렌즈 및 이미지의 해상도.

해상도의 정의는 무엇인가요? 그리고 왜 중요한가요?

해상도는 이미지의 선명도를 정의하며 고급 카메라 기능을 나타낼 수 있습니다.

해상도에는 네 가지 유형이 있습니다:

1.) 픽셀 수 해상도
2.) 시스템 해상도
3.) 렌즈 해상도
4.) 각도 해상도

모든 유형의 해상도는 서로 연관되어 있으며 컴퓨터 비전에 공동으로 영향을 미칩니다.

해결 방법이 왜 이렇게 혼란스러울 수 있을까요?

여러분은 혼자가 아닙니다! 전문가들조차도 "해상도"라는 용어가 실제로는 네 가지 다른 기술적 지표를 지칭할 때 혼용해서 사용합니다. 광학 엔지니어, 이미지 품질 엔지니어, 센서 엔지니어링, 컴퓨터 비전 엔지니어가 2018년 IEEE P2020 워킹 그룹 내에서 대화를 나누던 중 이러한 오해를 발견했습니다.

센서의 해상도는 별도의 기사에서 설명하는 CMOS 센서 포맷 유형(예: 1/3", 1/2" 등)과도 밀접한 관련이 있습니다.

해상도로서의 메가픽셀

픽셀 수 해상도

픽셀 수 해상도는 휴대폰 업계에서 대중화되었지만, 최종 출력/보기 이미지의 해상도가 50MP 이상인 경우가 드물기 때문에 50MP 이상의 카메라에 대해 오해하는 경우가 많습니다.

정의:

  • 센서에 있는 광 캡처 포토다이오드 웰의 총 개수입니다.
  • 디스플레이 및 프로젝터용 발광 소자의 총 개수입니다.
  • 디지털 이미지의 총 픽셀 수입니다.
카메라의 해상도는 실제로 64MP가 아닙니다.

정확한 사용:

카메라는 64메가픽셀로 12~16메가픽셀의 이미지를 생성합니다.

부정확한 사용:

카메라는 64MP입니다.

해상도로서의 SFR

시스템 해상도란 무엇이며 왜 중요한가요?

시스템 해상도는 모든 디지털 이미지의 품질을 결정할 수 있습니다. 디지털 카메라 생산 라인에서 렌즈, 렌즈-센서 간 정렬 및 이미지 처리 파이프라인이 최소 품질 임계값을 충족하는지 확인하기 위해 자주 사용됩니다. 또한 다양한 카메라와 이미지 처리/압축 방법을 벤치마킹하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이 메트릭에는 렌즈, 렌즈-센서 간 정렬, 센서, ADC 및 아날로그+디지털 이미지 처리 파이프라인의 입력이 포함됩니다. 

정의:

  • 공간 주파수 응답(SFR)은 이미지의 그라데이션에서 대비의 변화를 측정합니다. 

시스템 해상도를 계산하는 방법:

ISO12233을 따르거나 Imatest의 웹사이트를 참조하세요.

시스템 해상도를 표현하는 방법:

사진 높이별 선 너비, 필드 위치 및 조명을 포함하세요.

정확한 사용:

SFR은 1000lux 5000K 조명에서 25° 필드 각도에서 2000LW/PH입니다.

부정확한 사용:

이미지의 MTF는 2000 LW/PH입니다.

SFR이 컴퓨터 비전에 미치는 영향은 무엇인가요?

SFR

해상도로서의 MTF

 "광학 해상도"는 이미징 광학 엔지니어가 사용하며 시스템 해상도에 대한 입력입니다.

광학 해상도는 광학 시스템의 '선명도'를 나타냅니다. MTF는 현미경, 이미징 렌즈, 쌍안경 및 프로젝션 광학 장치를 포함한 초점 및 무초점 광학 시스템 모두에 적용됩니다. 

정의:

  • 광학 시스템이 두 점을 해결하는 능력입니다. 

광학 해상도를 표현하는 방법:

MTF를 백분율, 주파수, 필드 각도 및 파장으로 표시합니다.

정확한 사용:

렌즈의 포토픽 MTF는 50° 시야각에서 20%@200LP/mm입니다.

부정확한 사용:

렌즈의 MTF는 20%입니다.

