equal width black and white line pairs per millimetre
3.13
line spread function
LSF
normalized spatial signal distribution in the linearized (3.15) output of an imaging system resulting from imaging a theoretical infinitely thin line
3.14
line widths per picture height
LW/PH
spatial frequency unit for specifying the width of a feature on a test chart (3.27) relative to the height of the active area of the chart
Note 1 to entry: The value in LW/PH indicates the total number of lines of the same width which can be placed edge to edge within the height of a test target or within the vertical field of view of a camera.
Note 2 to entry: This unit is used whatever the orientation of the “feature” (e.g. line). Specifically, it applies to horizontal, vertical, and diagonal lines.
EXAMPLE:
If the height of the active area of the chart equals 20 cm, a black line of 1 000 LW/PH has a width equal to 20/1 000 cm.
3.15
linearized
digital signal conversion performed to invert the camera opto-electronic conversion function (OECF) to focal plane exposure or scene luminance
3.16
lines per millimetre
L/mm
spatial frequency unit defined as the number of equal width black and white lines per millimetre
Note 1 to entry: One line pair per millimetre (lp/mm) is equal to 2 L/mm.
3.17
modulation
normalized amplitude of signal levels
Note 1 to entry: This is the difference between the minimum and maximum signal levels divided by the average signal level.
3.18
modulation transfer function
MTF
modulus of the optical transfer function (3.20)
Note 1 to entry: For the MTF to have significance, it is necessary that the imaging system be operating in an isoplanatic region and in its linear range. Because digital cameras (3.4) are sampled imaging systems (3.31) which use spatial colour sampling and typically include nonlinear processing, a meaningful MTF of the camera can only be approximated through the SFR. See ISO 15529 [4].
3.19
normalized spatial frequency
spatial frequency unit for specifying resolution characteristics of an imaging system in terms of cycles per pixel rather than in cycles/millimetre or any other unit of length
3.20
optical transfer function
OTF
two-dimensional Fourier transform of the imaging system's point spread function (3.21)
Note 1 to entry: For the OTF to have significance, it is necessary that the imaging system be operating in an isoplanatic region and in its linear range. The OTF is a complex function whose modulus has unity value at zero spatial frequency See ISO 9334 [2]. Because digital cameras (3.4) are sampled imaging systems (3.31) which use spatial colour sampling and typically include nonlinear processing, a meaningful OTF of the camera can only be approximated through the SFR.
3.21
point spread function
normalized spatial signal distribution in the linearized (3.15) output of an imaging system resulting from imaging a theoretical infinitely small point source
3.22
reflectance
ratio of the luminous flux reflected from the surface of the chart to the luminous flux incident on the surface of the chart. The reflectance should be integrated over the range of wavelengths from at least 400 to 700 nm.
Note 1 to entry: If the camera under test is sensitive to an extended spectral range (e.g. near Infrared wavelengths), the spectral range over which the reflectance is integrated needs to include this extended spectral range.
3.23
resolution
measure of the ability of a camera system, or a component of a camera system, to depict picture detail
Note 1 to entry: The limiting resolution, visual resolution, e-SFR and s-SFR are examples of resolution measurements.
3.24
SFR10 frequency
Spatial frequency where the SFR value drops to 10 %
3.25
spatial frequency response
SFR
relative amplitude response of an imaging system as a function of input spatial frequency
Note 1 to entry: The SFR is normally represented by a curve of the output response to an input sinusoidal spatial luminance distribution of unit amplitude, over a range of spatial frequencies. The SFR is divided by its value at the spatial frequency of 0 as normalization to yield a value of 1,0 at a spatial frequency of 0.
3.25.1
edge-based spatial frequency response
e-SFR
measured amplitude response of an imaging system to a slanted-edge input
Note 1 to entry: Measurement of e-SFR is as defined in Clause 6.
3.25.2
sinewave-based spatial frequency response
s-SFR
measured amplitude response of an imaging system to a range of sine wave inputs
Note 1 to entry: Measurement of s-SFR is as defined in Clause 7.
3.26
spectrally neutral
exhibiting reflective or transmissive characteristics which are constant over the wavelength range of interest
3.27
test chart
arrangement of test patterns (3.28) designed to test particular aspects of an imaging system
3.28
test pattern
specified arrangement of spectral reflectance or transmittance characteristics used in measuring an image quality attribute
3.28.1
bi-tonal pattern
pattern that is spectrally neutral (3.26) or effectively spectrally neutral (3.5) , and consists exclusively of two reflectance or transmittance values in a prescribed spatial arrangement
Note 1 to entry: Bi-tonal patterns are typically used to measure resolution (3.23) by using the visual resolution method.
