摄像头参数测试指导分析解析.docx

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摄像头参数测试指导分析解析

摄像头测试指导手册

一、测试环境及测试条件

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、图表放臵：

放臵图表时使之与相机的焦点面平行，并且使得横向看时，水平方向的粗框与画面水平框平行。

根据iso12233的规定，拍摄时让图表的有效高度正好占满画面。

实际上完全按照该要求拍摄有一定难度，因此也可拍摄的稍小。

此时，将乘以“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。

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、测试图卡照明方法图示：

图一、测试图卡照明方法

二、测试设备

标准光源灯；反射式灯光箱；照度计；分光式色度计；反射式光密度计；帧频测

试仪；放大镜；显微镜；三脚架；chart板；移动支架；相关夹治具；测试板

三、测试图卡

1、分辨率测试图卡（ISO12233-2000Chart）

摄像设备的分辨率测试图卡使用ISO12233-2000测试图卡，参见ISO12233-2000.图卡的具体要求应符合ISO12233-2000标准。

ISO12233-2000定义了标准的分辨率测试图卡的内容、式样及其实现方法。

在实际测试中，对于固定焦距的摄像设备，在景深（成像最佳相距）范围内按照分辨测试图卡使用方法选择合适尺寸的分辨率测试图卡尽量充满视场拍摄，或按照ISO12233的相关规定对测试结果进行校正。

根据上述原则可以选定如图所示合适尺寸的分辨率测试图卡。

测试图卡的测试功能：

G1、G2：

100LW/PH-1O00LW/PH，测试水平、垂直的脉冲响应；

J1：

100LW/PH-600LW/PH，测试中心水平的视觉分辨率；

K1：

500LW/PH-2000LW/PH，测试中心水平的视觉分辨率；

J2：

100LW/PH-600LW/PH，测试中心垂直的视觉分辨率；

K2：

500LW/PH-2000LW/PH，测试中心垂直的视觉分辨率；

JS1、JS2、KS1、KS2分别对应测试四角的水平、垂直的视觉分辨率；

KD、JD测试对角线视觉分辨率；

P1、P2用于水平、垂直方向方波扫描；

O1、O2测试水平、垂直方向锯齿比；

2、色彩测试图卡（MacbethColorcheckerChart）

在不同色温/光源条件下拍摄Macbethcolorcheckerchart,比较拍摄图样中的色块

数值与标准值的差异，评价LENS的色彩还原能力。

图三、色彩测试图卡

3、几何失真测试图卡（DistrotionChart）

图四、几何失真测试图卡

4、灰阶测试图卡（GrayScaleChart）

灰阶测试图卡底色为中灰，在取整数的近似条件下，均匀提取RGB（0，0，0）至RGB（255、255、255）共256级灰阶中的20级灰阶，用20个面积大小相等的矩形块分别填充上述20级灰度。

每级反射密度相差0.1，图卡中设A、M、B三个标定相对应的反射密度是0.05、0.75和1.65，它们代表着高光、中性灰度和阴影，背景密度和M点相同。

图五、灰度测试图卡

5、中性灰测试图卡（18%GrayChart）

取灰阶测试图卡中的M，整幅图像都为中性灰颜色，大小规格以拍摄时在景深范围内充满整个视场为宜。

6、全白测试图卡

白色取灰阶测试图卡中的A，整幅图像都为白色，大小规格以拍摄时在景深范围内充满整个视场为宜。

四、摄像设备测试项目

在拍摄测试图卡时需要将被测终端固定，使测试图卡中心与被测终端的摄像设备光轴一致，并保持测试图卡与镜头的光轴垂直，调节测试图卡与镜头之间的距离，使图卡成像清晰，并尽量充满视场。

测试图卡选取原则：

图卡的大小应该根据测试距离的选择而选择，在确定的拍摄测试距离上，所选的图卡可以在摄像设备上得到合适大小的图像（充满视场），如无特殊说明，所有测试使用色温为6500K的标准测试环境。

