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相机图像质量研究(3)图像质量测试介绍

news 来源：原创 2024/5/20 10:01:27

系列文章目录

相机图像质量研究(1)Camera成像流程介绍

相机图像质量研究(2)ISP专用平台调优介绍

相机图像质量研究(3)图像质量测试介绍

相机图像质量研究(4)常见问题总结：光学结构对成像的影响--焦距

相机图像质量研究(5)常见问题总结：光学结构对成像的影响--景深

相机图像质量研究(6)常见问题总结：光学结构对成像的影响--对焦距离

相机图像质量研究(7)常见问题总结：光学结构对成像的影响--镜片固化

相机图像质量研究(8)常见问题总结：光学结构对成像的影响--工厂调焦

相机图像质量研究(9)常见问题总结：光学结构对成像的影响--工厂镜头组装

相机图像质量研究(10)常见问题总结：光学结构对成像的影响--光圈

相机图像质量研究(11)常见问题总结：光学结构对成像的影响--像差

相机图像质量研究(12)常见问题总结：光学结构对成像的影响--炫光

相机图像质量研究(13)常见问题总结：光学结构对成像的影响--鬼影

相机图像质量研究(14)常见问题总结：光学结构对成像的影响--伪像

相机图像质量研究(15)常见问题总结：光学结构对成像的影响--暗角

相机图像质量研究(16)常见问题总结：光学结构对成像的影响--IRCUT

相机图像质量研究(17)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--靶面尺寸

相机图像质量研究(18)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--CFA

相机图像质量研究(19)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--Sensor Noise

相机图像质量研究(20)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--全局快门/卷帘快门

相机图像质量研究(21)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--隔行扫描/逐行扫描

相机图像质量研究(22)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--光学串扰

相机图像质量研究(23)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--紫晕

相机图像质量研究(24)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--摩尔纹

相机图像质量研究(25)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--过曝、欠曝

相机图像质量研究(26)常见问题总结：CMOS期间对成像的影响--坏点

相机图像质量研究(27)常见问题总结：补光灯以及遮光罩对成像的影响--遮光罩

相机图像质量研究(28)常见问题总结：补光灯以及遮光罩对成像的影响--补光灯

相机图像质量研究(29)常见问题总结：图像处理对成像的影响--图像插值Demosaic

相机图像质量研究(30)常见问题总结：图像处理对成像的影响--重影

相机图像质量研究(31)常见问题总结：图像处理对成像的影响--图像差

相机图像质量研究(32)常见问题总结：图像处理对成像的影响--振铃效应

相机图像质量研究(33)常见问题总结：图像处理对成像的影响--锯齿

相机图像质量研究(34)常见问题总结：图像处理对成像的影响--拖影

相机图像质量研究(35)常见问题总结：图像处理对成像的影响--运动噪声

相机图像质量研究(36)常见问题总结：编解码对成像的影响--块效应

相机图像质量研究(37)常见问题总结：编解码对成像的影响--条带效应

相机图像质量研究(38)常见问题总结：编解码对成像的影响--呼吸效应

相机图像质量研究(39)常见问题总结：编解码对成像的影响--运动模糊

相机图像质量研究(40)常见问题总结：显示器对成像的影响--画面泛白

目录

目录

系列文章目录

前言

一、图像质量客观评价参数

二、图像质量主观评价维

前言

        Camera图像质量需要通过一定的方法衡量，为了保证图像质量满足规格，一般有客观参数和主观评价两个方面进行衡量。

一、图像质量客观评价参数

       客观图像质量评估方法主要通过仪器仪表测量出具体的数据，然后与标准进行对比，从而判断图像质量的好坏，目前主流的图像质量客观参数包含：解析度，色彩还原，白平衡，饱和度，灰阶，色度，信噪比，畸变，色散，最低照度。

        下面是工作中总结的可以用客观参数衡量的维度。

类别项目子项目设备形态标准制定厂家评测标准测试图卡/图片
ISP客观1、解析度1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm
2、需要对好焦再测试，对焦距离为iso12233图卡占满图像的距离。		电信