해상도로서의 순간 FoV

"각도 해상도"는 항공우주/방위 산업 및 컴퓨터 비전 엔지니어가 사용합니다.

시스템의 각도 해상도에 따라 시야각당 픽셀 수가 결정됩니다. 또는 물체의 단위 거리당 픽셀 수입니다.

정의:

  •  이미지에서 픽셀이 기울어져 있는 객체 공간의 각도(또는 분)입니다. 

각도 해상도 계산 방법:
왜곡 프로필에 대한 각도 해상도가 포함된 고급 시야 계산기를 사용하세요.

각도 해상도를 표현하는 방법:

각도 해상도와 필드 각도를 모두 포함합니다.

정확한 사용:

이미징 시스템의 각도 해상도는 25° 필드 각도에서 각도당 12픽셀입니다.

부정확한 사용:

이미징 시스템의 각도 해상도는 각도당 12픽셀입니다.

각도 해상도가 컴퓨터 비전에 미치는 영향은 무엇인가요?

각도 해상도는 네트워크에 입력할 수 있는 가장 큰 객체 스케일을 정의합니다. 성능에 미치는 영향은 직접적입니다. 달러 등은 보행자 감지기의 평균 오탐률에 대한 직접적인 결과를 보여줍니다. 50픽셀 미만이면 최첨단 디텍터라도 50%의 감지 누락률을 보일 수 있습니다. 이 수치는 규모가 작아질수록 급격히 증가합니다.

SFR

From: Dollár, 외. "보행자 감지: 최첨단 기술 평가"

해상도로서의 메가픽셀과 MTF 결합

"효과적인 해상도"는 렌즈 공급업체 마케팅 팀에서 사용합니다.

유효 해상도는 새 카메라를 만들 때 렌즈 선택 범위를 빠르게 필터링할 수 있는 방법입니다. 렌즈의 광학 해상도(MTF)는 카메라 하드웨어에 대한 풍부한 경험이 없으면 이해하기 어려울 수 있습니다. 숙련된 카메라 엔지니어도 제조업체가 MTF 차트/테스트에서 어떤 트릭을 사용할 수 있는지 모르는 경우가 많기 때문에 유효 해상도는 시스템 수준 해상도로 바로 연결되는 지름길이 될 수 있습니다. 

정의:

  •  렌즈의 광학 해상도에 적합한 센서 픽셀 수 해상도입니다. 

효과적인 해결 방법을 표현하는 방법:

픽셀 수와 이미지 센서 포맷 크기를 모두 포함하세요.

정확한 사용:

이 렌즈는 12MP 1/2.3인치 센서에 적합합니다.

부정확한 사용:

이 렌즈의 광학 해상도는 모든 12MP 센서에 적합한 12MP 등급입니다.

이 오해의 소지가 있는 측정 기준은 렌즈 제조업체에서 영원히 사용 및 남용될 것입니다. 렌즈 구매자인 경우: 이제 경고를 받았습니다.

참조 및 관련 링크:
1.) Dollár, et. al. "보행자 감지: 최첨단 기술 평가"

2.) Vasiljevic, et. "컨볼루션 네트워크에 의한 인식에 대한 흐림의 영향 조사"

그렇다면 커먼랜드에서는 렌즈에 대해 이야기할 때 해상도를 어떻게 사용할까요?

렌즈 공급업체로서 소니는 경험적인 시스템 해상도 측정을 기반으로 객관적인 유효 해상도 점수를 제공합니다.



일반 렌즈 유효 해상도 지표의 경우:
픽셀 피치가 다른 여러 센서를 사용하여 초점 ISO12233:2014 측정을 수행합니다.
그런 다음 최대 이미지 원을 찾습니다.
최대 센서 크기와 화면비를 적용한 후 총 픽셀 수를 계산합니다.

각 센서 포맷 유형의 유효 해상도 지표:
일반 렌즈 유효 해상도와 동일한 픽셀 피치 측정을 수행합니다.
그런 다음 특정 포맷 유형의 4:3 화면비 센서에 맞는 픽셀 수를 계산합니다.

다른 이미지 품질 및 컴퓨터 비전 주제 보기

카메라 요구 사항을 결정하려고 하나요? 

