图像质量指标及测试方法

例子：锐化过高引起的黑边和白边
与图像相关的常用术语`
与图像相关的常用术语`
★宽动态（Wide dynamic Range，WDR）
宽动态就是场景中特别亮的部位和特别暗的部位同时都能
看得特别清楚。宽动态范围是图像能分辨最亮的亮度信号
值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。宽动态的表现方
式以“倍数”或“dB”来表示
表示方法： 曝光时间——25ms、33ms…… 快门速度——1/25, 1/30, 1/100, 1/1000……
与图像相关的常用术语` ★ AE （Auto Exposure） 摄像机根据环境亮度自动调整曝光量，包括曝光时间、增益 等参数；
★AWB （Auto White Balance） 白平衡是摄像机的重要指标之一；白平衡的作用是使摄像机 在不同色温的照明环境下都能正确还原物体的颜色，使其不 偏色。 AWB的常用模式：ATW、AWB、Manual
有FPN
无FPN
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
2、ISP 各个平台的ISP算法不同，同样的图像做处理，效果区别也会
很大。 ISP的功能，如：有无3D NR对低照效果有影响；有无Smart
IR对夜视效果有影响等； 3、镜头 镜头的清晰度要和sensor的分辨率配合；边缘清晰度和中心清
与图像相关的常用术语`
常见光源色温
光源 钨丝灯，白炽灯
碳棒灯 荧光灯，节能灯
氙灯 碳精灯 日光平均 有云天气下的日光 阴天日光
色温范围 2500-3200K 4000-5500K 4500-6500K
5600K 5500-6500K
5400K 6500-7000K
1200018000K
与图像相关的常用术语` ★信噪比（S/N ratio） 信噪比是信号电压对于噪声电压的比值，通常用符号S/N来 表示。由于在一般情况下，信号电压远高于噪声电压，比值 非常大，信噪比的单位用dB来表示。一般摄像机给出的信噪 比值均是在AGC（自动增益控制）关闭时的值，因为当AGC 接通时，会对小信号进行提升，使得噪声电平也相应提高；
2、焦距——透镜的光心到 光聚集之焦点的距离。镜头 的焦距决定了该镜头拍摄的 物体在传感器上所形成影像 的大小。假设以相同的距离 面对同一物体进行拍摄，那 么镜头的焦距越长，则物体 所形成的影像就越大。
镜头焦距
2.8mm 3.5mm 4mm 4.8mm 6mm 8mm 12mm 16mm 25mm 60mm 73.8mm
•有效像素（ Effective Pixels ） 有效像素数是指真正参与感光成像的像素值。最高像素的数值 是图像传感器的真实像素，这个数据通常包含了感光器件的非 成像部分。
总像素
有效像素
摄像机成像部分主要器件及其作用 ★ ISP（Image Signal Processor） 图像处理器的作用是将Sensor输出的图像信号进行各种图像 处理，如降噪（Noise Reduction）、锐化（Sharpness）、 白平衡（AWB），自动曝光控制（AE），亮度控制， Gamma调整等等。
与图像相关的常用术语` ★色调和饱和度 色调（Hue） R、G、B三种原色，两两以不同比例混合后产生的颜色。
饱和度（Saturation）/色彩浓度 饱和度是指色彩的鲜艳程度，也称色彩的纯度，浓度。 饱和度越高，颜色越鲜艳；饱和度越低，颜色越暗淡；
• 饱和度相同，色调不同
与图像相关的常用术语`
• 色调相同，饱和度不同
衡量图像质量的常用指标及测试方法` 5、结构、组装 对于红外产品，结构对夜视的影响非常大；镜头和灯板的 高度配合、与球罩、前壳玻璃的距离都有要求，高度配合不 好，夜视容易发蒙；外壳的反光程度也对夜视效果有影响； 灯板角度与镜头视场角要配合；灯板角度大于镜头视场角， 夜视距离不够；灯板角度小于镜头视场角，夜视会有手电筒 效应；
例子：白平衡不正确引起的偏色
与图像相关的常用术语`
与图像相关的常用术语`
★降噪（Noise Reduction） 降噪是指对摄像机图像上的噪点进行处理的过程，分为2D降 噪和3D降噪两种；
2D降噪 对单幅图像的噪点进行处理，将其减弱，处理后的图像会相 对柔和