测试要求： 使用D65光源，照度均匀，数值600±200lux


测试标准 建议值：1、选用 MTF50 的数值为参考标准：
 
200万像素 中心≥900LW/PH 边角≥600LW/PH
300万像素 中心≥1100LW/PH 边角≥800LW/PH
400万像素 中心≥1200LW/PH 边角≥900LW/PH
移动要求：6500K光源色温

判据：摄像机输出图像的中心水平分辨力不低于标称值，边缘水平分辨力不应低于中心水平分辨力的70% （线数以窄边像素*0.9为准）。

自定义

测试要求： 使用D65光源，照度均匀
测试标准 建议值：1、选用 MTF50 的数值为参考标准：

环境1： 全彩 H265+H264 1000lux±100lux，
300万像素 中心≥1100LW/PH 边角≥800LW/PH
400万像素 中心≥1200LW/PH 边角≥900LW/PH

环境2： 全彩 H265 600lux±100lux
300万像素 中心≥1100LW/PH 边角≥800LW/PH
400万像素 中心≥1200LW/PH 边角≥900LW/PH

环境3： 全彩 H26550lux±10lux
300万像素 中心≥1000LW/PH 边角≥700LW/PH
400万像素 中心≥1100LW/PH 边角≥800LW/PH

环境4：全彩+黑白 H265 1lux±0.2lux
300万像素 中心≥800LW/PH 边角≥560LW/PH
400万像素 中心≥900LW/PH 边角≥700LW/PH

2、色彩还原度1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm
2、需要保证灯箱内壁是标准N5中性灰
3、灯箱色温误差小于200K		电信

测试要求： 使用D65光源，照度均匀，数值600±200lux
保证色卡占整张画面的1/3~1/2比例；                                              


测试标准 ΔC数值越小，色彩还原度越高。
建议值：ΔCmean＜6
        ΔEmean＜12
移动要求：按照GA/T1127中的方法进行检验。

判据：对彩色图卡中每个色块的色彩还原误差平均值不超过15（6500K光源），白灰黑色块最大值不超过35（6500K光源）， CIE L*a*b* 色彩误差单位。

自定义

测试要求： 使用D65光源，照度均匀
保证色卡占整张画面的1/3~1/2比例；                                              
测试标准 ΔC数值越小，色彩还原度越高。

环境1：全彩 600±100lux
Imatest:ΔCmean＜6
        ΔEmean＜12
IQAnalyzer:ΔEmean＜15
ΔEmax＜35

环境2：全彩 50±10lux
Imatest:ΔCmean＜10
        ΔEmean＜15

环境3：全彩 1±0.2lux
Imatest:ΔCmean＜15
        ΔEmean＜20

3、白平衡1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm
2、需要保证灯箱内壁是标准N5中性灰
3、灯箱色温误差小于200K		电信
测试要求： 使用D65光源，照度均匀，数值600±200lux
色卡占整张画面的1/3~1/2比例；                                              

测试标准： ΔC数值越小，白平衡效果越好
参考值：ΔCmean＜4
        S＜0.10

自定义测试要求：
色卡占整张画面的1/3~1/2比例；                                              

测试标准： ΔC数值越小，白平衡效果越好

环境1：全彩 600±100lux，使用D65、D50,TL84光源，照度均匀，
D65:ΔCmean＜4,S＜0.10
D50,TL84:ΔCmean＜6,S＜0.10

环境2：全彩 50±10lux,使用D65、D50,TL84光源，照度均匀，
D65:ΔCmean＜4,S＜0.10
D50,TL84:ΔCmean＜6.4,S＜0.10


环境3：全彩 1±0.2lux,使用D65光源，照度均匀，
ΔCmean＜6,S＜0.15

4、灰阶1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信测试要求：使用D65光源，照度均匀，数值600±200lux。

测试标准 白皮书要求：阶数>14
建议值：阶数＞16
移动

判据：最大亮度鉴别等级应≧10级.