무료 웹 기반 AoV 계산기를 사용하여 시스템의 시야각 요구 사항을 확인하세요. 그런 다음 M12 렌즈 계산기를 사용하여 사용 가능한 렌즈와 요구 사항을 일치시키세요. 피사계 심도 계산기는 모든 센서와 렌즈 조합에 대한 초점 거리와 피사계 심도를 제공합니다.

카메라 모듈 화각 계산기. 카메라 화각 계산기.
Basler 카메라 피사계 심도 계산기. 피사계 심도 계산기.

또한 많은 엔지니어가 흥미로워하는 다른 계산기도 몇 가지 있습니다.

젯슨 나노 미피 카메라 렌즈 초점 거리 계산기. EFL 계산기.
비전 시스템 카메라용 라즈베리 파이 HQ FoV 계산기
렌즈 초점 거리 계산기. EFL 계산기.
카메라 화각 계산기. 카메라 화각 계산기.
카메라 피사계 심도 계산기. DoF 계산기.
비전 시스템 카메라용 FoV 계산기

몇 가지 M12 렌즈를 소개합니다. M12 렌즈 계산기를 사용하여 50개 이상의 렌즈를 모두 검색하세요. 

215°@6.8mm M12 어안 렌즈

CIL220-F2.3-M12B650

215°@6.8mm M12 어안 렌즈

190°@6.4mm Fisheye Lens

CIL281-F1.8-M12A650

190°@6.4mm Fisheye Lens

광각 4mm M12 렌즈

CIL339-F1.6-M12B640

광각 4mm M12 렌즈

왜곡 없음 3.2mm 렌즈

CIL034-F2.3-M12ANIR

왜곡 없음 3.2mm 렌즈

왜곡 없음 6mm M12 렌즈

CIL062-F2.8-M12A650

왜곡 없음 6mm M12 렌즈

또한 머신 비전 및 공장 자동화를 위한 비용 효율적인 12MP+ C-마운트 렌즈도 있습니다.

180°@14.2mm C-마운트 어안 렌즈

CIL505-F2.2-CMANIR

180°@14.2mm C-마운트 어안 렌즈

8mm C-마운트 렌즈 1.1" 12MP

CIL508-F2.4-CMANIR

8mm C-마운트 렌즈 1.1" 12MP

12mm C-마운트 렌즈 1.1" 12MP CIL512

CIL512-F2.8-CMANIR

12mm C-마운트 렌즈 1.1" 12MP CIL512

16mm C-마운트 렌즈 1.1" 12MP

CIL513-F2.8-CMANIR

16mm C-마운트 렌즈 1.1" 12MP

25mm C-마운트 렌즈 1.1" 12MP

CIL514-F2.8-CMANIR

25mm C-마운트 렌즈 1.1" 12MP
215도 미니어처 어안 렌즈 CIL220
215도 미니어처 어안 렌즈 CIL220
M12 미니 어안 렌즈
미니어처 어안 렌즈
CIL220-F2.3-M12B650
215°@6.8mm M12 어안 렌즈
$39.00
고해상도 M12 어안 렌즈
고해상도 M12 어안 렌즈
S-마운트 어안 렌즈
임베디드 카메라 어안 렌즈
CIL281-F1.8-M12A650
190°@6.4mm Fisheye Lens
$59.00
광각 4mm M12 렌즈
광각 4mm M12 렌즈
광각 4mm M12 렌즈
CIL339-F1.6-M12B640
광각 4mm M12 렌즈
$99.00
Basler Dart 카메라 IP67 M12 렌즈
Basler Dart 카메라 IP67 M12 렌즈
에이스 카메라 파일럿 카메라 IP67 M12 렌즈
FLIR 카메라 S-마운트 렌즈 M12 렌즈
CIL034-F2.3-M12ANIR
왜곡 없음 3.2mm 렌즈
$39.00
6mm M12 렌즈
6mm M12 렌즈
라즈베리 파이 6mm 렌즈
6mm S-마운트 렌즈
CIL062-F2.8-M12A650
왜곡 없음 6mm M12 렌즈
$29.00
IR 보정 12mm M12 렌즈
IR 보정 12mm M12 렌즈
12mm S-마운트 렌즈
IR 보정 M12 렌즈
CIL122-F2.0-M12A650
IR 보정 12mm M12 렌즈
$59.00