3.28.2
hyperbolic wedge test pattern
bi-tonal pattern (3.28.1) that varies continuously and linearly with spatial frequency
Note 1 to entry: A bi-tonal hyperbolic wedge test pattern is used to measure resolution (3.23) by using the visual resolution method in this document.
3.29
vertical resolution
resolution (3.23) value measured in the shorter image dimension, corresponding to the vertical direction for a"landscape" image orientation, typically using a horizontal or near horizontal oriented test-chart feature
3.30
visual resolution
spatial frequency at which all of the individual black and white lines of a test pattern (3.28) frequency can no longer be distinguished by a human observer
Note 1 to entry: This presumes the features are reproduced on a display or print.
3.31
sampled imaging system
imaging system or device which generates an image signal by sampling an image at an array of discrete points, or along a set of discrete lines, rather than a continuum of points
Note 1 to entry: The sampling at each point is done using a finite-size sampling aperture or area.
Bibliography
| 1 | ISO 5-3, Photography and graphic technology — Density measurements — Part 3: Spectral conditions |
| 2 | ISO 9334, Optics and photonics — Optical transfer function — Definitions and mathematical relationships |
| 3 | ISO 12232, Photography — Digital still cameras — Determination of exposure index, ISO speed ratings, standard output sensitivity, and recommended exposure index |
| 4 | ISO 15529, Optics and photonics — Optical transfer function — Principles of measurement of modulation transfer function (MTF) of sampled imaging systems |
| 5 | CIPA DC-003-Translation-2020 Resolution Measurement Methods for Digital Cameras |
| 6 | Burns P., Masaoka K., Wueller D., Parulski K. Updated Camera Spatial Frequency Response for ISO 12233, Proc. IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2022, Image Quality and System Performance XIX, pp. 357-1-357-6 |
| 7 | Burns P., Williams D. Sampling Efficiency in Digital Camera Performance Standards, Proc. SPIE-IS&T Electronic Imaging Symposium, 2008 |
| 8 | Burns P., Williams D. Camera Resolution and Distortion: Advanced Edge Fitting, Proc. IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2018, Image Quality and System Performance XV. |
| 9 | Burns P., Williams D., Griffith J., Hall H., Cahill S. Application of ISO standard methods to optical design for image capture, IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2020 Image Quality and System Performance. |
| 10 | Cardei V., Fowler B. Kavusi, S, and Phillips, J., MTF Measurements of Wide Field of View Cameras, Proc. IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2016, Digital Photography and Mobile Imaging XII. |
| 11 | Higgins G.C. Image quality criteria. J. Appl. Photogr. Eng. 1977, 3 (2), pp. 53–60 |
| 12 | Johnson G., Fairchild M., A top down description of S-CIELAB and CIEDE2000, Color Research and Application, Oct. 2003 |
| 13 | Loebich C., Wueller D., Klingen B., Jaeger A. Digital Camera Resolution Measurement Using Sinusoidal Siemens Stars, IS&T,SPIE Electronic Imaging Conference 2007 |
| 14 | Masaoka, K., Accuracy and precision of edge-based modulation transfer function measurement for sampled imaging systems, IEEE Access Paper, Vol. 6, 2018, pp. 41079-41086. |
| 15 | Parulski K., Wueller D., Burns P., Yoshida H. The continuing evolution of ISO 12233, the international standard for measuring digital camera resolution, Proc. IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2022, Image Quality and System Performance XIX, pp. 347-1-347-7. |
| 16 | Phillips, J., Eliasson, H., Camera Image Quality Benchmarking, p. 230, Wiley, 2018 |
| 17 | Reichenbach S.E. et al. Characterizing digital image acquisition devices. Opt. Eng. 1991 Feb., 30 (2), pp. 170–176 |
| 18 | Roland J. A study of slanted-edge MTF stability and repeatability, Proceedings of the SPIE, Vol. 9396, Feb. 2015. |
| 19 | Williams D., Wueller D., Matherson K., Yoshida H., Hubel P. A Pilot Study of Digital Camera Resolution Metrology Protocols Proposed under ISO 12233, Second Edition, Proc. SPIE Vol. 6808, 2008 |