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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-02
(45)【発行日】2024-07-10
(54)【発明の名称】ＭＴＦ測定装置およびそのプログラム
(51)【国際特許分類】
G01M 11/02 20060101AFI20240703BHJP
【ＦＩ】
G01M11/02 A
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020208916
(22)【出願日】2020-12-17
(65)【公開番号】P2021096260
(43)【公開日】2021-06-24
【審査請求日】2023-11-02
(31)【優先権主張番号】P 2019228347
(32)【優先日】2019-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】正岡 顕一郎
【審査官】小野寺 麻美子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０１３４１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２０２２１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１３１１８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０１７１３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１３６２２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１６８１０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２５８３１３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ １１／００ － Ｇ０１Ｍ １１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
境界でコントラストの異なるチャートを用いて、撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するＭＴＦ測定装置であって、前記撮像系が前記チャートを撮像したチャート画像から、前記境界を含んだ画像であるＲＯＩ画像を抽出するＲＯＩ画像抽出手段と、
前記ＲＯＩ画像から、エッジおよびその傾きを検出するエッジ検出手段と、
前記ＲＯＩ画像の画素位置と、前記画素位置を前記エッジの傾きに沿って投影した、前記ＲＯＩ画像の画素幅よりも小さい画素幅を単位とする投影軸のビンとを対応付ける投影位置対応付け手段と、
前記ＲＯＩ画像の前記エッジの近傍以外の画像領域において、輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似する勾配補正率関数近似手段と、
前記一次関数を用いて前記ＲＯＩ画像の画素位置ごとの輝度分布の勾配補正率を算出する勾配補正率算出手段と、
前記ＲＯＩ画像の画素位置ごとの画素値を、前記輝度分布の勾配補正率で補正し、対応する前記ビンに投影する勾配補正投影手段と、
前記ビンに投影された画素値を前記ビンごとに平均化してエッジプロファイルを生成する平均化手段と、
前記エッジプロファイルからＭＴＦを算出する周波数特性算出手段と、
を備えることを特徴とするＭＴＦ測定装置。
【請求項2】
前記勾配補正率関数近似手段は、前記ＲＯＩ画像の前記エッジの予め定めた画素数の幅方向の領域以外の画像領域において、前記輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似することを特徴とする請求項１に記載のＭＴＦ測定装置。
【請求項3】
前記勾配補正率関数近似手段は、前記ＲＯＩ画像の画素位置（ｘ，ｙ）における輝度分布の勾配補正率をＧ（ｘ，ｙ）、係数をｐ１，ｐ２とするＧ（ｘ，ｙ）＝１＋ｐ１ｘ＋ｐ２ｙの一次関数において、
前記ＲＯＩ画像の前記エッジの近傍で２分された画像領域の一方の輝度の高い領域である高輝度領域の各画素位置における画素値に当該画素位置に対応する前記勾配補正率を乗算した値の変動係数と、前記２分された画像領域の他方の輝度の低い領域である低輝度領域の各画素位置における画素値に当該画素位置に対応する前記勾配補正率を乗算した値の変動係数との和が最小となる前記係数ｐ１，ｐ２を求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＭＴＦ測定装置。
【請求項4】
前記勾配補正投影手段は、前記ＲＯＩ画像の画素位置ごとの画素値に前記勾配補正率を乗算することで前記輝度分布の勾配を補正することを特徴とする請求項３に記載のＭＴＦ測定装置。
【請求項5】
前記エッジの傾きに基づいて、前記エッジが前記投影軸に垂直となるように前記ＲＯＩ画像を回転させるＲＯＩ画像回転手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＭＴＦ測定装置。
【請求項6】
コンピュータを、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のＭＴＦ測定装置として機能させるためのＭＴＦ測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像系の空間周波数特性を示すＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を測定するＭＴＦ測定装置およびそのプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
高解像度テレビジョンの最大の特徴は、高い空間解像度であり、デジタルカメラ等の撮像系の解像度特性が重要となる。撮像系の解像度特性は、ＭＴＦで表すことができる。
現在、ＭＴＦを測定する方法として、撮像系が撮像する測定用のチャートのサイズが比較的小さく、撮像画角を正確にチャートサイズにフレーミングする必要がないSlanted-edge法（傾斜エッジ法；以下、エッジ法という）が一般的に用いられている（特許文献１，２、非特許文献１～４参照）。
現在、ＭＴＦを測定する方法として、撮像系が撮像する測定用のチャートのサイズが比較的小さく、撮像画角を正確にチャートサイズにフレーミングする必要がないSlanted-edge法（傾斜エッジ法；以下、エッジ法という）が一般的に用いられている（特許文献１，２、非特許文献１～４参照）。
【0003】
ここで、図１４を参照して、従来のエッジ法によるＭＴＦ測定について説明する。
まず、エッジ法は、図１４（ａ）に示すように、エッジを含んだチャートを撮像した画像（エッジ画像Ｉ）において、ＭＴＦの測定対象となるＲＯＩ（Region Of Interest：関心領域）を選定する。
次に、エッジ法は、図１４（ｂ）に示すように、ＲＯＩからエッジｅを検出し、その傾きθｅを求める。そして、エッジ法は、ＲＯＩの各画素を、エッジｅに沿って、等間隔に区分されたビンが並ぶ投影軸（ｘ軸）に投影する。このとき、ビンの幅は、ＲＯＩの１画素の幅の１／４，１／８といったサブピクセル幅とする。
まず、エッジ法は、図１４（ａ）に示すように、エッジを含んだチャートを撮像した画像（エッジ画像Ｉ）において、ＭＴＦの測定対象となるＲＯＩ（Region Of Interest：関心領域）を選定する。
次に、エッジ法は、図１４（ｂ）に示すように、ＲＯＩからエッジｅを検出し、その傾きθｅを求める。そして、エッジ法は、ＲＯＩの各画素を、エッジｅに沿って、等間隔に区分されたビンが並ぶ投影軸（ｘ軸）に投影する。このとき、ビンの幅は、ＲＯＩの１画素の幅の１／４，１／８といったサブピクセル幅とする。
【0004】
そして、エッジ法は、投影軸のビンに投影された画素の値を各ビンで平均化することで、図１４（ｃ）に示すようなオーバーサンプリングされたエッジ広がり関数（ＥＳＦ：Edge Spread Function）を求める。
