WO2022162953A1 - 解像度測定方法、解像度測定システム、およびプログラム - Google Patents

解像度測定方法、解像度測定システム、およびプログラム Download PDF

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浩一 戸田
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    • G03B37/06—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe involving anamorphosis

Definitions

  • the present invention relates to camera resolution measurement technology.
  • the slanted edge method has a smaller test pattern than the contrast method, and is applicable to various cameras such as a camera with distortion aberration such as a fisheye camera.
  • image processing edge enhancement processing
  • there have been phenomena such as deterioration in reproducibility and a value of limit resolution that is better than visual evaluation.
  • the contrast method has fewer problems than the inclined edge method.
  • the MTF measurement by the contrast method patterns of different frequencies with constant amplitude are photographed, and the luminance amplitude of each frequency of the photographed image is measured to obtain the MTF (for example, Patent Document 1).
  • the contrast method if the test pattern is distorted, the waveform shape changes, harmonic components are generated, and the frequency interval changes, so accurate MTF measurement cannot be performed. That is, the contrast method is an MTF measurement method that assumes that the test pattern has no distortion. Therefore, the conventional contrast method cannot be applied to a camera such as a fish-eye camera that causes distortion in the field of view.
  • the present invention has been made in view of such problems.
  • one aspect of the present invention is a camera resolution measuring method executed by a computer device, comprising: a step of generating a distortion map representing a correspondence relationship between the coordinates of all pixels of the first test chart in the captured image and the generating a distorted test chart, which is a distorted image of a second test chart for measuring resolution in a specific area within a first test chart; and using the distorted test chart, the camera corresponding to the specific area. and performing a resolution measurement by a contrast method in a part of the field of view of the image.
  • Another aspect of the present invention is a computer device that executes the above resolution measuring method.
  • Another aspect of the present invention is a program for causing a computer device to execute the above resolution measuring method.
  • Yet another aspect of the present invention is a computer-readable medium storing computer-executable instructions which, when executed, cause a computer device to perform the above-described resolution measuring method. is a medium.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between pixels of a checkerboard image and pixels of a distorted checkerboard image
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the data structure of a distortion map
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a white test chart image corresponding to a checkerboard image area in a photographed image, and an example of an undistorted image of a measurement test chart drawn thereafter;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between pixels of a checkerboard image and pixels of a distorted checkerboard image
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the data structure of a distortion map
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a white test chart image corresponding to a checkerboard image area in a photographed image, and an example of an undistorted image of a measurement test chart drawn thereafter;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between pixels of a checkerboard image and pixels of a distorted checkerboard
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of processing in the computer device of the resolution measurement system according to one embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of the computer apparatus of the resolution measuring system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is an example of the appearance of a resolution measuring system according to this embodiment.
  • a resolution measurement system 1 according to the present embodiment is a system for measuring the resolution of a camera such as a fisheye camera that causes distortion in the field of view.
  • the resolution measurement system 1 of this embodiment employs a contrast method with good reproducibility, and performs distortion correction on the test chart in accordance with the camera to be inspected.
  • the camera 10 which is the object of resolution measurement, is arranged so as to photograph the test chart 50 displayed on the display 20 within its angle of view. More specifically, the camera 10 and the display 20 are arranged so that the test chart is included in the screen range of the display 20 at any point within the angle of view of the camera 10 where the resolution is to be measured.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the resolution measurement system according to this embodiment.
  • the resolution measurement system 1 includes a camera 10, a display 20, and a computer device 30.
  • the camera 10 is a camera to be inspected for resolution measurement, and is a camera such as a fish-eye camera in which distortion occurs in the field of view. Note that the dashed arrow extending from the camera 10 in FIG. 2 indicates an example of the angle of view range of the camera 10 .
  • a display 20 displays an image such as a test chart, and the image is captured by the camera 10 .
  • the computer device 30 acquires the image data captured by the camera 10 and uses it together with the image data of the test chart displayed on the display to perform processing for correcting distortion of the test chart.
  • the display 20 (test chart) is not limited to a specific position as long as the test chart is photographed so as to include an arbitrary portion of the angle of view of the camera 10 where the resolution is to be measured. However, the relative positions of the camera 10 and the display 20 are fixed so as not to change while the resolution of the location is being measured.
  • the computer device 30 includes a data input/output unit 302, a distortion map generation unit 304, a back projection image generation unit 306, and a resolution measurement unit 308.
  • the distortion map generation unit 304 generates the coordinates of all pixels of a first test chart (such as a checkerboard image 50 to be described later) and the first test chart (distortion to be described later) in an image captured by the camera 10 that causes distortion in the imaging field of view.
  • a distortion map representing the correspondence between coordinates of all pixels of a checkerboard image 50d, etc.) is generated.
  • the first test chart is, for example, a grid-like image such as a checkerboard image 50 to be described later.
  • the distortion map generating unit 304 generates, for example, the coordinates of each lattice point of the distorted checkerboard image 50 (first test chart) in the photographed image of the camera 10, and the entire distortion of the first test chart in the photographed image. Pixel coordinates are calculated by an interpolation process such as cubic spline interpolation.
