摄像头测试

摄像头测试方法及应用

国际标准测试图卡：

要判定摄像头成像质量的好坏，我们需要对摄像头成像的质量进行测试并评价，而我们人眼的分辨是有限的。一张完美的图像所涉及的评价参数有很多，比如分辨率、清晰度、动态范围、对比度、颜色、灰阶等级等，因此需要用到多种国际标准测试图卡。固润光电所代理的Imatest和Applied Image公司能提供多种图像测试卡以及图像测试设备和相应的分析软件，能够满足多种测试需求，符合国际标准，为行业提供多种测试图卡。通过测试图卡和相应的图像测试软件来对摄像头成像质量来进行评价，从而判定工厂所生产的摄像头质量的好坏。

本文以QA-76数字影像分辨率测试卡来对摄像头的成像分辨率进行测试，探讨研究如何根据数字图像处理理论进行摄像头准确调焦，以获得较为清晰的图像，主要分为两个部分实现，第一部分首先选取合适的标准测试卡，采集图像并进行感兴趣区域的圆心定位。第二部分是对其图样进行像素采样、处理、比较特征值，以判定目前采集图片是否清晰，确定摄像头成像分辨率选取合适的数字图像清晰度评价函数，以评定不同清晰度下的图像相应特征值。

ISO12233分辨率图卡，该分辨率图卡中包含各种图样，使用时不一定直接使用该图卡，也可以裁剪出必需的部分，并经过重新拼接排列后使用。

图2-1ISO12233分辨率图表

ISO12233分辨率图卡使用分析：

1.暗室：不能反光、透光、关灯后照度低于1Lx，墙面用18度灰的灰布。如无特殊规定，为保证摄像设备拍摄测试图卡时能够输出足够的信号，拍摄时测试图卡表面照度范围应在700Lx～1200Lx之间，测试时饱和度和均匀度可根据实际调节，正常测试使用D65光源，光强度不足需使用相同光源补光。

2.在D65光源色温下，测试图卡上任何一点的照度与测试图卡中心照度差不大于10%；在其他色温下，测试图卡上任何一点的照度与测试图卡中心照度差不大于30%，光源应采取必要的遮光措施，防止光源直射镜头。测试图卡周围应是低照度，以减少炫光，测试时应尽量避免外界光线照射。测试图卡背景采用黑或吸光型中性灰。

3.测试中可使下列标准色温：D65光源色温6500K、泛光灯色温3400K。实际测试环境的色温标准偏差应不大于200K，色温从2700k－7500k可调换。

4.温度20±2℃，相对湿度50±20%。

5.测试距离可根据实际任意调整。摄像头与图卡距离建议为80-130cm，实际测试中若超过以上范围需要标注。

6.在摄影时让图表的有效高度（横向长边看图2-1时粗框内侧的高度）正好占满画面，图案的数字x100（乘以“整个画面的垂直像素/画面中图表的每有效高度的像素数”进行标定。）即为画面中每单位高度的条数。拍摄时不一定要让有效高度占满整个画面，但此时需要进行标定。

7.相机条件设定的原则：根据本标准测量分辨率时，相机参数原则上采用出厂时的设定。采用出厂设定以外的设定进行测量时必须注明所采用的设定。若存在根据出厂时的设定无法确定的参数时，厂商将按照该相机的用户最可能使用的设定进行测量，并注明可确定该设定的信息。曝光条件、对焦、变焦位臵没有特别规定；相机的白平衡必须相对照明光源进行适当调节。

8.测试图卡照明方法如下图所示：

拍摄上述ISO图表后，打印或显示拍摄图像，对该图像进行视觉评估，也可以使用可执行与视觉评估同样处理的软件进行评估。为了尽量缩小评估的离散性，以如下2点作为评估基准。

A)将视觉分辨率评估图案的楔形线数发生变化（如由5条变为4条）的空间频率作为分辨率。单位以画面中每高度的条数来表示。

B)观察时需要从低频开始跟踪。

固润光电代理的图像测试设备如下图：

基于二次模糊的清晰度算法

如果一幅图像已经模糊了，那么再对它进行一次模糊处理，高频分量变化不大；如果原图是清晰的，对它进行一次模糊处理，则高频分量变化会非常大。因此可以通过对待评测图像进行一次高斯模糊处理，得到该图像的退化图像，然后再比较原图像和退化图像（经过模糊处理后的图像）相邻像素值的变化情况，根据变化的大小确定清晰度的高低，计算结果越小表明图像越清晰，反之则越模糊。这种思路可称为基于二次模糊的清晰度算法，其简化流程如图3-4所示。

图3-4二次模糊清晰度算法流程图

基于感兴趣区域清晰度评价

本文所采用的实验测试图样由多个不同方位的圆形区域构成，考虑到摄像头拍摄图像时聚焦中心以及图像四周等各个不同方位清晰度情况不同，所以选用多个方位的圆形区域的测试卡进行检测，然后再均衡评价整体图像的清晰度。

测试评价整体流程如图3-5所示：

图3-5基于感兴趣区域清晰度评价整体流程

根据摄像头调焦要求，引入中央条纹清晰度判断，这里需要先对中央条纹中心圆心处定位，对比于四周两侧圆形区域圆心定位而言，中央条纹处圆心高亮度圆环带较窄，在检测到

两侧圆形区域圆心的情况下，若中央条纹处圆心未能有效定位时，根据图形对称等距特点，利用距离比较判断，确定中央条纹区域圆心位置坐标。

在确定了中央条纹圆心坐标后，设定条纹区域检测框，并从检测框图内左上角开始扫描条纹各点像素，对每点像素与其横向相邻像素求方差值，并累计方框内总体像素方差和。同时计算检测框内像素总体灰度和，作为背景亮度值。将总体方差和与总体灰度和相除获得其总体灰度变化比例值，乘以一定的系数缩放到100以内，以便于圆形区域评价值做比较融合。

取得中央条纹区清晰度评价值后，与圆形区域评价值按一定比例权值综合，获得调整后的评价曲线图。

以下是摄像头调焦过程中从模糊到清晰再到模糊的对应评价曲线。