如何选择合适图卡？

在图像质量评估（如摄像头、显示设备、激光雷达等）中，测试图卡是标准化、可复现的核心工具 —— 它能将 “主观视觉感受” 转化为 “客观数据指标”。本文将从基础概念出发，拆解图卡的用途、参数与选型逻辑、图卡材质与装裱、图卡的使用与存储，帮助你精准匹配测试需求以及正确使用图卡。

一、图卡是什么？—— 图像测试的 “标准化标尺”

测试图卡是用于量化评估图像质量的标准化介质，其包含特定图案、色块、灰块等信息，通过成像设备DUT对图卡的采集结果，可量化评估分辨率、畸变、色彩还原、噪声等核心指标。
在工业应用中，图像测试卡的重要性不言而喻。它不仅是产品质量控制的关键工具，也是研发阶段优化成像系统性能的重要依据。根据不同行业的测试标准，如车载行业QC/T 1128，安防行业GA/T1127，医疗行业YY 0068.1、铁路行业Q/CR 967-2023等，都需要使用特定的测试图卡进行图像质量测试以确保产品符合行业标准要求。

二、图卡的核心用途与分类

（一）按核心用途分类

测试目标 对应图卡类型 用途 典型示例
分辨率 用于评估成像系统的细节还原能力；

常见量化指标：MTF50、MTF50P、MTF30、MTF10、Aliasing Onset等。 		ISO 12233分辨率图卡 用于DUT的分辨率测试，可通过楔形图分析不同方向的视觉分辨率。需根据DUT的分辨率、视场角、拍摄距离选择图卡的对应尺寸和线对。
SFR斜边测试图卡 符合ISO12233:2017标准，包含9个低对比度斜五度斜边结构，用于DUT的分辨率测试。
色彩 用于评估成像系统的色彩准确性、白平衡性能；

常见量化指标：
饱和度、色差、色调角等。 		标准24色卡 24个经过科学配方的色块，提供真实自然色彩还原。
均匀性 用于评估成像系统的亮度均匀性、色彩均匀性、白平衡、坏点等；

常见量化指标：画面中心亮度与四角亮度的比值、R/G/B颜色通道比值等。 		18%中性灰卡反射率为 18% 的中性灰卡，提供可靠的中性灰参考，能够在各种光照环境中确保白平衡设置的准确性。
70%亮灰测试图卡图卡表面反射率为70%，适用CMS的亮度均匀性（即横向均匀性）测试。
OECF 用于评估成像系统的灰阶 / 动态范围 / 信噪比；

常见量化指标：灰阶分辨级数、动态范围（DR）、信噪比（SNR）等。 		透射式36阶高动态范围测试卡灰阶分布满足ISO14524与ISO15739标准，中心增加偏光片（可调节进光量），对比度高达30000000:1（约150dB），支持极高动态范围测试。
畸变 用于评估成像系统的横向色差、SMIT TV失真(畸变）和FOV等；

常见量化指标：Distortion SMIA(%)、LCA（横向色差）等。 		反射式棋盘格图卡规则的正方格排列，能够直观测量桶形畸变、枕形畸变等几何失真情况。
眩光 用于评估成像系统的眩光情况；

常见量化指标：杂光指数F、眩光占比、平均眩光衰减、最差眩光衰减等。 		透射式Flare测试图卡符合‌ISO 18844‌标准，白色背景上分布17个黑色测试点（沿双对角线排列），专用于量化镜头杂散光性能。
其他

（二）按介质类型分类

反射式图卡
原理：依赖外部光源照射，图卡反射光线成像；

透射式图卡
原理：图卡本身是背光介质，光线从图卡背面透出；

三、图卡的关键参数解析
（1） 画面比例
对应成像设备DUT的输出比例（如摄像头/显示器的画面比例），常见有“4:3”（传统工业相机）、“3:2”（单反相机）、“16:9”（车载/消费电子设备）。
→ 选型原则：图卡比例必须与DUT成像比例一致，避免成像时出现黑边、拉伸或裁切，导致测试区域不完整。

（2）倍率与尺寸
图卡倍率（常标注为 X，如 0.5X, 1X, 2X, 4X, 8X等），是反射式测试图卡实际有效图像尺寸相对于厂商定义的基准尺寸的缩放系数，用于表征图卡的 “视场覆盖能力”。
→ 选型原则：在选择倍率时，主要考虑测试距离和DUT视场角（FOV）。目标是让图卡的有效测试区域能够占据相机画面高度的60% - 90%，这样才能为分析软件提供足够大且清晰的图像区域。

已知测试距离（S）和视场角（FOV），可通过三角函数计算图卡的尺寸：
根据正切函数关系：$tan\frac{DFOV}{2}=\frac{D /2}{S}$可得出：$D=2S\frac{DFOV}{2}$
同理：可以根据HFOV、VFOV计算图卡的宽度和高度。
当测试物距过远，需使用增距镜减小测试物距来拍摄时，则需根据增距镜倍率计算等效视场角，再换算图卡尺寸。

（3）测量精度
分辨率ISO 12233 图卡的 “K” 是行业通俗分级（2K/4K/8K 等），直接代表了该图卡能测量的最大理论分辨率。
→ 选型原则：图卡的最大理论分辨率≥设备的理论极限分辨率，确保能测出设备的真实性能上限。

