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北測(cè)車(chē)載攝像頭測(cè)試能力介紹(二)

2025-05-21
4676 作者: NTEK北測(cè)檢測(cè)集團(tuán)官網(wǎng)
本文關(guān)鍵詞:
車(chē)載攝像頭是安裝在車(chē)輛上的攝像裝置,主要用于采集車(chē)輛周?chē)h(huán)境的圖像信息,為車(chē)輛的行駛和安全提供支持。傳統(tǒng)汽車(chē)的車(chē)載攝像頭只是指倒車(chē)影像用的攝像頭,但隨著近幾年汽車(chē)的智能化和電動(dòng)化的功能需要,車(chē)載攝像頭開(kāi)始提出各種新功能要求,而且應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣,例如從最開(kāi)始的行車(chē)記錄儀,再到現(xiàn)在的變道輔助、駐車(chē)輔助、智能駕駛、艙內(nèi)監(jiān)控等等。


北測(cè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室
近年來(lái),自動(dòng)駕駛技術(shù)的迅速發(fā)展,車(chē)載攝像頭成為自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分之一。用于捕捉周?chē)h(huán)境的圖像或視頻數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以被自動(dòng)駕駛系統(tǒng)處理,用來(lái)識(shí)別和檢測(cè)道路標(biāo)志、車(chē)道線、行人、車(chē)輛等物體,為自動(dòng)駕駛的決策系統(tǒng)提供必要的信息。由于車(chē)載攝像頭的重要性,為保障產(chǎn)品的質(zhì)量,對(duì)其可靠性指標(biāo)和光學(xué)性能指標(biāo)的測(cè)試也變得非常重要。北測(cè)集團(tuán)引入了全套的車(chē)載攝像頭和汽車(chē)側(cè)后視鏡的測(cè)試能力,并按標(biāo)準(zhǔn)要求建立了光學(xué)實(shí)驗(yàn)室,全力為汽車(chē)的行駛安全保駕護(hù)航。

光學(xué)實(shí)驗(yàn)室的布置如下圖所示:


典型測(cè)試設(shè)備如下:

MTF的測(cè)試方法
如果HFOV≥140°,使用斜棋盤(pán)格測(cè)試圖卡進(jìn)行測(cè)試,調(diào)節(jié)DUT與測(cè)試圖卡之間的距離,使測(cè)試圖卡中方格邊緣的長(zhǎng)度不得少于10像素; 
b)調(diào)整DUT使中心視場(chǎng)測(cè)試圖卡方格的邊緣與其對(duì)應(yīng)方向的夾角約5°; 
c)調(diào)整DUT使其光軸正交于測(cè)試圖卡平面,使用圖像處理軟件分析中心視場(chǎng)MTF5OP值; 
d)可通過(guò)水平或垂直旋轉(zhuǎn)DUT,使被測(cè)測(cè)試圖卡方格處于70%視場(chǎng)處,測(cè)試圖卡方格邊緣的長(zhǎng)度不得少于10像素; 
e)使用圖像處理軟件分析70%場(chǎng)(左上、右上、左下、右下四個(gè)邊角)的MTF5OP值。

如果HFOV≥140°,使用斜邊測(cè)試圖卡進(jìn)行測(cè)試,調(diào)整DUT使視場(chǎng)中測(cè)試圖卡方格的邊緣與其對(duì)應(yīng)方向的夾角約5°; 
b)通過(guò)圖像處理軟件分析中心視場(chǎng)和70%場(chǎng)(左上、右上、左下、右下四個(gè)邊角)的MTF5OP值。
按QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)的要求,產(chǎn)品水平或垂直方向的MTF值應(yīng)符合下表的規(guī)定。

按QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)的要求,產(chǎn)品水平或垂直方向的MTF值應(yīng)符合下表的規(guī)定。

白平衡
在解釋白平衡之前,需要先了解另一個(gè)概念:色溫,也稱(chēng)相關(guān)色溫,CCT,是一種溫度衡方法,通常用在物理和天文學(xué)領(lǐng)域,這個(gè)概念基于一個(gè)虛構(gòu)的絕對(duì)黑體,絕對(duì)黑體從絕對(duì)零度(-273℃)開(kāi)始加溫后,黑體的顏色會(huì)逐漸由黑變紅,轉(zhuǎn)黃,發(fā)白,最后發(fā)出藍(lán)色光,這種隨溫度而產(chǎn)生的顏色變化就光譜特性。

當(dāng)加熱到一定溫度,黑體發(fā)出的光所含的光譜成分,就成為這一溫度下的色溫。色溫用“K”(開(kāi)爾文)表示。(理解:如果某光源發(fā)出的光,與某一溫度下黑體發(fā)出的光所包含的光譜成分相同,就稱(chēng)為某K色溫。如100W燈泡發(fā)出的光的顏色,與絕對(duì)黑體在2527℃時(shí)的顏色相同,那么這個(gè)燈泡發(fā)出的光的色溫就是:(2527+273)K=2800K。使用這種方法標(biāo)定的色溫與普通大眾所認(rèn)為的“暖”和“冷”正好相反,例如,通常人們會(huì)感覺(jué)紅色.橙色和黃色較暖,白色和藍(lán)色較冷,而實(shí)際上紅色的色溫最低,然后逐步增加的是橙色、黃色、白色和藍(lán)色,藍(lán)色是最高的色溫。