さらに、エッジ法は、エッジ広がり関数を微分することで、図１４（ｄ）に示すような線広がり関数（ＬＳＦ：Line Spread Function）を求める。
最後に、エッジ法は、エッジ広がり関数をフーリエ変換して絶対値をとり、直流（空間周波数“０”）で正規化することで、図１４（ｅ）に示すように、ＭＴＦを求める。
さらに、エッジ法は、エッジ広がり関数を微分することで、図１４（ｄ）に示すような線広がり関数（ＬＳＦ：Line Spread Function）を求める。
最後に、エッジ法は、エッジ広がり関数をフーリエ変換して絶対値をとり、直流（空間周波数“０”）で正規化することで、図１４（ｅ）に示すように、ＭＴＦを求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１８－１３４１６号公報
【文献】特開２０１８－１３６２２２号公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】ISO 12233:2017,“Photography - Electronic still picture imaging - Resolution and spatial frequency responses”
【文献】K. Masaoka, K. Arai, and Y. Takiguchi, “Real-time measurement of ultra-high definition camera modulation transfer function,” SMPTE Motion Imaging Journal, 127(10), 2018, doi: 10.5594/JMI.2018.2868435. (in press)
【文献】K. Masaoka et. al., Modified slanted-edge method and multidirectional modulation transfer function estimation,” Optics Express 22(5):6040-6046, March 2014
【文献】「テレビジョンカメラシステムの解像度特性測定法 技術資料（ＡＲＩＢ ＴＲ－Ｂ４１）」、１．０版、Ｐ３－７、一般社団法人電波産業会、平成２８年９月２９日策定
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来手法のように、撮像系によって測定用のチャートを撮像する場合、測定を正確に行うため、チャート領域全体で輝度変化が±１０％程度以内になることが望ましい。
しかし、測定対象の撮像系や、使用する照明の光学系によっては、チャートに均一に照明を照射することが困難な場合がある。
例えば、水中カメラや顕微鏡カメラは、水中の状態や、照明の照射位置によって、チャートに均一に照明を照射することが困難である。また、照明は、レンズシェーディングによって、均一性を得ることが難しい場合がある。
このように、チャートに均一に照明が照射されない場合、従来の手法では、ＭＴＦの正しい測定結果を得ることができないという問題がある。
しかし、測定対象の撮像系や、使用する照明の光学系によっては、チャートに均一に照明を照射することが困難な場合がある。
例えば、水中カメラや顕微鏡カメラは、水中の状態や、照明の照射位置によって、チャートに均一に照明を照射することが困難である。また、照明は、レンズシェーディングによって、均一性を得ることが難しい場合がある。
このように、チャートに均一に照明が照射されない場合、従来の手法では、ＭＴＦの正しい測定結果を得ることができないという問題がある。
【0008】
そこで、本発明は、チャートに均一に照明が照射されていない場合でも、輝度を補正して精度よくＭＴＦを測定することが可能なＭＴＦ測定装置およびそのプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するため、本発明に係るＭＴＦ測定装置は、境界でコントラストの異なるチャートを用いて、撮像系の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するＭＴＦ測定装置であって、ＲＯＩ画像抽出手段と、エッジ検出手段と、投影位置対応付け手段と、勾配補正率関数近似手段と、勾配補正率算出手段と、勾配補正投影手段と、平均化手段と、周波数特性算出手段と、を備える構成とした。
【0010】
かかる構成において、ＭＴＦ測定装置は、ＲＯＩ画像抽出手段によって、撮像系がチャートを撮像したチャート画像から、境界を含んだ画像であるＲＯＩ画像を抽出する。
そして、ＭＴＦ測定装置は、エッジ検出手段によって、ＲＯＩ画像から、ソーベルフィルタ等によりエッジを検出するとともに、ハフ変換等によりエッジの傾きを検出する。
さらに、ＭＴＦ測定装置は、投影位置対応付け手段によって、ＲＯＩ画像の画素位置と、画素位置をエッジの傾きに沿って投影した、ＲＯＩ画像の画素幅よりも小さい画素幅を単位とする投影軸のビンとを対応付ける。
そして、ＭＴＦ測定装置は、エッジ検出手段によって、ＲＯＩ画像から、ソーベルフィルタ等によりエッジを検出するとともに、ハフ変換等によりエッジの傾きを検出する。
さらに、ＭＴＦ測定装置は、投影位置対応付け手段によって、ＲＯＩ画像の画素位置と、画素位置をエッジの傾きに沿って投影した、ＲＯＩ画像の画素幅よりも小さい画素幅を単位とする投影軸のビンとを対応付ける。
【0011】
そして、ＭＴＦ測定装置は、勾配補正率関数近似手段によって、ＲＯＩ画像のエッジの近傍以外の画像領域において、輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似する。ＲＯＩ画像のエッジの近傍以外の画像領域は、エッジの近傍で２分された輝度の高い領域である高輝度領域と、輝度の低い領域である低輝度領域とで構成され、照明が均一に照射されていれば、それぞれの領域は輝度が同じになる。しかし、照明が均一に照射されていなければ、それぞれの領域に輝度分布の勾配が発生する。そこで、勾配補正率関数近似手段は、この２つの領域における輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似する。この一次関数によって、画素位置ごとの輝度分布の勾配を補正するためのゲインを求めることが可能になる。
【0012】
そして、ＭＴＦ測定装置は、勾配補正率算出手段によって、一次関数を用いてＲＯＩ画像の画素位置ごとの輝度分布の勾配補正率を算出する。
そして、ＭＴＦ測定装置は、勾配補正投影手段によって、ＲＯＩ画像の画素位置ごとの画素値を輝度分布の勾配補正率で補正し、対応するビンに投影する。
さらに、ＭＴＦ測定装置は、平均化手段によって、ビンに投影された画素値をビンごとに平均化することで、エッジの特性を示すエッジプロファイルを生成する。このように、ＲＯＩ画像の画素値を、画素幅よりも小さいビンに投影して平均化することで、オーバーサンプリングしたエッジ広がり関数を求めることができる。
そして、ＭＴＦ測定装置は、周波数特性算出手段によって、エッジプロファイルを微分することで線広がり関数を求め、その線広がり関数をフーリエ変換することでＭＴＦを算出する。
そして、ＭＴＦ測定装置は、勾配補正投影手段によって、ＲＯＩ画像の画素位置ごとの画素値を輝度分布の勾配補正率で補正し、対応するビンに投影する。
さらに、ＭＴＦ測定装置は、平均化手段によって、ビンに投影された画素値をビンごとに平均化することで、エッジの特性を示すエッジプロファイルを生成する。このように、ＲＯＩ画像の画素値を、画素幅よりも小さいビンに投影して平均化することで、オーバーサンプリングしたエッジ広がり関数を求めることができる。
そして、ＭＴＦ測定装置は、周波数特性算出手段によって、エッジプロファイルを微分することで線広がり関数を求め、その線広がり関数をフーリエ変換することでＭＴＦを算出する。
【0013】
なお、ＭＴＦ測定装置は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるためのＭＴＦ測定プログラムで動作させることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、ＭＴＦ測定用のチャートを撮像した画像において、ＲＯＩ内で照明による輝度勾配を補正することで、精度よくＭＴＦを測定することができる。
