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车载相机图像质量标准P2020发布内审初稿
  • 大话成像
    • 2023-05-10
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车载相机图像质量标准P2020上一次发布更新还是2018年——发布了whitepaper,基本上就是把标准的框架确立起来。标准原计划在2020年发布,但疫情导致该工作组进展延误,前一段时间才发布了P2020初稿。

初稿与之前2018年发布的白皮书相比最大的变化就是CSP(Color Separation Possibility)被移除了标准,CDP也说是暂时未列入初稿中。看来对机器视觉的图像质量标准化仍然在业内存在争议。不过这也不妨碍各厂家自己应用CDP和CSP做内部评价,很多公司都自己开发了CDP和CSP测试工具,辅助机器视觉应用相机的评价,比如Ranan 自主研发的MLB-HMC ADAS测试灯箱符合P2020测试标准,搭配RIQA图像分析软件获取精准的测试数据。

从P2020图像质量标准的角度来看,图像质量系统模型如下图所示

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图像质量测试项(IQF output)包括了7个项目:

2.png

Resolution,CDP,Flicker,Noise,Flare,Geometric Calibration和Dynamic range。比较有趣的是,颜色相关的项目比如color error,chroma noise 等都没有被包括在内,这是和其它图像质量标准最大的不同之处。

成像系统模型(如下图)里包括了风挡玻璃/保护玻璃,这也颇具汽车特色,做全系统仿真还得让风挡玻璃公司提供光学参数。

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系统的输入变量如下图,相机的图像质量受哪些输入因素影响,对车载相机来说,主要就是这些因素,比较有趣的是sensor mtf和Stray light,这在以前CPIQ P1858等标准里没有出现过。

4.png

Sensor MTF是sensor在microlens下的聚光性能,从理论上来说,sensor mtf本质就是由pixel pitch 决定的,所以所谓sensor MTF性能,不如说就是看microlens对mtf的影响。Straylight(杂散光),也就是入射光如果是一条直线光束,经过镜头会被折射成散射光,因为这不是镜头设计者想要的,所以就叫杂散。这两年imatest着力宣传其Stray light测试功能,看来也是针对车载相机图像质量市场推出的功能。可能为了客户更好地对应图像质量测试项,imatest直接在其网站把Straylight叫flare,也就是这个测试就是测相机的flare性能。

Flare可以说是影响车载图像质量最严重的一个问题,可能这也是P2020初稿把它放在测试第一项的原因,车载相机往往面对夜晚对面车大灯的直接照射,或者白日阳光的直射,这会产生不同类型的flare。

类型一:veiling flare和鬼影

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整个画面尤其在暗处笼罩一层白光,还有鬼影(那个红点)

类型二:光束flare

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类型三:孔径(aperture)flare

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以前摄影师喜欢利用改变光圈大小改变flare的形状,利用这种效果拍人像模特,对于车载相机来说,无论哪种形状,都不是想要的。

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类型四:Petal(花瓣) flare

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以上四种flare是P2020总结的四种类型,这些flare有13个可能来源。

1:镜头组的内部反射

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如上图所示,红色光路是直接汇聚在sensor上,而蓝色光路是在镜片底部反射。

2:模组内部污染造成:模组内部会有油渍,脏污,指纹,灰尘等污染,都会造成光线的反射。

3:镜头镀膜质量不良。

4:镜头玻璃或者塑料材料内有气泡。

5:镜头光学胶合剂。

6:镜桶和其它的内部部件表面。QQ群里小伙伴前两天就发了一个很有趣的照片,图像暗区异常的蓝,最后分析发现是由于sensor的PCB板反光造成的。

7:sensor的cover glass 反射。这种也很常见,经常造成IR filter厂,sensor 厂,镜头厂和模组厂互相推诿责任,不过最后可能还得模组厂想办法,模组厂可以调整IR filter的参数,改善这种反射。

8:sensor的bond wire。

13.png

9:这些铜线(Bond Wire)把sensor连接到PCB上,他们也是反射光线的来源,跟封装方式也有关。

10:挡风玻璃。

11:IR filter,这个因素前面已经提过,IR的通过频率会对反射造成很大影响,但是从机器视觉的角度来说,一般会选择高一些截止频率的IR,这就对模组厂的工艺水平要求更高。

12:光圈造成的反射。

13:sensor表面的反射,sensor厂都会镀防反射coating,反射率也都会提供指标。


P2020的flare测试是建立在ISO18844:2017的基础上的,在一个白色的chart上开若干圆孔(黑色圆点部分)

14.jpg

在chart背面用强光打上背光,两侧加防反光遮板

15.jpg

实物图如下:

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相机(DUT)拍chart的照片,然后根据如下公式算F

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这种计算方法很简单,但效果不是很好。

P2020还给出了新方法B

用一个准直(collimated)光发射装置(图中左侧像手电筒那个部分)放置在相机前,相机放在一个载台上,载台可以围绕光源转动,模拟各个方向摄入的光线,这样就可以测到各个FOV的flare。

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也可以设计成让光源围绕相机转动,如下图所示

19.jpg


实物图如下:

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这种设计的计算原理是,根据相机的几何校正模型,计算出准直光源的成像Mask,Mask内的是合理的像,Mask外的就是flare造成的图像。两者信号亮度之比就是Flare的程度。

光源成像大小(Mask)的计算公式:

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Flare大小的计算公式:

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P2020图像质量标准(初稿)相关的测试内容还有很多,将在后续文章中陆续发布,敬请期待。


上海研鼎提供P2020相关测试方案及和符合P2020标准的测试设备,获取更多信息,请咨询Sales@rdbuy.com.


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