标准解读 | QC/T 1128汽车用摄像头标准

本标准规定了汽车用摄像头产品的要求、试验方法及其标志、包装、运输、贮存

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一、范围

本标准规定了汽车用摄像头产品的要求、试验方法及其标志、包装、运输、贮存。

本标准适用于基于可见光成像技术的摄像头产品(以下简称产品)。

三、术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1 标准清晰度 Standard Definition (SD)

物理分辨率小于720p(Progressive)的视频规格。

3.2 高清晰度 High Definition (HD)

物理分辨率等于或大于720p的视频规格。

3.3 帧率 Frame Rate

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,单位为帧/秒。

3.4 像素 Pixel

电子影像传感器中能单独感光的物理单元。

3.5 有效像素 Effective Pixel

电子影像传感器中上能进行有效光电转换并输岀影像信号的像素。

3.6 分辨率 Resolution

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。

3.7 信噪比 Signal Noise Ratio (SNR)

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。

SNR(dB)=20log10(Si/Ni)

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)。

3.8 灰阶 Gray Scale

摄像设备对不同光谱特性或等效光谱特性灰度的分辨能力,通常用拍摄灰阶测试图卡来测试。

3.9 动态范围 Dynamic Range

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。

3.10 视场角 Field Viewing Angle

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。

3.11 光轴中心精度 Optical Axis Center Precision

摄像设备的实际成像中心与光学成像理论中心的偏差。

3.12 自动增益控制 Automatic Gain Control

放大电路的增益自动地随信号强度而调整的自动控制方法。

3.13 白平衡 White Balance

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。

3.14 炫光 Glare

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。

3.15 色彩还原 Color Rendition

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。

注:色彩还原通常由一个或多个针对输入和输出观察条件的差别所进行的补偿构成,因此要将描绘景物颜色的尺度 和色域映射在照片的动态范围和色域上,并使用偏好调整。简单地说即成像设备真实重现被摄物体颜色的能力。

3.16 鬼像 Ghost

产品在使用环境中存在高亮度目标源,在镜头内部快速反射,最终在图像上形成的附加像。

四、缩略语

下列缩略语适用本文件。

  • DUT:受试装置(Device Under Test)
  • HFOV:水平视场角(Horizontal Field of View)
  • HSV:色彩模型(Hue Saturation Value)(Hue:色调、Saturation:饱和度、Value:明度)
  • LED:发光二极管(Light Emitting Diode)
  • LW/PH:线宽每像高(Line Widths per Picture Height)
  • MTF:调制传递函数(Modulation Transfer Function)
  • NTSC:全国电视系统委员会制式(National Television Systems Committee)
  • OECF:光电转换函数(Opto Electronic Conversion Function)
  • PAL:帕尔制式(Phase Alteration Line)
  • Rh:水平分辨率(Horizontal Resolution)
  • Rv:垂直分辨率(Vertical Resolution)
  • Tmax:最高工作温度(Maximum Operating Temperature)
  • Tmin:最低工作温度(Minimum Operating Temperature)
  • UN:标称电压(Nominal Voltage)
  • Ut:试验电压(Test Voltage)
  • USmax:最高供电电压(Supply Voltage Maximum)
  • USmin:最低供电电压(Supply Voltage Minimum)
  • VFOV:垂直视场角(Vertical Field of View)

五、要求

5.2 图像性能

5.2.1 帧率

按照6.3.2.1试验进行,产品的帧率应符合表1的规定。

5.2.2 有效像素

按照6.3.2.2进行试验,产品的有效像素应符合表2的规定,图像信号应正常,不得出现信号丢失的现象。

5.2.3 视场角

按照6.3.2.3进行试验,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。

5.2.4 MTF值

按照6.3.2.4进行试验,产品水平或垂直方向的MTF值应符合表3的规定。

5.2.5 SNR

按照6.3.2.5进行试验,SD产品的SNR应不小于34.7dB;HD产品的SNR应不小于30dB。

5.2.6 动态范围

按照6.3.2.6进行试验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。

5.2.7 最高照度

按照6.3.2.7进行试验图像应显示正常,无滚屏、花屏、水波纹、偏色、画面泛白等现象。

5.2.8 最低照度

按照6.3.2.8进行试验,MTF值应不低于表3的60%,不能有干扰条纹、水波纹等现象。

5.2.9 光轴中心精度

按照6.3.2.9进行试验,实测值应在(0±2)°范围内。

5.2.10 自动増益

按照6.3.2.10进行试验,不同光源切换后的响应时间应不大于1s。

5.2.11 白平衡

按照6.3.2.11进行试验,拍摄马克贝斯24色彩色测试图卡的中性色块不能有明显色差,图像不能产生偏色现象,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%。

注:马克贝斯(Gretag Macbeth)彩色测试图卡是Gretag Macbeth公司提供的测试图卡的商品名,给出这一信息是为了推荐给本标准的使用者,并不表示对该产品的认可。本标准后续所推荐的测试图卡,若其它产品能有相同 效果,则可使用这些等效的产品。