これによって、本発明は、照明の均一性を確保することが困難な測定環境であっても、精度よくＭＴＦを測定することができる。
本発明によれば、ＭＴＦ測定用のチャートを撮像した画像において、ＲＯＩ内で照明による輝度勾配を補正することで、精度よくＭＴＦを測定することができる。
これによって、本発明は、照明の均一性を確保することが困難な測定環境であっても、精度よくＭＴＦを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置の構成を示すブロック構成図である。
【図2】均一に照明が照射されていないチャート画像の例を示す図である。
【図3】ＲＯＩの設定例を示す図である。
【図4】ＲＯＩ画像回転手段によるＲＯＩ画像の回転を示す図であって、（ａ）は回転前のＲＯＩ画像、（ｂ）は回転後のＲＯＩ画像を示す。
【図5】投影位置対応付け手段における投影情報を生成する手法を説明するための説明図である。
【図6】輝度分布の勾配を説明するためのＲＯＩ画像である。
【図7】エッジ近傍領域と高輝度領域と低輝度領域とに区分したＲＯＩ画像を示す。
【図8】勾配補正率関数近似手段の処理を説明するための説明図である
【図9】勾配補正投影手段の処理を説明するための説明図である。
【図10】平均化手段の処理を説明するための説明図である。
【図11】測定結果出力手段が表示するＭＴＦの測定結果を示すグラフ図である。
【図12】本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置の動作を示すフローチャートである。
【図13】変形例として、ＲＯＩ画像を回転しない場合のエッジ近傍領域と高輝度領域と低輝度領域とに区分したＲＯＩ画像を示す。
【図14】従来のエッジ法のＭＴＦ測定手順を（ａ）～（ｅ）で説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
【0017】
ＭＴＦ測定装置１は、境界でコントラストの異なるチャートＣＨを用いて、撮像系２の空間周波数特性を表すＭＴＦを測定するものである。ＭＴＦ測定装置１による測定を行う場合、撮像系２と表示装置３とを接続して使用する。
【0018】
撮像系２は、ＭＴＦの被測定対象となるビデオカメラまたはスチールカメラ、ＭＴＦの被測定対象となるレンズを含んだカメラ等である。また、被測定対象は、カメラのＤＥＴＡＩＬ（ディテール）コントロールによってＭＴＦが変化する映像であってもよい。
この撮像系２は、チャートＣＨを撮像した画像を、ＭＴＦ測定装置１に出力する。
この撮像系２は、チャートＣＨを撮像した画像を、ＭＴＦ測定装置１に出力する。
【0019】
チャートＣＨは、境界でコントラストの異なるＭＴＦ測定用のチャートである。ここでは、チャートＣＨとして図２に示す矢車チャートを例として説明するが、境界でコントラストの異なるエッジを含むものであれば、どのようなものであっても構わない。なお、図２のチャートＣＨは、照明が均一に照射されていない状態を示している。
【0020】
表示装置３は、ＭＴＦ測定装置１を操作するユーザインタフェースを提供するとともに、撮像系２が撮像したチャート画像、測定結果となるグラフ等を表示するものである。例えば、表示装置３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。
なお、表示装置３は、撮像系２が撮像したチャート画像を表示する表示装置と、測定結果となるグラフ等を表示する表示装置とをそれぞれ別に設けてもよい。
なお、表示装置３は、撮像系２が撮像したチャート画像を表示する表示装置と、測定結果となるグラフ等を表示する表示装置とをそれぞれ別に設けてもよい。
【0021】
以下、撮像系２で撮像された画像によって、撮像系２のＭＴＦを測定するＭＴＦ測定装置１の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、ＭＴＦ測定装置１は、チャート画像記憶手段１０と、ＲＯＩ設定手段１１と、測定指示手段１２と、ＲＯＩ画像抽出手段１３と、エッジ検出手段１４と、投影情報生成手段１５と、投影情報記憶手段１６と、エッジプロファイル生成手段１７と、周波数特性算出手段１８と、測定結果出力手段１９と、を備える。
図１に示すように、ＭＴＦ測定装置１は、チャート画像記憶手段１０と、ＲＯＩ設定手段１１と、測定指示手段１２と、ＲＯＩ画像抽出手段１３と、エッジ検出手段１４と、投影情報生成手段１５と、投影情報記憶手段１６と、エッジプロファイル生成手段１７と、周波数特性算出手段１８と、測定結果出力手段１９と、を備える。
【0022】
チャート画像記憶手段１０は、撮像系２でＭＴＦ測定用のチャートＣＨを撮像した画像（チャート画像）を記憶するものである。このチャート画像記憶手段１０は、図示を省略した映像入力手段を介して、チャート画像が撮像系２から入力され、入力したチャート画像を記憶する。このチャート画像記憶手段１０は、新たなチャート画像が撮像系２から入力された場合、すでに記憶しているチャート画像を新たなチャート画像で上書きする。このチャート画像記憶手段１０は、例えば、ハードディスク、メモリ等の一般的な記憶装置である。
なお、チャート画像記憶手段１０が記憶するチャート画像は、図示を省略した映像出力手段を介して表示装置３に出力されるとともに、ＲＯＩ画像抽出手段１３によって読み出される。
なお、チャート画像記憶手段１０が記憶するチャート画像は、図示を省略した映像出力手段を介して表示装置３に出力されるとともに、ＲＯＩ画像抽出手段１３によって読み出される。
【0023】
ＲＯＩ設定手段１１は、撮像系２で撮像したチャート画像内で、境界（エッジ）を含む関心領域（ＲＯＩ）を設定するものである。
このＲＯＩ設定手段１１は、表示装置３が表示しているチャート画像内において、測定者によって、任意形状の閉領域を指定されることで、当該閉領域をＲＯＩとして設定する。なお、ＲＯＩの形状は、領域内に１つのエッジのみを含むように設定する形状であれば、四角形（矩形、台形、ひし形等）、三角形、円、楕円等、任意の形状でよい。
ここでは、図３に示すように、チャートＣＨを撮像した画像において、矩形形状でＲＯＩが設定されたものとして説明する。
ＲＯＩ設定手段１１は、ＲＯＩの領域を特定するＲＯＩ情報（例えば、図３の例では、矩形を特定する４点の座標）を、ＲＯＩ画像抽出手段１３に出力する。
このＲＯＩ設定手段１１は、表示装置３が表示しているチャート画像内において、測定者によって、任意形状の閉領域を指定されることで、当該閉領域をＲＯＩとして設定する。なお、ＲＯＩの形状は、領域内に１つのエッジのみを含むように設定する形状であれば、四角形（矩形、台形、ひし形等）、三角形、円、楕円等、任意の形状でよい。
ここでは、図３に示すように、チャートＣＨを撮像した画像において、矩形形状でＲＯＩが設定されたものとして説明する。
ＲＯＩ設定手段１１は、ＲＯＩの領域を特定するＲＯＩ情報（例えば、図３の例では、矩形を特定する４点の座標）を、ＲＯＩ画像抽出手段１３に出力する。
【0024】
測定指示手段１２は、ＭＴＦ測定の開始や終了の測定指示を受け付けるものである。例えば、図示を省略したスイッチで指示を受け付けたり、表示装置３に指示画面を表示し、マウス等の操作によって指示を受け付けたりするものであってもよい。なお、測定指示手段１２は、ＭＴＦ測定の開始の指示とともに、動作モードを受け付ける。
【0025】
動作モードは、ＭＴＦ測定を行う際のＭＴＦ測定装置１の動作を規定するものである。ここでは、ＭＴＦ測定装置１は、動作モードとして、通常動作モードと、高速動作モードとで動作する。
通常動作モードは、ＲＯＩの画像（以下、ＲＯＩ画像という）におけるエッジの検出、投影情報の生成、エッジプロファイルの生成、および、周波数特性（ＭＴＦ）の算出を順次行うモードである。
高速動作モードは、通常動作モードにおいて予め生成した投影情報を参照することで、エッジの検出、投影情報の生成を省略して動作するモードである。
通常動作モードは、ＲＯＩの画像（以下、ＲＯＩ画像という）におけるエッジの検出、投影情報の生成、エッジプロファイルの生成、および、周波数特性（ＭＴＦ）の算出を順次行うモードである。
高速動作モードは、通常動作モードにおいて予め生成した投影情報を参照することで、エッジの検出、投影情報の生成を省略して動作するモードである。
