概述
《QC/T 1128-2019：汽车用摄像头》是我国汽车行业推荐性标准，2019 年发布实施，适用于汽车行驶辅助、环视、倒车等场景的车载摄像头，涵盖光学性能、成像质量、可靠性等相关参数要求与测试方法。本篇文章将重点解读其图像性能测试内容。

其图像性能测试内容涵盖：如清晰度、帧率、信噪比（SNR）、灰阶、动态范围（DR）、视场角、自动增益控制、白平衡、色彩还原、眩光、鬼影等客观评价指标的定义与测试方法。

图像质量客观评价

一、帧率 frame rate
定义：
单位时间产生完整图像的画面数。即单位时间对视频信号空间行的全部扫描数。

指标：

方法：
DUT（待测设备）以工作模式B1（即试验样件正常电气连接，所有功能正常运行，需要外接显示设备），用视频分析设备对输出的视频信号进行测试。

解决方案：
摄像头时间帧率测试仪 摄像头时间帧率测试仪是一款专为评估摄像头时间性能设计的高精度测试设备，支持频率范围0.1~2000Hz可调，占空比1%~100%可调，还可覆盖多种光源及波段（如绿色可见光、全光谱白光450~950nm，另可选红光、850nm红外、940nm红外独立控制），适用于各类型摄像头的时间性能测试与验证。

二、有效像素 effective pixel
定义：
电子影像传感器中能进行有效光电转换并输出影像信号的像素。

指标：

方法：
待测设备在B1工作模式（即试验样件正常电气连接，所有功能正常运行，需要外接显示设备），用视频分析设备对输出的视频信号进行测试。

三、视场角 field viewing angle
定义：
在摄像设备中，以摄像设备的镜头中心为顶点，被测目标的物像可通过镜头最大范围的两条边缘构成的夹角。

指标：
产品的 HFOV 推荐为:30~200°;产品的 VFOV 推荐为:20~160°。具体的 HFOV 和 VFOV 可根据产品在不同的应用场景由供需双方协商确定。

方法：
光源色温设置为DD65 (范围：6500K士325K)；照度设置为800Lux ± 80Lux；
DUT（待测设备）以工作模式B1进行测试，其测试程序如下:
a) 将 DUT水平固定在分度盘中心，DUT镜头面与测试图卡的距离为500mm，镜头中心应与分度盘中心保持一致(分度盘的精度不得低于0.5°)；
b) 转动分度盘使测试图卡竖标线出现在监视器显示界面的最左侧,读取转角值ㄥa,反向调节分度盘使测试图卡竖标线出现在监视器显示界面的最右侧，读转角值ㄥb，则ㄥb与ㄥa之差即HFOV；
c) DUT 旋转 90°固定在转台中心，同理可测量出VFOV。

解决方案：
HS-FTB眩光测试箱 HS-FTB眩光测试箱是一款具备高精度、多场景暗室环境的桌面型五轴测试平台。摄像头端支持五轴手动移动及两轴程控自动旋转，便于灵活调整摄像头位置。电动转盘具备0.1°以内的角度精度，可实现摄像头FOV角度测试。

转动FTB眩光测试支架使光源出现在图像显示界面最左侧和最右侧测试HFOV

转动FTB眩光测试支架使光源出现在图像显示界面最上方和最下方测试VFOV

四、MTF值测试
定义:
分辨率resolution指的是摄像设备空间频率的响应函数，表征摄像设备对被摄景物细节的分辨能力。

指标：
产品水平或垂直方向的 MTF 值应符合下表规定：

方法：

测试程序如下:
HFOV≥140°
参考所示布置测试设备和符合ISO 12233要求的斜边测试图卡或棋盘格测试图卡，DUT以工作模式 B1进行测试。
a) 调节 DUT与测试图卡之间的距离，使测试图卡中方格边缘的长度不得少于10 像素；
b) 调整DUT使中心视场测试图卡方格的边缘与其对应方向的夹角约5°；
c) 调整DUT使其光轴正交于测试图卡平面，使用图像处理软件分析中心视场 MTF50P值;
d) 可通过水平或垂直旋转DUT，使被测测试图卡方格处于70%视场处，测试图卡方格边缘的长度不得少于 10 像素；
e) 使用图像处理软件分析 70%场(左上、右上、左下、右下四个边角)的 MTF50P 值。
HFOV＜140°
参考上方所示布置测试设备和符合ISO 12233要求的斜边测试图卡，DUT以工作模式 B1进行测试。
测试程序如下:
a)调整 DUT使视场中测试图卡方格的边缘与其对应方向的夹角约5°；
b)通过视频分析设备中图像处理软件分析中心视场和70%场(左上、右上、左下、右下四个边角)的 MTF50P 值。

