렌즈 및 이미지 해상도

해상도의 정의는 무엇이며 왜 중요할까요?

해상도가 왜 그렇게 혼란스러울 수 있을까요?

혼자가 아닙니다! 전문가들조차도 실제로 4가지 다른 기술 지표를 지칭할 때 "해상도"라는 용어를 혼용하여 사용합니다. IEEE P2020 워킹 그룹 내에서 2018년 대화 중 광학 엔지니어, 이미지 품질 엔지니어, 센서 엔지니어링 및 컴퓨터 비전 엔지니어 간의 이러한 오해를 발견했습니다.

센서의 해상도는 CMOS 센서 형식 유형(예: 1/3", 1/2" 등)과 밀접한 관련이 있으며, 이에 대해서는 별도의 문서에서 설명합니다.

해상도로서의 메가픽셀

픽셀 수 해상도

픽셀 수 해상도는 휴대폰 업계에서 대중화되었지만 최종 출력/보기 이미지가 50MP+ 해상도를 거의 갖지 않기 때문에 50MP+ 카메라의 경우 오해의 소지가 있는 경우가 많습니다.

정의:

• 센서에서 빛을 캡처하는 포토다이오드 웰의 총 개수입니다.
  
• 디스플레이 및 프로젝터의 총 발광 소자 수입니다.
• 디지털 이미지의 총 픽셀 수입니다.

해상도로서의 SFR

시스템 해상도란 무엇이며 왜 중요할까요?

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

정의:

• SFR(Spatial Frequency Response, 공간 주파수 응답)은 이미지의 그라데이션에서 대비 변화를 측정합니다. 

시스템 해상도를 계산하는 방법:

ISO12233을 따르거나 Imatest 웹사이트를 참조하십시오.

시스템 해상도를 표현하는 방법:

사진 높이별 선 너비, 필드 위치 및 조명을 포함하세요.

SFR이 컴퓨터 비전에 미치는 영향은 무엇입니까?

From: 출처: Vasiljevic, et. "흐림이 컨볼루션 네트워크의 인식에 미치는 영향 조사"

해상도로서의 MTF

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

광학 해상도는 광학 시스템의 '선명도'를 특징짓습니다. MTF는 현미경, 이미징 렌즈, 쌍안경 및 투사 광학 장치를 포함하여 초점 및 비초점 광학 시스템 모두에 적용됩니다. 

정의:

• 두 지점을 구별할 수 있는 광학 시스템의 능력입니다. 

광학 해상도를 표현하는 방법:

MTF를 백분율, 주파수, 필드 각도 및 파장으로 표시합니다.

해상도로서의 순간 FoV

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

시스템의 각도 해상도는 FoV의 각도당 픽셀 수 또는 객체 전체의 단위 거리당 픽셀 수를 결정합니다.

정의:

•  이미지의 픽셀이 차지하는 객체 공간의 각도(또는 분)입니다. 

각도 분해능 계산 방법:
왜곡 프로필에 대한 각도 분해능이 포함된 고급 시야각 계산기를 사용하십시오.

각도 해상도를 표현하는 방법:

각도 해상도와 필드 각도를 모두 포함합니다.

각도 해상도가 컴퓨터 비전에 미치는 영향은 무엇입니까?

각 분해능은 네트워크에 입력할 수 있는 가장 큰 객체 스케일을 정의합니다. 이는 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. Dollar et. Al은 보행자 감지기의 평균 미검출률에 대한 직접적인 결과를 보여줍니다. 50 픽셀 미만에서는 최첨단 감지기조차도 감지 실패율이 50%에 달할 수 있습니다. 이는 스케일이 감소함에 따라 빠르게 증가합니다.

From: Dollár, 외. "보행자 감지: 최첨단 기술 평가"

결합된 메가픽셀 및 MTF(해상도)

"효과적인 해상도"는 렌즈 공급업체 마케팅 팀에서 사용합니다.

유효 해상도는 새 카메라를 만들 때 렌즈 선택 범위를 좁히는 빠른 방법입니다. 렌즈의 광학 해상도(MTF)는 카메라 하드웨어에 대한 광범위한 경험 없이는 이해하기 어려울 수 있습니다. 많은 숙련된 카메라 엔지니어조차도 제조업체가 MTF 차트/테스트로 할 수 있는 트릭을 알지 못하므로 유효 해상도는 시스템 수준 해상도로 바로 연결되는 지름길이 될 수 있습니다. 

정의:

•  렌즈의 광학 해상도가 적합해야 하는 센서 픽셀 수 해상도입니다. 

효과적인 해결 방법을 표현하는 방법:

픽셀 수와 이미지 센서 포맷 크기를 모두 포함하세요.

이 오해의 소지가 있는 지표는 렌즈 제조업체에서 계속 사용되고 남용될 것입니다. 렌즈 구매자에게 경고합니다.

참조 및 관련 링크:
1.) Dollár, et. al. “보행자 감지: 최신 기술 평가”​

2.) Vasiljevic, et. Al. “컨볼루션 네트워크에 의한 인식에 흐림 효과가 미치는 영향 조사”​

그렇다면 커먼랜드에서는 렌즈에 대해 이야기할 때 해상도를 어떻게 사용할까요?