色溫不僅可以影響我們的視覺(jué)感受,還可以影響我們的情緒和身體的生理反應(yīng)。高色溫的光線能提升注意力、增強(qiáng)活力、改善視覺(jué)體驗(yàn)和調(diào)整生物鐘;中等色溫和光線能舒緩情緒、增強(qiáng)溫馨感和改善視覺(jué)舒適度;低色溫的光線創(chuàng)造浪漫氛圍、促進(jìn)放松和增加舒適感。在不同的場(chǎng)合和需求下,選擇合適的色溫光源對(duì)于人們的生活和工作都具有重要意義。

下面我們來(lái)解釋什么是白平衡(WB,white balance):照相攝像設(shè)備對(duì)于不同光源照明條件下的被拍攝物體所得到的影像還原應(yīng)具有與人眼在相同照明條件下觀察被拍攝物體相符合的色彩再現(xiàn)。

如下圖白色在人眼中的表現(xiàn)為:


這就導(dǎo)致在利用自然光拍攝時(shí),由于不同時(shí)間段光線的色溫并不相同,因此拍攝出來(lái)的照片色彩也并不相同。例如,在晴朗的藍(lán)天下拍攝時(shí),由于光線的色溫較高,因此照片偏冷色而如果在黃昏時(shí)拍攝時(shí),由于光線的色溫較低,因此照片偏暖色調(diào) 利用人工光線進(jìn)行拍攝時(shí),也會(huì)出現(xiàn)光源類(lèi)型不同,拍攝出來(lái)的照片色調(diào)不同的情況。

那么是如何處理顏色的偏差呢?這就引出了白平衡這個(gè)概念,根據(jù)中國(guó)汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QCT 1128《汽車(chē)用攝像頭》,白平衡(White Balance)是指車(chē)載顯示設(shè)備在不同光照環(huán)境下,通過(guò)調(diào)整紅、綠、藍(lán)(RGB)三原色的比例,確保白色顯示準(zhǔn)確且無(wú)色彩偏差的技術(shù)要求。其核心目的是保證顯示屏在各種環(huán)境光線下(如日光、陰天、夜間等)均能呈現(xiàn)真實(shí)、一致的色彩,恢復(fù)圖像的正常顏色,避免因色溫差異導(dǎo)致的信息誤讀或視覺(jué)疲勞。

如下圖,左邊的圖整體白平衡誤差明顯,且眾多色塊明顯偏色,這種色彩響應(yīng)對(duì)于消費(fèi)電子行業(yè)的影像效果來(lái)說(shuō)是不能接受的。

攝像頭模組里的白平衡算法,通過(guò)調(diào)節(jié)攝像頭的RGB通道的強(qiáng)度,補(bǔ)償不同光源的色溫差異(如暖光偏黃、冷光偏藍(lán)),使白色在顯示屏上呈現(xiàn)中性。或者通過(guò)配置的環(huán)境光傳感器,實(shí)時(shí)檢測(cè)外部光照條件,并自動(dòng)調(diào)整白平衡參數(shù),確保色彩一致性。

白平衡的測(cè)試,就是用不同色溫的光源(800Lux,色溫2800K、4000K、6500K)照射在馬克貝斯24色彩色測(cè)試圖卡上。要求圖卡的中性色塊不能有明顯色差,圖像不能產(chǎn)生偏色現(xiàn)象,24色彩色測(cè)試圖卡第#21,#22兩塊(中間兩塊)灰度卡HSV中的色飽和度(S)值應(yīng)小于15%。


最后提下HSV參數(shù),以及灰度卡對(duì)應(yīng)HSV參數(shù)。

HSV(色相Hue、飽和度Saturation、明度Value)顏色空間是一種從人的視覺(jué)系統(tǒng)出發(fā)建立的顏色空間,常用于圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)中。

在HSV顏色空間中,色相H表示顏色的種類(lèi)(如紅色、綠色等);色相是色彩的首要特性,是區(qū)別各種不同顏色的最精確的標(biāo)準(zhǔn)。事實(shí)上任何黑白灰以外的顏色都有色相的屬性。自然界中各個(gè)不同的色相是無(wú)限豐富的,如紫紅、銀灰、橙黃等。色相即各類(lèi)色彩的相貌稱(chēng)謂。主要的色相有:三原色:紅、黃、藍(lán);三間色:橙、綠、紫。色相環(huán)是一種非常有用的色彩理論模型,它把各種顏色按照一定的順序排列在一個(gè)環(huán)形上,這樣我們就能更好地理解和運(yùn)用顏色之間的關(guān)系。


飽和度S表示顏色的純度,即色彩的鮮艷程度,也稱(chēng)作純度,表示顏色中混入灰色成分的比例。在色彩學(xué)中,飽和度越高,顏色越鮮艷,原色飽和度最高,隨著飽和度降低,色彩變得暗淡直至成為無(wú)彩色(黑、白、灰),即失去色相的色彩。

明度V表示顏色的明亮程度。明度是色彩的明暗程度,反映光線反射或發(fā)射的強(qiáng)弱,由光線強(qiáng)度決定。明度越高,顏色越接近白色;越低則越接近黑色。同一色相可通過(guò)調(diào)整亮度產(chǎn)生從深到淺的變化(如深紅→粉紅)。