  • the resolution measurement unit 308 uses the distortion test chart generated by the back projection image generation unit 306 to measure the resolution by the contrast method in a part of the field of view of the camera 10 corresponding to the specific area. Also, when performing resolution measurement, the distortion test chart generated by the backprojection image generator 306 is output to the display 20 . In the present embodiment, the distortion test chart generated by the backprojection image generation unit 306 is captured as a distortion-corrected (without distortion) image when captured by the camera 10. Therefore, the contrast method is used. can be performed similarly to conventional contrast methods.
  • the back projection image generation unit 306 generates a plurality of distorted test charts, which are distorted images of the plurality of second test charts corresponding to the plurality of spatial frequencies.
  • a test chart may be used to perform a resolution measurement.
  • a checkerboard image displayed on the display 20 is photographed at an arbitrary position within the angle of view of the camera 10 (area including the portion whose resolution is to be measured). be.
  • the distortion of all pixels of the checkerboard image is obtained by interpolation processing.
  • the interpolation process includes, for example, a cubic spline interpolation process, but is not limited to this. Other interpolation methods may be used.
  • Data indicating the correspondence between the pixels of the original checkerboard image and the pixels of the photographed and distorted checkerboard image is stored as a distortion map. Then, based on this distortion map, a test chart for measurement is generated so that the resolution can be measured by the contrast method even with the camera 10 in which the field of view is distorted.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the imaging field of view of the camera 10.
  • FIG. 3 first, a checkerboard image 50 is displayed on the display 20 as a test chart. The relative positions of the display 20 and the camera 10 are adjusted so that the checkerboard image 50 is captured so as to include the area whose resolution is to be measured within the angle of view of the camera 10 . Also, the data input/output unit 302 of the computer device 30 acquires the data of the captured image of the camera 10 as shown in FIG. 3 from the camera 10 .
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the correspondence relationship between the pixels of the checkerboard image 50 and the pixels of the distorted checkerboard image 50d in the captured image acquired from the camera 10.
  • the checkerboard image 50 is assumed to have a size of 2560 pixels ⁇ 1664 pixels.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the data structure of a distortion map.
  • the distortion map data includes the coordinates (x, y) of all pixels of the test chart 50 and the coordinates (x , y) can be implemented as a two-dimensional array.
  • the test chart (checkerboard image) 50 is 2560 pixels ⁇ 1664 pixels, so the distortion map data is a two-dimensional array of size 2560 (pixels) ⁇ 1664 (pixels) ⁇ 2 (x coordinates, y coordinates). (however, this example is an example and is not limited to this). More specifically, in this example, each coordinate of a checkerboard grid point is measured. Each measured coordinate can then be stored in a matrix for each xy coordinate.
  • the coordinates of all the pixels of the checkerboard image 50d can be obtained by interpolation processing.
  • the x-coordinate and y-coordinate of the checkerboard image 50d for all pixels of the checkerboard image 50 are two-dimensionally interpolated by the griddedInterpolant function of "MATLAB", a product of MathWorks Inc., and converted to a distortion map. It can be realized by saving.
  • the undistorted image 62 of the measurement test chart is back projected to generate a distorted measurement test chart image. More specifically, it depends on which coordinates (x, y) of the checkerboard image 50 of the distortion map shown in FIG. Then, the distorted measurement test chart image can be generated by inverse transforming the coordinates (x, y) of each pixel of the undistorted image 62 .
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a distorted measurement test chart 62d generated by back-projecting the undistorted image 62 of the measurement test chart.
  • FIG. 9 shows an example of the field of view 10a when the measurement test chart image 62d with distortion generated as described above is displayed on the display 20 and the measurement test chart image 62d is captured by the camera 10. It is a figure which shows. It can be seen that in the field of view 10a, the measurement test chart image 62a is projected without distortion, like the distortion-free image 62 of FIG. As a result, it is possible to measure the resolution by the contrast method at the portion where the measurement test chart image 62a is projected in the field of view of the camera 10. FIG. This resolution measurement can be performed by a conventional contrast method technique. In addition, resolution measurement can be performed in the same manner at other locations in the same white test chart image 50w.
  • a distorted step chart image 63d is displayed on the display 20 as in FIG.
  • a distortion-free step chart is projected in the field of view 10a of the camera 10.
  • the brightness data is corrected based on a brightness linearization LUT (Look-Up Table) generated according to the step chart images 63 and 63d.
  • the relative position between the display 20 (test chart) and the camera 10 is changed, and the location where the resolution measurement is performed is marked with a checkerboard.
  • the camera Resolution can be measured at a plurality of locations in the imaging field of view.
  • test charts are displayed on the display 20 in this embodiment, the present invention is not limited to this.
  • the test chart may be printed on paper.
  • a method such as printing a test chart on paper is effective.
  • a test chart (displayed on display 20 or printed on paper) is prepared so that it includes any portion of the angle of view of camera 10 where resolution is to be measured. It should be arranged. The relative position between the camera 10 and the test chart is fixed so as not to change until the distortion map is generated from the checkerboard image 50, the test chart 62d with distortion is generated, and the resolution is measured. need to be
  • the relative position between the camera 10 and the display 20 (test charts 50, 50d, 62d, 62a) changes during the period from when the distortion map is generated until the resolution is measured.
  • the inspection distance between the camera 10 and the display 20 (test charts 50, 50d, 62d, 62a) and the distance between the camera 10 and the display 20 (test charts 50, 50d, 62d, 62a)
  • the position is not limited to a specific one (it can be changed each time the resolution is measured).
