我們通常會(huì )使用分辨率測試卡、SFR測試卡、白平衡測試卡、灰階卡、動(dòng)態(tài)范圍測試卡去檢測相機鏡頭的性能，主要為了實(shí)現各項數據參數以及一致性的確定。其實(shí)很多參數對于不是專(zhuān)業(yè)攝影的用戶(hù)來(lái)說(shuō)都不是很重要，只有清晰度最直觀(guān)也是用戶(hù)最關(guān)注的信息點(diǎn)之一。

一致性是考驗圖像質(zhì)量測試是否成功的一個(gè)基本方面，相機系統中的每個(gè)組件可能都會(huì )影響這個(gè)測試結果的變化。對于通過(guò)或失敗測試等任務(wù)，主要目標是識別由于組件引起的變化，并忽略由于噪聲引起的變化。這里討論一下如何成功準確地復制測試結果的變化限制在1-5％之內。

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使用測試卡分析軟件可以直接從圖像像素進(jìn)行測量，可以看出任何將噪聲添加到圖像源都可能影響測量。從分辨率測試卡測試結果圖像中，可以看出主要噪聲源是電子傳感器噪聲。 光子散粒噪聲在低光情況下也有顯著(zhù)的干擾。同時(shí)也可以測試出其他系統的測量變異性來(lái)源，自動(dòng)聚焦滯后，將不在本文中討論。

為了減少清晰度結果的變化并提高測試的可重復性，應該盡可能的采取措施減少圖像中的噪聲量。

有5種方式可以限制測試結果中的噪音：

1、最大樣品：由于大多數噪聲源在曝光中不同曝光和像素位置兩者是獨立的，因此可通過(guò)平均多個(gè)樣本來(lái)有效地消除它們的影響。

為了利用噪聲的時(shí)間方面，當使用測試卡分析軟件的固定模塊選擇多個(gè)圖像文件進(jìn)行分析時(shí)，可以使用“合并文件進(jìn)行信號平均”選項組合同一場(chǎng)景的多個(gè)圖像。這個(gè)技巧適用于Imatest中的所有分析。

類(lèi)似地，對于基于尺度不變的有效區域（ROI）的分析，例如優(yōu)選的MTF測量?jì)A斜邊緣技術(shù)，增加在圖像中分析傾斜邊緣周?chē)腞OI的面積增加獨立隨機使用的樣品。一般來(lái)說(shuō)，希望在圖表中選擇盡可能大的窗口圍繞傾斜邊緣，并保持在圖像字段的所需區域內(因為MTF通常在字段周?chē)兓?。注意，這個(gè)技巧不適用于在圖像中具有固定特征大小的測試，例如西門(mén)子星和雙曲楔分辨率測試卡。

2、通過(guò)圖卡對比確保足夠的信號電平(但不要太多)

對于銳度測量，要測量的信號與圖像中的對比度的量相關(guān)。對比度越高，信噪比(SNR)越高，噪聲對結果的影響就越小。不要同時(shí)選擇過(guò)多的最優(yōu)：當您的傳感器中的像素達到飽和點(diǎn)，限幅或非線(xiàn)性響應區域時(shí)，會(huì )出現不切實(shí)際的銳度增加。ISO 12233:2014標準規定了以4:1對比度打印的分辨率測試卡邊緣最佳，以防止大多數系統的這種飽和。
傾斜邊緣信號電平與邊緣的明暗側的對比度密切相關(guān)。為了獲得可靠的結果，您應該嘗試實(shí)現傾斜邊緣的對比度的最佳范圍。這部分涉及選擇適合您的測試設置的圖表。

增加受陰影影響最大的測試圖的外部區域中的對比度是用于增加信號電平的一種技術(shù)。當用測試軟件排序圖表時(shí)，可以請求適當的自定義。

3、注意處理圖像的效果

某些測試的設備可能會(huì )產(chǎn)生未經(jīng)軟件處理的原始圖像。在這種情況下，Imatest可以提供透鏡和傳感器的組合系統的精確測量。每當相機設備在輸入到Imatest之前處理圖像時(shí)，該處理的效果可以被觀(guān)察、研究和理解，但是不能被忽略。

當圖像從較高位深度傳感器轉換為8位(24位彩色)JPEG時(shí)，可能是由于量化、噪聲略有增加。如果需要大量的圖像處理（閃避和燃燒），噪聲增加可能更糟（可能出現“條帶化”）。通常最好轉換為16位（48位彩色）文件。處理還經(jīng)常包括銳化，其可以增加在較高頻率處的噪聲的相對功率。

處理的圖像的最后的提醒，許多消費者相機（特別是移動(dòng)設備相機）使用非線(xiàn)性噪聲減少（諸如雙邊濾波），這可以消除傾斜邊緣目標上的圖像噪聲，但也減少紋理細節。（側面注釋?zhuān)喝缟纤銎骄鄠€(gè)圖像將不會(huì )工作，當涉及非線(xiàn)性處理時(shí)）。在這種情況下，分辨率測試卡傾斜邊緣測量可能不能告訴整個(gè)圖像的清晰度，枯葉（紋理分析）測試卡可能更合適。