灰度卡是一種用于校準(zhǔn)顯示器或打印設(shè)備的工具,其特點(diǎn)是所有顏色均為灰色調(diào),沒(méi)有彩色成分。因此,灰度卡的顏色在HSV空間中表現(xiàn)為色相H為0(或任意值,因?yàn)榛叶扰c色相無(wú)關(guān)),飽和度S為0,明度V在0到1之間變化以表示不同的灰色調(diào)。
具體來(lái)說(shuō):
色相H:灰度卡的色相值為0或任意值,因?yàn)榛叶扰c色相無(wú)關(guān)。
飽和度S:灰度卡的飽和度值為0,表示顏色完全不含彩色成分,只有灰度變化。
亮度V:灰度卡的亮度值在0到1之間變化,表示不同的灰色調(diào)。

因此,灰度卡在HSV顏色空間中的表示為H=0, S=0, V在0到1之間變化。


信噪比SNR測(cè)試
信噪比:視頻信號(hào)的大小與噪聲信息(無(wú)用信號(hào))大小的比例,以dB為單位
SNR(dB)=20log10(Si/Ni)
式中: 
Si:色塊i的信號(hào)(平均像素亮度值)。 
Ni:色塊i的噪聲值(像素亮度值的標(biāo)準(zhǔn)差)。
在視頻信號(hào)中,信噪比是衡量視頻質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。信噪比越高,表示視頻信號(hào)越清晰,噪聲干擾越少,視頻質(zhì)量越好。反之,信噪比越低,視頻信號(hào)中的噪聲干擾越多,可能會(huì)影響視頻的觀看體驗(yàn)。
圖像中的噪聲是一些原始場(chǎng)景并未攜帶的內(nèi)容,圖像領(lǐng)域很多時(shí)候用瑕疵(artifacts)來(lái)表達(dá)其影響。通常來(lái)說(shuō),噪聲是由隨機(jī)過(guò)程造成的測(cè)量的統(tǒng)計(jì)偏差。在圖像領(lǐng)域,噪聲表現(xiàn)為圖像中的瑕疵,看上去就像是覆蓋在圖像上的顆粒物。在一副圖像內(nèi),噪聲有不同的形式表現(xiàn),降低圖像質(zhì)量。


上面兩張對(duì)比圖直觀地展示了噪聲對(duì)圖像質(zhì)量的影響

噪聲是傳輸信號(hào)伴生的不規(guī)則信號(hào)擾動(dòng)的副產(chǎn)物,它們會(huì)讓想要獲得的目標(biāo)變模糊。因此在圖像領(lǐng)域,理想的狀態(tài)是:創(chuàng)造出強(qiáng)信號(hào)同時(shí)將伴隨信號(hào)的噪聲做到最小。但實(shí)際操作起來(lái)難度很大,特別是在低光照環(huán)境下,信號(hào)本身就已經(jīng)很弱了。

測(cè)試SNR的方法為:
a)用D50面光源,按照ISO 15739:2013中5.4.3調(diào)節(jié)光源亮度,最終輸出OECF卡的18%灰色塊區(qū)域亮度數(shù)字化值應(yīng)為110~130(推薦值為118)。背光亮度均勻性不小于90%,亮度的幅度變化不大于2%;
b)HFOV<140°的DUT選取各階灰度塊中心不小于64×64像素;HFOV≥140°的DUT選取各階灰度塊中心不小于45×45像素;
c)使用圖像處理軟件,根據(jù)ISO15739:2013附錄B進(jìn)行分析,獲得所有色塊SNR的總平均值作為測(cè)評(píng)值。

QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中的要求是:SD產(chǎn)品的SNR應(yīng)不小于34.7dB;HD產(chǎn)品的SNR應(yīng)不小于30dB。

最后再解釋是什么是18度灰。

18度灰是什么?我們的眼睛之所以能夠看見(jiàn)物體,是因?yàn)楣饩€照射到物體上,然后物體的反射光線進(jìn)入了我們的眼睛,形成了“像”。不同的物體對(duì)光線的反射能力是不一樣的,比如:純白色的物體對(duì)光線的反射能力是98%、純黑色的物體對(duì)光線的反射能力是0%。可能有人會(huì)想:極白對(duì)光線的反射能力是100%、極黑對(duì)光線的反射能力是0%,那么不是極黑也不是極白,那些我們平常看見(jiàn)的物體對(duì)光線的反射能力是不是50%?這個(gè)不是的,在很久以前科學(xué)家就通過(guò)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),大自然中物體對(duì)光線的平均反射率為18%,也就是我們?nèi)搜燮匠?吹降牧炼取K赃@個(gè)18%就被稱(chēng)為中間調(diào),也就是18度灰。

我們?nèi)四軌蛲ㄟ^(guò)眼睛來(lái)判斷畫(huà)面的亮度,判斷出畫(huà)面是過(guò)亮還是過(guò)暗。但是相機(jī)不行啊,它只是個(gè)機(jī)型,它無(wú)法判斷出畫(huà)面是過(guò)亮了還是過(guò)暗了。所以我們就要給相機(jī)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),告訴相機(jī)在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)曝光是正常的,低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面就偏暗,高于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面就偏亮。

