レンズと画像の解像度。

解像度の定義とは？なぜ重要なのか？

解像度は画像の鮮明さを定義し、カメラの高度な機能を示すことができる。

解像度には4つのタイプがある：
1.）画素数解像度
2.）システム解像度
3.）レンズ解像度
4.）角度分解能

すべての種類の分解能は関連しており、コンピュータ・ビジョンに共同で影響を与えます。

なぜ解決は混乱を招くのか？

あなただけではない！専門家でさえ、実際には4つの異なる技術的指標を指す「解像度」という用語を使い分けています。2018年にIEEE P2020ワーキンググループ内で行われた会話で、光学エンジニア、画質エンジニア、センサーエンジニアリング、コンピュータビジョンエンジニアの間でこのような誤解があることに遭遇しました。

センサーの解像度は、CMOSセンサーのフォーマットタイプ（1/3インチ、1/2インチなど）とも密接に関係しています。これについては別の記事で説明します。

解像度としてのメガピクセル

画素数解像度

画素数解像度は携帯電話業界で一般化したが、最終的な出力/表示画像が50MP以上の解像度を持つことはほとんどないため、50MP以上のカメラでは誤解を招くことが多い。

定義

センサー内の光を取り込むフォトダイオードウェルの総数。
ディスプレイやプロジェクターの発光素子の総数。
デジタル画像に含まれるピクセルの総数。

正確な使用法：

カメラは64メガピクセルで、12～16メガピクセルの画像を作成する。

不正確な使い方：

カメラは64MP。

解像度としてのSFR

システム解像度とは何か？

システム解像度は、あらゆるデジタル画像の品質を特徴付けることができる。デジタルカメラの生産ラインでは、レンズ、レンズとセンサーのアライメント、画像処理パイプラインが最低品質のしきい値を満たしていることを確認するために頻繁に使用されます。また、異なるカメラや画像処理/圧縮方法のベンチマークにも使用できます。この指標には、レンズ、レンズとセンサーのアライメント、センサー、ADC、およびアナログ+デジタル画像処理パイプラインからの入力が含まれます。

定義

空間周波数応答（Spatial Frequency Response：SFR）は、画像内の勾配を横切るコントラストの変化を測定する。

システン・レゾリューションの計算方法：

ISO12233に従うか、 Imatestのウェブサイトを読む。

システン・レゾリューションの表現方法

画像の高さあたりの線幅、フィールドの位置、照明を含める。

正確な使用法：

SFRは、1000lux 5000Kの照明下、25°のフィールドアングルで2000LW/PHである。

不正確な使い方：

画像のMTFは2000 LW/PH。

コンピュータビジョンにおけるSFRの影響とは？

よりVasiljevic, et. Al."畳み込みネットワークによる認識におけるぼかしの影響の検証"

解像度としてのMTF

「光学解像度」は、画像光学エンジニアが使用するもので、システム解像度のインプットである。

光学解像度は光学系の「シャープさ」を特徴づける。MTFは、顕微鏡、結像レンズ、双眼鏡、投影光学系など、焦点式とアフォーカル式の両方の光学系に適用されます。

定義

光学系が2点を解像する能力。

光学的解像度の表現方法：

MTFのパーセンテージ、周波数、フィールド角、波長を含める。

正確な使用法：

このレンズの光軸MTFは、50°の視野角で20%@200LP/mmである。

不正確な使い方：

レンズのMTFは20％。

解像度としての瞬間FoV

「角度分解能」は航空宇宙／防衛産業やコンピューター・ビジョン・エンジニアに使用されている

システムの角度分解能は、FoVの1度あたりのピクセル数を決定する。または、対象物を横切る単位距離あたりのピクセル数。

定義

画像の1ピクセルが持つ、物体空間での度数（または分）。

角度分解能の計算方法:
歪曲プロファイルの角度分解能を含む、当社の高度な視野計算機を使用してください。

Angular Resolutionの表現方法：

角度分解能と被写界角の両方を含める。

正確な使用法：

この撮像システムの角度分解能は、視野角25°で1°あたり12pxである。

不正確な使い方：

撮像システムの角度分解能は12ピクセル/度。

コンピュータ・ビジョンにおける角度分解能の影響とは？

角度分解能は、ネットワークに入力できる最大のオブジェクトスケールを定義する。性能への影響は直接的である。Dollarらは、歩行者検出器の平均ミス率に関する直接的な結果を示している。50ピクセル以下では、最新の検出器でも50％の検出ミスがあります。これは、スケールが小さくなるにつれて急速に増加する。

より：Dollár他「歩行者検知：最新技術の評価"

解像度としてのメガピクセルとMTFの組み合わせ

レンズ・サプライヤーのマーケティングチームが「効果的な解決策」を採用

有効解像度は、新しいカメラを作成する際にレンズを絞り込むための簡単な方法です。レンズの光学解像度（MTF）は、カメラハードウェアの豊富な経験がないと理解するのが難しい場合があります。多くの経験豊富なカメラエンジニアは、メーカーがMTFチャート/テストでどのようなトリックを使うことができるのかさえ知りませんので、実効解像度はシステムレベルの解像度に直接つながる近道となります。

定義

レンズの光学解像度が適しているとされるセンサーの画素数の解像度。

効果的な解決策をどう表現するか：

画素数とイメージセンサーフォーマットサイズの両方を含む。

正確な使用法：

このレンズは12MP 1/2.3インチセンサーに適している。

不正確な使い方：

レンズは12MP用なので、光学解像度はどの12MPセンサーにも適している。

この誤解を招く指標は、レンズメーカーによって永遠に使われ続け、悪用され続けるだろう。もしあなたがレンズを購入するのであれば、警告を受けたも同然だ。

参考文献と関連リンク：
1.) Dollár, et. al. "Pedestrian Detection：An Evaluation of the State of the Art"

2.）Vasiljevic, et. Al."畳み込みネットワークによる認識におけるぼかしの影響の検証"

では、コモンランドではレンズについて語るとき、解像度をどのように使っているのだろうか？

レンズサプライヤーとして、私たちは経験的なシステム解像度の測定に基づいた客観的な実効解像度のスコアを提供します。

一般的なレンズの有効解像度の測定基準について：
画素ピッチの異なる複数のセンサーを用いて、スルーフォーカスISO12233:2014の測定を行う。
次に、最大イメージサークルを求める。
最大センサーサイズとアスペクト比を適用した後、総画素数を計算する。

一般的なレンズの有効解像度と同じピクセルピッチを測定します。
次に、特定のフォーマットタイプのアスペクト比 4:3 のセンサーに収まるピクセル数を計算します。