自定义测试要求：使用D65光源，照度均匀

环境1：全彩 600±100lux
测试标准
Imatest：阶数＞18
人眼：阶数＞16

环境2：全彩 50±10lux
测试标准
Imatest：阶数＞16
人眼：阶数＞14

环境3：全彩+黑白 1±0.2lux
测试标准
Imatest：阶数＞14
人眼：阶数＞12

5、信噪比1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm
2、需要保证灯箱内壁是标准N5中性灰
3、灯箱色温误差小于200K		电信
测试要求 ：使用D65光源，照度均匀，数值600±200lux
色卡占整张画面的1/3~1/2比例；                                              
Noise display设置为Pixel SNR(dB)(20*log10(S/N));

测试标准 R>41dB；G>41dB；B>41dB；Y>41dB

自定义
测试要求 ：使用D65光源，照度均匀
色卡占整张画面的1/3~1/2比例；                                              
Noise display设置为Pixel SNR(dB)(20*log10(S/N));

环境1：全彩 600±100lux
测试标准 R>42dB；G>42dB；B>42dB；Y>42dB

环境2：全彩 50±10lux
测试标准 R>42dB；G>42dB；B>42dB；Y>42dB

环境3：全彩 1±0.2lux
测试标准 R>40dB；G>40dB；B>40dB；Y>40dB

6、畸变1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m电信

测试要求： 使用D65光源，照度均匀，数值600±200lux


测试标准 建议值：distortion <20%
备注 当前测试两款AI设备，中兴畸变：9.21%、旷视畸变：18.383%。
自定义
测试要求： 使用D65光源，照度均匀，

环境1：数值600±100lux
distortion <20%

7、AE/AWB稳定性1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
环境：D65光源，照度均匀，数值600±100lux
标准：画面恢复正常的时间≤1秒；
移动
自定义
环境：D65光源，照度均匀


环境1：全彩 600±100lux
标准：遮挡画面恢复正常的时间≤1秒；
画面恢复后白平衡正常，无块效应或拖影现象。

环境2：黑白1±0.2lux
标准：遮挡画面恢复正常的时间≤1秒；
云台机
8、色散1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm
2、需要对好焦再测试，对焦距离为iso12233图卡占满图像的距离。		电信

测试预置条件： 1）灯箱：D65光源，且保证光线照度为600 Lux

测试步骤： 1）设置终端采用H.265 CBR编码；
2）将SFR Chart置于灯箱中，调节camera的位置，测试距离1米进行拍摄；
3）Imatest 分析CA值（色散）；

预期结果： CA值≤1.5

移动
自定义

测试预置条件： 1）灯箱：D65光源

环境1：全彩 600±100lux
预期结果： CA值≤0.5

环境2：全彩 50±10lux
预期结果： CA值≤1

环境3：全彩 1±0.2lux
预期结果： CA值≤1.5

9、亮度均一性1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm
2、需要对好焦再测试，对焦距离为iso12233图卡占满图像的距离。		电信测试要求： 照度 600±200lux
色温5500±500k

测试标准 建议值：输出图像画面周边亮度平均值相对于中心亮度平均值之比应大于60%
移动
自定义测试要求：  色温D65

环境1：全彩 600±200lux
测试标准：输出图像画面周边亮度平均值相对于中心亮度平均值之比应大于60%

10、纹理1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm
2、需要对好焦再测试，对焦距离为iso12233图卡占满图像的距离。		电信
测试要求： 使用D65光源，照度均匀，数值600±200lux


测试标准 MTF50＞400LW/PH
备注 厂商均无该指标参考值，80%设备达到参考值
移动
自定义
测试要求： 使用D65光源，照度均匀

环境1：全彩 600±100lux
测试标准 MTF50＞400LW/PH

环境2：全彩 50±10lux
测试标准 MTF50＞400LW/PH

环境3：全彩 1±0.2lux
测试标准 MTF50＞200LW/PH

11、视场角1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

测试标准：枪机水平视场角＞60°
12、色彩饱和度1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm
2、需要保证灯箱内壁是标准N5中性灰
3、灯箱色温误差小于200K		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