剛剛給大家講了大自然中的物體對(duì)光線的平均反射率為18%,也就是我們?nèi)搜劭吹降牧炼取K跃桶?8度灰作為相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn),在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)拍出來(lái)的照片曝光就是正常的,低于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)拍出來(lái)的照片就是曝光不足的,高于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)拍出來(lái)的照片就是曝光過(guò)度的。

相機(jī)在拍攝時(shí)通過(guò)測(cè)光,測(cè)出畫(huà)面的亮度,然后通過(guò)調(diào)整光圈、快門(mén)、感光度來(lái)拍出一張18度灰的照片,也即是一張不偏亮,不偏暗,曝光正常的照片。大家可以嘗試一下,你拿你的相機(jī)拍攝純白色物體,比如:白紙、拍攝純黑色物體,比如:黑紙。你會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)論是拍白色的紙還是拍黑色的紙,拍出來(lái)來(lái)的照片都是灰色的。

這是因?yàn)橄鄼C(jī)在拍攝純白色的物體時(shí),它會(huì)認(rèn)為畫(huà)面過(guò)曝了,所以會(huì)降低曝光,拍出來(lái)的照片就是灰色的。拍黑色的紙也是一樣,相機(jī)會(huì)認(rèn)為畫(huà)面曝光不足,它會(huì)加曝光,拍出來(lái)的畫(huà)面就是灰色。之所以拍成灰色,就是剛剛給大家說(shuō)的18度灰,這是相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn),相機(jī)認(rèn)為這樣拍出來(lái)的照片才是曝光正常的。


拍攝純白和純黑的物體:


白紙拍出來(lái)是灰色:


黑紙拍出是灰色:


在拍攝絕大多數(shù)物體時(shí),18度灰這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是沒(méi)問(wèn)題的,拍出來(lái)的照片曝光就是正常的。但是極端條件就不行,比如:拍攝雪景,畫(huà)面都是雪白的,如果不調(diào)整曝光補(bǔ)償拍出來(lái)的雪景就是灰蒙蒙的。在比如拍攝暗調(diào)人像,畫(huà)面都是純黑色的,如果不調(diào)整曝光補(bǔ)償拍出來(lái)的暗調(diào)人像就是灰蒙蒙的。

所以在拍攝雪景時(shí)要適當(dāng)加一點(diǎn)曝光,拍出來(lái)的雪景就是雪白的:

所以在拍攝暗調(diào)的照片時(shí),就要減少曝光,這樣才能拍出純黑色暗調(diào)照片:


這也就是大家常說(shuō)的“白加黑減”。


動(dòng)態(tài)范圍Dynamic Range
動(dòng)態(tài)范圍(DR)是攝像設(shè)備能夠記錄的從最黑到最白之間的最大影調(diào)范圍。動(dòng)態(tài)范圍越大說(shuō)明拍攝的影像層次越分明。所有超出動(dòng)態(tài)范圍之外的曝光值都只能記錄為黑或白。它實(shí)際上描述了攝像設(shè)備記錄影像灰階等級(jí)的能力,可用灰階測(cè)試圖卡的灰階級(jí)數(shù)表達(dá)。
自然場(chǎng)景中從無(wú)月的暗夜到太陽(yáng)直射的動(dòng)態(tài)范圍約為180dB,而普通的圖像傳感器由于勢(shì)阱容量的限制,動(dòng)態(tài)范圍通常在70dB左右。
真實(shí)世界中同一場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)范圍變化很大,我們稱(chēng)之為高動(dòng)態(tài)范圍(High Dynamic Range),相對(duì)的普通圖片上的動(dòng)態(tài)范圍為低動(dòng)態(tài)范圍(Low Dynamic Range)。
相機(jī)的成像過(guò)程實(shí)際上就是真實(shí)世界的高動(dòng)態(tài)范圍到相片的低動(dòng)態(tài)范圍的映射(非線性)。
如下所示從左到右依次是低動(dòng)態(tài)、原圖、高動(dòng)態(tài)的圖。可見(jiàn)


(1)動(dòng)態(tài)范圍越廣,高亮和陰影部分的細(xì)節(jié)展現(xiàn)越清晰,直方圖像素分布越均衡;
(2)動(dòng)態(tài)范圍越窄,越容易出現(xiàn)高亮過(guò)曝和暗部死黑現(xiàn)象,高亮和陰影部分的細(xì)節(jié)幾乎丟失,直方圖上像素堆積在兩端。



動(dòng)態(tài)范圍具體的測(cè)試方法是:
1)用D50面光源,按照ISO 15739:2013中5.4.3調(diào)節(jié)光源亮度,最終輸出OECF卡的18%灰色塊區(qū)域亮度數(shù)字化值為110~130(推薦值為118);背光亮度均勻性不小于90%,亮度的幅度變化不大于2%;
2)選取各階灰度塊中心不小于32×32像素;
3)通過(guò)公式計(jì)算出動(dòng)態(tài)范圍值:


QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中的要求是:SD產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)不小于60dB;HD產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)不小于85dB。

