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 en 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 commun sur la vision par ordinateur .
Pourquoi la résolution peut-elle être si déroutante ?
Vous n'êtes pas le 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 ingénierie des 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 distinct.
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 Mpixels, car l'image finale affichée a rarement une résolution de plus de 50 Mpixels.
Définition :
- Le nombre total de puits de photodiode capturant la lumière dans un capteur.
- Nombre total d'éléments émetteurs de lumière pour les écrans et les projecteurs.
- Le nombre total de pixels dans une image numérique.
Utilisation précise :
L'appareil photo est doté de 64 mégapixels et crée une image de 12 à 16 mégapixels.
Utilisation imprécise :
L'appareil photo est de 64 mégapixels.
SFR en tant que 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 comparer 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 le changement de contraste sur un gradient de l'image.
Comment calculer la résolution systémique :
Suivez la norme ISO12233 ou consultez 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 :
Le 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 ?
MTF en tant que résolution
La "résolution optique" est utilisée par les ingénieurs en optique d'imagerie et constitue un apport à 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 :
- 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 à travers 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 :
Inclure à la fois la résolution angulaire et l'angle de champ.
Utilisation précise :
Le système d'imagerie a une résolution angulaire de 12 px 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 pouvant être introduite dans un réseau. L'impact sur les performances est direct. Dollar et al. montre le résultat direct sur le taux moyen d'échec 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 à mesure que l'échelle diminue.
D'après : Dollár, et. al. "Pedestrian Detection : An Evaluation of the State of the Art" (Détection depiétons :évaluation de l'état de l'art)
Mégapixels combinés et MTF en tant que résolution
La "résolution efficace" est utilisée par les équipes de marketing du fournisseur de Lens.
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 si l'on n'a pas une grande expérience du matériel photographique. De nombreux ingénieurs expérimentés ne connaissent même pas les astuces que les fabricants peuvent utiliser avec les diagrammes/tests MTF, de sorte que la résolution effective peut être un raccourci direct vers la résolution au niveau du système.
Définition :
- Résolution du nombre de pixels du capteur pour laquelle la résolution optique d'un objectif est censée être adaptée.
Comment exprimer une résolution efficace :
Inclure 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 1/2,3" de 12MP.
Utilisation imprécise :
L'objectif est conçu pour 12MP, sa résolution optique est donc adaptée à n'importe quel capteur de 12MP.
Cette mesure trompeuse restera à jamais utilisée et abusée par les fabricants d'objectifs. Si vous êtes un acheteur d'objectif : vous êtes maintenant averti.
Référence et liens connexes :
1.) Dollár, et. al. "Pedestrian Detection : An Evaluation of the State of the Art"
2.) Vasiljevic, et. al. "Examining the Impact of Blur on Recognition by Convolutional Networks" (Examen de l'impact du flou sur la reconnaissance par les réseaux convolutionnels)
Alors, comment Commonlands utilise-t-elle la résolution lorsqu'elle parle de ses objectifs ?
En tant que fournisseur de lentilles, nous fournissons un score objectif de résolution effective basé sur des mesures empiriques de la résolution du système.
Ce qui importe pour les performances, c'est la qualité de l'image finale.
Pour les mesures de la résolution effective des objectifs généraux :
Nous effectuons des mesures à travers la mise au point ISO12233:2014 en utilisant un certain nombre de capteurs qui ont des pas de pixels différents.
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 que pour la résolution effective de l'objectif général.
Ensuite, nous calculons le nombre de pixels qui tiendraient sur un capteur au format 4:3 du type de format spécifique.
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