汽車前置攝像頭光干涉高準直高亮度太陽光模擬器

太陽光模擬器模擬太陽光，提供穩定光照環境。文章介紹了汽車前置攝像頭視場角、信噪比、動態范圍、亮度、照度、自動增益、白平衡、色彩還原和鬼像等汽車攝像頭性能的測試方法和標準。

視場角測試

標準的3.10章節中定義了視場角（field viewing angle）是指在光學儀器中，以光學儀器的鏡頭中心為頂點,被測目標的物像可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構成的夾角為視場角。并規定了以下要求：

表 3

1、測試條件
光源：D65 (范圍：6500K士325K)
照度：800Lux ± 80Lux
圖像表面的光照均勻性應大于90%

2、視場角測試布置圖

圖 1

3、測試步驟
a) 將被測設備水平固定在分度盤中心，被測設備鏡頭面與測試圖卡的距離為500mm，鏡頭中心應與分度盤中心保持一致;
b) 轉動分度盤使測試卡豎標線出現在監視器顯示界面的最左側，讀取轉角值∠a，反向調節分度盤使測試卡豎標線出現在監視器顯示界面的最右側，讀轉角值∠b，則∠b與∠a之差即HFOV;
c) 被測設備旋轉90°固定在轉臺中心，同理可測量出VFOV。

4、結果說明

按上述測試方法，產品視場角應符合表3的規定。

信噪比測試

標準的3.7章節中定義了信噪比（signal noise ratio）是指視頻信號的大小與噪聲信號(無用信號)大小的比例，以dB為單位。并規定了以下要求：

表 5

1、測試條件
① 光源：D50
② 背光亮度均勻性≥90%
③ 亮度的幅度變化≤2%
④ 光源亮度調節：輸出0ECF卡的18%灰色塊區域亮度數字化值為110~ 130(推薦值為118)（可參考ISO 15739中5.4.3）

2、測試設備搭建

（參考圖3），滿足GB/T 19894要求的OECF測試圖卡

圖 3

3、測試步驟
a) HFOV<140°
產品選取各階灰度塊中心不小于64 X 64像素;
HFOV≥ 140°
產品選取各階灰度塊中心不小于45X 45像素。
b)使用圖像處理軟件， 根據IS0 15739附錄B進行分析，獲得所有色塊SNR的總平均值作為評測值。

4、結果說明

按照上述測試方法，產品的信噪比應符合表5的規定。

動態范圍
標準的3.9 章節中定義了動態范圍(Dynamic Range) 是指攝像設備能夠記錄的從最黑到最白之間的最大影調范圍。動態范圍越大說明拍攝的影像層次越分明。所有超出動態范圍之外的曝光值都只能記錄為黑或白。它實際上描述了攝像設備記錄影像灰階等級的能力，可用灰階測試圖卡的灰階級數表達。并規定了以下要求：

表 6

1、測試條件
① 光源：D50
② 背光亮度均勻性≥90%
③ 亮度的幅度變化≤2%
④ 光源亮度調節：輸出0ECF卡的18%灰色塊區域亮度數字化值為110~ 130(推薦值為118)（可參考ISO 15739中5.4.3）

2、動態范圍測試布置圖

（參考圖4）

圖 4

3、       測試步驟
a） 選取各階灰度塊中心不小于32X 32像素
b） 計算動態范圍值公式：DR=20X (DSNR=1-DSNR=Max)
式中:
DSNR=1——SNR接近1所對應的色塊的光密度值。
DSNR=Max——SNR接近最大值所對應的色塊的光密度值。
4、結果說明

按上述測試方法，產品動態范圍應符合表6的規定

最高亮度

標準規定以下要求：

表 7

1、測試條件
① 光源：D65(范圍：6500K士325K)
② 照度≥100, 000lux

2、待測的設備在B1工作模式

（即試驗樣件正常電氣連接，所有功能正常運行，需要外接顯示設備）進行測試

3、結果說明

按上述測試方法，產品的最高亮度應符合表7的規定。

低照度

標準規定以下要求：

表 8

表 9

1、測試條件
① 環境：暗室
② 光源：D65 (范圍：6500K士325K)
③ 照度：（2±0.2）Lux
④ 工作模式B1：試驗樣件正常電氣連接，所有功能正常運行，需要外接顯示設備

2、低照度測試布置圖

（參考圖 5），符合ISO 12233 要求的斜邊測試卡和棋盤格測試卡

圖 5

3、測試步驟
HF0V（水平視場角(Horizontal Field Of View)）<140°產品
a) 調整被測設備使視場中測試卡方格的邊緣與其對應方向的夾角約5°;
b) 通過視頻分析設備中圖像處理軟件分析中心視場和70%場(左上、右上、左下、右下四個邊角)的MTF10和MTF50值。
HF0V（水平視場角(Horizontal Field Of View)）≥140°產品
a) 調節設備與測試卡之間的距離， 使圖卡中方格邊緣的長度不得少于10像素;
b) 調整被測設備使中心視場測試卡方格的邊緣與其對應方向的夾角約5°;
c) 調整被測設備使其光軸正交于圖卡平面，使用圖像處理軟件進行分析中心視場MTF10和MTF50值;
d) 可通過水平或垂直旋轉被測設備，使被測70%場處，測試卡方格邊緣的長度不得少于10像素;
e) 使用圖像處理軟件進行分析70%場MTF10和MTF50值。

