렌즈 및 이미지의 해상도.

해상도의 정의는 무엇인가요? 그리고 왜 중요한가요?

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.

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.

SFR이 컴퓨터 비전에 미치는 영향은 무엇인가요?

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 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.

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.

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.

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.

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?