動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試布置圖


色彩還原Color Rendition

色彩還原:將描述景物色彩空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)映射為與輸出相關(guān)的描述照片色彩空間坐標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)。 
注:色彩還原通常由一個(gè)或多個(gè)針對(duì)輸入和輸出觀察條件的差別所進(jìn)行的補(bǔ)償構(gòu)成,因此要將描繪景物顏色的尺度和色域映射在照片的動(dòng)態(tài)范圍和色域上,并使用偏好調(diào)整。簡(jiǎn)單地說(shuō)即成像設(shè)備真實(shí)重現(xiàn)被攝物體顏色的能力,是影響圖像質(zhì)量的一個(gè)重要因素。
在央視的直播畫(huà)面中,我們可以看到一張標(biāo)準(zhǔn)的24色標(biāo)準(zhǔn)色卡,如下圖紅色圓圈中所示。這張色卡是用來(lái)實(shí)時(shí)矯正核心艙中攝像設(shè)備的色彩的。太空中的射線是時(shí)刻變化又不可控的,因此拍攝的照片顏色通常也是失真的,這就需要標(biāo)準(zhǔn)的色卡來(lái)幫助我們將拍攝的畫(huà)面矯正到真實(shí)的顏色。


如果不對(duì)攝像設(shè)備進(jìn)行校色,那我們看到的直播畫(huà)面將會(huì)如下圖中的上部所示,整個(gè)畫(huà)面明顯偏藍(lán),色彩區(qū)分度很低,像在一個(gè)大冷庫(kù)中,色彩明顯失真。再看經(jīng)過(guò)色卡矯正后的下圖中的下圖,色彩明顯更有層次,設(shè)備是白色的,包裹是黃色的,宇航員的衣服是藍(lán)色的,而不是像校色前的一片藍(lán)。這就是色卡的神奇作用,而對(duì)攝像設(shè)備進(jìn)行校色的過(guò)程,我們稱(chēng)為色彩還原。

從上面神舟十二號(hào)的例子中我們可以看到,通過(guò)24色卡進(jìn)行色彩還原后的圖像色彩更加真實(shí),圖像內(nèi)容更加有層次感。換句話說(shuō),通過(guò)24色卡進(jìn)行色彩還原后的色彩的區(qū)分度更高。而色彩還原度也是評(píng)價(jià)攝像設(shè)備圖像質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。
色彩還原測(cè)試應(yīng)在完成自動(dòng)平衡之后進(jìn)行,測(cè)試在D65光源、TL84光源和A光源照明條件下進(jìn)行,測(cè)試圖卡表面照度應(yīng)分別為(800±80) lx、(200±20) lx、(25±2.5) lx;
調(diào)整DUT的取景,使測(cè)試圖卡邊緣與視場(chǎng)邊緣重合;
通過(guò)視頻分析設(shè)備,分析DUT拍攝各色塊的色度坐標(biāo);
按下式計(jì)算圖像中各色塊(i=R,G,B,Ye)與白色塊的色度角;


由下列公式計(jì)算圖像中各色塊(i=R,G,B,Ye)與白色塊的歐幾里得距離:


QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中的要求為:色彩還原基于CIE1976色度空間色調(diào)角。各色塊與白色塊的實(shí)測(cè)色度誤差的歐幾里得距離應(yīng)不小于0.02。

其色調(diào)角應(yīng)滿足以下要求:
a)紅色塊的坐標(biāo)應(yīng)在(0°,44.8°)或(332.2°、360°)范圍內(nèi);
b)綠色塊的坐標(biāo)應(yīng)在(96.6°,179.9°)范圍內(nèi); 
c)藍(lán)色塊的坐標(biāo)應(yīng)在(209.9°,302.2°)范圍內(nèi); 
d)黃色塊的坐標(biāo)應(yīng)在(44.8°,96.6°)范圍內(nèi)。

色彩還原測(cè)試布置圖


最后提一下色度空間,CIE 1931 XYZ色彩空間(也叫做CIE 1931色彩空間)是最先采用數(shù)學(xué)方式來(lái)定義的色彩空間之一,它由國(guó)際照明委員(CIE)于1931年創(chuàng)立,這是基于心理、物理色而建立起來(lái)的表色系或混色系,是受心理因素的影響,即形成心理顏色視覺(jué)感受。這種表色法是測(cè)色學(xué)上,用實(shí)體的數(shù)值來(lái)度量和表達(dá)色澤的一種最科學(xué)和最精確的顏色表示方法,它使全世界在顏色的測(cè)量上有了統(tǒng)一的方法。人類(lèi)眼睛 有對(duì)于短(S, 420-440nm)、中(M, 530-540nm)和長(zhǎng)(L, 560-580nm)波長(zhǎng)的光感受器,即視錐細(xì)胞,因此,根據(jù)三種視錐細(xì)胞的刺激比例,便能描述任一種顏色的感覺(jué),此稱(chēng)為L(zhǎng)MS空間。色彩空間指的是用一種客觀的方式敘述顏色在人眼上的感覺(jué),通常需要三色刺激值。更精確地說(shuō),首先先定義三種主要顏色(primary color),再利用顏色疊加模型,即可敘述各種顏色。CIE 1931色彩空間通常會(huì)給出顏色的三色刺激值,并以X、Y和Z來(lái)表示。需要注意的是,三種主要顏色未必需要是真正的顏色(也就是該種顏色無(wú)法真的被創(chuàng)造出來(lái)),X原色相當(dāng)于飽和度比光譜紅還要高的紅紫,Y原色相當(dāng)于飽和度比520毫微米的光譜綠還要高的綠,Z原色相當(dāng)于飽和度比477毫微米的光譜藍(lán)還要高的藍(lán)。在三色加色法模型中,如果某一種顏色和另一種混合了不同分量的三種原色的顏色,均使人類(lèi)看上去是相同的話,我們把這三種原色的分量稱(chēng)作該顏色的三色刺激值。這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單色光可以通過(guò)光度學(xué)方法精確測(cè)定。

