CMS景深

定义：
CMS 景深指摄像头监控系统（电子后视镜） 后方目标可清晰成像的物距范围。

光学成像中，焦平面外的物点会在像面上形成模糊光斑，即弥散圆；当弥散圆尺寸超出容许阈值时，成像模糊度超出清晰辨识临界，无法识别目标。

传统摄影基于人眼视觉标准设定容许弥散圆；而 CMS 行业采用 \(MTF10_{(1:1)}\) 作为客观量化判据，将成像清晰边界转化为可计算指标，定量评估全景深范围内各物距的分辨率，以此校验系统是否符合车载法规。

测量指标：
依据法规标准ISO 16505，电子后视镜（CMS）需满足不同物距下的MTF10(1:1)最低分辨率要求，以保障驾驶员对后方环境的清晰识别：

  • 点1（10米，代表无穷远）和点2（中间距离6米）的分辨率：

$$MTF10_{(1:1)} \geq 0,9^*MTF10_{MIN(1:1)} \left[ \text{LW/PH} \right]\tag{1}$$

  • 点3（近距离4米）的分辨率：

$$MTF10_{(1:1)} \geq \frac{1}{2} MTF10_{MIN(1:1)} \left[ \text{LW/PH} \right]]\tag{2}$$

式中：

  • $MTF10_{(1:1)}$为实测空间频率，指电子后视镜（CMS）在1:1显示宽高比下，调制传递函数（MTF）的平均调制值降至黑白参考调制的10%时所对应的空间频率，单位为 LW/PH。它反映 CMS 的实际分辨率性能。
  • $MTF10_{\mathrm{MIN}(1:1)}$ 为最小要求空间频率，由传统光学后视镜的法规视场与人眼分辨能力推导得出，代表 CMS 必须达到的分辨率阈值。水平与垂直方向的分辨率计算公式分别如下：
  • 水平分辨率计算公式：

$$ MTF10_{\mathrm{MIN}(1:1)/\mathrm{hor}} = \left( \frac{W_{\mathrm{monitor}/\mathrm{hor}}}{W_{\mathrm{monitor}/\mathrm{hor}/\mathrm{min}}} \right) \cdot M_{\mathrm{mirror}/\mathrm{avg}} \cdot \alpha_{\mathrm{mirror}/\mathrm{hor}/\mathrm{min}} \cdot V_{\mathrm{eye}/\mathrm{min}} \cdot 60\,\frac{\mathrm{arcmin}}{^\circ} \tag{3} $$

  • 垂直分辨率计算公式：

$$ MTF10_{\mathrm{MIN}(1:1)/\mathrm{ver}} = \left( \frac{H_{\mathrm{monitor}/\mathrm{ver}}}{H_{\mathrm{monitor}/\mathrm{ver}/\mathrm{min}}} \right) \cdot M_{\mathrm{mirror}/\mathrm{avg}} \cdot \alpha_{\mathrm{mirror}/\mathrm{ver}/\mathrm{min}} \cdot V_{\mathrm{eye}/\mathrm{min}} \cdot 60\,\frac{\mathrm{arcmin}}{^\circ} \tag{4} $$

式中：

  1. 基准项 $M_{\mathrm{mirror}/\mathrm{avg}} \cdot \alpha_{\mathrm{mirror}/\mathrm{min}} \cdot V_{\mathrm{eye}/\mathrm{min}} \cdot 60\,\frac{\mathrm{arcmin}}{^\circ}$ 由传统后视镜法规视场与人眼分辨能力推导而来;
  2. $M_{\mathrm{mirror}/\mathrm{avg}}$ 为传统后视镜平均放大率（FMVSS 111 内后视镜取 0.33，驾驶员侧外后视镜取 0.31）;
  3. $\alpha_{\mathrm{mirror}/\mathrm{min}}$ 为最小规定视场角$[^\circ]$ ;
  4. $V_{\mathrm{eye}/\mathrm{min}}$ 为人眼最小分辨角对应的空间频率$[\mathrm{cycle}/\mathrm{arcmin}]$;
  5. $60\,\frac{\mathrm{arcmin}}{^\circ}$ 为度与角分的单位换算；
  6. $\frac{W_{\mathrm{monitor}/\mathrm{hor}}}{W_{\mathrm{monitor}/\mathrm{hor}/\mathrm{min}}}$、$\frac{H_{\mathrm{monitor}/\mathrm{ver}}}{H_{\mathrm{monitor}/\mathrm{ver}/\mathrm{min}}}$ 为显示尺寸修正系数，补偿监视器标称尺寸与显示规定视场时的实际尺寸差异；在无畸变且放大率恒定的系统中，可近似为 $\frac{\alpha_{\mathrm{monitor}}}{\alpha_{\mathrm{mirror}/\mathrm{min}}}$。

测试方法：
环境搭建：
实际场景：
摄像头侧：光源色温6500K±1500K，照度800±80lx；
显示器侧：0-10lx的暗环境。

主要使用设备：
自动化图卡切换支架测试系统、多色温LED补光光源(可见光和近红外)、色彩还原测试图卡、 二维成像亮度计、RIQA-CMS 图像质量分析软件、显示器和亮度计移动支架

操作方法：
摄像头侧：

1.将图卡切换到景深图卡；
2.打开补光光源，调整光源亮度，色温为6500K ；  
3.调整摄像头，使摄像头光轴垂直于图卡且图卡位于图像中心，可通过调整摄像头以拍摄不同方向分辨率；
4.调整摄像头与图卡的距离，分别在4m、6m、10m时拍摄图像；
（对于代替曲率半径r≤400mm的广角视镜，可省略10 m处的测量；如果焦距小于 6m，则摄像头入瞳到图卡的距离d应小于等于 6m）；

监视器侧： 

1.成像亮度计的拍摄镜头垂直于监视器；
2.关闭其它光源，使监视器侧环境亮度低于10 lx；
3.使用二维成像计拍摄。

分析与解读：
使用RIQA软件（研鼎自研的图像质量软件）分析测试样张。

景深结果需判断$MTF10$是否满足法规要求。MTF10（P*K）由目视判定的模糊线对位置（P 值）结合系数 K 计算得出，只要该值达标，即样品符合法规要求。