4、結果說明

按照上述測試方法，產品低照度應符合表8的規定。

自動增益

標準的3.12章節中定義了自動增益控制（Automatic gain control）是指放大電路的增益自動地隨信號強度而調整的自動控制方法。并規定了以下要求：

表 11

1、測試條件
① 光源：D65 (范圍：6500K士325K)
② 照度：800lux±80lux、2lux±2lux
③ 工作模式 B1：即試驗樣件正常電氣連接，所有功能正常進行，需要外接顯示設備

2、測試步驟
a) 放置好被測設備，使其輸出標準視頻信號;
b) 在小于 ls時間內，迅速將光源照度（800±80）lux切換為（2±0.2）lux，換完畢后開始計時，通過視頻分析設備測量視頻信號從變化到穩定的時間;
c) 間隔5s后，在小于1s時間內，光源照度迅速切換成（800±80）lux，換完畢后開始計時，通過視頻分析設備測量視頻信號從變化到穩定的時間;
d) 取兩次變化到穩定的時間的平均值作為測試數據。

3、結果說明

按上述的測試方法，產品的自動增益控制應符合表11的規定。

白平衡
標準的3.13章節中定義了白平衡（White Balance）是指攝像機對不同光源照明條件下被拍攝物體所得到的影像還原應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。并規定了以下要求：

表 12

1、測試條件
① 光源：2800K、4000K、6500K
② 照度：800±80lux
③ 自動白平衡，避免雜散光拍攝
④ 測試卡在成像畫面的面積占比約為40%

2、白平衡測試布置圖

（參考圖7），符合標準的24色彩色測試卡

圖 7

3、測試步驟
HFOV<140° ，產品選取每個色塊不小于32 X 32像素，使用圖像處理軟件進行分析;
HFOV≥140 ，產品選取每個色塊不小于10X 10像素，用圖像處理軟件進行分析。

4、結果說明

按上述的測試方法，產品的白平衡應符合表12的規定。

色彩還原
標準的3.15章節中定義了色彩還原（color redition）是指將描述景物色彩空間坐標的圖像數據映射為與輸出相關的描述照片色空間坐標的圖像數據。并規定以下要求：
（注:色彩還原通常由一個或多個針對輸入和輸出觀察條件的差別所進行的補償來構成，因此要將描繪景物顏色的尺度和色域映射在照片的動態范圍和色城上，并使用偏好調整。簡單地說即成像設備真實重現被攝物體顏色的能力。）

表 15

1、測試條件
① 光源：D65光源、TL84光源、A光源
② 照度：（800±80）lux、（200±20）lux、（25±2.5）lux
③ 自動白平衡

2、色彩還原測試布置圖

符合標準的X-Rite 8色測試圖卡（參考圖10）

圖 10

3、測試步驟
a) 調整被測設備的取景，使圖卡邊緣與視場邊緣重合;
b) 通過視頻分析設備，分析被測設備拍攝各色塊的色度坐標;
c) 由公式1計算圖像中各色塊(i = R, G, B, Ye)與白色塊的色度角;

公式 1

d) 由公式2計算圖像中各色塊(i = R, G, B, Ye)與白色塊的歐幾里得距離:

公式 2

式中:
v’it和u’it——色塊i (i= R, G, B, Ye)的測量值。
V’r和u’r——白色色塊的測量值。

4、結果說明

按照上述測試方法，產品色彩還原應符合表15的規定。

鬼像
標準的3.16章節定義了鬼像（ghost）是指產品在使用環境中存在高亮度目標源，在鏡頭內部快速反射，最終在圖像上形成的附加像。并規定以下要求：

表 17

1、測試條件
① 測試環境：暗室
② 點光源功率：1W
③ 色溫：6000K
④ 照度：220lux±10lux
⑤ 發光角度：（110±10）°（半光強）
⑥ 正對光源距離：（400±10）mm

2、鬼像測試布置圖

（參考圖12）

圖 12

3、測試步驟
a) 將鏡頭正對光源在轉動臺架上固定并確認圖像功能正常;
b) 將被測設備在水平方向順時針旋轉，旋轉中心為鏡頭的幾何中心，每次旋轉后的圖像之間相隔10%的水平視場，直到光源超出水平視場40%區域為止，并保存各視場圖像;
c) 重新安置被測設備正對光源，在水平方向按逆時針方向旋轉，圖像之間相隔10%的水平視場，直到光源超出水平視場40%區域為止，并保存各視場圖像;
d) 統計分析和計算各視場圖像的鬼像的面積占比和亮度比值。

4、結果說明

按照上述測試方法，產品鬼像應符合表17的規定。