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基于汽车摄像头监控系统(CMS)的测试评估方案(下)
  • 柯尼卡美能达
    • 2022-01-07
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在上一期推送中,我们简单介绍了车外后视镜和摄像头监控系统(CMS)的特性和差异,并列出了测试CMS所需的一些设备。


基于汽车摄像头监控系统(CMS)的测试评估方案(上)下面,我们将关注摄像头监控系统(CMS)系统的光学特性评估。测试可以分为四组:


1、确认显示器的亮度、对比度、均匀性等基本特性;

2、评估与驾驶条件相关的潜在问题:显示器的可读性、阳光直射导致的镜头光晕等;

3、确保色彩还原准确,如正确识别交通信号灯;

4、评估系统的分辨率和清晰度,以确定细节情况。


监控器方向均匀性


此项测试旨在利用70%均匀灰度图像评估显示器在不同位置和观察方向的光学特性。方向均匀性使用测角仪或锥光镜头来测量。锥光镜头是一种特殊的镜头,可以安装到成像色度计上,来测量显示器亮度、对比度和色彩的角度分布。横向均匀性是在9个点上测量的,标准中对其坐标作了规定。


image.png

70%亮灰测试图卡 CP70-R4X


亮度和对比度表现能力


亮度和对比度表现能力的评估分别在会影响显示器可读性的五种不同环境照明条件下进行。这些条件模拟了:阳光直射、日间天空漫射光、夜间情况和日落黄昏情况。通常,使用两个具有指定光谱功率分布、色温和照度值的光源照亮由黑白棋盘组成的测试图卡。利用反射镜反射到摄像头的直射光源模拟日落情况,以评估图像光晕、模糊和耀斑等伪影。


色彩还原能力


此项测试用于确认摄像头监控系统(CMS)精确再现八种具体颜色(红色、绿色、蓝色、黄色、青色、品红、黑色和白色,在18%中性灰色背景中)的能力。为此,应该使用分光辐射亮度计或色度计测量测试图卡和CMS监视器的颜色,并将其转换为CIE 1976均匀色彩空间。将监视器上的测量值用色相角转换,以确认其在正确范围内。


image.png

色彩测试图卡 ISO16505/UN R46/GB15084 CP150


清晰度


涉及摄像头监控系统(CMS)清晰度及相关特性的其他重要测试:分辨率和景深。清晰度测量基于评估由五个略微倾斜的黑色方块组成的测试图卡的MTF50(1:1)(调制传递函数)来实现。为了使CMS能够识别车辆后方的相关物体,需要测量景深。


image.png

分辨率测试图卡 CP127

使用色度计进行CMS评估


以上所有测试都需要使用能够检查亮度、色彩和细节的专用仪器。可以使用点式测量装置(基于滤光片的色度计或光谱辐射计),因为它可以精确地测量亮度和色彩。但是,反复测量比较耗时,而且无法进行清晰度、耀斑测试等空间测量。另一方面,数码相机虽然可以提供高分辨率图像,但不能测量准确的亮度或可追溯的色彩还原能力。为了遵循本标准,色彩精度是一个极其重要的因素,然而消费者在摄影中常用的数码相机旨在取悦观众,因此会提高色彩饱和度,这与准确色彩还原能力是不同的概念。此外,数码相机通过拜耳阵列生成色彩,而这种原始的转换过程会影响色彩。


成像色度计也称为2D色度计,是评估摄像头监控系统(CMS)图像特性的有效解决方案,因为它兼具点式色度计的准确性和数码相机的灵活性。它通过四个模拟CIE色彩匹配功能的滤光片进行色彩测量。第四个滤光片用于模拟`x CMF在光谱蓝区中的小波峰。这些滤光片置于一个旋转的滤光片转盘上,以便获取四幅不同的图像,从而有效提高分辨率,而不需要像典型的数码相机那样进行空间插值。这一点至关重要,因为在测试CMS时,2D色度计需要比组成CMS的摄像头和监视器更高的分辨率。


标准要求的另一重点是必须评估监视器的方向均匀性。有些色度计允许使用特殊的锥光镜头,它可以运用傅里叶光学元件映射出一个发光点,从而使传感器的每个像素对应不同的发光角度。


p1.jpg

带有标准镜头 (左) 和锥光镜头 (测量角度均匀性) 的二维色度计


柯尼卡美能达的子公司瑞淀光学系统提供满足标准要求的硬件以及评估摄像头监控系统的全套软件。


p2.jpg

CMS评估软件的图片:(a)选择分析测试和设定参数的软件界面;(b)使用锥光镜头获取的方向均匀性;(c)色彩还原能力;(d)MTF评估。


上图展示了一些软件截图,这些截图显示的是根据特定测试拍摄的不同图表。(a)显示了可以选择分析测试(顶图)的界面,以及可以为特定功能设置的参数(底图)。在本例中,选择了“对比度表现能力”测试,并在所有可能的照明条件中使用了“阳光直射”的条件,以反映其中一个标准要求。(b)显示了使用锥光镜头获取的图像。这是以极坐标表示的某点亮度的伪彩图表示。对于被测显示器,亮度随观察角度而降低。垂直观察时(白色区域),亮度约为700 cd/m2。在光标点处,坐标为[倾角50°,方位角135°],亮度约为380 cd/m2。(c)和(d)得到的分别是两种不同的色彩还原能力图表和MTF评估图表。该软件会帮助用户正确注册测试图像,并在执行分析后,根据标准要求返回一个通过/失败的结果。

 

在上述内容中,我们看到了摄像头监控系统(CMS)提供技术创新的同时,也带来一系列新的检测挑战,而这些挑战必须经过验证后,才能将其用于高级自动驾驶中。由于替代侧视镜和后视镜涉及到安全问题,因此需要全面的测试方案,以测试这些系统的新技术平台。ISO16505:2019(2019)的主要目标是提供指导,从而以客观、关键的方式评估CMS的质量和可靠性。在本文中,我们重点探讨了光学性能评估,以及OEM或第三方实验室执行这些测试应使用的必要工具。


上海研鼎提供满足ISO16505/UN R46/GB15084标准测试方案,欢迎咨询:400-088-5252。


16505详情页-02.jpg

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