CIE1976色度空間全稱(chēng)CIE 1976(L*,u*,v*) (也作CIELUV)色彩空間,這個(gè)色度空間是為了改進(jìn)之前的CIE 1931 XYZ色度圖,使其在視覺(jué)上更均勻,也就是說(shuō)顏色之間的差異更符合人眼的感知。L*表示物體亮度,u*和v*是色度,也稱(chēng)為色品坐標(biāo),用來(lái)表示顏色,由L*、u*和v*組成的三維坐標(biāo),形成了顏色的立體空間。對(duì)于一般的圖像,u*和v*的取值范圍為-100到+100,亮度為0到100。U’和 V’值可以按下列公式由三刺激值X、Y、Z算出。


色調(diào)角:表示顏色的色調(diào)方向,通過(guò)u'、v'坐標(biāo)與白點(diǎn)的相對(duì)位置計(jì)算。

色距ΔC表示兩個(gè)顏色在色度圖中的直線距離,用于量化色度差異。在CIE 1976 UCS中,色距的計(jì)算直接基于u'和v'坐標(biāo)的歐幾里得距離。公式為


CIE1976UCS色度空間


炫光 glare
炫光是視野中由于不適宜的亮度分布,在空間或時(shí)間上存在極端的亮度對(duì)比,以致引起視覺(jué)不舒適和降低物體可見(jiàn)度的視覺(jué)條件。表現(xiàn)為視野中出現(xiàn)不適宜的亮度分布,在空間上存在極端的亮度對(duì)比,引起視覺(jué)不暢或降低物體的可見(jiàn)度。即,如果相機(jī)視野中的局部區(qū)域出現(xiàn)過(guò)高的亮度,會(huì)使得相機(jī)無(wú)法應(yīng)對(duì)此強(qiáng)光的亮度。如果炫光區(qū)域布滿整個(gè)視野,還可能帶來(lái)圖像對(duì)比度的整體降低。比如逆光拍攝的圖片,由于強(qiáng)光直接攝入鏡頭,所造成的光源四周過(guò)于明亮,或有一圈光暈及霧化的現(xiàn)象。

炫光

測(cè)試時(shí),設(shè)置炫光點(diǎn)光源通過(guò)反射鏡后入射到DUT視場(chǎng)內(nèi),調(diào)整光源的入射角度,使圖像中光斑的面積最大,通過(guò)視頻分析設(shè)備,計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度大于圖像中最大強(qiáng)度50%的區(qū)域所占面積,并計(jì)算該區(qū)域與整個(gè)圖像面積的比值。

判定要求:鏡頭在試驗(yàn)光照射下的產(chǎn)生的光斑面積應(yīng)不大于顯示面積的25%。

鬼像Ghost
環(huán)境中存在的高亮度目標(biāo)源在鏡頭內(nèi)部各個(gè)透鏡間快速反射,最終在圖像上形成的附加像,其亮度一般較暗,且與原像錯(cuò)開(kāi)。由于任何兩個(gè)鏡片表面都可能發(fā)生這種現(xiàn)象(應(yīng)該說(shuō)都在發(fā)生,只是強(qiáng)度不同),兩兩組合可以產(chǎn)生很多光路,因此在這種情況下常常會(huì)形成一“串”光斑。




鬼像與視場(chǎng)的面積占比應(yīng)滿足以下要求:
a)若鬼像與原像的峰值亮度比值大于50%,鬼像與視場(chǎng)的面積占比應(yīng)小于1%;
b)若鬼像與原像的峰值亮度比值大于30%且不大于50%,鬼像與視場(chǎng)的面積占比應(yīng)不大于8%;
c)若鬼像與原像的峰值亮度比值不大于30%,鬼像與視場(chǎng)的面積占比不作要求。
測(cè)試時(shí)需將DUT在水平方向先順時(shí)針旋轉(zhuǎn),再逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)中心為鏡頭的幾何中心,保存各視場(chǎng)圖像,再統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算各視場(chǎng)圖像中的鬼像的面積占比和亮度比值,測(cè)試工作量比較大。
鬼像測(cè)試設(shè)備布置圖


系統(tǒng)延時(shí)
系統(tǒng)延時(shí),也稱(chēng)延遲時(shí)間,是指從攝像頭采集圖像到終端顯示圖像的時(shí)間間隔,反映了攝像頭系統(tǒng)對(duì)于外界場(chǎng)景變化的響應(yīng)速度,這個(gè)時(shí)間越短越好。如果自動(dòng)駕駛的汽車(chē)對(duì)路況的感知處理存在較長(zhǎng)時(shí)間的延遲,行車(chē)安全將受到巨大威脅。這個(gè)測(cè)試主要是為了保證攝像頭系統(tǒng)在車(chē)輛駕駛過(guò)程中能夠及時(shí)地反映出后方的情況,提高行車(chē)安全性。

