将图像信号的最大强度与最小强度的两者之差与两者之和的比值称之为对比度。它是影像反差的一种表达形式。一般光学系统输出像对比度总比输入像（物方信号）对比度要差，这种对比度的变化量，即输出对比度与输入对比度的比值，称之为调制度。任何一个复杂的物体总可以分解为各种空间频率的谱。因此，调制度是空间频率的函数，这个函数表达了光学系统对物体信号的各种频谱的传递能力，称之为光学调制传递函数，简称调制传递函数（MTF）。

调制度的值域是0至1，而空间频率经常用划算到135相机全画幅尺寸成像面上，每毫米的线对数（lp/mm）表示。

图1 MTF曲线图

如图所示，针对A、B、C 三条MTF曲线进行以下分析：曲线A所代表的镜头在低频段反差适中，但随着空间频率的提高，它的衰减过程很慢，说明其素质还是不错的。曲线B所代表的镜头在低频表现很好，说明镜头的反差很好，但随着空间频率的提高，它的曲线衰减很快，说明镜头的分辨率不算很好。曲线C所代表的镜头在低频时就很快衰减，综合素质较低。图中所标0.03为人眼可识别能力的极限。

由于光学透镜的衍射效应和摄影介质的低通滤波作用，物方一个点光源经透镜成像不再是一个点，而是一个从中心到边缘逐渐衰减的光斑，或者说，点被扩展了。从数学意义上讲，这就是光学系统的强度脉冲响应，称之为点扩展函数。因为任何复杂物体都可以理解为由无数点源组成的，因此其像的强度即为物强度与点扩展函数的卷积。当两个点源距离小于点扩展函数的半宽度（截止频率所对应波长的一半）时，两个点在像平面上就不可分辨了。点扩展函数的傅里叶变换就是光学调制传递函数。

由于MTF是已被国际公认的评价光学系统成像性能的重要指标，因此各摄影机厂商都用它来标识产品质量。图2是某相机厂商提供给用户的MTF图，其含义解释为：①横坐标。从左到右表示所检测的位置离像主点的径向距离，因为成像质量是从中心到边缘逐渐衰减的，所以要表示这种变化。②纵坐标。从下到上，表示从0至1，这就是调制度。③粗曲线和细曲线分别表示物方标准光栅经改变物距和调焦后，精确在全画面承影面上成像为10lp/mm，30lp/mm影像的调制度随成像径向距离变化的情况。④黑线和蓝线分别表示用最大光圈和F8光圈的测试结果，这说明调制度随光圈变化。⑤实线和虚线分别表示径向和切向的调制度，在这里注意到光栅方向置于相机像场的径向与切向调制度是有差别的。

图2 某相机的MTF曲线图

图3 调制度的像场位置

一个光学系统的MTF不仅可以在仪器设计制造过程做，而且也可以在应用过程中对所拍摄的影像进行检测验证。对MTF的测量主要分为直接测量方法和间接测量两类方法，间接测量法主要基于傅里叶变换理论，它测量光学成像系统对信号的响应，得到MTF。主要包括点光源法、刀刃法和脉冲法。直接方法是通过直接测量成像系统对正弦曲线靶或条形靶等周期性靶标在不同空间频率处的物方和像方的调制度从而得到MTF。

刀刃法测量MTF主要是通过对地面上的人工靶标或自然地物成像后的刀刃边提取来计算MTF的。主要是根据成像系统对刀刃边成像后的扩散程度，即刀刃边缘的模糊程度来表示边缘扩散函数（Edge Spread Function，ESF）经过微分变换得到线扩散函数（Line Spread Function，LSF），再经过傅里叶变换就可以得到垂直于线扩散函数方向的MTF，从而得到传感器各个空间频率下的MTF曲线。

脉冲法测量MTF主要是从遥感获得的影像中提取桥梁、机场跑道的中心线等类似于线光源的线状地物来拟合线扩散函数，进而进行傅里叶变换的比值得到MTF的，也主要是基于线扩散函数经过傅里叶变换即可得到MTF的理论。

对于理想成像系统而言，物方的亮点经过成像后其像也应为一点像。然而，对于实际中的成像系统，物方地物成像后其质量都会下降，一个亮点经过成像会变为散斑，而这个系统对物方的理想点光源的响应的灰度分布函数就可以近似地用点扩散函数（Point Spread Function，简称PSF）来描述。这就是点光源法的基本原理，得到点扩散函数后经过傅立叶变换，然后进行归一化处理就得到整个系统的MTF。

由于正弦形靶标在实际中难以实现，所以常用条形靶标来代替。通过对不同频率的条形靶成像，分析条形靶标经过成像后的退化情况，可以得到对比度传递函数（Contrast Transfer Function，简称CTF），而对比度传递函数和调制传递函数间存在一定的数学关系，因而可以将CTF转化成相应频率处的MTF，从而得到整个系统对应各个频率的MTF曲线。下表是对资源03卫星所拍摄的影像进行检测验证的结果。