  • a distorted test chart image 62d is generated based on the correspondence between the coordinates of the pixels of the checkerboard image 50 and the coordinates of the pixels of the distorted checkerboard 50d in the camera image, and the resolution is measured by the contrast method. executed. Therefore, resolution measurement can be performed even with a camera whose distortion characteristic formula is unknown.
  • the conventional contrast method it is common to use a relatively large test pattern such as the test chart 62 capable of measuring resolution for a plurality of spatial frequencies. Therefore, in the conventional contrast method, it is difficult to measure the resolution within a narrow range within the angle of view of the camera 10 .
  • a plurality of measurement test charts (bar charts) 62d corresponding to a plurality of spatial frequencies are created. A distortion map is generated for these measurement test charts as described above, and a distorted test chart 62d is generated based on the distortion map.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of processing in the computer device 30 of the resolution measurement system 1 according to this embodiment.
  • step S102 the data input/output unit 302 acquires captured image data of the distorted checkerboard image 50d captured by the camera 10 for the checkerboard image 50 displayed on the display 20.
  • step S106 the back projection image generation unit 306 generates an image 62 without distortion of the measurement test chart at a specific location (rectangle 61) designated by the user with a mouse or the like in the white test chart image 50w. Also, at this time, a distortion-free image of a plurality of test chart images for measurement as shown in FIG. 10 may be generated. Similarly, in step S108, the back projection image generation unit 306 generates a distortion-free image 63 of the step chart for correcting the linearity of the luminance data. Note that the processing order of steps S106 and S108 may be reversed, or they may be processed in parallel.
  • step S112 by photographing the distorted measurement test chart image 62d (displayed on the display 20 or printed on paper) with the camera 10, the contrast using the undistorted measurement test chart image 62a is determined. Perform a resolution measurement by the method. Also, when performing the resolution measurement, the luminance data is corrected based on a luminance linearization LUT generated according to the step chart images 63, 63d. At this time, a plurality of measurement test chart images 62d may be displayed and output on the display 20 in a time-division manner, thereby performing resolution measurement for a plurality of spatial frequencies.
  • the resolution measurement method according to this processing flow can also be implemented as a computer program to be executed by a computer device. It is also possible to record such a computer program in a computer-readable recording medium.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the computer device 30. As shown in FIG. A computer device 40 shown in FIG.