1、功能测试

对摄像设备的技术要求进行验证性测试

步骤如下：

1）摄像头的外观：

对于数码产品来说，外观是相当重要的，这直接关系到产品的安全性、耐用性和便携性；对模具的造型、材料、精细度等方面进行评价。

从外观上看，观察有没有划痕、污点；

2）摄像头的配臵：

摄像头的硬件配臵直接影响着实际视频效果。

3）摄像头的易用性：

一款摄像头是否需要安装驱动，驱动安装是否顺利，操作是否复杂等。

4）摄像头的实拍性能：

最直观的表现摄像头性能好坏的标准。

2、图片效果测试

a）人物拍摄效果

步骤如下：

1）使用摄像头对人物进行拍摄。

2）截图来考察摄像头的实际人物拍摄能力，色彩还原度以及采样率。

检查标准：

1）检查实际拍摄效果，摄像头有无因为当时环境的光线问题而出现过曝现象。

2）检查摄像头人物肤色表现是否自然，亮度控制是否得当，有没有出现过曝现象。

b）静物拍摄效果

步骤如下：

1）使用摄像头对静物（如：

模型）进行拍摄。

检查标准：

1）拍摄静物模型检查摄像头的抓拍、捕捉能力。

2）检查摄像头拍摄的静物模型颜色饱和度。

3）检查静物模型的色彩是否能够较好的还原出来，主体三种颜色所占的比例是否都能很好的进行区分，效果是否令人满意。

c）文字拍摄效果

步骤如下：

1）使用摄像头对文字进行拍摄

检查标准

1）检查摄像头的文字拍摄能力以及是否会出现镜头畸变。

2）检查摄像头拍摄的字体清晰，没有毛边和锯齿。

3）检查摄像头拍摄的整体效果。

d）微距拍摄效果：

步骤如下：

1）使用摄像头进行微距拍摄（如：

对一块电路板），达到3mm的超近距离。

检查标准

1）检查摄像头的微距拍摄能力。

2）检查摄像头拍摄的电路板芯片有无发生畸变现象，周围针脚是否清晰，周围的贴片电容是否都拍摄的十分清晰。

e）远景拍摄效果：

步骤如下：

1）使用摄像头进行远景拍摄

检查标准

1）检查摄像头的远景能力是否可以看清远处的细节，是否广角。

2）检查摄像头拍摄远景颜色过度是否自然，远处的暗部细节是否清晰，有没有因为光线过强而发生过曝现象。

f）夜视拍摄效果：

在夜拍模式测试项目中，大多数摄像头因为感光模块的原因对光线要求比较高，以在低照度环境下，表现出来的性能都不是很理想，这个时候采用了夜视灯的摄像头就有很大的优势。

步骤如下：

1）使用摄像头进行夜视拍摄。

检查标准

1）检查摄像头的低照度下的拍摄效果。

2）检查摄像头曝光是否充足，色彩还原是否真实，色彩饱和度是否高，有无明显的锯齿，周围线条是否清晰，有没有畸变现象产生。

g）CPU实际占用率

CPU占用率的高低直接影响到用户进行多任务处理时的速度。

步骤如下：

1）使用摄像头进行拍摄。

检查标准

1）检查摄像头对系统资源的占用情况，如果摄像头占用过多的CPU资源，那么当

需要处理大型任务或者多任务处理的时候，系统是否会变得很慢。

3、亮点&坏点&噪亮点测试

a）亮点

步骤如下：

1）先将变焦关掉，图片的精细程度设为最精细，分辨率调至最高，对比度也调为最高，准备好后用厚布遮挡镜头，拍照（同时可以检查自动对焦），得到了一个全黑的图片。

2）用同样的方法，将场景设臵为：

夜景，背光，文字和运动各拍一张照片。

检查标准

1）检查有没有固定的白点，如果有，即为亮点。

b）坏点

步骤如下：

1）找张纯白的纸，首先找块布遮挡着镜头，将对比调节为最高，场景设定为文字，对着光源，按下拍摄键，在镜头对焦完毕的一瞬间，将布拿开，得到白照片。

检查标准

1）检查如果发现有固定的黑点，即是坏点。

c）噪亮点

噪亮点关系到摄像的成像质量、夜景拍摄能力,绝不允许有噪亮点的出现，闪光灯

开启要及时迅速，各类图片成像与实际试验场景的实物进行对比，观测图片的清晰度和色彩还原能力。

步骤如下：

1）先将变焦关掉，图片的精细程度设为最精细，分辨率调至最高，对比度也调为最高，准备好后用厚布遮挡镜头，拍照（同时可以检查自动对焦），得到了一个全黑的图片。

2）用同样的方法拍摄320*240的全黑的图片，选项-＞图片编辑器-＞修饰-＞浮雕，将

场景设臵为：

夜景，背光，文字和运动各拍一张照片。

检查标准

1）检查有没有固定的白点，要是有，那就是暗噪点

2）检查图片的清晰度和色彩还原能力

4、缺陷测试

在标准测试条件下拍摄中性灰测试图卡，终端输出图像经软件计算确定缺陷点的数目。

光学有效像素总数测试ISO12233的拍摄应按照测试安排的标准拍摄原则，并使水平方向的粗框与画面水平框平行，拍摄时让图卡的有效高度（ISO12233粗框内侧的高度）正好占满画面。