环境1：全彩 600±100lux
测试标准Saturation≥110%
Saturation≤125%

环境2：全彩 50±10lux
测试标准 Saturation≥95%
Saturation≤120%

环境3：全彩 1±0.2lux
测试标准 Saturation≥80%
Saturation≤120%

13、动态范围1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

环境1：全彩 600±100lux
测试标准 Dynamiac Range≥35dB

环境2：全彩 50±10lux
测试标准 Dynamiac Range≥35dB

环境3：全彩+黑白 1±0.2lux
测试标准 Dynamiac Range≥35dB

14、最低照度1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动要求：将灰阶测试卡放置在测试卡位置；调整摄像机位置，让灰阶卡充满画面的中心，无其他阴影；将镜头光圈开到最大，通过客户端将快门和增益设置为最大值；调节光源，降低暗室环境光亮度，直至输出图像的分辨率不低于标称亮度下分辨率的70%；通过照度计读出此时的最低照度值。
判据：应符合产品标称的技术参数要求.

自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

测试标准 最低照度≤1lux

15、拖影1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀，sensor帧率为20fps/25fps

环境1：全彩 600±100lux
拖影消失时间≤1帧

环境2：全彩 50±10lux
拖影消失时间≤5帧

环境3：全彩+黑白 1±0.2lux
拖影消失时间≤20帧
16、锐度1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动测试要求： 使用D65光源，照度均匀

环境1：全彩 中心 600±100lux
overshoot≤50%

环境2：全彩 中心 50±10lux
overshoot≤50%

环境3：全彩+黑白 中心 1±0.2lux
overshoot≤50%

17、对比度1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

环境1：全彩 600±100lux
亮区对比度≥40%
暗区对比度≥25%

环境2：全彩 50±10lux
亮区对比度≥40%
暗区对比度≥25%

环境3：全彩+黑白 1±0.2lux
亮区对比度≥30%
暗区对比度≥25%

18、过曝欠曝抑制能力1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

环境1： 600±100lux
过曝灰阶数≤4
欠曝灰阶数≤24

环境2：全彩 50±10lux
过曝灰阶数≤4
欠曝灰阶数≤24

环境3：全彩+黑白 1±0.2lux
过曝灰阶数≤4
欠曝灰阶数≤24
19、运动物体清晰度1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀
环境1：全彩 200±20lux,0.5m/s,相距3m
视力表≥4.0
环境2：全彩+黑白1±0.2lux,0.5m/s,相距3m
视力表≥4.0
20、抗炫光能力1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀


 600lux±100lux
对比度 ≥ 70%

21、视力表清晰度1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

环境1：全彩 600±100lux
视力表
400w≥4.6
300w≥4.5

环境2：全彩 50±10lux
400w≥4.6
300w≥4.5

环境3：全彩+黑白 1±0.2lux
400w≥4.4
300w≥4.3
22、白平衡抗干扰能力1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀，600±100lux

全彩 600lux±100lux
W Bal△Cmean ≤ 8
W Bal△Cmax ≤ 20

23、噪声1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

1、全彩 600lux±100lux Noise Y≤ 0.5%
2、全彩 50lux±100lux Noise Y≤ 0.5%
3、全彩+黑白 1lux±0.2lux Noise Y≤ 1%
4、全彩+黑白 0.2lux±0.1lux Noise Y≤ 5%

24、抗频闪能力1、普通枪机：光圈F2.2/F2.0，焦距4m
AI枪机：光圈F1.6，6mm		电信
移动
自定义测试要求： 使用D65光源，照度均匀

全彩 频闪失效照度≥100lux

二、图像质量主观评价维度

        图像主观评价维度是从人眼的角度，主观评价一幅图像的好坏。之所以要用人眼评价是因为人眼是接收图像的最终载体，而人因此大量的平均的主观评价问问是最为准确的，只是实际工程实践当中大量评价耗时费力，因此往往只进行少量人数的主观评价，验证前面主观评价的结果

        评价场景：人物场景，静物场景，远景场景，宽动态场景，低照度场景，红外场景，复杂纹理场景，运动场景，光线变化场景，强光场景，大面积单色场景。

        评价维度：强光抑制和弱光补强，紫边，光晕，色散，色彩还原，清晰度，通透性，清晰度。

 总结

本节讲了相机图像质量评估方法，凭借这些方法能够较为客观的评价图像质量的好坏。

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