Die Lösung der Auflösung

Kantenschärfe und Bildkontrast

Um noch einmal auf die eingangs erwähnte Frage zurückzukommen: Meistens lässt sich die Frage mit ‚Ja‘ beantworten, weil die meisten Pixel selten kleiner als 3µm sind, womit eine Ortsfrequenz von 80lp/mm sicher abgetastet würde (vier Pixel pro Linienpaar). Was aber sagt uns das über die Güte des Luftbilds (der Abbildung durch das Objektiv ohne Berücksichtigung des Sensors)? Mit welchem Kontrast werden die 80lp/mm ins Luftbild abgebildet? Und warum werden überhaupt Objektive mit höherer Auflösung hergestellt? Betrachtet man noch einmal Bild 4, fällt auf, dass sich der Kontrast dem Schwellwert 10% nähert, die genaue Auflösungsgrenze aber schwer zu messen ist. Eine sinnvolle Auflösungsgrenze ist daher bei höherem Kontrast zu wählen, normalerweise bei 30 oder 50%. Nun bilden manche Objektive auch bei diesem Kontrast noch bis zu 160lp/mm oder mehr ab. Wo liegt hier der Nutzen, haben wir doch kaum Sensoren mit solch hoher Auflösung? Generell sind kleine periodische Muster nur in einem kleinen Teil der Bilder zu finden. Ein viel wichtigeres Merkmal sind Kanten, also Grenzlinien zwischen hellen und dunklen Flächen.

MTF und Kantenwiedergabe

Der Leser ahnt bereits, dass die Schärfe der Kante mit dem Punktbild zu tun hat, welches auch die Form der MTF bestimmt. Ein sehr kleines Punktbild sorgt für eine sehr scharfe Kante (Bild 6). Dies drückt sich in der MTF darin aus, dass der Kontrast mit zunehmender Frequenz nur langsam abfällt; dass also die einzelnen Linien der MTF (10, 20, 40lp/mm) im Datenblatt hohe Kontrastwerte haben und nahe beieinander liegen. Ist das Punktbild sehr groß, ist auch die abgebildete Kante wesentlich breiter. Die MTF verrät uns das, wenn der Kontrast schnell abfällt, bzw. die einzelnen Linien im Datenblatt weit auseinanderliegen (Bild 7). Beginnt die MTF bereits mit geringem Kontrast und fällt dann langsam ab, hat das Punktbild wahrscheinlich ein sogenanntes ‚Halo‘ (ein leuchtender Ring). Solche Objektive liefern einen guten Wiedergabekontrast flauer Kanten, ist die Kante hingegen sehr kontrastreich, führt das zu einem Kantensaum im Bild. Man nennt diesen Überstrahlung (Bild 8).

Fazit

Wir sehen anhand der Beispiele, dass man die Leistung eines Objektivs nicht mit seiner Auflösung beschreiben kann. Eigentlich strebt man als Bildverarbeiter meist einen möglichst hohen Kontrast bei allen Strukturen an, der die Analyse des Bildes erleichtert. Deswegen müssen wir die MTF eines Objektivs auch in seiner Gesamtheit betrachten, um zu beurteilen, mit welcher Abbildungsleistung wir rechnen können. Ferner konnte nachgewiesen werden, dass Bildverarbeiter auch dann von Objektiven mit guter MTF profitieren, wenn die Kamera selber keine hohe Auflösung besitzt. Die Investition wird durch einen besseren Kontrast belohnt. Die hier abgebildeten MTFs stammen übrigens alle von real gemessenen Objektiven. Auffallend schöne und gerade Kurven in Datenblättern sollte man genauer hinterfragen.

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