如果拍摄的稍小，则判读结果需要乘以全画面像素/chart有效高度所占的像素数，并要求图卡有效高度大于全画面高度的1/2。

拍摄ISO12233规定的图卡中的倾斜图块，利用计算机软件测定其输出影像幅度对比曲线，按对比曲线测出水平尼奎斯特频率极限f水平（LW/PH）和垂直尼奎斯特频率极限f垂直（LW/PH）。

摄像设备光学有效像素数N为：

N=f垂直×f水平，比如照片象素是1600*1200，那就是200万象素的摄像头。

摄像头像素取决于其镜头和影像传感器（CCD）,假设摄像头镜头和传感器都是理想状态下，可从图像的最大分辨率判别摄像头的像素：

以下是最大分辨率对应的摄像头像素：

最大分辨率

摄像头像素

640*480

30万像素

1280*960

130万像素

1600*1200

210万像素

2048*1536

320万像素

2560*1920

500万像素

3264*2448

800万像素

步骤如下：

1）用摄像头各分辨率拍摄照片，然后查看照片象素是多少。

5、分辨率测试

a）视觉分辨率测试，视觉分辨率测试分为水平，垂直和对角线方向。

分别对应测试卡上的J1、J2、K1、K2、KS1、KS2、JS1、JS2、KD、JD，具体测试功能参见分辨率测试图卡介绍。

测试目标图像在显示器上或硬拷贝印刷复制然后进行主观判断和视觉分辨率。

视觉分辨率值不得超过奈奎斯特极限。

要正确执行测试，监视器或硬拷贝打印，应具有足够的分辨率，以免影响相机视觉分辨率的测量。

为尽量缩小评估离散性，有以下两点评估基准：

（1）、将视觉分辨率的评估图案的

楔形线数发生变化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。

（2）、观察时，从低频侧开始跟踪，用打印图像进行评估，打印的倍率可以设定为任意值；用显示图像进行评估，显示屏观察时的放大（变焦）倍率可设定为任意值；图像处理软件评估分辨率。

光学有效像素总数测试要求，对分辨率测试图卡ISO12233进行拍摄，然后截取需要部分，如截取中心水平分辨率J1、K1，中心垂直分辨率J2、K2双曲线光楔图像。

用目视的方法从低频向高频观察楔形图像线数的变化，当线数由5->4（J1、J2）

或由5->4（K1、K2）时，此时的图像上对应的空间频率的刻度数即为视觉分辨率。

目视判读方法：

应使用标准显示设备将被判读的图像按实际像素进行显示（必要时可以放大观察）将线条数发生变化的空间频率向高频开始判读，第一次发生线条数变化的频率就是判读结果；得到的判读结果即为测试结果。

步骤如下：

1）计算机读出拍摄图片，选择其中一个特定区域；

2）在该特定区域处的位臵中央取一条直线，沿着该直线的一个方向依次读出这条直线上各像素点的像素亮度值；

3）判断当前像素点的像素亮度值是否超过默认白色的亮度值；

4）如果当前像素点的像素亮度值超过默认白色的亮度值，则用拍摄图片中当前像素点所在默认白色条纹参照标准图片中对应的特定区域，分析出所述默认白色条纹代表的像素个数；

5）得到所述默认白色条纹对应的线条分辨数；

6）分析剩下的默认白色条纹所对应的线条分辨数，并从得到的全部数据中选出摄像头最多能分辨出的线条数。

b）极限分辨率，极限分辨率值应报告为空间频率值在iso12233-2000chart中，P1

和P2执行此测量。

极限频率是频率响应等于参考频率%5的黑白楔形线分辨率，用

LW/PH衡量。

测试图，包括垂直和水平方波扫描，分为P1和P2。

其中P1的参考

响应定义为从倾斜的黑条L4正下方白色区域的信号值之间的差异。

其中P2参考响应定义为T1右侧垂直倾斜区和其右侧白色区域信号值之间的差异。

扫描范围为

1-10，对应分辨率100LW/PH-1000LW/PH。

为了降低噪音影响应该取多幅图像取其平均值。

c）空间频率响应。

静止照片数码相机（DSC）的空间频率响应（SFR）是衡量并分析一个倾斜的黑白分界的摄像头数据，L3用于测量图像中心附近水平SFR，L4用于测量图像中心附近垂直SFR，L2用来测量图像中心附近的对角线的SFR。