4、確保更好的暴露

較低的光環(huán)境通常需要較高的ISO速度，以便獲得良好的曝光，這導致增加的傳感器噪聲和變化。確保良好的照相曝光可以減少光子散粒噪聲和圖像中傳感器噪聲的相對影響。增加曝光值的兩種主要方法（盡量如上所述小心將光區域保持在傳感器的飽和度以下）：
通過(guò)增加光源的亮度增加圖表反光量，增加曝光時(shí)間以收集更多的光，只要相機和拍照目標都是靜止的

5、選擇可重復的測量

在存在噪聲的情況下，MTF曲線(xiàn)的形狀受到干擾。報告中包括一個(gè)曲線(xiàn)或比較兩個(gè)完整的MTF曲線(xiàn)在通常是不切實(shí)際的，因此工程師通常將關(guān)于曲線(xiàn)的信息減少到一個(gè)或兩個(gè)匯總度量。這些信息主要是用于在單個(gè)數字中傳達關(guān)于MTF曲線(xiàn)的最重要的信息。

常見(jiàn)的例子有：
MTF10，MTF30和MTF50：MTF曲線(xiàn)分別達到其歸一化(DC)值的10％，30％和50％的頻率值。
MTF50P：MTF曲線(xiàn)達到其最大值的50倍的頻率值（如果存在銳化，則其可以大于在DC中發(fā)現的值1）
MTF在1/4和1/2奈奎斯特：MTF值在奈奎斯特采樣率的一半和四分之一（分別為0.125和0.25個(gè)周期/像素）。
MTF面積：從DC到0.5周期/像素的MTF曲線(xiàn)下的面積，通常具有歸一化為峰值的曲線(xiàn)，值為1.（較不常見(jiàn)）

這些在下面的合成的，無(wú)噪聲的MTF曲線(xiàn)示例中示出。 MTF面積值是曲線(xiàn)下方淡紅色區域的積分。

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對于噪聲的每個(gè)不同實(shí)現（即對傾斜邊緣拍攝的每張照片），這些度量中的每一個(gè)的值將稍微改變，但是一些度量值在有噪聲的情況下往往不太穩定（具有更多的方差）。 重要的是確保使用體現關(guān)注的MTF特性的度量，但要確保遇到的噪聲量，也是可重復的。

下面顯示的是從一組模擬傾斜邊緣圖像計算出的一組10個(gè)不同的MTF曲線(xiàn)（使用Imatest的SFR分辨率測試卡模塊）。模擬過(guò)程包括在5°處產(chǎn)生傾斜邊緣（雙線(xiàn)性插值），應用高斯模糊核，添加白高斯像素方面的噪聲（下面每個(gè)曲線(xiàn)不同實(shí)例），以及使用鈍化掩蔽技術(shù)應用銳化。在MTF曲線(xiàn)族上重疊的是對應于不同的概括度量的箱線(xiàn)圖（便利圖，簡(jiǎn)明地表示整個(gè)群體的重要統計，在這種情況下，使用上述過(guò)程的100次模擬）。

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這些框的最重要方面是它們中的每一個(gè)的長(cháng)度，其表示每個(gè)度量在噪聲邊緣圖像的群體上顯示多少方差。（垂直定向度量的長(cháng)度已經(jīng)在該圖像中針對不同的軸尺度進(jìn)行補償，以允許與水平繪制的圖像進(jìn)行視覺(jué)比較。）注意，MTF50和MTF50P具有與常見(jiàn)MTF30，MTF10比類(lèi)似的更小方差量。在?和?奈奎斯特的MTF以不同的比例變化，因為它們具有與前面提到的度量不同的單位，后者明顯更多地受噪聲影響。MTF面積具有最小方差，盡管是在不同的尺度上并具有與銳度的不同關(guān)系。（在未來(lái)研究MTF Area的適用性，一個(gè)非常有前途但未被廣泛使用的度量。）

下面的曲線(xiàn)圖進(jìn)一步示出了不同的MTF度量如何在不同的銳化和噪聲水平上變化。在100個(gè)隨機實(shí)例中，水平方向為每個(gè)噪聲每個(gè)度量計算，垂直方向上為標準偏差σmetric。原始模擬分辨率測試卡傾斜邊緣測試圖像的值在[0,255]和4:1對比度之間。

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上述數字顯示了所有指標可變性增加的預期總趨勢，其中的噪聲增加和銳化水平增加。有趣的是，通過(guò)所有級別的噪聲和銳化中基本上對變異性度量的排序是恒定的。另一個(gè)值得注意的是，當應用銳化時(shí)?奈奎斯特的MTF10和MTF對銳化特別敏感，在這值其變化性跳躍最多。這兩個(gè)指標通常是整體變化最大的，而MTF面積卻是最一致的。

當選擇用于報告成像系統的銳度的度量時(shí)，重要的是要記住易受影響的報告值如何由隨機噪聲變化的。通過(guò)使用更穩定的匯總指標值，可以確保未來(lái)測試中結果的可重復性。