3D降噪 通过对前后两帧的图像进行对比筛选处理，从而将噪点位置 找出，对其进行增益控制，从而减少噪点。采用3D降噪的摄 像机，图像噪点会明显减少，图像会更透彻。
摄像机成像部分主要器件及其作用
★ 图像传感器 图像传感器的作用是将光信号转换成电信号。 监控用的图像传感器有CCD和CMOS两种； CCD 优点：成像质量好，信噪比高 缺点：功耗较大，成本较高，制作工艺复杂
CMOS 优点：功耗较小，相同分辨率下成本比CCD低，工艺简单 缺点：噪点较大，成像质量相对较差
点越多； 对比度越高，图像亮度越高，越容易过曝；对比度越低，图像
越暗； 色调，调整后容易偏色； 饱和度越高，色彩越浓，低照时彩色噪声越多； 锐化：值越高，边缘越锐利，同时图像噪声越多 降噪：值越高，边缘越柔和，图像噪声越少，与锐化是矛盾的 AGC：值设置越高，低照时图像亮度越高，噪声越多
CCTV镜头基础知识`
监控距离
4.3m 5.4m 6m 7.3m 9m 12m 18m 25m 38m 120m 150m
滤光片 （CCD/CMOS）
DSP
尾板
视频信号
摄像机成像部分主要器件及其作用
★镜头 通过利用不同形状、不同材质的多片透镜组合，将所需视野中 所有物体的发出的光线汇聚到成像传感器上的光学系统； ★滤光片 滤光片可以将特定波段的光线进行阻隔；目前监控常用的滤光 片主要为可移动滤光片（IR-cut，ICR），移动滤光片由两片 滤光片组成，一片可通过可见光，阻隔其他波段的光；一片可 通过任何波段的光。这种滤光片需要用带IR纠正的镜头来弥补 其两种滤光片折射率不一致造成的失焦问题。
公司现有产品使用的ISP平台： 海思、Mstar、Sony、EN
与图像相关的常用术语`
★清晰度 清晰度是指摄像机捕捉图像细节的能力，通常用电视线 （TVL）来衡量
★色彩还原性 指摄像机对各种颜色的还原能力
★亮度灵敏度 衡量摄像机在低照度环境下的图像表现能力
与图像相关的常用术语`
★色温 光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确 定的；热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就 是那个光源的色温，它直接和普朗克黑体辐射定律相联系； 色温对摄像机的AWB功能影响很大。
2、清晰度的测试方法
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
用HYRes分析结果
衡量图像质量的常用指标及测试方法` 3、色彩还原性的测试方法
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
4、低照度的图像质量测试方法
照度计
24色卡
5、动态范围测试
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
6、白平衡测试
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
信噪比越大图像质量越优
与图像相关的常用术语` ★ Gamma Gamma 校正补偿了不同输出设备存在的颜色显示差异， 从而使图像在不同的监视器上呈现出相同的效果。 Gamma值的修正，可以改变画面明暗，增加对比。
不同Gamma曲线的图像效果对比
与图像相关的常用术语`
★最低照度 摄像机输出端之视频信号幅度降至额定电平的一半时物体的 最小照度。此外，测试时最低照度的数值，是受诸多因素影 响的，包括：
摄像机成像部分主要器件及其作用
• 常用CCD/CMOS标称芯片尺寸
感光靶面尺寸 对角线 垂直 水平
1”
2/3” 1/2”
16mm 11mm 8mm
9.6mm 6.6mm 4.8mm
12.7mm 8.8mm 6.4mm
wk.baidu.com
1/3” 1/4” 6mm 4.5mm 3.6mm 2.7mm 4.8mm 3.6mm
晰度相差不能过大； 镜头的通光量（F值）影响摄像机的低照性能 镜头的色差程度，影响图像的紫边/蓝边等 好的镜头反光状况会轻微一些，差的镜头反光严重，图像发蒙 镜头的装配要求比较高：平整度、对焦点
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
4、图像参数设置 亮度设置越高，图像越亮，图像越容易发蒙、过曝；低照时噪