【0026】
投影情報は、エッジ法におけるＲＯＩ画像の各画素位置と投影軸のビンの位置との対応付けを示す投影位置情報Ｔと、ＲＯＩ画像の照明により生じた輝度勾配を示す勾配補正情報Ｓとからなる情報である。この投影情報（投影位置情報Ｔおよび勾配補正情報Ｓ）の詳細については後記する。
【0027】
例えば、撮像系２がスチールカメラ等の静止画を入力するカメラの場合、ＭＴＦ測定装置１は、通常動作モードを指定されることで、撮像系２から入力される画像（静止画）に対して、１フレーム画像分のＭＴＦを測定する。
また、例えば、撮像系２がビデオカメラ等の動画を入力するカメラの場合、ＭＴＦ測定装置１は、通常動作モードを指定されることで、撮像系２から入力される画像（動画）に対して、フレーム画像ごとに逐次ＭＴＦを測定する。
なお、通常動作モードで動画を入力する場合、ＣＰＵパワーによっては、入力されるすべてのフレーム画像でＭＴＦを測定できない場合がある。この場合、ＭＴＦ測定装置１は、投影情報を生成することが主目的として動作することになる。
また、例えば、撮像系２がビデオカメラ等の動画を入力するカメラの場合、ＭＴＦ測定装置１は、通常動作モードを指定されることで、撮像系２から入力される画像（動画）に対して、フレーム画像ごとに逐次ＭＴＦを測定する。
なお、通常動作モードで動画を入力する場合、ＣＰＵパワーによっては、入力されるすべてのフレーム画像でＭＴＦを測定できない場合がある。この場合、ＭＴＦ測定装置１は、投影情報を生成することが主目的として動作することになる。
【0028】
また、ＭＴＦ測定装置１は、高速動作モードを指定されることで、撮像系２から入力される画像（動画）に対して、フレーム画像ごとに逐次ＭＴＦを測定する。このとき、ＭＴＦ測定装置１は、事前に通常動作モードにおいて生成した投影情報を参照することで、高速にＭＴＦを測定する。
ただし、高速動作モードは、エッジの位置や照明が、事前に行う通常動作モードと同じであることを前提とする。これによって、ＭＴＦ測定装置１は、高速動作モードにおいて、エッジの検出と投影情報の生成とを省略することができる。
ただし、高速動作モードは、エッジの位置や照明が、事前に行う通常動作モードと同じであることを前提とする。これによって、ＭＴＦ測定装置１は、高速動作モードにおいて、エッジの検出と投影情報の生成とを省略することができる。
【0029】
なお、ＭＴＦ測定装置１は、通常動作モードにおいて、フレーム画像ごとに、エッジの検出と投影情報の生成とを行って、ＭＴＦを測定することが可能なＣＰＵパワーであれば、動作モードを分ける必要はない。
測定指示手段１２は、開始、終了の測定指示をＲＯＩ画像抽出手段１３に出力する。また、測定指示手段１２は、指定された動作モードをＲＯＩ画像抽出手段１３およびエッジプロファイル生成手段１７に出力する。
測定指示手段１２は、開始、終了の測定指示をＲＯＩ画像抽出手段１３に出力する。また、測定指示手段１２は、指定された動作モードをＲＯＩ画像抽出手段１３およびエッジプロファイル生成手段１７に出力する。
【0030】
ＲＯＩ画像抽出手段１３は、チャート画像記憶手段１０が記憶するチャート画像から、ＲＯＩ設定手段１１で設定されたＲＯＩ情報で示されるＲＯＩの領域の画像を、ＲＯＩ画像として抽出するものである。
なお、ＲＯＩ画像抽出手段１３は、測定指示手段１２から、測定の開始を指定された場合、チャート画像記憶手段１０に順次記憶されるチャート画像から逐次ＲＯＩ画像を抽出する。そして、動作モードとして通常動作モードが指定された場合、ＲＯＩ画像抽出手段１３は、抽出したＲＯＩ画像を、エッジ検出手段１４とエッジプロファイル生成手段１７とに出力する。また、動作モードとして高速動作モードが指定された場合、ＲＯＩ画像抽出手段１３は、抽出したＲＯＩ画像を、エッジプロファイル生成手段１７に出力する。
なお、ＲＯＩ画像抽出手段１３は、測定指示手段１２から、測定の開始を指定された場合、チャート画像記憶手段１０に順次記憶されるチャート画像から逐次ＲＯＩ画像を抽出する。そして、動作モードとして通常動作モードが指定された場合、ＲＯＩ画像抽出手段１３は、抽出したＲＯＩ画像を、エッジ検出手段１４とエッジプロファイル生成手段１７とに出力する。また、動作モードとして高速動作モードが指定された場合、ＲＯＩ画像抽出手段１３は、抽出したＲＯＩ画像を、エッジプロファイル生成手段１７に出力する。
【0031】
エッジ検出手段１４は、ＲＯＩ画像抽出手段１３で抽出されたＲＯＩ画像から、エッジとその傾きを検出するものである。ここでは、エッジ検出手段１４は、エッジ抽出手段１４０と、エッジ傾き検出手段１４１と、を備える。
【0032】
エッジ抽出手段１４０は、ＲＯＩ画像抽出手段１３で抽出されたＲＯＩ画像から、エッジを抽出するものである。このエッジ抽出手段１４０におけるエッジの抽出手法は、既知の手法を用いることができる。例えば、エッジ抽出手段１４０は、ソーベルフィルタ，ラプラシアンフィルタ，キャニーフィルタ等、画像内の輝度値の変化を強調する先鋭化フィルタをＲＯＩ画像に適用し、２値化することでエッジを抽出したエッジ抽出画像を生成する。
【0033】
なお、ＲＯＩ画像が任意の形状で、ＲＯＩ境界がエッジとして抽出される場合、エッジ抽出手段１４０は、ＲＯＩ境界のエッジをマスク処理によって削除することとする。例えば、エッジ抽出手段１４０は、ＲＯＩの形状を特定するＲＯＩ情報に基づいて、ＲＯＩの輪郭線を太線化した領域に含まれるエッジを除外する。
このエッジ抽出手段１４０は、エッジを抽出したエッジ抽出画像をエッジ傾き検出手段１４１に出力する。
このエッジ抽出手段１４０は、エッジを抽出したエッジ抽出画像をエッジ傾き検出手段１４１に出力する。
【0034】
エッジ傾き検出手段１４１は、エッジ抽出手段１４０でエッジを抽出したエッジ抽出画像から、エッジを直線とみなして、直交座標の予め定めた一方の座標軸（ここでは、ｘｙ座標のｙ軸とする）に対する傾きを検出するものである。このエッジ傾き検出手段１４１におけるエッジの傾き検出は、既知の手法を用いることができる。例えば、エッジ傾き検出手段１４１は、ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換によりエッジの傾き検出を行う。
エッジ検出手段１４は、抽出したエッジ（エッジ抽出画像）と、エッジの傾き（角度）と、ＲＯＩ画像とを、投影情報生成手段１５に出力する。
エッジ検出手段１４は、抽出したエッジ（エッジ抽出画像）と、エッジの傾き（角度）と、ＲＯＩ画像とを、投影情報生成手段１５に出力する。
【0035】
投影情報生成手段１５は、エッジ検出手段１４で検出されたＲＯＩ画像のエッジおよびその傾きに基づいて、投影情報を生成するものである。ここでは、投影情報生成手段１５は、ＲＯＩ画像回転手段１５０と、投影位置対応付け手段１５１と、勾配補正率関数近似手段１５２と、勾配補正率算出手段１５３と、を備える。
【0036】
ＲＯＩ画像回転手段１５０は、エッジ検出手段１４で検出されたエッジの傾きに基づいて、ＲＯＩ画像のエッジが投影軸に垂直となるようにＲＯＩ画像を回転させるものである。
ここでは、ＲＯＩ画像回転手段１５０は、エッジ抽出画像のエッジの中心位置を原点として、ＲＯＩ画像を回転させる。
すなわち、ＲＯＩ画像回転手段１５０は、図４（ａ）に示すように、ＲＯＩ画像の座標系（ここでは、ｕｖ座標系とする）を、エッジ抽出画像のエッジの中心位置と同じＲＯＩ画像Ｒの画素位置を原点Ｏとする座標系（ここでは、ｘｙ座標系とする）に変換する。そして、ＲＯＩ画像回転手段１５０は、原点Ｏを中心として、エッジの傾きθｅだけ回転させることで、図４（ｂ）に示すように、エッジが投影軸（ｘ軸）に対して垂直となるように変換する。
ここでは、ＲＯＩ画像回転手段１５０は、エッジ抽出画像のエッジの中心位置を原点として、ＲＯＩ画像を回転させる。
すなわち、ＲＯＩ画像回転手段１５０は、図４（ａ）に示すように、ＲＯＩ画像の座標系（ここでは、ｕｖ座標系とする）を、エッジ抽出画像のエッジの中心位置と同じＲＯＩ画像Ｒの画素位置を原点Ｏとする座標系（ここでは、ｘｙ座標系とする）に変換する。そして、ＲＯＩ画像回転手段１５０は、原点Ｏを中心として、エッジの傾きθｅだけ回転させることで、図４（ｂ）に示すように、エッジが投影軸（ｘ軸）に対して垂直となるように変換する。