（4）反射率、透射率与对比度
反射率（R）：反射式图卡反射光通量与入射光通量的比值（%）。
透射率（T）：透射式图卡透过光通量与入射光通量的比值（%）。
对比度 (Contrast Ratio)​：图卡上最亮区域与最暗区域的亮度之比。
反射式对比度 = 最亮区域反射率 (R_max) / 最暗区域反射率 (R_min)
透射式对比度 = 最亮区域透射率 (T_max) / 最暗区域透射率 (T_min)

→ 选型原则：根据测试需求选择对应的对比度。如：分辨率测试根据ISO 12233最新标准推荐4：1的低对比度；动态范围需选择高对比度测试图卡（如36阶透射图卡对比度约为30000000:1）。

（5）密度 (Optical Density，OD)
测试动态范围、信噪比、灰阶数等测试项时，在图像质量分析时常需要加载一个密度文件，而密度文件的数值即不同灰阶块（patch）标准化的光学密度值。该值的本质是 “光的透射 / 反射 衰减程度” 的对数值，而图卡灰阶块的衰减主要由图卡材料吸收光线的能力决定。
OD 的计算公式如下：
$OD = \log_{10}\left( \frac{I_{0}}{I} \right)$
其中，I_{0}为入射光的强度；I为透射或反射光的强度。密度值越高，表示材料吸收的光越多（即反射/透射的光越少）;密度值越低，表示材料吸收的光越少（即反射/透射的光越多）。

（6）打印精度：图案精细度的源头
打印精度是图卡图案最终能实现的 “物理精细度”。图卡的打印精度因制作工艺与材质而异，打印精度不足会导致图卡图案的线宽、间距、形状不准，导致测试数据失真，引发量产风险或研发误判（如：若打印精度差，MTF 测试需要精准的黑白线条边缘变模糊或渗墨，导致MTF值虚高/虚低；动态范围测试需要的灰阶块边缘会渗墨、密度过渡不细腻等，导致测试数据偏差大或无参考价值）；而过高的精度要求则会大幅提升成本，脱离实际需求。

核心指标：
- 最小线宽（μm）：最核心指标，指图卡上可稳定打印的最细黑白线条宽度（如20μm、5μm），直接决定图卡能适配的最高测试精度；
- DPI（每英寸打印点数）：打印设备的基础参数，代表1英寸内可打印的像素点数量，是计算理论最小线宽的参考依据，而非实际精度。
理论上，DPI与最小线宽可通过单位换算推导，核心公式为：$实际最小物理精度（微米）=\frac{25400}{DPI}$
该公式仅为“理论值”，实际最小线宽需结合材质修正。

→ 选型原则：明确测试目标的精度需求（允许误差、最小线宽等），进而匹配对应的DPI、工艺与载体材质。

综合选型指南：（1）明确DUT应用需求，（2）匹配图卡类型与比例，（3）计算图卡倍率选择对应图卡尺寸，（4）根据测试环境和DUT应用适配材质与对比度。避免盲目选“大尺寸/高参数”——合适的图卡既能保证测试精度，也能控制成本。

四、图卡的材质与装裱方式

（1）图卡材质
打印精度是图卡精度的 “印刷环节上限”，但材质决定了这个上限能不能落地。图卡材质的选择一般会直接锁定材质的精度上限。
常见的图卡材质如下：
材质选择取决于需求：陶瓷和苏打玻璃是超高精度、长期稳定校准的终极选择；白色PE和PET薄膜是平衡成本与性能的实用方案；菲林和粗面纸适合预算有限，对精度和耐用性要求较低。

（2）装裱方式
装裱，简单说就是把图卡 “固定 + 保护” 起来，通常是将图卡固定或贴合到某种材料或结构上，让图卡能保持其平整度、用得久、测得准。

五、图卡的使用与存储
科学的存储与保养可延长图卡使用寿命，保障图卡的测试精度稳定性。
（1）科学存储和规范操作
1. 温湿度控制：存储温度20℃左右，相对湿度40%-60%左右，远离潮湿、高温环境，防止图卡涂层氧化、基底霉变；图卡使用环境需保持干净整洁，避免阳光直射，建议在标准光源下的实验室使用。
2. 存放方式：硬质图卡（PVC、玻璃等）单张独立包裹防静电保护膜，避免堆叠挤压导致划痕、形变；柔性薄膜图卡平整卷放于专用圆柱筒内，禁止折叠；玻璃材质图卡避免与坚硬物体接触，防止破碎。
3. 规范操作：在接触图卡前，需要清洁擦干双手，切忌手上有汗渍或者水分，建议佩戴手套和口罩；清洁图卡请勿使用任何液体擦拭，建议使用压缩空气清洁表面灰尘。

（2）图卡养护与报废标准
图卡养护：高温、潮湿、紫外线、灰尘等会引发图卡霉变、翘边、开胶、褪色等问题；不当清洁会磨损涂层；指纹、划痕会影响测试结果准确性。因此，图卡需定期校准，判断损耗。一般采用测色设备、密度设备检查图卡状态，通过量化数据（如色彩偏差、光谱反射率等）评估图卡是否需维护或更换。
报废标准：黑白图卡一般建议2年更换；彩色图卡一般建议1年更换；发生图案区域损坏、划伤、脏污、缺失、褶皱时，需立即更换。