普通摄像机
BLC
宽动态
衡量图像质量的常用指标及测试方法
★常用指标及其测试方法
清晰度 色彩还原性 低照性能 动态范围 白平衡 信噪比 曝光的稳定性
衡量图像质量的常用指标及测试方法
1、分析图像指标的常用软件
HYRes——分析摄像机的中心 Imatest——分析色彩还原性、
清晰度
清晰度、动态范围等多种图 像指标
CCTV镜头基础知识` ★镜头 的原理 通过利用不同形状、不同材质的多片透镜组合，将所需视野 中所有物体的发出的光线汇聚到成像传感器上的光学系统。
镜头内部光路图
★镜头的构造
变焦镜头
锁紧钉 前组
标签
后组 Φ14直插接口
自动光圈 IR-CUT
CCTV镜头基础知识`
定焦镜头 镜片
前压圈
主镜筒
M12螺纹接口
与图像相关的常用术语`
★锐度（Sharpness） 锐度是反映图像边缘对比度的一个指标。 锐度越高，边缘越清晰； 锐度越低，图像越柔和； 如果将锐度调得过高，则会在物体边缘出现黑边、白边等 现象，图像看起来失真而且刺眼。所以，为了获得相对清 晰而又真实的图像，锐度应当调得合适。
说明： A. 过分提高锐度并不能提高清晰度； B. 提高锐度，会相应的增加图像噪点，锐度越高，噪点越 大；
按照焦距不同分类： • 定焦镜头：单一焦距段可聚焦 • 变焦镜头：在一段焦距范围内都可聚焦成像
★镜头的规格
CCTV镜头基础知识`
CCTV镜头基础知识`
1、分辨率 镜头的分辩率是指在成像平面上1毫米间距内能分辨开的黑白 相间的线条对数，单位是“线对/毫米”（lp/mm）。
象元大小可以大致计算出需要镜头的线对数 根据实际配合的经验，计算结果的2/3，Sensor可以接受
▪各厂家的定义值有所不同； ▪镜头光圈对数值影响很大； ▪受光源色温影响； ▪和被摄物体的反射率有关； ▪和AGC的大小、快门状态等有关。
一般最低照度的表示方式： 0.01 lux @ F1.2，AGC ON
与图像相关的常用术语`
★ AGC （Auto Gain Control） Sensor在照度低时输出的信号很弱，恢复出来的图像亮度也很 低，为了使最终得到的图像亮度达到要求，需要对sensor输出 信号进行增强，而照度高时，不需要进行增强，摄像机内部会 使用AGC模块，实现这一点。 一般情况下，AGC说的是给摄像机设置的增益最大值，摄像机 会根据照度自行在最大值和最小值之间进行动态调整。 说明：提高AGC的值并不能提升信噪比；在低光照环境下提高 AGC值可使画面亮度提高，但是噪点也会相应增多。
与图像相关的常用术语`
★ 快门速度（Shutter Speed）、曝光时间
曝光时间是指sensor像素点被通电，开始接收外界的光信号 到被切断电源停止工作的时间间隔。
曝光时间的长短由快门速度决定，快门速度越高，曝光时间 越短,运动物体就会在底片呈现更清晰的影象；反之快门速度 越低，曝光时间越长,运动的物体就越模糊；
2000K
2700K
4000K
6500K
9000K
10000K
7、信噪比测试
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
8、曝光稳定性测试
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
衡量图像质量的常用指标及测试方法`
★影响图像质量的因素 1、Sensor Sensor的灵敏度、像素大小对摄像机的低照效果起决定性 作用；像素面积越大，低照效果越好； Sensor的工艺水平影响低照环境下的图像噪声状况；
CCTV镜头基础知识`
清晰度
焦距
成像靶面
镜头F值
支持IR功能
CS接口
CS型安装座摄像机上使用C型镜头的话，需 要加一个高度为5mm的转换接圈。
CCTV镜头基础知识`
★镜头的种类 按照光圈调节方式分类： • 手动光圈镜头 • 自动光圈镜头：直流驱动自动光圈镜头（DC Auto）
视频驱动自动光圈镜头（Video Auto Iris）
监控摄像机基础知识 ——IQ篇
2018
Outlines
一、摄像机成像部分主要器件及其作用 二、与图像相关的常用术语 三、摄像机的常用指标及测试方法
常用指标及其测试方法 影响图像质量的因素
四、CCTV镜头基础知识 五、FAQ
镜头座（C/CS）
摄像机成像部分主要器件及其作用
ISP
镜头
图像传感器