【0037】
このように、ＲＯＩ画像を回転することで、ＭＴＦ測定装置１は、チャートＣＨにおいて、エッジを含んだ任意の角度の領域をＲＯＩとすることができる。
なお、傾きの角度が０度，±４５度，±９０度の場合、すなわち、エッジが、水平方向，斜め４５度方向，垂直方向の場合、ＲＯＩ画像の回転に伴って、エッジの画素値が、投影軸の同じビンに投影されることになるため、エッジ法には適さない。しかし、チャートＣＨまたは撮像系２を傾けることで、これらの角度を避けることは容易である。もし、傾きの角度θが０度，±４５度，±９０度の場合、ＭＴＦ測定装置１は、エラーメッセージ等を表示し、測定者がチャートＣＨの角度を変える等の処理を行えばよい。
なお、傾きの角度が０度，±４５度，±９０度の場合、すなわち、エッジが、水平方向，斜め４５度方向，垂直方向の場合、ＲＯＩ画像の回転に伴って、エッジの画素値が、投影軸の同じビンに投影されることになるため、エッジ法には適さない。しかし、チャートＣＨまたは撮像系２を傾けることで、これらの角度を避けることは容易である。もし、傾きの角度θが０度，±４５度，±９０度の場合、ＭＴＦ測定装置１は、エラーメッセージ等を表示し、測定者がチャートＣＨの角度を変える等の処理を行えばよい。
【0038】
ＲＯＩ画像回転手段１５０は、回転前の座標系（ｕｖ座標系）におけるＲＯＩ画像の画素位置と、回転後の座標系（ｘｙ座標系）におけるＲＯＩ画像の画素位置とを対応付けて投影位置対応付け手段１５１に出力する。なお、回転後の座標値は実数とする。
また、ＲＯＩ画像回転手段１５０は、回転前後のＲＯＩ画像の画素位置と、回転後のＲＯＩ画像とを勾配補正率関数近似手段１５２に出力する。
また、ＲＯＩ画像回転手段１５０は、回転前後のＲＯＩ画像の画素位置と、回転後のＲＯＩ画像とを勾配補正率関数近似手段１５２に出力する。
【0039】
投影位置対応付け手段１５１は、ＲＯＩ画像の画素位置と、当該画素位置をエッジの傾きに沿って投影した、ＲＯＩ画像の画素幅よりも小さい画素幅を単位とする投影軸のビンとを対応付けるものである。
なお、ここでは、エッジが投影軸に対して垂直となるようにＲＯＩ画像を回転させているため、投影位置対応付け手段１５１は、図５に示すように、回転後のＲＯＩ画像Ｒの各画素の画素位置を投影軸（ｘ軸）のビンに対応付ける。
この投影軸のビンは、ＲＯＩ画像Ｒの画素よりも小さいサブピクセルとし、例えば、１画素の１／４や１／８とする。
なお、ここでは、エッジが投影軸に対して垂直となるようにＲＯＩ画像を回転させているため、投影位置対応付け手段１５１は、図５に示すように、回転後のＲＯＩ画像Ｒの各画素の画素位置を投影軸（ｘ軸）のビンに対応付ける。
この投影軸のビンは、ＲＯＩ画像Ｒの画素よりも小さいサブピクセルとし、例えば、１画素の１／４や１／８とする。
【0040】
投影位置対応付け手段１５１は、回転前のＲＯＩ画像の各画素の画素位置と、回転後のＲＯＩ画像の各画素のサブピクセル単位の投影軸のビン（サブ画素位置）と、を対応付けることで投影情報の一部である投影位置情報Ｔを生成する。
投影位置対応付け手段１５１は、生成した投影位置情報Ｔを投影情報記憶手段１６に記憶する。
投影位置対応付け手段１５１は、生成した投影位置情報Ｔを投影情報記憶手段１６に記憶する。
【0041】
勾配補正率関数近似手段１５２は、ＲＯＩ画像のエッジの近傍以外の画像領域において、輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似するものである。なお、エッジの近傍とは、エッジから予め定めた距離内の領域である。
チャートＣＨに均一に照明が照射されていない場合、エッジを境界として区分される２つの領域（黒領域、白領域）は、チャートＣＨ上ではそれぞれ同じコントラストであってもＲＯＩ画像の画素は輝度が異なる。なお、本手法では、チャートＣＨ全体に対して小さい領域であるＲＯＩ画像に対して、照明の影響による輝度分布の勾配補正率を、一次関数で近似する。
チャートＣＨに均一に照明が照射されていない場合、エッジを境界として区分される２つの領域（黒領域、白領域）は、チャートＣＨ上ではそれぞれ同じコントラストであってもＲＯＩ画像の画素は輝度が異なる。なお、本手法では、チャートＣＨ全体に対して小さい領域であるＲＯＩ画像に対して、照明の影響による輝度分布の勾配補正率を、一次関数で近似する。
【0042】
例えば、図６に示すＲＯＩ画像Ｒは、照明によって、右の方へ行くほど輝度が高くなった状態を示しており、一方向に輝度分布が異なることを示している。
そこで、勾配補正率関数近似手段１５２は、図７に示すように、エッジｅの近傍（±Δ画素）で２分された画像領域の一方の輝度の高い領域（高輝度領域Ａｈｉｇｈ）、および、他方の輝度の低い領域（低輝度領域Ａｌｏｗ）の画素値から、輝度分布の勾配補正率を近似する一次関数を求める。なお、エッジｅの近傍（±Δ画素）の領域（エッジ近傍領域Ａｍｉｄ）は、照明に関係なく画素値が変化する領域であるため、一次関数を求める対象からは除外する。なお、エッジの近傍を示す距離Δは、少なくともエッジの幅を除外する予め定めた画素数であって、例えば、１０～２０画素とする。
勾配補正率関数近似手段１５２は、画素位置（ｘ，ｙ）における輝度分布の勾配補正率Ｇ（ｘ，ｙ）を、以下の式（１）に示す一次関数で表したときの係数ｐ１，ｐ２を算出する。
そこで、勾配補正率関数近似手段１５２は、図７に示すように、エッジｅの近傍（±Δ画素）で２分された画像領域の一方の輝度の高い領域（高輝度領域Ａｈｉｇｈ）、および、他方の輝度の低い領域（低輝度領域Ａｌｏｗ）の画素値から、輝度分布の勾配補正率を近似する一次関数を求める。なお、エッジｅの近傍（±Δ画素）の領域（エッジ近傍領域Ａｍｉｄ）は、照明に関係なく画素値が変化する領域であるため、一次関数を求める対象からは除外する。なお、エッジの近傍を示す距離Δは、少なくともエッジの幅を除外する予め定めた画素数であって、例えば、１０～２０画素とする。
勾配補正率関数近似手段１５２は、画素位置（ｘ，ｙ）における輝度分布の勾配補正率Ｇ（ｘ，ｙ）を、以下の式（１）に示す一次関数で表したときの係数ｐ１，ｐ２を算出する。
【0043】
【数1】
【0044】
この式（１）の一次関数の意味について、図８を参照して説明する。なお、ここでは、説明を簡略化するため、ｘ座標に着目して説明する。
図８は、ＲＯＩ画像のあるｙ座標におけるｘ座標の画素値（輝度）の変化を示している。原点Ｏのｘ座標にエッジが存在しているものとする。この場合、ｘ座標が高輝度領域Ａｈｉｇｈの範囲および低輝度領域Ａｌｏｗの範囲では、チャートＣＨに均一に照明が照射されていれば、理想的には、図８のグラフ中、点線Ｌｉで示すように、高い輝度の画素値（白相当）と低い輝度の画素値（黒相当）とでそれぞれ画素値のレベルが一定となる。
ここで、図８は、ｘ軸の正の方へ行くほど輝度が高くなった状態を示しており、図８のグラフ中、実線Ｌｒに示すように、理想の輝度のレベル（理想レベル）対してｘ軸正方向に画素値が増大していく。
図８は、ＲＯＩ画像のあるｙ座標におけるｘ座標の画素値（輝度）の変化を示している。原点Ｏのｘ座標にエッジが存在しているものとする。この場合、ｘ座標が高輝度領域Ａｈｉｇｈの範囲および低輝度領域Ａｌｏｗの範囲では、チャートＣＨに均一に照明が照射されていれば、理想的には、図８のグラフ中、点線Ｌｉで示すように、高い輝度の画素値（白相当）と低い輝度の画素値（黒相当）とでそれぞれ画素値のレベルが一定となる。
ここで、図８は、ｘ軸の正の方へ行くほど輝度が高くなった状態を示しており、図８のグラフ中、実線Ｌｒに示すように、理想の輝度のレベル（理想レベル）対してｘ軸正方向に画素値が増大していく。
【0045】
この場合、理想レベルの画素値を“１”としたとき、ＲＯＩ画像の勾配補正率Ｇ（ｘ）は、係数ｐを用いて、Ｇ（ｘ）＝１＋ｐｘで表すことができる。このＧ（ｘ）は、理想レベルに補正する倍率を表すことになる。
このＧ（ｘ）をｘｙ座標系に拡張したものが、前記式（１）である。すなわち、Ｇ（ｘ，ｙ）は、理想レベルに近づけるためのゲインであって、（ｘ，ｙ）の画素値をＧ（ｘ，ｙ）倍することで理想の画素値を求めることが可能になる。
