4.测试课堂第四讲 | 灰阶响应

灰阶(grey scale),又称灰标、灰度楔(尺)。即若干大小不同并按顺序排列的一系列灰度组合。摄像头可以在不同光照环境下拍摄这个灰阶,用来评估摄像头辨别影像的灰度变化。

1 | 基础概念

灰阶/grey scale/

灰阶(grey scale),又称灰标、灰度楔(尺)。即若干大小不同并按顺序排列的一系列灰度组合。摄像头可以在不同光照环境下拍摄这个灰阶,用来评估摄像头辨别影像的灰度变化。

灰阶测试,是创建一个由最暗的黑到最亮的白之间有明显亮度层级关系的场景,记录相机对此场景下明暗对比和从白到黑过渡方面的响应。拍摄的图片中灰阶层次越分明,相邻灰阶过渡越自然,相机的灰阶响应能力越优秀,黑白对比度越令人满意。

2 | 测试卡推荐

灰阶类测试卡一般分为透射和反射两种类型——可以测试白平衡、灰平衡、信噪比、动态范围、灰阶响应等等。

正印自研36阶
动态范围测试卡
ISO 15739
噪点测试卡
ISO 14524
摄像头对比度测试卡
36阶动态范围
测试卡
Q14灰阶测试卡20阶ISO 14524:OECF测试卡
Toni灰阶卡DSC灰阶测试卡连续灰度测试卡

灰阶类的测试种类众多,在测试灰阶响应时如何选择测试卡?

在灰阶响应测试中,我们一般推荐使用Q14测试卡、ISO15739测试卡或ISO14524测试卡。对于灰阶响应更高的用户,可定制更高光密度,更多灰阶的测试卡。

Q14灰阶测试卡

  • Q14灰阶测试卡由20个从白到黑不同阶调灰阶组成,密度0.05-1.95
  • Q14测试卡中M代表中性灰度调(即反光率为18%的灰)密度是0.7
  • A代表纯白色调,反射密度为0.05;B则是反射密度为1.65的灰阶。每一格灰阶密度差异为0.10
  • 灰阶块数量较多,推荐用以测试灰阶响应

ISO 14524摄像头对比度测试卡

  • 此卡符合国际标准ISO 14524,摄影-电子静态图片相机-测量光电转换功能(OECF)。
  • 12个灰度等级,密度为0.1、0.2、0.31、0.43、0.56、0.7、0.87、1.05、1.27、1.53、1.86和2.30(高要求的用户,可定制20个灰度等级)
  • 有反射式和透射式可供选择
  • 推荐用来测试成像系统的信噪比和OECF

ISO 15739噪点测试卡

  • 包括15灰阶测试卡,其中12阶安排在椭圆形的边缘,3阶安排在内部
  • 密度级变为0.1,0.19,0.3,0.41,0.53,0.66,0.81,0.97,1.17,1.39,1.66,2.0 是12级边缘灰阶(高要求的用户,可定制36个灰度等级)
  • 0.77,0.90,1.05是中间三级灰阶,精度为:+/- 0.02
  • 此测试卡的测试块较大,比较适合用于测试噪点

3 | 测试步骤

1、设备选用:

LE007反射面光源Q14灰阶测试卡

2、将Q14灰阶测试卡吸附在中性灰色背板上,左右居中、水平平齐;

3、调整光源色温及亮度等级到目标值(6500K,30Lux、200Lux、1000Lux),并保证测试卡表面均匀度控制在±5%以内;

4、将设备固定在夹具中,需检查设备镜头有无脏污,若有则需使用镜布进行擦拭,若镜头损坏则需更换设备;

5、将三脚架、云台调平,调整画面,图像拍比例适中,保证灰阶区域占比像素在1000像素以上,画面中测试卡表面不反光;镜头表面和测试卡表面相对平行且画面上下、左右对称;

6、拍摄时,先进行镜头遮挡,重新触发3A,等画面稳定后进行拍摄。建议拍摄3张样本图像。

4 | imatest软件分析步骤

1、点击启动Imatest软件,打开软件后,点击灰阶卡模块,如下图所示。

2、选择需要分析的图像,点击确认,如下图所示。

3、框选ROI区域,使用鼠标点击拖动,手动框选出要测试的区域,如下图所示。

4、参数设置:

(1)设置线性图卡类型:本次要分析的图卡是Q14(选择密度间隔=0.10放射式)

(2)像素噪声:”选择 2. 噪声(%)归一化到255(最大值100)”。

(3)噪音细节:“选择 Scence-ref.s/nratio& Dyn Range”。

(4)噪声细节:“选择 5. 像素SNR(dB)(20*log10(s/n)”。

(5)X-轴刻度动态范围单位:“选择 3. x轴曝光用dB表示(-20图卡密度)。动态范围用dB表示”。

(6)结果显示设置:勾选最终查看软件分析的结果

5、设置完成后,调整框选ROI区域。调整完成后,点击“是的,继续”,软件将会自动分析结果。

6、结果保存。

7、数据结果解读:

打开csv结果文件,查看“Y-mean”的结果数值,一般推荐相邻阶差>8,则表示可识别一阶,低分辨率成像系统可适当降低标准。

5 | 视频简介

测试课堂:

完整版测试实操视频已在 正印微课堂 同步上线,可扫码进入正印微课堂进行观看~

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