解决方案：
所需光源推荐：
多色温LED补光光源

所需图卡推荐：
斜边测试图卡

棋盘格测试图卡

所需图像质量分析软件推荐：
RIQA图像质量分析软件

五、信噪比signal noise ratio(SNR）
定义：
视频信号的大小与噪声信号(无用信号)大小的比例，以dB为单位。
$\text{SNR (dB)} = 20\log_{10}\left(\frac{\text{Si}}{\text{Ni}}\right)$
式中：
${Si}$：色块\( i \)的信号（平均像素亮度值）。
${Ni}$：色块\( i \)的噪声值（像素亮度值的标准差）。

指标：
SD 产品的 SNR 应不小于 34.7dB；HD 产品的 SNR 应不小于 30dB。

测试方法：
选择符合GB/T 19894的OECF 测试图卡，DUT 以工作模式 B1进行测试。
测试程序如下:
a) 用D50面光源，按照ISO 15739:2013中5.4.3调节光源亮度，最终输出 OECF 卡的18%灰色块区域亮度数字化值应为 110~130(推荐值为 118)。背光亮度均匀性不小于 90%，亮度的幅度变化不大于 2%；
b) HFOV<140°的 DUT选取各阶灰度块中心不小于64×64像素；HFOV>140°的 DUT选取各阶灰度块中心不小于 45×45 像素；
c) 使用图像处理软件，根据ISO15739:2013附录B进行分析，获得所有色块 SNR的总平均值。

解决方案：
光源推荐：
标准透射式灯箱 该灯箱在保证卓越显色性与均匀性的同时，还实现了业内领先的 150,000 lux的高表面照度，可用于数字相机的信噪比、动态范围、亮度/色彩均匀性、LED闪烁性能等的测量。

图卡推荐：
透射式36阶高动态范围测试卡 与传统图卡不同，该图卡在中心位置特别增加偏光片，为无法手动调整曝光的设备提供了全新解决方案，且其灰阶分布满足ISO 14524与ISO 15739标准，图卡对比度高达30,000,000:1（约150dB），可满足极高动态范围成像系统的测试需求。

六、动态范围dynamic range
定义：
摄像设备能够记录的从最黑到最白之间的最大影调范围。动态范围越大说明拍摄的影像层次越分明。所有超出动态范围之外的曝光值都只能记录为黑或白。它实际上描述了摄像设备记录影像灰阶等级的能力，可用灰阶测试图卡的灰阶级数表达。

指标：
SD产品的动态范围应不小于 60dB;HD产品的动态范围应不小于 85dB。

方法：
选择符合GB/T19894的OECF测试图卡，DUT以工作模式 B1，按照ISO 15739:2013中6.3规定的方法进行测试。
测试程序和计算方法如下:
a) 用D50面光源，按照ISO 15739:2013中5.4.3的要求调节光源亮度，最终输出 OECF 卡的18%灰色块区域亮度数字化值应为 110~130(推荐值为 118)。背光亮度均匀性不小于 90%.亮度的幅度变化不大于2%；
b) 选取各阶灰度块中心不小于 32×32 像素；
c) 按以下公式计算出动态范围值。
$$\text{DR} = 20 \left( D_{\text{SNR}=1} - D_{\text{SNR}=\text{MAX}} \right)$$ 式中：$D_{\text{SNR}=1}$——SNR 接近 1 所对应的色块的光密度值；$D_{\text{SNR}=\text{MAX}}$ ——SNR 接近最大值所对应的色块的光密度值。

解决方案：
光源推荐：
标准透射式灯箱 该标准透射式灯箱实现了150,000 lux的高表面照度（行业较高水平），配合宽范围照度精细调节能力，可有效覆盖从消费级到大部分高位深相机的测试照度需求。

图卡推荐：
透射式36阶高动态范围测试卡 该36阶高动态范围测试图卡对比度高达3000万:1（约150dB），可满足绝大多数极高动态范围成像系统的测试需求；且图卡中心位置特别增设偏光片，通过过滤偏振光调节进光量，能更有效降低眩光干扰。

七、最高照度
指标：
在高照度的环境下图像应显示正常，无滚屏、花屏、水波纹、偏色、画面泛白等现象。

方法：
光源色温为D65(范围：6500K士325K)，照度应不低于100000lx，DUT以工作模式 B1（即试验样件正常电气连接，所有功能正常运行，需要外接显示设备）进行测试。

八、最低照度
指标：
MTF 值应满足不低于MTF值测试指标的60%，且无干扰条纹、水波纹等现象。

方法：
测试在暗箱(室)中进行，DUT在D65光源且照度为(2+0.2)Ix下，以工作模式B1，按照MTF值的方法进行测试，使用图像处理软件分析中心视场和 70%场 MTF 值。

