La résolution des objectifs et des images.

Quelle est la définition de la résolution ? Et pourquoi est-ce important ?

La résolution définit la netteté d'une image et peut indiquer des fonctions avancées de l'appareil photo.

Il
existe quatre types de résolution :
1.) Résolution du nombre de pixels
2.) Résolution du système
3.) Résolution de l'objectif
4.) Résolution angulaire

Tous les types de résolution sont liés et ont un impact conjoint sur la vision par ordinateur .

Pourquoi la résolution peut-elle être si déroutante ?

Vous n'êtes pas seul ! Même les experts utilisent de manière interchangeable le terme "Résolution" alors qu'il fait en réalité référence à quatre métriques techniques différentes. Nous avons rencontré ce malentendu entre les ingénieurs en optique, les ingénieurs en qualité d'image, les ingénieurs en capteurs et les ingénieurs en vision par ordinateur lors d'une conversation en 2018 au sein du groupe de travail IEEE P2020.

La résolution d'un capteur est également étroitement liée au type de format du capteur CMOS (par exemple 1/3", 1/2", etc.) que nous abordons dans un article séparé.

Mégapixels comme résolution

Nombre de pixels Résolution

La résolution en nombre de pixels a été popularisée par l'industrie de la téléphonie mobile, mais elle est souvent trompeuse pour les appareils photo de plus de 50 Mpx, car l'image finale affichée a rarement une résolution de plus de 50 Mpx.

Définition :

  • Le nombre total de puits de photodiode capturant la lumière dans un capteur.
  • Le nombre total d'éléments émetteurs de lumière pour les écrans et les projecteurs.
  • Le nombre total de pixels dans une image numérique.
La résolution d'une caméra n'est pas réellement de 64MP

Utilisation précise :

La caméra possède 64 mégapixels et crée une image de 12 à 16 mégapixels.

Utilisation imprécise :

L'appareil photo est de 64MP.

SFR comme résolution

Qu'est-ce que la résolution du système et pourquoi est-elle importante ?

La résolution du système peut caractériser la qualité de toute image numérique. Elle est fréquemment utilisée dans les chaînes de production d'appareils photo numériques pour s'assurer que l'objectif, l'alignement objectif-capteur et le pipeline de traitement de l'image respectent un seuil de qualité minimum. Elle peut également être utilisée pour évaluer différentes caméras et méthodes de traitement/compression d'images. Cette mesure comprend les entrées de l'objectif, de l'alignement objectif-capteur, du capteur, de l'ADC et du pipeline de traitement d'image analogique et numérique. 

Définition :

  • La réponse en fréquence spatiale (SFR) mesure la variation du contraste sur un gradient de l'image. 

Comment calculer la résolution du système :

Suivez la norme ISO12233 ou lisez le site Web d'Imatest.

Comment exprimer la résolution du système :

Indiquez les largeurs de ligne par hauteur d'image, la position du champ et l'éclairage.

Utilisation précise :

La SFR est de 2000 LW/PH à un angle de champ de 25° sous un éclairage de 1000lux 5000K.

Utilisation imprécise :

La MTF de l'image est de 2000 LW/PH.

Quel est l'impact de la SFR sur la vision par ordinateur ?

SFR

MTF comme résolution

 La "résolution optique" est utilisée par les ingénieurs en optique d'imagerie et constitue une entrée pour la résolution du système.

La résolution optique caractérise la "netteté" d'un système optique. La MTF s'applique aux systèmes optiques focaux et afocaux, y compris les microscopes, les objectifs d'imagerie, les jumelles et les optiques de projection. 

Définition :

  • La capacité d'un système optique à résoudre deux points. 

Comment exprimer la résolution optique :

Indiquez la MTF en pourcentage, la fréquence, l'angle de champ et la longueur d'onde.

Utilisation précise :

La MTF photopique de l'objectif est de 20%@200LP/mm à un angle de champ de 50°.

Utilisation imprécise :

La MTF de l'objectif est de 20%.

FoV instantané en tant que résolution

La "résolution angulaire" est utilisée par les industries de l'aérospatiale et de la défense et par les ingénieurs en vision par ordinateur.

La résolution angulaire d'un système détermine le nombre de pixels par degré de champ visuel. Ou encore, le nombre de pixels par unité de distance sur un objet.

Définition :

  •  Le nombre de degrés (ou de minutes) dans l'espace objet sous-tendu par un pixel de l'image. 

Comment calculer la résolution angulaire :
Utilisez notre calculateur de champ de vision avancé qui inclut la résolution angulaire pour les profils de distorsion.

Comment exprimer la résolution Angular :

Incluez à la fois la résolution angulaire et l'angle de champ.

Utilisation précise :

Le système d'imagerie a une résolution angulaire de 12px par degré à un angle de champ de 25°.

Utilisation imprécise :

Le système d'imagerie a une résolution angulaire de 12 pixels par degré.

Quel est l'impact de la résolution angulaire sur la vision par ordinateur ?