5.2.12 启动时间

按照6.3.2.12进行试验,实测值应不大于1s。

5.2.13 系统延时

按照6.3.2.13进行试验,实测值应不大于100ms。

5.2.14  色彩还原

色彩还原基于CIE 1976色度空间色调角。按照6.3.2.14进行试验,各色块与白色块的实测色度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。

5.2.15 炫光

按照6.3.2.15进行试验,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%。

5.2.16 鬼像

按照6.3.2.16进行试验,若鬼像与视场的面积占比为1%~8%,其鬼像与原像的峰值亮度比值应不大于50% ;若鬼像与视场的面积占比大于8%,其鬼像与原像的峰值亮度比值应不大于30%。

若有特殊应用场景,其鬼像的要求由供需双方协商确定。

六、试验方法

6.3.2 图像质量客观评价

6.3.2.1 帧率测试

DUT以工作模式B1,用视频分析设备对输出的视频信号进行测试。

6.3.2.2 有效像素测试

DUT以工作模式B1,用视频分析设备对输出的视频信号进行测试。

6.3.2.3 视场角测试

参考图1所示布置测试设备,DUT以工作模式B1进行测试。

测试程序如下:

  1. 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°);
  2. 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∠a,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∠b,则∠b与∠a之差即HFOV;
  3. DUT旋转90°固定在转台中心,同理可测量出VFOV。

6.3.2.4 MTF值测试

6.3.2.4.1 HFOV ≥ 140°

参考图2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。

测试程序如下:

  1. 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;
  2. 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°;
  3. 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;
  4. 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;
  5. 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。

6.3.2.4.2 HFOV<140°

参考图2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:

  1. 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°;
  2. 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。

6.3.2.5 SNR测试

参考图3所示布置测试设备和符合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:

  1. 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%;
  2. HFOV<140°的DUT选取各阶灰度块中心不小于64X64像素;HFOV≥140°的DUT选取各阶灰度块中心不小于45×45像素;
  3. 使用图像处理软件,根据ISO 15739: 2013附录B进行分析,获得所有色块SNR的总平均值作为测评值。

6.3.2.6 动态范围测试

参考图3所示布置测试设备和符合GB/T 19894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:

  1. 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%;
  2. 选取各阶灰度块中心不小于32×32像素;
  3. 通过公式1计算出动态范围值。

DR = 20 × (DSNR=1 – DSNR=MAX

式中:

DSNR=1 —— SNR接近1所对应的色块的光密度值。

DSNR=MAX —— SNR接近最大值所对应的色块的光密度值。

6.3.2.7 最高照度测试

被拍摄对象表面的照度应不低于100000lux,DUT以工作模式B1进行测试。

6.3.2.8 最低照度测试

测试在暗箱(室)中进行,DUT在照度为(2±0.2)lux以工作模式B1,按照6.3.2.4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。

6.3.2.9 光轴中心精度测试

参考图4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:

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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。

6.3.2.10 自动增益测试

DUT以工作模式B1进行测试。

测试程序如下:

  1. 安置好DUT,使其输出标准视频信号;
  2. 在小于1s时间内迅速将6.1.1.3 a)光源切换为(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;
  3. 间隔5s后在小于1s时间内迅速切换成6.1.1.3 a)的光源,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;
  4. 取两次变化到稳定的时间的平均值作为测试数据。

6.3.2.11 白平衡测试

参考图5所示布置测试设备和马克贝斯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:

  1. 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;
  2. 测试图卡表面光照度(800±80)lux,色温2800K、4000K、6500K;
  3. 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%;
  4. 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。
图5 白平衡测试布置图

6.3.2.12 启动时间测试

参考图6所示布置测试设备,DUT以测试程序要求进行测试。

测试程序如下:

  1. 调整DUT的取景正常后,切换到工作模式A2;
  2. 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;
  3. 在视频分析设备上提取启动时间(图中的tON)。
图6 启动时间测试布置图

6.3.2.13 系统延时测试

参考图7所示布置测试设备,环境照度应不大于2lux,DUT以工作模式B1进行测试。

测试程序如下:

  1. 釆用白色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;
  2. 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tSL)。
图7 系统延时测试布置图

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100MHz(采样速率大于0.5 GSamples/sec)。

6.3.2.14 色彩还原测试

参考图8所示布置测试设备和基于爱色丽(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)lux、(200±20)lux、(25±2.5)lux;

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) 由公式2计算图像中各色块(i=R,G,B,Ye)与白色块的色度角;

f) 由公式3计算图像中各色块(i= R,G,B, Ye)与白色块的欧几里得距离:

式中:

v’it和u’it——色块i(i=R,G,B,Ye)的测量值;

v’r和u’r——白色色块的测量值;

Ri——欧几里得距离。

6.3.2.15 炫光测试

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:

  1. 未加光源时,全黑测试图卡的亮度应小于2cd/m2
  2. 光源为(5-10)Mcd/m2,在视场中占(30~34)arcmin;
  3. 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;
  4. 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。

6.3.2.16 鬼像测试

参考图10所示布置测试设备,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)lux,DUT以工作模式B1在暗箱(室)中进行测试。

测试程序如下:

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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,直到光源超岀水平视场40%区域为止,并保存各视场图像;
  4. 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。

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