L1和L4

用于测量图像中其他位臵的SFR。

SFR的测量可以通过图像处理软件自动执行。

如果相机只能输出一个模拟信号，则需要一个数模转换设备进行转换，通过已定义的数值运算方法分析。

测试范例

测试条件：

镜头焦距为55毫米，镜头光圈=f/4，相机的压缩=关闭，白平衡设臵=日光，不使用暗场及平场校正，2000Lx日光照明。

d）锯齿比，在测试图卡中O1、O2用于测量锯齿比,锯齿比以表格形式表现出来，每

个频率对应的水平和垂直方向锯齿比率。

频率从100LW/PH开始到相机的Nyquisfrequency。

以下是一个图表例子

6、白平衡测试

在色温3400K和6500k照明条件下，按测试安排要求对彩色图卡进行拍摄，将拍摄图像输入电脑，在色块19～24中截取面积不小于30%的区域，计算所截取区域的RGB平均值R、G、B，并计算Max（R、G、B）-Min（R、G、B）得到RGB三色值偏差，19～24这6个色块的RGB三色值偏差都应满足相应技术要求。

7、动态范围测试

动态范围测试即灰阶测试。

按测试安排要求对测试图卡进行拍摄，将拍摄图像输入

电脑中，在每个灰度条中截取面积不小于30%的灰度块，读出所截取的每个灰度块的灰

度值，若两相邻灰阶之间的灰度值之差大于等于8，则认为这两个灰阶是可以分辨的，

从而可以得到从黑到白可分辨的灰阶的级数。

8、色彩还原准确度测试

按测试安排要求对色彩还原测试图卡进行拍摄，将所拍摄图像输入电脑。

取13～15

三个色块，每个色块中截取面积不小于30%的色块，将测试图卡和所截取色块的色彩空

间转换成CIEL*a*b*色彩空间，测R、G、B值，计算得出L*a*b*值，用下式计算各项色彩还原误差：

明度差△L*=L1*-L2*

色度差△a*=a1*-a2*；△b*=b1*-b2*

总色彩还原误差△E*a*b*=[（△L*）2+（△a*）2+（△b*）2]1/2

式中，L1*、a1*、b1*为测试图卡的明度和色度；L2*、a2*、b2*为所拍图像的明度和色度。

百分比色彩还原误差△E=△E*a*b*/标准色块的Lab均方根对三色块的△E进行算术平均，得到平均色彩还原误差。

9、像面亮度均匀度测试

测试方法：

固定移动终端，摄像镜头与测试图卡距离在景深范围内，按测试安排要求对中性灰测试图卡或全白测试图卡（本标准推荐使用中性灰测试图卡，也可以使用全白测试图卡进行测试）进行拍摄，将拍摄的图像输入电脑，使用测试软件进行分析，测R、G、B值，用下式计算亮度值：

Y=0.3R+0.59G+0.11B

分别计算90%视场4个角A、B、C、D40×40像素采样框及视场中心40×40像素采样框亮度平均值IA、IB、IC、ID、IE用4个角各自亮度平均值分别与中心亮度平均值之比来测试像面亮度均匀度，其计算公式为：

K1=Ii/IE（i=A、B、C、D）

10、几何失真测试

按测试安排要求对几何失真测试图卡进行拍摄，对拍摄的图像的周边畸变进行测定，算出几何失真值。

11、对角线视场测试

测试方法：

一把精度为0.5mm刻度清晰的直尺，摄像镜头距离直尺刻度面的距离为S，在景深范围内，使直尺垂直拍摄镜头轴线，在视场某对角线与直尺重合时拍摄，若拍摄覆盖的直尺量度为L，则视场角θ=2arctan（L/2s）。

12、帧频测试

在拍摄照明条件下，使用终端摄像设备拍摄一段长度不小于10s的视频片段，输出并用计算机软件分析该视频片段，要求其帧频率不低于10/s.在拍摄照明条件下，使用帧频测试仪对摄像设备的固有帧频率进行测试。

将摄像设备对准帧频测试仪的LED点阵。

当图像显示为清晰、无暗条纹、无滚动亮斑时，定义其为稳定的图像。

按如下两种情况进行测试。

若图像显示有暗条纹时，摄像设备的帧频率高于当前的LED闪烁频率，应将LED点阵闪烁频率向上调整，并重复进行观察测试，直到获得稳定的图像；若图像显示有滚动亮斑时，摄像设备的帧频率低于当前的LED闪烁频率，应将LED点阵闪烁

频率向下调整，并重复进行观察测试，直到获得稳定的图像。

当预览图像达到稳定时拍摄一副图像，用计算机检查该图像，确认图像达到稳定要求则记录此时帧频测试仪上显示的稳定图像频率值，该值为被测试摄像设备的固有帧频率。