なお、エッジを原点Ｏの近傍に配置して輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似することで、エッジ近傍の輝度レベルの変化を小さくして、より正確なエッジの輝度レベルでＭＴＦを測定することができる。
図１に戻って、ＭＴＦ測定装置１の構成について説明する。
このＧ（ｘ）をｘｙ座標系に拡張したものが、前記式（１）である。すなわち、Ｇ（ｘ，ｙ）は、理想レベルに近づけるためのゲインであって、（ｘ，ｙ）の画素値をＧ（ｘ，ｙ）倍することで理想の画素値を求めることが可能になる。
なお、エッジを原点Ｏの近傍に配置して輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似することで、エッジ近傍の輝度レベルの変化を小さくして、より正確なエッジの輝度レベルでＭＴＦを測定することができる。
図１に戻って、ＭＴＦ測定装置１の構成について説明する。
【0046】
勾配補正率関数近似手段１５２は、前記式（１）の係数ｐ１，ｐ２をＲＯＩ画像の画素値から算出する。
ここでは、勾配補正率関数近似手段１５２は、高輝度領域Ａｈｉｇｈの各画素位置（ｘ，ｙ）における画素値に式（１）で算出される勾配補正率Ｇ（ｘ、ｙ）を乗算した値の変動係数（Coefficient of Variation）と、低輝度領域Ａｌｏｗの各画素位置（ｘ，ｙ）における画素値に式（１）で算出される勾配補正率Ｇ（ｘ、ｙ）を乗算した値の変動係数との和が最小となる係数ｐ１，ｐ２を探索する。
すなわち、勾配補正率関数近似手段１５２は、以下の式（２）で示す値が最小となる係数ｐ１，ｐ２を探索する。
ここでは、勾配補正率関数近似手段１５２は、高輝度領域Ａｈｉｇｈの各画素位置（ｘ，ｙ）における画素値に式（１）で算出される勾配補正率Ｇ（ｘ、ｙ）を乗算した値の変動係数（Coefficient of Variation）と、低輝度領域Ａｌｏｗの各画素位置（ｘ，ｙ）における画素値に式（１）で算出される勾配補正率Ｇ（ｘ、ｙ）を乗算した値の変動係数との和が最小となる係数ｐ１，ｐ２を探索する。
すなわち、勾配補正率関数近似手段１５２は、以下の式（２）で示す値が最小となる係数ｐ１，ｐ２を探索する。
【0047】
【数2】
【0048】
ここで、ＣＶ（ｖ）は、ｖの変動係数であって、ｖの標準偏差をｖの平均で割った値［ｓｔｄ（ｖ）／ｍｅａｎ（ｖ）］である。
また、ｎｈｉｇｈは、高輝度領域Ａｈｉｇｈに含まれる画素のインデックスである。ｖ（ｎｈｉｇｈ）は、インデックスｎｈｉｇｈに対応する画素の画素値である。Ｇ（ｎｈｉｇｈ）は、インデックスｎｈｉｇｈに対応する画素位置（ｘ，ｙ）の式（１）で算出される勾配補正率である。
また、ｎｌｏｗは、低輝度領域Ａｌｏｗに含まれる画素のインデックスである。ｖ（ｎｌｏｗ）は、インデックスｎｌｏｗに対応する画素の画素値である。Ｇ（ｎｌｏｗ）は、インデックスｎｌｏｗに対応する画素位置（ｘ，ｙ）の式（１）で算出される勾配補正率である。
また、ｎｈｉｇｈは、高輝度領域Ａｈｉｇｈに含まれる画素のインデックスである。ｖ（ｎｈｉｇｈ）は、インデックスｎｈｉｇｈに対応する画素の画素値である。Ｇ（ｎｈｉｇｈ）は、インデックスｎｈｉｇｈに対応する画素位置（ｘ，ｙ）の式（１）で算出される勾配補正率である。
また、ｎｌｏｗは、低輝度領域Ａｌｏｗに含まれる画素のインデックスである。ｖ（ｎｌｏｗ）は、インデックスｎｌｏｗに対応する画素の画素値である。Ｇ（ｎｌｏｗ）は、インデックスｎｌｏｗに対応する画素位置（ｘ，ｙ）の式（１）で算出される勾配補正率である。
【0049】
勾配補正率関数近似手段１５２が式（２）の値を最小（極小値）とする係数ｐ１，ｐ２の探索手法は、一般的な探索アルゴリズムを用いればよい。
例えば、勾配補正率関数近似手段１５２は、係数ｐ１，ｐ２の初期値をそれぞれ“０”とし、予め定めたステップ幅、例えば、±０．００５で増減させて式（２）を計算する処理を繰り返し、式（２）の値が最小となる係数ｐ１，ｐ２を求める。
勾配補正率関数近似手段１５２は、求めた係数ｐ１，ｐ２を勾配補正率算出手段１５３に出力する。
例えば、勾配補正率関数近似手段１５２は、係数ｐ１，ｐ２の初期値をそれぞれ“０”とし、予め定めたステップ幅、例えば、±０．００５で増減させて式（２）を計算する処理を繰り返し、式（２）の値が最小となる係数ｐ１，ｐ２を求める。
勾配補正率関数近似手段１５２は、求めた係数ｐ１，ｐ２を勾配補正率算出手段１５３に出力する。
【0050】
勾配補正率算出手段１５３は、勾配補正率関数近似手段１５２で近似された輝度分布の勾配補正率を示す一次関数を用いてＲＯＩ画像の画素位置ごとの輝度分布の勾配補正率を算出するものである。
勾配補正率算出手段１５３は、ＲＯＩ画像の画素位置（ｘ，ｙ）における輝度分布の勾配補正率Ｇ（ｘ，ｙ）を、勾配補正率関数近似手段１５２で求められた係数ｐ１，ｐ２を用いて、前記式（１）で求める。
ここでは、勾配補正率算出手段１５３は、回転前のＲＯＩ画像の各画素のインデックス（ｎ）と、当該画素に対応する回転後の画素位置（ｘ，ｙ）で算出された勾配補正率Ｇ（ｘ，ｙ）とを対応付けることで投影情報の一部である勾配補正情報Ｓを生成する。
勾配補正率算出手段１５３は、ＲＯＩ画像の画素位置（ｘ，ｙ）における輝度分布の勾配補正率Ｇ（ｘ，ｙ）を、勾配補正率関数近似手段１５２で求められた係数ｐ１，ｐ２を用いて、前記式（１）で求める。
ここでは、勾配補正率算出手段１５３は、回転前のＲＯＩ画像の各画素のインデックス（ｎ）と、当該画素に対応する回転後の画素位置（ｘ，ｙ）で算出された勾配補正率Ｇ（ｘ，ｙ）とを対応付けることで投影情報の一部である勾配補正情報Ｓを生成する。
【0051】
勾配補正率算出手段１５３は、生成した勾配補正情報Ｓを投影情報記憶手段１６に記憶する。
また、投影情報生成手段１５は、投影情報（投影位置情報Ｔおよび勾配補正情報Ｓ）を生成し、投影情報記憶手段１６に記憶した段階で、エッジプロファイル生成手段１７に、投影情報の生成完了を通知する。
また、投影情報生成手段１５は、投影情報（投影位置情報Ｔおよび勾配補正情報Ｓ）を生成し、投影情報記憶手段１６に記憶した段階で、エッジプロファイル生成手段１７に、投影情報の生成完了を通知する。
【0052】
投影情報記憶手段１６は、投影情報生成手段１５で生成された投影情報（投影位置情報Ｔおよび勾配補正情報Ｓ）を記憶するもので、メモリ等の一般的な記憶装置である。
投影位置情報Ｔは、回転前のＲＯＩ画像の各画素の画素位置と、投影軸（ｘ軸）のビンとを対応付けた情報である。
勾配補正情報Ｓは、回転前のＲＯＩ画像の各画素の画素位置と、各画素位置における輝度分布の勾配補正率とを対応付けた情報である。
この投影情報記憶手段１６に記憶されている投影情報は、エッジプロファイル生成手段１７によって参照される。
投影位置情報Ｔは、回転前のＲＯＩ画像の各画素の画素位置と、投影軸（ｘ軸）のビンとを対応付けた情報である。
勾配補正情報Ｓは、回転前のＲＯＩ画像の各画素の画素位置と、各画素位置における輝度分布の勾配補正率とを対応付けた情報である。
この投影情報記憶手段１６に記憶されている投影情報は、エッジプロファイル生成手段１７によって参照される。
【0053】
エッジプロファイル生成手段１７は、ＲＯＩ画像抽出手段１３で抽出されたＲＯＩ画像のエッジの画素分布形状を示すエッジプロファイルを生成するものである。ここでは、エッジプロファイル生成手段１７は、勾配補正投影手段１７０と、平均化手段１７１と、を備える。
【0054】
勾配補正投影手段１７０は、ＲＯＩ画像抽出手段１３で抽出されたＲＯＩ画像の画素位置ごとの画素値を、輝度分布の勾配補正率で補正し、対応する投影軸のビンに投影するものである。
この勾配補正投影手段１７０は、投影情報記憶手段１６に記憶されている勾配補正情報Ｓを参照して、ＲＯＩ画像の各画素の画素値の勾配を補正し、投影情報記憶手段１６に記憶されている投影位置情報Ｔを参照して、補正後の画素値を投影軸のビンに投影し、ビンごとの集合を生成する。なお、勾配補正投影手段１７０は、インデックスが付された各画素に対応して勾配補正情報Ｓとして記憶されている勾配補正率を乗算することで、勾配を補正する。
この勾配補正投影手段１７０は、投影情報記憶手段１６に記憶されている勾配補正情報Ｓを参照して、ＲＯＩ画像の各画素の画素値の勾配を補正し、投影情報記憶手段１６に記憶されている投影位置情報Ｔを参照して、補正後の画素値を投影軸のビンに投影し、ビンごとの集合を生成する。なお、勾配補正投影手段１７０は、インデックスが付された各画素に対応して勾配補正情報Ｓとして記憶されている勾配補正率を乗算することで、勾配を補正する。