  • a processor 41 includes, as an example, a processor 41, a RAM (Random Access Memory) 42, a ROM (Read Only Memory) 43, a built-in hard disk device 44, an external hard disk device, a CD, a DVD , a removable memory 45 such as a USB memory, a memory stick, an SD card, an input/output user interface 46 (keyboard, mouse, touch panel, speaker, microphone, lamp, etc.) for the user to exchange data with the computer device 40, A wired/wireless communication interface 47 capable of communicating with the camera 10, the display 20, or other devices, and a display 48 (which may also be used as the display 20) are provided.
  • a processor 41 includes, as an example, a processor 41, a RAM (Random Access Memory) 42, a ROM (Read Only Memory) 43, a built-in hard disk device 44, an external hard disk device, a CD, a DVD , a removable memory 45 such as a USB memory, a memory stick, an SD card, an input/out
  • the functions of the computer device 30 according to the present embodiment are such that, for example, the processor 41 reads a program stored in advance in the hard disk device 44, the ROM 43, the removable memory 45, etc., into a memory such as the RAM 42, and stores the above-described data necessary for processing. , the hard disk device 44, the ROM 43, the removable memory 45, or the like, while executing the program.
  • the hardware configuration shown in FIG. 12 is merely an example, and the present invention is not limited to this.

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Abstract

撮影視野に歪みが生じるカメラの解像度測定方法を提供する。　コンピュータ装置によって実行されるカメラの解像度測定方法であって、第１テストチャートの全画素の座標と撮影視野に歪みが生じるカメラによって撮影された撮影画像における第１テストチャートの全画素の座標との対応関係を表すディストーションマップを生成するステップと、ディストーションマップによって表される対応関係に応じて、撮影画像中の第１テストチャート内における特定エリアにおいて解像度の測定を行うための第２テストチャートの歪曲した画像である歪曲テストチャートを生成するステップと、歪曲テストチャートを用いて特定エリアに対応するカメラの撮影視野の一部においてコントラスト法による解像度の測定を実行するステップと、を含む解像度測定方法。

Description

解像度測定方法、解像度測定システム、およびプログラム
　本発明は、カメラの解像度測定技術に関する。
　従来のデジタルカメラの解像度（ＭＴＦ：Modulation Transfer Function）の測定方法は、主に傾斜エッジ法とコントラスト法に分類できる。傾斜エッジ法はテストパターンがコントラスト法と比較して小さく、魚眼カメラのような歪曲収差があるカメラにも対応できる等、様々なカメラに適用可能な測定方法である。しかしながら、画像処理（エッジ強調処理）が加わることで、再現性の低下や、限界解像度の値が目視評価より良い値になるという現象があった。
　一方、コントラスト法は傾斜エッジ法のような問題は少ない。コントラスト法によるＭＴＦ測定においては、振幅が一定の異なる周波数のパターンを撮影し、撮影した画像の周波数毎の輝度振幅を測定してＭＴＦを求める（例えば、特許文献１）。
特開２０１０－２８１６２６号公報
　しかしながら、コントラスト法においては、テストパターンに歪みがあると波形形状が変化して高調波成分が発生し、さらには周波数間隔が変化するため、正確なＭＴＦ測定が出来ない。すなわち、コントラスト法はテストパターンに歪みが無いことを前提としたＭＴＦ測定法である。そのため、従来のコントラスト法では、魚眼カメラのような撮影視野に歪みの生じるカメラには対応できない。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様は、コンピュータ装置によって実行されるカメラの解像度測定方法であって、第１テストチャートの全画素の座標と、撮影視野に歪みが生じるカメラによって撮影された撮影画像における前記第１テストチャートの全画素の座標と、の対応関係を表すディストーションマップを生成するステップと、前記ディストーションマップによって表される前記対応関係に応じて、前記撮影画像中の前記第１テストチャート内における特定エリアにおいて解像度の測定を行うための第２テストチャートの歪曲した画像である歪曲テストチャートを生成するステップと、前記歪曲テストチャートを用いて前記特定エリアに対応する前記カメラの撮影視野の一部においてコントラスト法による解像度の測定を実行するステップと、を含む解像度測定方法である。
　また、本発明の他の態様は、上記の解像度測定方法を実行するコンピュータ装置である。