九、光轴中心精度optical axis center precision
定义：
摄像设备的实际成像中心与光学成像理论中心的偏差。

指标：
实测值应在实测值应在(0±2)°范围内。

方法：
参考下图所示布置测试设备和十字标测试图卡，DUT以工作模式B1进行测试。
测试程序如下:
a) 测试前 DUT固定在测试台架上，校准 DUT光轴与测试图卡十字标垂直;
b) 测试图卡应处于 DUT景深范围内，且光轴通过测试图卡的中心，画面稳定;
c) 通过视频分析设备，测量测试图卡中心在图像中成像位置与 DUT 成像画面的物理中心的偏移量，计算光轴偏移角度。

解决方案：
摄像头偏心测试仪

十、自动增益automatic gain control
定义：
放大电路的增益自动随信号强度而调整的自动控制方法。

指标：
不同光源切换后的响应时间应不大于 1s。

方法：
DUT 以工作模式 B1进行测试。
测试程序如下:
a) 安置好DUT，使其输出标准视频信号；
b) 在小于1s 时间内迅速将光源照度（800±80）lux切换为（2±0.2）lux，切换完毕后开始计时，通过视频分析设备测量视频信号从变化到稳定的时间；
c) 间隔 5s后在小于 1s时间内，光源照度迅速切换成（800±80）lux，切换完毕后开始计时，通过视频分析设备测量视频信号从变化到稳定的时间；
d) 取两次变化到稳定的时间的平均值作为测试数据。

十一、白平衡white balance
定义：
照相摄像设备对于不同光源照明条件下的被拍摄物体所得到的影像还原应具有与人眼在相同照明条件下观察被拍摄物体相符合的色彩再现。

指标：
拍摄 24色彩色测试图卡的中性色块应无明显色差，图像应无偏色现象，24色彩色测试图卡第#21，#22两块(中间两块)灰度卡 HSV 中的色饱和度(S)值应小于 15%。

方法：
参考下图所示布置测试设备和24色彩色测试图卡，DUT 以工作模式B1进行测试。
测试程序如下:
a) 为确保 DUT的自动白平衡系统功能正常，应避免杂散光输入摄像头中；
b) 测试图卡表面光照度(800+80)lx，色温2800K、4000K、6500K；
c) 调节 DUT与 24色彩色测试图卡之间的距离，使测试图卡在成像画面的面积占比约为 40%；
d) HFOV<140° 的 DUT选取每个色块不小于 32×32像素,使用图像处理软件进行分析；
HFOV≥140° 的 DUT选取每个色块不小于10×10像素，用图像处理软件进行分析。

解决方案：
推荐图卡：
标准24色卡

推荐光源：
多光谱光源箱

图像质量分析软件推荐：
RIQA图像质量分析软件

十二、启动时间
指标：
实测值应不大于 1s。

方法：
测试程序如下: a) 调整 DUT的取景正常后，切换到工作模式 A2；
b) DUT的工作模式再从A2切换至B1的同时,用视频分析设备记录 DUT供电电压信号和视频输出信号，直至视频信号达到稳态；
c) 在视频分析设备上提取启动时间(图中的$t_{on}$)。

十三、系统延时
指标：
实测值应不大于 100ms。

方法：
环境照度应不大于2 lx，DUT以工作模式 B1进行测试。
测试程序如下:
a) 采用白色 LED 为光源，使光源均匀照明被测 DUT 和参考传感器的整个视场;
b) 开启参考传感器，示波器记录信号1(参考传感器)波形;
开启光源，提取信号1和信号2(DUT)的差异时间作为系统延时(图中的$t_{SL}$)。

注1：参考传感器推荐Si PIN光电二极管，其响应时间不大于5us，对测试结果的影响可以忽略。
注2：双通道示波器的模拟带宽大于100 MHz （采样速率大于0.5 GSamples/sec）。

十四、色彩还原color rendition
定义：
将描述景物色彩空间坐标的图像数据映射为与输出相关的描述照片色彩空间坐标的图像数据。

指标：
色块与白色块的实测误差的欧几里得距离应不小于 0.02。
其色调角应满足以下要求：
红色块的坐标应在(0°，44.8°)或(332.2°，360°)范围内；
绿色块的坐标应在(96.6°，179.9°)范围内；
蓝色块的坐标应在(209.9°，302.2°)范围内；
黄色块的坐标应在(44.8°，96.6°)范围内。

