El artículo «Characterizing digital image acquisition devices» escrito por Stephen E. Reichenbach en 1991 aborda un problema fundamental en la caracterización precisa de la respuesta espacial en frecuencia, o función de transferencia óptica (OTF), de los dispositivos de adquisición de imágenes digitales. A pesar de la popularidad creciente de estos dispositivos, las técnicas tradicionales utilizadas para estimar la OTF, desarrolladas para cámaras de película y otros dispositivos que generan imágenes continuas, resultan inadecuadas para los sistemas digitales. Esto se debe principalmente a que aquellos métodos no toman en cuenta las rejillas de muestreo fijas inherentes a los sistemas digitales.
El artículo detalla la extensión del método tradicional del borde de cuchillo para abordar los desafíos específicos de muestreo insuficiente y anisotrópico que presentan los dispositivos digitales. En resumen, la técnica del borde de cuchillo tradicional implica escanear y muestrear la imagen continua de un borde de cuchillo, lo que permite establecer la función de dispersión del borde (ESF) y, a partir de su derivada, la función de dispersión de línea (LSF), cuya transformada de Fourier proporciona una estimación de la OTF. Sin embargo, cuando se aplica esta técnica a imágenes digitales, los efectos del muestreo pueden causar errores significativos, especialmente en condiciones de submuestreo.
El método extendido que propone Reichenbach genera escaneos a lo largo de un borde de cuchillo inclinado ligeramente con respecto a la dirección de escaneo. Este enfoque aprovecha el hecho de que la inclinación permite aumentar la tasa de muestreo efectiva al promediar múltiples escaneos registrados, logrando una superresolución que puede superar el límite de Nyquist del dispositivo. La técnica también puede aplicarse desde casi cualquier ángulo, lo que permite estimaciones bidimensionales de la OTF.
Los resultados experimentales y las simulaciones demostraron la precisión del método extendido. Por ejemplo, se aplicaron simulaciones utilizando una cámara digital CCD caracterizada por una OTF Gaussiana bidimensional y una matriz de sensores con respuesta en forma de pozo potencial. Las estimaciones obtenidas con el método extendido fueron validadas tanto en términos de reducción de ruido mediante promedios de líneas de escaneo como en la precisión de la reconstrucción de la OTF hasta la frecuencia de Nyquist del muestreo superresuelto.
En conclusión, el método del borde de cuchillo extendido se demuestra eficaz para estimar con precisión la OTF de los sistemas de imagen digital. Al registrar múltiples escaneos para crear un escaneo de superresolución, la técnica no solo puede estimar la OTF más allá del límite de Nyquist del dispositivo, sino que también maneja de manera exitosa el ruido y aumenta la relación señal-ruido (SNR), haciendo que las estimaciones sean más precisas y menos variables. Además, la técnica es aplicable virtualmente en cualquier ángulo, permitiendo así la evaluación tridimensional de la OTF y la revisión de su simetría y separabilidad.