　また、本発明の他の態様は、上記の解像度測定方法を実行するコンピュータ装置と、撮影視野に歪みが生じるカメラと、ディスプレイ装置と、を含む解像度測定システムであって、前記ディスプレイ装置は、前記コンピュータ装置が生成する前記歪曲テストチャートを表示し、前記コンピュータ装置は、前記ディスプレイ装置によって表示される前記歪曲テストチャートを前記カメラが撮影することによって、前記解像度の測定を実行するステップを実行する、解像度測定システムである。
　また、本発明の他の態様は、上記の解像度測定方法をコンピュータ装置に実行させるためのプログラムである。
　また、本発明の他の態様は、コンピュータ実行可能命令を格納したコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令が実行されると、コンピュータ装置に、上記の解像度測定方法を実行させる、コンピュータ可読媒体である。
本発明の一実施形態に係る解像度測定システムの外観の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る解像度測定システムの構成の一例を示す図である。 カメラの撮影視野の一例を示す図である。 チェッカーボード画像の画素と、歪曲したチェッカーボード画像の画素との対応関係の一例を表す図である。 ディストーションマップのデータ構造の一例を示す図である。 撮影画像におけるチェッカーボード画像領域に対応する白色のテストチャート画像と、その後に描画された測定用テストチャートの歪みの無い画像の一例を示す図である 測定用テストチャートの歪みの無い画像を逆投影して生成された歪みのある測定用テストチャート画像の一例を示す図である。 ステップチャートの歪みの無い画像を逆投影して生成された歪みのあるステップチャート画像の一例を示す図である。 歪みのある測定用テストチャート画像をカメラで撮影した際の撮影視野の一例を示す図である。 複数の空間周波数に対応した複数の測定用テストチャートの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る解像度測定システムのコンピュータ装置における処理の一例を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る解像度測定システムのコンピュータ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（解像度測定システムの構成）
　図１は、本実施形態に係る解像度測定システムの外観の一例である。本実施形態に係る解像度測定システム１は、魚眼カメラのような撮影視野に歪みが発生するカメラの解像度を測定するためのシステムである。本実施形態の解像度測定システム１は、再現性の良いコントラスト法を採用し、被検カメラに合わせてテストチャートに対して歪み補正を行う。図１に示されるように、解像度測定の対象であるカメラ１０は、ディスプレイ２０に表示されるテストチャート５０をその画角内で撮影するように配置される。より具体的には、カメラ１０の画角内のうち解像度を測定しようとする任意の箇所がテストチャートがディスプレイ２０の画面範囲内に含まれるようにカメラ１０とディスプレイ２０とが配置される。
　図２は、本実施形態に係る解像度測定システムの構成の一例を示す図である。図２に示されるように、解像度測定システム１は、カメラ１０と、ディスプレイ２０と、コンピュータ装置３０とを含んで構成される。カメラ１０は、解像度測定の対象となる被検カメラであり、魚眼カメラのような撮影視野に歪みが発生するカメラである。なお、図２においてカメラ１０から延びる破線矢印は、カメラ１０の画角範囲の一例を示している。ディスプレイ２０は、テストチャートなどの画像を表示し、当該画像はカメラ１０によって撮影される。コンピュータ装置３０は、カメラ１０の撮影画像データを取得して、ディスプレイに表示されるテストチャートの画像データとともに用いて、テストチャートに対する歪み補正のための処理を実行する。ディスプレイ２０（テストチャート）は、カメラ１０の画角内のうち解像度を測定しようとする任意の箇所を含むようにしてテストチャートが撮影されるように配置されればよく、特定の位置に限定されない。ただし、当該箇所の解像度の測定を行う間は、カメラ１０とディスプレイ２０との相対位置は変化しないように固定される。
　コンピュータ装置３０は、データ入出力部３０２と、ディストーションマップ生成部３０４と、逆投影画像生成部３０６と、解像度測定部３０８とを備える。
　データ入出力部３０２は、カメラ１０またはディスプレイ２０との各種データの入出力処理を行う。例えば、データ入出力部３０２は、カメラ１０の撮影画像データをカメラ１０から有線または無線のネットワークを介して取得する。また、データ入出力部３０２は、当該撮影画像データを取り外し可能なリムーバブルメモリを介して取得するようになっていてもよい。また、データ入出力部３０２は、ディスプレイ２０にテストチャートなどの画像を表示するための表示データを出力する。
　ディストーションマップ生成部３０４は、第１テストチャート（後述するチェッカーボード画像５０など）の全画素の座標と、撮影視野に歪みが生じるカメラ１０によって撮影された撮影画像における第１テストチャート（後述する歪みのあるチェッカーボード画像５０ｄなど）の全画素の座標と、の対応関係を表すディストーションマップを生成する。また、第１テストチャートは、例えば後述するチェッカーボード画像５０などのように格子状の画像である。ディストーションマップ生成部３０４は、例えば、カメラ１０の撮影画像における歪みの生じたチェッカーボード画像５０（第１テストチャート）の各格子点の座標から、撮影画像における歪みの生じた第１テストチャートの全画素の座標を３次スプライン補間のような補間処理によって算出する。
　逆投影画像生成部３０６は、ディストーションマップ生成部３０４によって生成されたディストーションマップによって表される対応関係に応じて、撮影画像中の第１テストチャート内（画像範囲内）における特定エリアにおいて解像度の測定を行うための第２テストチャート（後述する測定用テストチャートの歪みの無い画像６２など）の歪曲した画像である歪曲テストチャート（後述する歪みのある測定用テストチャート６２ｄなど）を生成する。生成された歪曲テストチャートは、その画像データがディスプレイ２０に出力され、ディスプレイ２０にて表示出力される。または、生成された歪曲テストチャートの画像データがプリンタ（図示しない）に出力されて紙に印刷出力されてもよい。