La résolution angulaire définit la plus grande échelle d'objet qui peut être entrée dans un réseau. L'impact sur les performances est direct. Dollar et al. montrent le résultat direct sur le taux d'échec moyen des détecteurs de piétons. Avec moins de 50 pixels, même les détecteurs les plus modernes peuvent avoir un taux d'échec de 50 %. Ce taux augmente rapidement lorsque l'échelle diminue.

SFR

De : Dollár, et. al. "Pedestrian Detection : An Evaluation of the State of the Art"

Mégapixels combinés et MTF en tant que résolution

"Résolution efficace" est utilisé par les équipes marketing des fournisseurs de lentilles.

La résolution effective est une méthode rapide pour filtrer une sélection d'objectifs lorsque vous créez une nouvelle caméra. La résolution optique (MTF) des objectifs peut être difficile à comprendre sans une expérience approfondie du matériel de caméra. De nombreux ingénieurs expérimentés ne connaissent même pas les astuces que les fabricants peuvent jouer avec les graphiques/tests MTF. La résolution effective peut donc être un raccourci direct vers la résolution au niveau du système. 

Définition :

  •  La résolution du nombre de pixels du capteur pour laquelle la résolution optique d'un objectif est censée être adaptée. 

Comment exprimer la résolution efficace :

Incluez à la fois le nombre de pixels et la taille du format du capteur d'image.

Utilisation précise :

L'objectif est adapté à un capteur 12MP 1/2.3".

Utilisation imprécise :

L'objectif est conçu pour 12 Mpx et sa résolution optique est donc adaptée à tout capteur de 12 Mpx.

Cette métrique trompeuse restera à jamais utilisée et abusée par les fabricants d'objectifs. Si vous êtes un acheteur d'objectifs, vous êtes désormais prévenu.

Références et liens connexes :
1.) Dollár, et. al. "Pedestrian Detection : An Evaluation of the State of the Art"

2.) Vasiljevic, et. al. "Examen de l'impact du flou sur la reconnaissance par les réseaux convolutifs".

Alors, comment utilisons-nous la résolution chez Commonlands lorsque nous parlons de nos objectifs ?

En tant que fournisseur de lentilles, nous fournissons un score objectif de résolution effective basé sur des mesures empiriques de résolution du système.

Ce qui compte pour la performance, c'est la qualité de l'image finale.

Pour les mesures générales de la résolution effective des objectifs :
Nous effectuons des mesures à travers le foyer selon la norme ISO12233:2014 en utilisant un certain nombre de capteurs qui ont un pas de pixel différent.
Ensuite, nous trouvons le cercle d'image maximal.
Après avoir appliqué la taille maximale du capteur et le rapport d'aspect, nous calculons le nombre total de pixels.

Pour les mesures de résolution effective de chaque type de format de capteur :
Nous prenons la même mesure de pas de pixel de la résolution effective de l'objectif général.
Ensuite, nous calculons le nombre de pixels qui tiendrait sur un capteur de format 4:3 du type de format spécifique.

Voir les autres sujets sur la qualité de l'image et la vision par ordinateur

Vous essayez de déterminer vos besoins en matière d'appareils photo ? 

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Un calculateur de FoV pour les caméras du système de vision

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190°@5,7mm Objectif Fisheye M12

CIL290-F2.2-M12A660

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Objectif 3,2 mm sans distorsion

CIL034-F2.3-M12B650

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Objectif M12 grand angle de 4 mm

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8.2mm M12 Lens

CIL085-F2.3-M12A650

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Objectif téléobjectif 50 mm M12

CIL051-F2.8-M12A650

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8mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

CIL508-F2.4-CMANIR

8mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

12mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

CIL512-F2.8-CMANIR

12mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

16mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

CIL513-F2.8-CMANIR

16mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

25mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

CIL514-F2.8-CMANIR

25mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

35mm C-Mount Lens 1.1" 12MP

CIL515-F2.8-CMANIR

35mm C-Mount Lens 1.1" 12MP
190°@5,7mm Objectif Fisheye M12
190°@5,7mm Objectif Fisheye M12
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CIL290-F2.2-M12A660
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Basler Dart Camera IP67 Objectif M12
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Caméra Ace Caméra sur pylône IP67 Objectif M12
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Objectif 3,2 mm sans distorsion
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Objectif grand angle étanche M12
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IMX678 sturdEcam genicam GMSL lens
Stéréocam
CIL341-F2.0-M12A650
Objectif M12 grand angle de 4 mm
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8.2mm M12 Lens
8.2mm M12 Lens
8.2mm M12 Lens
8.2mm M12 Lens
CIL085-F2.3-M12A650
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Objectif téléobjectif 50 mm M12
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Objectif de conseil de 50 mm
Objectif 50 mm à monture S
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Objectif téléobjectif 50 mm M12
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Objectif fisheye miniature de 215 degrés CIL220
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Objectif mini-fisheye M12
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