下圖中信號(hào)1和信號(hào)2(DUT)的差異時(shí)間即為系統(tǒng)延時(shí)(圖中的tSL),要求實(shí)測(cè)值應(yīng)不大于100ms。
系統(tǒng)延時(shí)測(cè)試布置圖


啟動(dòng)時(shí)間
啟動(dòng)時(shí)間是指從攝像頭開(kāi)始啟動(dòng)到能夠正常工作所需的時(shí)間。快速啟動(dòng)可以顯著提高工作效率。在需要實(shí)時(shí)監(jiān)控或快速響應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景中,如交通監(jiān)控、門(mén)禁系統(tǒng)等,快速啟動(dòng)能夠減少等待時(shí)間,確保監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)捕捉到關(guān)鍵事件,從而提高整體的安全性和效率。而且,快速啟動(dòng)對(duì)于無(wú)線電池供電的攝像頭尤為重要。這類(lèi)攝像頭通常采用鋰電池或干電池供電,需要頻繁充電或更換電池。快速啟動(dòng)技術(shù)如SmartAEC?(自動(dòng)曝光控制、自動(dòng)增益控制、自動(dòng)白平衡)能夠使攝像頭在毫秒內(nèi)完成啟動(dòng)和調(diào)整,從而減少能耗,延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間。這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控或無(wú)人值守的場(chǎng)景(如工業(yè)生產(chǎn)線、倉(cāng)儲(chǔ)物流)非常有利。
此外,快速啟動(dòng)技術(shù)還具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。低功耗設(shè)計(jì)使得攝像頭在工作時(shí)消耗的電能較少,降低了能源消耗和碳排放,符合環(huán)保要求,這對(duì)于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
下圖中DUT供電電壓信號(hào)和穩(wěn)態(tài)的視頻輸出信號(hào)之間的差異時(shí)間即為啟動(dòng)時(shí)間(圖中的tON),要求實(shí)測(cè)值應(yīng)不大于1s。

啟動(dòng)時(shí)間測(cè)試布置圖

幀率 Frame Rate
幀率,單位時(shí)間產(chǎn)生完整圖像的畫(huà)面數(shù)。即單位時(shí)間對(duì)視頻信號(hào)空間行的全部掃描數(shù)。幀率是衡量每秒顯示畫(huà)面數(shù)量的參數(shù),直接影響視頻、游戲等內(nèi)容的流暢度。高幀率帶來(lái)更順滑的體驗(yàn),低幀率則可能導(dǎo)致卡頓。
視覺(jué)暫留現(xiàn)象(Persistence of vision),即人眼在觀察景物時(shí),光信號(hào)傳入大腦神經(jīng)后,視覺(jué)形象不會(huì)立即消失,而是會(huì)殘留約0.1-0.4秒。電影通過(guò)每秒播放24幀靜態(tài)畫(huà)面,利用視覺(jué)暫留效應(yīng)使觀眾感知為連續(xù)動(dòng)作。
QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)幀率的要求如下表所示:

測(cè)試幀率需要使用時(shí)間測(cè)試儀,測(cè)試布置圖如下圖所示:

有效像素 Effective Pixel
像素(Pixel,是“Picture Element”的縮寫(xiě),意為“圖像元素”)是構(gòu)成數(shù)字圖像或屏幕顯示的最小基本單位。通俗來(lái)說(shuō),它是一個(gè)帶有顏色和亮度信息的微小方塊,無(wú)數(shù)個(gè)這樣的小方塊按行列排列,就能組成我們看到的完整圖像或屏幕畫(huà)面。
有效像素,是電子影像傳感器中能進(jìn)行有效光電轉(zhuǎn)換并輸出影像信號(hào)的像素。有效像素是評(píng)估圖像質(zhì)量的核心指標(biāo)。更高的有效像素意味著更大的圖像尺寸和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力。有效像素和像素的概念不同,像素是電子影像傳感器中能單獨(dú)感光的物理單元的總和,但其中的一部分像素被用來(lái)做輔助計(jì)算、補(bǔ)償制造誤差或邊緣畸變或者因?yàn)榧夹g(shù)限制而無(wú)法有效感光,所以有效像素是小于像素值的。
QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)有效像素的要求如下表所示:圖像信號(hào)應(yīng)正常,不得出現(xiàn)信號(hào)丟失的現(xiàn)象。



測(cè)試有效像素比較簡(jiǎn)單:用DUT拍一張圖片,然后用圖像分析軟件直接對(duì)圖片分析即可。

視場(chǎng)角 Field Viewing Angle
視場(chǎng)角,在攝像設(shè)備中,以攝像設(shè)備的鏡頭中心為頂點(diǎn),被測(cè)目標(biāo)的物像可通過(guò)鏡頭最大范圍的兩條邊緣構(gòu)成的夾角。視場(chǎng)角的大小決定了光學(xué)儀器的視野范圍。一般來(lái)說(shuō),焦距越短,視場(chǎng)角越大,反之則越小;傳感器尺寸越大,視場(chǎng)角越大。視場(chǎng)角分為水平視場(chǎng)角HFOV和垂直視場(chǎng)角VFOV。大視場(chǎng)角度適合需要廣闊視野的場(chǎng)景,而小視場(chǎng)角度則更適合需要高倍率和精細(xì)觀察的情況。