　解像度測定部３０８は、逆投影画像生成部３０６において生成された歪曲テストチャートを用いて上記特定エリアに対応するカメラ１０の撮影視野の一部においてコントラスト法による解像度の測定を実行する。また、解像度測定を実行する際には、逆投影画像生成部３０６によって生成された歪曲テストチャートはディスプレイ２０に出力される。なお、本実施形態において、逆投影画像生成部３０６によって生成された歪曲テストチャートは、カメラ１０によって撮影される際には歪みが補正された（歪みの無い）画像として撮影されるため、コントラスト法による解像度の測定は従来のコントラスト法と同様に実行されうる。
　また、逆投影画像生成部３０６においては、複数の空間周波数に対応した複数の第２テストチャートの歪曲した画像である複数の歪曲テストチャートが生成され、解像度測定部３０８においては、当該複数の歪曲テストチャートを用いて解像度の測定を実行するようになっていてもよい。
（ディストーションマップの生成方法）
　以下、ディストーションマップ生成部３０４におけるディストーションマップの生成方法の具体例について詳述する。本実施形態においてはディストーションマップを生成するために、カメラ１０の画角内の任意の位置（解像度を測定しようとする部分を含むエリア）において、ディスプレイ２０に表示されるチェッカーボードの画像が撮影される。そして、得られた当該チェッカーボードの撮影画像の座標点に基づいて、チェッカーボード画像の全画素の歪みが補間処理により求められる。なお、補間処理としては、例えば、３次スプライン補間処理などが挙げられるが、これに限定されない。他の補間方法を用いてもよい。この元のチェッカーボード画像の画素と撮影されて歪曲したチェッカーボード画像の画素との対応関係を示すデータがディストーションマップとして保存される。そして、このディストーションマップに基づいて撮影視野に歪みが生じるカメラ１０であってもコントラスト法による解像度測定が可能となるように測定用テストチャートが生成される。
　図３は、カメラ１０の撮影視野の一例を示す図である。図３に示されるように、まず、ディスプレイ２０にはテストチャートとしてチェッカーボード画像５０が表示される。このチェッカーボード画像５０が、カメラ１０の画角内の解像度を測定しようとする領域を含むようにして写されるようにディスプレイ２０とカメラ１０との相対位置が調整される。また、コンピュータ装置３０のデータ入出力部３０２は、図３のようなカメラ１０の撮影画像のデータをカメラ１０から取得する。
　次に図４を参照し、図４は、チェッカーボード画像５０の画素と、カメラ１０から取得した撮影画像における歪曲したチェッカーボード画像５０ｄの画素との対応関係の一例を表す図である。図４の例においては、チェッカーボード画像５０は、２５６０画素×１６６４画素の大きさであるとする。
　図５は、ディストーションマップのデータ構造の一例を示す図である。図５に示されるように、本実施形態においてディストーションマップデータは、テストチャート５０の全画素の座標（ｘ，ｙ）と、カメラ１０の撮影画像における歪曲したテストチャート５０ｄの全画素の座標（ｘ，ｙ）とを対応させる２次元配列として実現されうる。本例においてテストチャート（チェッカーボード画像）５０は２５６０画素×１６６４画素であるため、ディストーションマップデータは、サイズ２５６０（画素）×１６６４（画素）×２（ｘ座標、ｙ座標）の２次元配列として表されうる（ただし本例は一例でありこれに限定されない）。より具体的には、本例においてはチェッカーボードの格子点の各座標を測定する。そして、測定された各座標は、ｘｙ座標ごとに行列に保存されうる。これら処理は既存のソフトウェアを用いて行うことができる。例えば、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ（登録商標）社の製品である「ＭＡＴＬＡＢ」（登録商標）のDetectCheckerboardPoints関数を使用してカメラ１０の撮影画像におけるチェッカーボード５０ｄの各格子点の座標が求められうる。
　そして、求められたチェッカーボード画像５０ｄの各格子点の座標に基づいて、チェッカーボード画像５０ｄの全画素の座標が補間処理によって求められうる。この処理は、例えば、チェッカーボード画像５０の全画素に対するチェッカーボード画像５０ｄのｘ座標とｙ座標とが、それぞれ、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社の製品である「ＭＡＴＬＡＢ」のgriddedInterpolant関数によって２次元補間され、ディストーションマップに保存されることで実現されうる。
（逆投影画像の生成方法）
　ディストーションマップ生成部３０４においてディストーションマップが生成されると、次に、逆投影画像生成部３０６において、解像度測定を行う際に用いられる測定用テストチャートの逆投影画像が生成される。図６は、カメラの撮影画像におけるチェッカーボード画像領域に対応する白色のテストチャート画像５０ｗと、その後に描画された測定用テストチャートの歪みの無い画像６２の一例を示す図である。より具体的には、歪みのあるチェッカーボード画像５０ｄの画像範囲を示す白色のテストチャート画像５０ｗにおいて、例えばコンピュータ装置３０のユーザがマウス等の入力装置を用いて解像度を測定しようとする箇所を示す矩形６１を指定する（描画する）。そして、この矩形６１が指定された箇所において、測定用テストチャートの歪みの無い画像６２が描画される。
　次に、ディストーションマップに基づいて、測定用テストチャートの歪みの無い画像６２を逆投影して、歪みのある測定用テストチャート画像を生成する。より具体的には、測定用テストチャートの歪みの無い画像６２の全画素の座標が、図５に示されるディストーションマップのチェッカーボード画像５０のいずれの座標（ｘ，ｙ）に対応するかに応じて、歪みの無い画像６２の各画素の座標（ｘ，ｙ）を逆変換することで歪みのある測定用テストチャート画像が生成されうる。図７は、測定用テストチャートの歪みの無い画像６２が逆投影されて生成された歪みのある測定用テストチャート６２ｄの一例を示す図である。
　また、解像度測定では輝度の変化を周波数特性に変換するため、輝度データの線形性を確保する必要がある。しかしながら、一般的にデジタルカメラの輝度特性は様々な理由により線形ではないため、輝度が既知であるテストチャート（ここでは「ステップチャート」という）を使用して、輝度データの線形性を補正する必要がある。そのため、測定用テストチャートと同様に、図８に示されるようにステップチャートについても、その歪みの無い画像６３が逆投影されて歪みのあるステップチャート６３ｄが生成される。