【0055】
勾配補正投影手段１７０は、図９に示すように、ＲＯＩ画像抽出手段１３で抽出されたＲＯＩ画像Ｒの画素について、画素位置に対応する勾配補正率を乗算（×Ｇ）して補正された画素値をサブピクセル単位の投影軸のビンに投影する。
これによって、勾配補正投影手段１７０は、ＲＯＩ画像の画素値を、輝度分布の勾配分だけ補正した画素値で投影軸のビンに投影することができ、照明の影響を抑えることができる。
勾配補正投影手段１７０は、ビンごとの画素値の集合を平均化手段１７１に出力する。
これによって、勾配補正投影手段１７０は、ＲＯＩ画像の画素値を、輝度分布の勾配分だけ補正した画素値で投影軸のビンに投影することができ、照明の影響を抑えることができる。
勾配補正投影手段１７０は、ビンごとの画素値の集合を平均化手段１７１に出力する。
【0056】
平均化手段１７１は、勾配補正投影手段１７０で生成された投影軸のビンごとの画素値の集合を、ビンごとに平均化するものである。
これによって、平均化手段１７１は、図１０に示すように、サブピクセル単位の投影軸と画素値を対応付けたエッジの画素分布形状を示すエッジプロファイルを生成する。
平均化手段１７１は、生成したエッジプロファイルを周波数特性算出手段１８に出力する。
これによって、平均化手段１７１は、図１０に示すように、サブピクセル単位の投影軸と画素値を対応付けたエッジの画素分布形状を示すエッジプロファイルを生成する。
平均化手段１７１は、生成したエッジプロファイルを周波数特性算出手段１８に出力する。
【0057】
なお、エッジプロファイル生成手段１７は、測定指示手段１２から動作モードとして、通常動作モードを指示された場合、投影情報生成手段１５から投影情報の生成完了を通知された段階で、ＲＯＩ画像抽出手段１３で抽出されたＲＯＩ画像からエッジプロファイルを生成する。
また、エッジプロファイル生成手段１７は、測定指示手段１２から動作モードとして、高速動作モードを指示された場合、投影情報生成手段１５から投影情報の生成完了を待たずに、ＲＯＩ画像抽出手段１３で抽出されたＲＯＩ画像からエッジプロファイルを生成する。
また、エッジプロファイル生成手段１７は、測定指示手段１２から動作モードとして、高速動作モードを指示された場合、投影情報生成手段１５から投影情報の生成完了を待たずに、ＲＯＩ画像抽出手段１３で抽出されたＲＯＩ画像からエッジプロファイルを生成する。
【0058】
周波数特性算出手段１８は、エッジプロファイル生成手段１７で生成されたエッジプロファイルからＭＴＦを算出するものである。
この周波数特性算出手段１８は、エッジプロファイル生成手段１７で生成されたエッジプロファイルを微分することで、線広がり関数（ＬＳＦ：Line Spread Function）を求め、そのＬＳＦをフーリエ変換する。これによって、周波数特性算出手段１８は、ＭＴＦを求めることができる。
この周波数特性算出手段１８は、算出したＭＴＦを測定結果出力手段１９に出力する。
この周波数特性算出手段１８は、エッジプロファイル生成手段１７で生成されたエッジプロファイルを微分することで、線広がり関数（ＬＳＦ：Line Spread Function）を求め、そのＬＳＦをフーリエ変換する。これによって、周波数特性算出手段１８は、ＭＴＦを求めることができる。
この周波数特性算出手段１８は、算出したＭＴＦを測定結果出力手段１９に出力する。
【0059】
測定結果出力手段１９は、周波数特性算出手段１８で算出されたＭＴＦの測定結果を表示するものである。この測定結果出力手段１９は、周波数特性算出手段１８で算出されたＭＴＦをグラフ化する。
例えば、測定結果出力手段１９は、図１１に示すように、横軸を周波数（ｃｙｃｌｅｓ／ｐｉｘｅｌ）、縦軸をＭＴＦとするグラフに対応するデータをプロットする。
測定結果出力手段１９は、このグラフを表示装置３に出力して表示する。これによって、測定者は、被測定対象である撮像系２のＭＴＦを認識することができる。
例えば、測定結果出力手段１９は、図１１に示すように、横軸を周波数（ｃｙｃｌｅｓ／ｐｉｘｅｌ）、縦軸をＭＴＦとするグラフに対応するデータをプロットする。
測定結果出力手段１９は、このグラフを表示装置３に出力して表示する。これによって、測定者は、被測定対象である撮像系２のＭＴＦを認識することができる。
【0060】
なお、図１１中、実線のグラフＬＣＯＲＲは、本発明のＭＴＦ測定装置１が出力するＭＴＦ測定結果を示している。また、図１１中、破線のグラフＬが、輝度勾配を補正しない従来のＭＴＦ測定装置によるＭＴＦ測定結果を示している。
図１１のグラフＬに示すように、補正を行わない場合、ＤＣ（０cycles/pixel）に近い成分が輝度勾配により過小評価され、全体的にＭＴＦ特性が下がっている。
このように、ＭＴＦ測定装置１は、照明による輝度勾配の影響を抑えてＭＴＦを測定することができる。
図１１のグラフＬに示すように、補正を行わない場合、ＤＣ（０cycles/pixel）に近い成分が輝度勾配により過小評価され、全体的にＭＴＦ特性が下がっている。
このように、ＭＴＦ測定装置１は、照明による輝度勾配の影響を抑えてＭＴＦを測定することができる。
【0061】
以上説明したようにＭＴＦ測定装置１を構成することで、ＭＴＦ測定装置１は、チャートＣＨに均一に照明が照射されていない場合でも、照明による輝度分布の勾配の影響を抑えてＭＴＦを測定することができる。
なお、ＭＴＦ測定装置１は、図示を省略したコンピュータを、前記した各手段として機能させるためのＭＴＦ測定プログラムで動作させることができる。
なお、ＭＴＦ測定装置１は、図示を省略したコンピュータを、前記した各手段として機能させるためのＭＴＦ測定プログラムで動作させることができる。
【0062】
［ＭＴＦ測定装置の動作］
次に、図１２を参照（構成については適宜図１参照）して、本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置１の動作について説明する。
ここでは、ＭＴＦ測定装置１は、撮像系２から入力される、チャートＣＨを撮像したチャート画像を、逐次、チャート画像記憶手段１０に記憶するとともに、表示装置３にチャート画像を表示する。以下、ＭＴＦ測定装置１がチャート画像からＭＴＦを測定する動作について詳細に説明する。なお、ＭＴＦ測定装置１は、測定指示手段１２によって、通常動作モードに設定されているものとする。
次に、図１２を参照（構成については適宜図１参照）して、本発明の実施形態に係るＭＴＦ測定装置１の動作について説明する。
ここでは、ＭＴＦ測定装置１は、撮像系２から入力される、チャートＣＨを撮像したチャート画像を、逐次、チャート画像記憶手段１０に記憶するとともに、表示装置３にチャート画像を表示する。以下、ＭＴＦ測定装置１がチャート画像からＭＴＦを測定する動作について詳細に説明する。なお、ＭＴＦ測定装置１は、測定指示手段１２によって、通常動作モードに設定されているものとする。
【0063】
ステップＳ１において、ＲＯＩ設定手段１１は、ＲＯＩの位置、大きさ等を設定する。例えば、ＲＯＩ設定手段１１は、表示装置３が表示しているチャート画像内において、測定者によって、任意形状の閉領域を指定されることで、ＲＯＩを設定する。
ステップＳ２において、ＲＯＩ画像抽出手段１３は、チャート画像記憶手段１０が記憶するチャート画像から、ステップＳ１で設定されたＲＯＩの領域の画像を、ＲＯＩ画像として抽出する。
ステップＳ２において、ＲＯＩ画像抽出手段１３は、チャート画像記憶手段１０が記憶するチャート画像から、ステップＳ１で設定されたＲＯＩの領域の画像を、ＲＯＩ画像として抽出する。
【0064】
ステップＳ３において、エッジ検出手段１４のエッジ抽出手段１４０は、ステップＳ２で抽出されたＲＯＩ画像から、エッジを検出する。
ステップＳ４において、エッジ検出手段１４のエッジ傾き検出手段１４１は、ステップＳ３で検出されたエッジを直線とみなし、エッジの傾きを計算する。
ステップＳ４において、エッジ検出手段１４のエッジ傾き検出手段１４１は、ステップＳ３で検出されたエッジを直線とみなし、エッジの傾きを計算する。
