分辨率测试靶-标定显微镜、相机等光学系统的分辨率

分辨率测试靶

• 1. USAF 1951分辨率测试靶
  • 1.1. 介绍
  • 1.2. 图上数字的含义
  • 1.3. 规律
  • 1.4. 计算
    • 1.4.1. 线对
    • 1.4.2. 计算实例
  • 1.5. 计算脚本

1. USAF 1951分辨率测试靶

1.1. 介绍

我们买的是这一款。是从麓邦买的,它实际上Thorlabs同款型号的高仿。

麓邦上面给的图片不对，没有第4组外侧的部分。

Thorlabs 给的图是正确的。

由于，thorlabs 给的图，第6组开始就看不清了。所以，这里放出小细节的图。

1.2. 图上数字的含义

如下图，比较大的数字(下图圈出来的)表示是组号。旁边比较小的数字是组内序号

麓邦该产品页-技术说明，给出来的分辨率数据如下表

1.3. 规律

• 左上角都是 偶数组.2
• 左下角都是 偶数组.6
• 右下角都是 偶数组.1
• 右上角都是 奇数组
• 奇数组都在一起，从上到下排布

1.4. 计算

1.4.1. 线对

业界内表示分辨率，采用的是每毫米可以识别的线对数。

• 比如分辨率8.9797 lp/mm。lp 就是 line pair。这个数据说明，1mm范围内，有8.9797个线对

啥是线对？

• 如下图，上面的红线标出来的就是一个线对。线对就是一根黑线，一根白线。
• 分辨率测试靶采用3条线一个集合，这样有效能减小伪分辨率发生的概率。相机拍照完，数相机数时，可以按如下图下面那条红线来数(对应2.5个线对)。
  

1.4.2. 计算实例

步骤

• 第一步：调整成像系统，让分辨率板能最清晰地成像。不要过曝(图像中，如果背景时黑色的话，尽量不要有地方的灰度等于255)
• 第二步：找到一个合适的线对组，让它大致占满视野(考虑到边缘可能畸变,要放在正中间，边缘适当留一点空余。如果畸变很小，可以忽略的话，占满应该最好)
• 第三步：记住它是哪一个线对,如第3组第2个，保存图片时就命名为xxx_3.2。
• 第四步：用相机拍照，保存图片。可保存不同线对的图片，最后计算出来的结果，还可以互相比照，看看偏差是否很小，还可以取平均数。
• 第五步：用一些工具测量一下线对组(3条白线是一组)的宽度。可以用的工具很多，如
  • 免费开源的：ImageJ。如下图，先画线，然后顶部菜单-Analyze-Measure
    
  • 随便找的测量工具，Camera Measure，还不错，可以试用。购买就是198.00元注册两台电脑
    
• 第六步：开始计算

在明美显微镜，20x物镜下，得到的数据如下

首先，明美x20_3.2

• 每线对的宽度(mm)：1mm $÷$ 8.8797 lp/mm
• 线对组的宽度(mm): 1mm $÷$ 8.8797 lp/mm * 2.5 lp
• 像素尺寸比(um/pixel)：(1 / 8.8797) * 2.5 / 1829 * 1000 = 0.154 um

同理，明美x20_3.3

• 像素尺寸比(um/pixel): (1 / 10.0794) * 2.5 / 1629 * 1000 = 0.152 um

可以看出,两次计算结果相差不大。平均值为0.153 um

1.5. 计算脚本

用于计算像素物理尺寸的python脚本

""" calculate the pixel size (the physical distance that each pixel represents) the Resolution Test Targets: https://www.lbtek.com/product/417.html """


def get_pixel_size(pixel_num, resolution):
    """ calculate the pixel size (the physical distance that each pixel represents) :param pixel_num: the line pair set width on the image (pixel number) :param resolution: the resolution of the line pair set :return: the pixel size (the physical distance that each pixel represents) """
    line_pairs = 2.5  # the line pairs number of the line pair set
    result = (1 / resolution) * line_pairs / pixel_num * 1000
    return result


if __name__ == '__main__':
    pixel_size = get_pixel_size(pixel_num=1829, resolution=8.8797)
    print("Each pixel represent %.3f um" % pixel_size)