　また、図９は、以上のようにして生成された歪みのある測定用テストチャート画像６２ｄがディスプレイ２０に表示され、当該測定用テストチャート画像６２ｄをカメラ１０で撮影した際の撮影視野１０ａの一例を示す図である。撮影視野１０ａにおいては、測定用テストチャート画像６２ａは図７の歪みの無い画像６２と同様に歪みの無い状態で写し出されていることが分かる。これにより、カメラ１０の撮影視野のうち測定用テストチャート画像６２ａが写し出されている箇所においてコントラスト法による解像度の測定が可能となる。この解像度の測定は、従来のコントラスト法の手法により行うことができる。また、同じ白色のテストチャート画像５０ｗにおける他の箇所においても同様に解像度測定を行うことができる。なお、図８で説明された輝度データの線形性を補正するためのステップチャートについても、図９と同様に、歪みのあるステップチャート画像６３ｄがディスプレイ２０に表示され、当該ステップチャート画像６３ｄをカメラ１０で撮影することにより、カメラ１０の撮影視野１０ａにおいては歪みのないステップチャートが写し出される。そして、解像度測定が実行される際に、ステップチャート画像６３、６３ｄに応じて生成される輝度線形化ＬＵＴ（Look-Up Table）に基づいて輝度データが補正される。
　また、カメラ１０の撮影視野の中でチェッカーボード画像５０の範囲外において解像度測定を行う場合には、ディスプレイ２０（テストチャート）とカメラ１０との相対位置を変化させ、解像度測定を行う箇所をチェッカーボード画像が含み、かつ当該チェッカーボード画像５０の全体がカメラ１０の撮影視野に収まるようにして、上述したディストーションマップの生成から測定用テストチャートの逆投影画像の生成までの処理を繰り返すことでカメラの撮影視野における複数箇所において解像度の測定を行うことができる。
　なお、本実施形態においては、ディスプレイ２０に各種のテストチャートが表示されることとしたが、これに限定されない。例えば、テストチャートは紙に印刷されたものであってもよい。例えば屋外などディスプレイの輝度が不足するような環境においてはテストチャートを紙に印刷する等の方法が有効である。いずれの方法においても、（ディスプレイ２０に表示される、または紙に印刷される）テストチャートは、カメラ１０の画角内のうち解像度を測定しようとする任意の箇所を当該テストチャートが含むように配置されればよい。また、チェッカーボード画像５０からディストーションマップが生成され、歪みのあるテストチャート６２ｄが生成されて解像度の測定が行われるまでの間は、カメラ１０とテストチャートとの相対位置は、変化しないように固定される必要がある。
　以上のようにディストーションマップを生成し、当該ディストーションマップに基づいて歪みのあるテストチャートを生成することによって、カメラ１０の画角内の特定箇所においてコントラスト法を用いた解像度測定を行うことが可能となる。また、本実施形態に係る解像度測定方法においては、ディストーションマップを生成して解像度測定が行われるまでの間、カメラ１０とディスプレイ２０（テストチャート５０、５０ｄ、６２ｄ、６２ａ）との相対位置が変化しないことが求められるだけであり、カメラ１０とディスプレイ２０（テストチャート５０、５０ｄ、６２ｄ、６２ａ）との間の検査距離や、カメラ１０およびディスプレイ２０（テストチャート５０、５０ｄ、６２ｄ、６２ａ）の位置は特定のものに限定されない（解像度測定の度に変更することが可能である）。また、チェッカーボード画像５０の画素の座標と、カメラ画像における歪みのあるチェッカーボード５０ｄの画素の座標との対応関係に基づいて、歪みのあるテストチャート画像６２ｄが生成されてコントラスト法による解像度測定が実行される。そのため、歪曲特性式が未知であるカメラであっても解像度測定を行うことが可能である。
　ところで、従来のコントラスト法においては、複数の空間周波数について解像度測定が可能なテストチャート６２のような比較的大きなテストパターンが用いられるのが一般的である。このため、従来のコントラスト法においては、カメラ１０の画角内において狭い範囲で解像度を測定するのは困難であった。これに対し、本実施形態においては、図１０に示されるように、複数の空間周波数に対応した複数の測定用テストチャート（バーチャート）６２ｄを作成した。これらの測定用テストチャートも上述したようにディストーションマップが生成され、当該ディストーションマップに基づいて歪みのあるテストチャート６２ｄが生成される。そして、これらの歪みのある複数の測定用テストチャート６２ｄが時分割でディスプレイ２０の同じ箇所（カメラ１０の画角内のうち解像度測定を実行しようとする位置に対応）に表示され、これをカメラ１０が撮影する。これにより、撮影画像中においては測定用テストチャート６２ｄは歪みの無い測定用テストチャートとして撮影されるため、複数の空間周波数について解像度測定を行うことが可能となる。このような測定用テストチャート６２ｄの採用により、従来のコントラスト法において狭い範囲での解像度測定が困難であるという問題は解消されうる。
（処理フロー）
　図１１は、本実施形態に係る解像度測定システム１のコンピュータ装置３０における処理の一例を示すフロー図である。
　ステップＳ１００において、カメラ１０およびディスプレイ２０が配置される。カメラ１０とディスプレイ２０との相対位置は、本処理フローが終了するまで固定される。
　ステップＳ１０２において、データ入出力部３０２は、ディスプレイ２０に表示されたチェッカーボード画像５０について、カメラ１０で撮影された歪曲したチェッカーボード画像５０ｄの撮影画像データを取得する。
　ステップＳ１０４において、ディストーションマップ生成部３０４は、チェッカーボード画像５０と、ステップＳ１０２において取得された歪曲したチェッカーボード画像５０ｄの撮影画像データとによって、ディストーションマップを生成する。
　ステップＳ１０６において、逆投影画像生成部３０６は、白色のテストチャート画像５０ｗにおいてユーザによってマウス等によって指定された特定箇所（矩形６１）において測定用テストチャートの歪みの無い画像６２を生成する。また、この時、図１０に示されるような複数の測定用テストチャート画像の歪みの無い画像が生成されてもよい。また同様に、ステップＳ１０８において、逆投影画像生成部３０６は、輝度データの線形性の補正のためのステップチャートの歪みの無い画像６３を生成する。なお、ステップＳ１０６とＳ１０８の処理の順番は逆であってもよいし、並列に処理されてもよい。
　ステップＳ１１０において、逆投影画像生成部３０６は、ディストーションマップに基づいて、測定用テストチャートの歪みの無い画像６２を逆投影して、歪みのある測定用テストチャート画像６２ｄを生成する。また、この時、図１０に示されるような複数の測定用テストチャート画像６２ｄが生成されてもよい。また、生成された歪みのある測定用テストチャート画像６２ｄの画像データは、ディスプレイ２０に出力される。ディスプレイ２０は、当該画像データを取得して表示出力する。（または歪みのある測定用テストチャート画像６２ｄが紙に印刷されてもよい。）同様に、逆投影画像生成部３０６は、ステップチャートの歪みの無い画像６３についても逆投影を実行し、歪みのあるステップチャート６３ｄを生成する。生成された歪みのあるステップチャート画像６３ｄの画像データは、ディスプレイ２０に出力される。