視場(chǎng)角的定義


QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)產(chǎn)品的HF0V推薦為:(30~200)°;產(chǎn)品的VF0V推薦為:(20~160)°

測(cè)試方法為:將DUT水平固定在分度盤(pán)中心,DUT鏡頭面與測(cè)試圖卡的距離為500mm,鏡頭中心應(yīng)與分度盤(pán)中心保持一致;轉(zhuǎn)動(dòng)分度盤(pán)使測(cè)試圖卡豎標(biāo)線出現(xiàn)在監(jiān)視器顯示界面的最左側(cè),讀取轉(zhuǎn)角值∠a,反向調(diào)節(jié)分度盤(pán)使測(cè)試圖卡豎標(biāo)線出現(xiàn)在監(jiān)視器顯示界面的最右側(cè),讀轉(zhuǎn)角值∠b,則∠b與∠a之差即HFOV;DUT旋轉(zhuǎn)90°固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中心,同理可測(cè)量出VFOV。
視場(chǎng)角測(cè)試布置圖

最高照度測(cè)試
攝像頭最高照度測(cè)試用于評(píng)估攝像頭在極端強(qiáng)光環(huán)境下的成像性能,確保其在高亮度場(chǎng)景中仍能清晰捕捉圖像細(xì)節(jié),避免過(guò)曝、光暈或色彩失真等問(wèn)題。
測(cè)試方法是:保證被拍攝象表面的照度應(yīng)不低于100000lx,一般使用透射式燈箱做為被拍攝物,然后用攝像頭對(duì)其進(jìn)行拍攝,再主觀進(jìn)行判定。要求圖像應(yīng)顯示正常,無(wú)滾屏、花屏、水波紋、偏色、畫(huà)面泛白等現(xiàn)象。

最低照度測(cè)試
最低照度也稱(chēng)為靈敏度,是攝像頭對(duì)環(huán)境光線的敏感程度,或者說(shuō)是攝像頭正常成像時(shí)所需要的最暗光線。照度的單位是勒克斯(lux或lx),數(shù)值越小,表示需要的光線越少,攝像頭也越靈敏。此測(cè)試在暗箱(室)中進(jìn)行,DUT在照度為(2±0.2)lx的環(huán)境下,按照測(cè)試MTF值的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試,使用圖像處理軟件分析中心視場(chǎng)和70%場(chǎng)MTF值。要求MTF值應(yīng)不低于下表中數(shù)值的60%,無(wú)干擾條紋、水波紋等現(xiàn)象。

光軸中心精度optical axis center precision
光軸中心精度是指攝像設(shè)備的實(shí)際成像中心與光學(xué)成像理論中心的偏差。這一參數(shù)直接影響成像質(zhì)量和對(duì)準(zhǔn)精度,尤其在精密光學(xué)系統(tǒng)中至關(guān)重要。

光軸中心精度的定義


光軸中心精度是使用攝像頭偏心測(cè)試儀來(lái)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)量測(cè)試圖卡中心在圖像中成像位置與DUT成像畫(huà)面的物理中心的偏移量,再計(jì)算光軸偏移角度。QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中要求實(shí)測(cè)值應(yīng)在(0±2)°范圍內(nèi)。
θ=arctan(Δɑ/f)(弧度)
θdeg=θ×180/π(度)

自動(dòng)增益Automatic Gain Control
自動(dòng)增益是放大電路的增益自動(dòng)隨信號(hào)強(qiáng)度而調(diào)整的自動(dòng)控制方法。是用于根據(jù)環(huán)境光照條件自動(dòng)調(diào)整視頻放大器的增益,從而確保在不同光照條件下都能獲得清晰的圖像。增益是指對(duì)傳感器捕捉到的信號(hào)進(jìn)行放大的程度,增加增益會(huì)使圖像看起來(lái)更亮,但同時(shí)也會(huì)增加圖像的噪聲,降低圖像的信噪比。自動(dòng)增益控制(AGC)電路能夠根據(jù)環(huán)境光照的變化自動(dòng)調(diào)整放大器的增益。在低亮度條件下,AGC會(huì)增加增益以獲得清晰的圖像;而在高亮度環(huán)境下,AGC會(huì)減少增益以避免信號(hào)過(guò)載和畸變。這種自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制使得攝像頭能夠在較大的光照范圍內(nèi)正常工作,適應(yīng)不同的環(huán)境光照條件。

測(cè)試方法為:安置好DUT,使其輸出標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào);在小于1s時(shí)間內(nèi)迅速將(800±80) lx的D65光源切換為(2土0.2)1ux,切換完畢后開(kāi)始計(jì)時(shí),通過(guò)視頻分析設(shè)備測(cè)量視頻信號(hào)從變化到穩(wěn)定的時(shí)間:間隔5s后在小于1s時(shí)間內(nèi)迅速切換成(800±80) lx的D65光源,切換完畢后開(kāi)始計(jì)時(shí),通過(guò)視頻分析設(shè)備測(cè)量視頻信號(hào)從變化到穩(wěn)定的時(shí)間。QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中要求不同光源切換后的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不大于1s。

QCT1128測(cè)試項(xiàng)目



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