【0065】
ステップＳ５において、投影情報生成手段１５のＲＯＩ画像回転手段１５０は、ステップＳ４で検出されたエッジの傾きに基づいて、ＲＯＩ画像のエッジが投影軸に垂直となるように、エッジの中心位置を原点とする座標系でＲＯＩ画像を回転させる。
ステップＳ６において、投影情報生成手段１５の投影位置対応付け手段１５１は、回転前のＲＯＩ画像の各画素の画素位置（ｕ，ｖ）と、ステップＳ５における回転後のＲＯＩ画像の各画素のサブピクセル単位の投影軸のビンの位置と、を対応付けて、投影情報の一部である投影位置情報Ｔを生成する。投影位置対応付け手段１５１は、投影位置情報Ｔを投影情報記憶手段１６に記憶する。
ステップＳ６において、投影情報生成手段１５の投影位置対応付け手段１５１は、回転前のＲＯＩ画像の各画素の画素位置（ｕ，ｖ）と、ステップＳ５における回転後のＲＯＩ画像の各画素のサブピクセル単位の投影軸のビンの位置と、を対応付けて、投影情報の一部である投影位置情報Ｔを生成する。投影位置対応付け手段１５１は、投影位置情報Ｔを投影情報記憶手段１６に記憶する。
【0066】
ステップＳ７において、投影情報生成手段１５の勾配補正率関数近似手段１５２は、図７に示すように、エッジの近傍（±Δ画素）以外の輝度の高い領域（高輝度領域Ａｈｉｇｈ）、および、輝度の低い領域（低輝度領域Ａｌｏｗ）の画素値から、輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似する。すなわち、勾配補正率関数近似手段１５２は、前記式（２）が最小となる前記式（１）の一次関数の係数ｐ１，ｐ２を求める。
【0067】
ステップＳ８において、投影情報生成手段１５の勾配補正率算出手段１５３は、ステップＳ７で求められた係数ｐ１，ｐ２を用いて、前記式（１）により、回転後のＲＯＩ画像の画素位置（ｘ，ｙ）における輝度分布の勾配補正率Ｇ（ｘ，ｙ）を算出し、回転前のＲＯＩ画像の画素位置（ｕ，ｖ）と対応付けて、投影情報の一部である勾配補正情報Ｓを生成する。勾配補正率算出手段１５３は、勾配補正情報Ｓを投影情報記憶手段１６に記憶する。
【0068】
ステップＳ９において、エッジプロファイル生成手段１７の勾配補正投影手段１７０は、投影情報（投影位置情報Ｔおよび勾配補正情報Ｓ）を参照して、ステップＳ３で抽出されたＲＯＩ画像の各画素の画素値の勾配を補正し、補正後の画素値を投影軸のビンに投影し、ビンごとの集合を生成する。
ステップＳ１０において、エッジプロファイル生成手段１７の平均化手段１７１は、ステップＳ９で生成された投影軸のサブピクセル単位の画素値の集合を、ビン単位で平均化する。これによって、エッジプロファイル生成手段１７は、ＲＯＩ画像のエッジの画素分布形状を示すエッジプロファイルを生成することができる。
ステップＳ１０において、エッジプロファイル生成手段１７の平均化手段１７１は、ステップＳ９で生成された投影軸のサブピクセル単位の画素値の集合を、ビン単位で平均化する。これによって、エッジプロファイル生成手段１７は、ＲＯＩ画像のエッジの画素分布形状を示すエッジプロファイルを生成することができる。
【0069】
ステップＳ１１において、ＭＴＦ測定装置１は、周波数特性算出手段１８によって、ステップＳ１０で生成されたエッジプロファイルを微分することで、線広がり関数（ＬＳＦ）を求め、そのＬＳＦをフーリエ変換することでＭＴＦを算出する。
ステップＳ１２において、ＭＴＦ測定装置１は、測定結果出力手段１９によって、ステップＳ１１で算出されたＭＴＦの測定結果を表示する。例えば、測定結果出力手段１９は、図１１に示すように、横軸を周波数（ｃｙｃｌｅｓ／ｐｉｘｅｌ）、縦軸をＭＴＦとするグラフに対応するデータをプロットして、表示装置３に表示する。
ステップＳ１２において、ＭＴＦ測定装置１は、測定結果出力手段１９によって、ステップＳ１１で算出されたＭＴＦの測定結果を表示する。例えば、測定結果出力手段１９は、図１１に示すように、横軸を周波数（ｃｙｃｌｅｓ／ｐｉｘｅｌ）、縦軸をＭＴＦとするグラフに対応するデータをプロットして、表示装置３に表示する。
【0070】
以上の動作によって、ＭＴＦ測定装置１は、測定者によって設定されるチャートＣＨ上のＲＯＩでＭＴＦを測定することができる。
これによって、ＭＴＦ測定装置１は、チャートＣＨに均一に照明が照射されていない場合でも、照明による輝度分布の勾配を補正することで、照明による輝度分布の勾配の影響を抑えてＭＴＦを測定することができる。
これによって、ＭＴＦ測定装置１は、チャートＣＨに均一に照明が照射されていない場合でも、照明による輝度分布の勾配を補正することで、照明による輝度分布の勾配の影響を抑えてＭＴＦを測定することができる。
【0071】
なお、ここでは、動作モードとして通常動作モードが設定された場合の動作について説明した。動作モードとして高速動作モードが設定された場合、ＭＴＦ測定装置１は、逐次、チャート画像記憶手段１０に記憶されるチャート画像に対して、ステップＳ９からＳ１２の動作を繰り返すこととすればよい。ただし、高速動作モードは、予め通常動作モードでステップＳ１からＳ８を動作させ、投影情報を投影情報記憶手段１６に記憶し、エッジの位置や照明が、事前に行う通常動作モードと同じであることを前提とする。
【0072】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されものではない。
ここでは、ＭＴＦ測定装置１は、ＲＯＩ画像回転手段１５０によって、エッジが投影軸に直交するようにＲＯＩ画像を回転させることで、任意の角度のエッジを用いたＭＴＦの測定を可能とした。
しかし、撮像系２が、例えば、垂直に対してチャートＣＨのエッジを数度傾けた状態でチャートＣＨを撮像することを前提とした場合、必ずしもＲＯＩ画像を回転させる必要はない。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されものではない。
ここでは、ＭＴＦ測定装置１は、ＲＯＩ画像回転手段１５０によって、エッジが投影軸に直交するようにＲＯＩ画像を回転させることで、任意の角度のエッジを用いたＭＴＦの測定を可能とした。
しかし、撮像系２が、例えば、垂直に対してチャートＣＨのエッジを数度傾けた状態でチャートＣＨを撮像することを前提とした場合、必ずしもＲＯＩ画像を回転させる必要はない。
【0073】
この場合、投影情報生成手段１５から、ＲＯＩ画像回転手段１５０を省略することができる。また、この場合、勾配補正率関数近似手段１５２は、図１３に示すように、斜めのエッジｅにおいて、水平方向のエッジｅの近傍（±Δ画素）の領域をエッジ近傍領域Ａｍｉｄとして、それより輝度の高い領域を高輝度領域Ａｈｉｇｈ、輝度の低い領域を低輝度領域Ａｌｏｗとすればよい。なお、図１３に示すように、勾配補正率関数近似手段１５２は、ＲＯＩ画像Ｒ中のエッジｅの中心を原点とする座標系（ｘｙ座標系）で、輝度分布の勾配補正率を一次関数で近似することが好ましい。
【符号の説明】
【0074】
１ ＭＴＦ測定装置
１０ チャート画像記憶手段
１１ ＲＯＩ設定手段
１２ 測定指示手段
１３ ＲＯＩ画像抽出手段
１４ エッジ検出手段
１４０ エッジ抽出手段
１４１ エッジ傾き検出手段
１５ 投影情報生成手段
１５０ ＲＯＩ画像回転手段
１５１ 投影位置対応付け手段
１５２ 勾配補正率関数近似手段
１５３ 勾配補正率算出手段
１６ 投影情報記憶手段
１７ エッジプロファイル生成手段
１７０ 勾配補正投影手段
１７１ 平均化手段
１８ 周波数特性算出手段
１９ 測定結果出力手段
２ 撮像系
３ 表示装置
ＣＨ チャート
１０ チャート画像記憶手段
１１ ＲＯＩ設定手段
１２ 測定指示手段
１３ ＲＯＩ画像抽出手段
１４ エッジ検出手段
１４０ エッジ抽出手段
１４１ エッジ傾き検出手段
１５ 投影情報生成手段
１５０ ＲＯＩ画像回転手段
１５１ 投影位置対応付け手段
１５２ 勾配補正率関数近似手段
１５３ 勾配補正率算出手段
１６ 投影情報記憶手段
１７ エッジプロファイル生成手段
１７０ 勾配補正投影手段
１７１ 平均化手段
１８ 周波数特性算出手段
１９ 測定結果出力手段
２ 撮像系
３ 表示装置
ＣＨ チャート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