　ステップＳ１１２において、カメラ１０で（ディスプレイ２０に表示された、または紙に印刷された）歪みのある測定用テストチャート画像６２ｄを撮影することにより、歪みの無い測定用テストチャート画像６２ａを用いたコントラスト法による解像度測定を実行する。また、解像度測定を実行する際に、ステップチャート画像６３、６３ｄに応じて生成される輝度線形化ＬＵＴに基づいて輝度データが補正される。また、この時、ディスプレイ２０において複数の測定用テストチャート画像６２ｄが時分割で表示出力されることで、複数の空間周波数について解像度測定が実行されてもよい。
　なお、カメラ１０が撮影した歪みのあるチェッカーボード画像５０ｄの画像範囲の他の箇所において解像度測定を行う場合には、ステップＳ１０６～Ｓ１１０の処理が繰り返される。
　さらに、カメラ１０の撮影視野のうち、チェッカーボード画像５０ｄの画像範囲以外の箇所の解像度測定を行う場合には、解像度測定を行う箇所がチェッカーボード画像５０ｄに含まれるように、ステップＳ１００の処理が実行される。そして、当該解像度測定を行う箇所について、ステップＳ１０２以降の処理が実行される。
　なお、本処理フローによる解像度測定方法は、コンピュータ装置に実行させるためのコンピュータプログラムとしても実現可能である。また、このようなコンピュータプログラムをコンピュータ装置が読出し可能な記録媒体に記録することも可能である。
（ハードウェア構成）
　上記説明されたコンピュータ装置３０の構成は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現可能である。図１２は、コンピュータ装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。図１２に示されるコンピュータ装置４０は、一例として、プロセッサ４１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３と、内蔵のハードディスク装置４４と、外付けハードディスク装置、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ、メモリスティック、ＳＤカード等のリムーバブルメモリ４５と、ユーザがコンピュータ装置４０とデータのやり取りを行うための入出力ユーザインタフェース４６（キーボード、マウス、タッチパネル、スピーカ、マイク、ランプ等）と、カメラ１０、ディスプレイ２０、またはその他の装置と通信可能な有線／無線の通信インタフェース４７と、ディスプレイ４８（ディスプレイ２０と兼用であってよい）と、を備える。本実施形態に係るコンピュータ装置３０の機能は、例えば、プロセッサ４１が、ハードディスク装置４４やＲＯＭ４３、リムーバブルメモリ４５等にあらかじめ格納されたプログラムをＲＡＭ４２等のメモリに読み出し、処理に必要な上述したデータを、ハードディスク装置４４やＲＯＭ４３、リムーバブルメモリ４５等から適宜読み出しながらプログラムを実行することで実現されうる。なお、図１２に示されるハードウェア構成はあくまで一例であって、これに限定されるものではない。
　ここまで、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
　また、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
１　解像度測定システム
１０　被検カメラ
２０　ディスプレイ（テストチャート）
３０　コンピュータ装置
３０２　データ入出両部
３０４　ディストーションマップ生成部
３０６　逆投影画像生成部
３０８　解像度測定部
４０　コンピュータ装置
４１　プロセッサ
４２　ＲＡＭ
４３　ＲＯＭ
４４　ハードディスク装置
４５　リムーバブルメモリ
４６　入出力ユーザインタフェース
４７　通信インタフェース
４８　ディスプレイ

Claims (7)

  1. 　コンピュータ装置によって実行されるカメラの解像度測定方法であって、
    　第１テストチャートの全画素の座標と、撮影視野に歪みが生じるカメラによって撮影された撮影画像における前記第１テストチャートの全画素の座標と、の対応関係を表すディストーションマップを生成するステップと、
    　前記ディストーションマップによって表される前記対応関係に応じて、前記撮影画像中の前記第１テストチャート内における特定エリアにおいて解像度の測定を行うための第２テストチャートの歪曲した画像である歪曲テストチャートを生成するステップと、
    　前記歪曲テストチャートを用いて前記特定エリアに対応する前記カメラの撮影視野の一部においてコントラスト法による解像度の測定を実行するステップと、
    　を含む解像度測定方法。
  2. 　前記第１テストチャートは格子状の画像であり、
    　前記ディストーションマップを生成するステップにおいて、前記撮影画像における前記第１テストチャートの各格子点の座標から前記撮影画像における前記第１テストチャートの全画素の座標を補間処理によって算出する、請求項１に記載の解像度測定方法。
  3. 　前記解像度の測定を実行するステップにおいて、前記歪曲テストチャートが外部のディスプレイ装置に出力される、請求項１に記載の解像度測定方法。
  4. 　前記歪曲テストチャートを生成するステップにおいて、複数の空間周波数に対応した複数の前記第２テストチャートの歪曲した画像である複数の前記歪曲テストチャートが生成され、
    　前記解像度の測定を実行するステップにおいて、前記複数の歪曲テストチャートを用いて前記解像度の測定を実行する、
    　請求項１に記載の解像度測定方法。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の解像度測定方法を実行するコンピュータ装置。
  6. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の解像度測定方法を実行するコンピュータ装置と、撮影視野に歪みが生じるカメラと、ディスプレイ装置と、を含む解像度測定システムであって、
    　前記ディスプレイ装置は、前記コンピュータ装置が生成する前記歪曲テストチャートを表示し、
    　前記コンピュータ装置は、前記ディスプレイ装置によって表示される前記歪曲テストチャートを前記カメラが撮影することによって、前記解像度の測定を実行するステップを実行する、
    　解像度測定システム。
  7. 　コンピュータ実行可能命令を格納したコンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令が実行されると、コンピュータ装置に、請求項１から４のいずれか一項に記載の解像度測定方法を実行させる、コンピュータ可読媒体。
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