方法：
基于爱色丽（x-rite）8 色测试图卡或等效测试图卡，DUT 以工作模式 B1 进行测试和计算。
测试程序和计算如下：
a）测试应在 DUT 完成自动白平衡之后进行；
b）测试在 D65 光源、TL84 光源和 A 光源照明条件下进行，测试图卡表面照度应分别为（800±80）lx、（200±20）lx、（25±2.5）lx；
c）调整 DUT 的取景，使测试图卡边缘与视场边缘重合；
d）通过视频分析设备，分析 DUT 拍摄各色块的色度坐标；
e）按下方公式计算图像中各色块（i=R,G,B,Ye）与白色块的色度角；
$$\theta_{\text{icolor}} = \begin{cases} \arctan\left( \dfrac{v'_{ti} - v'_{tr}}{u'_{ti} - u'_{tr}} \right) + \pi \times 180^\circ, & u'_{ti} - u'_{tr} \geqslant 0 \text{ 且 } v'_{ti} - v'_{tr} \geqslant 0 \\ 180^\circ + \arctan\left( \dfrac{v'_{ti} - v'_{tr}}{u'_{ti} - u'_{tr}} \right) + \pi \times 180^\circ, & u'_{ti} - u'_{tr} < 0 \text{ 且 } v'_{ti} - v'_{tr} \geqslant 0 \\ 180^\circ + \arctan\left( \dfrac{v'_{ti} - v'_{tr}}{u'_{ti} - u'_{tr}} \right) + \pi \times 180^\circ, & u'_{ti} - u'_{tr} < 0 \text{ 且 } v'_{ti} - v'_{tr} < 0 \\ 360^\circ + \arctan\left( \dfrac{v'_{ti} - v'_{tr}}{u'_{ti} - u'_{tr}} \right) + \pi \times 180^\circ, & u'_{ti} - u'_{tr} \geqslant 0 \text{ 且 } v'_{ti} - v'_{tr} < 0 \end{cases}$$ 按下方公式计算图像中各色块（i=R,G,B,Ye）与白色块的欧几里得距离：
$$R_i = \sqrt{(v'_{ti} - v'_{tr})^2 + (u'_{ti} - u'_{tr})^2}$$ 式中：$v'_{ti}$、$u'_{ti}$为色块i（i=R,G,B,Ye）的测量值； $v'_{tr}$、$u'_{tr}$白色色块的测量值；$R_i $为欧几里得距离。

解决方案：
图卡推荐：

光源推荐：
多色温LED补光光源

十五、眩光glare
定义：
视野中由于不适宜的亮度分布，在空间或时间上存在极端的亮度对比，以致引起视觉不舒适和降低物体可见度的视觉条件。

指标：
镜头在试验光照射下所产生的光斑面积应不大于显示面积的 25%。

方法：
参考图9所示布置测试设备和全黑测试图卡，DUT以工作模式B1在暗箱（室）中进行测试。
测试程序如下：
a）未加光源时，全黑测试图卡的亮度应小于$2\text{cd/m}^2$；
b）光源为（5～10）$\text{Mcd/m}^2$，在视场中占（30～34）$\text{arcmin}$；
c）保证光源在DUT视场内，调整光源的入射角度，使图像中光斑的面积最大；
d）通过视频分析设备，计算信号强度大于图像中最大强度50%的区域所占面积，并计算该区域与整个图像面积的比值。

解决方案：
眩光光纤点光源

HS-FTB眩光测试箱

十六、鬼像ghost
定义：
环境中存在的高亮度目标源在镜头内部快速反射:最终在图像上形成的附加像。

指标：
鬼像与视场的面积占比应满足以下要求:
a) 若鬼像与原像的峰值亮度比值大于50%，鬼像与视场的面积占比应小于1%；
b) 若鬼像与原像的峰值亮度比值大于30%且不大于50%,鬼像与视场的面积占比应不大于8%；
c) 若鬼像与原像的峰值亮度比值不大于30%，鬼像与视场的面积占比不作要求。

方法：
点光源功率为 1W、色温为6000K、发光角度为(110+10)°(半光强)，照度为(220+22)lx，DUT以工作模式B1在暗箱(室)中进行测试。
测试程序如下:
a) DUT镜头到光源的距离为( 400±10)mm,镜头正对光源在转动台架上固定并确认图像正常；
b) 将 DUT在水平方向顺时针旋转，旋转中心为镜头的几何中心，每次旋转后的图像之间相隔10%的水平视场，直到光源超出水平视场40%区域为止，并保存各视场图像；
c) 重新安置 DUT正对光源，在水平方向按逆时针方向旋转，图像之间相隔10%的水平视场直到光源超出水平视场 40%区域为止，并保存各视场图像；
d) 统计分析和计算各视场图像中的鬼像的面积占比和亮度比值。

解决方案：
鬼影光源

HS-FTB眩光测试箱