車載攝像頭是安裝在車輛上的攝像裝置，主要用于采集車輛周圍環(huán)境的圖像信息，為車輛的行駛和安全提供支持。傳統(tǒng)汽車的車載攝像頭只是指倒車影像用的攝像頭，但隨著近幾年汽車的智能化和電動(dòng)化的功能需要，車載攝像頭開始提出各種新功能要求，而且應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，例如從最開始的行車記錄儀，再到現(xiàn)在的變道輔助、駐車輔助、智能駕駛、艙內(nèi)監(jiān)控等等。


車載攝像頭劃分
適用范圍
針對(duì)功能各異的攝像頭，通過安裝位置和功能應(yīng)用的不同當(dāng)前普遍認(rèn)可的劃分方式：前視，后視，環(huán)視，側(cè)視，車內(nèi)監(jiān)控四種。其安裝位置和名稱可參考下圖：

北測光學(xué)實(shí)驗(yàn)室
近年來，自動(dòng)駕駛技術(shù)的迅速發(fā)展，車載攝像頭成為自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分之一。用于捕捉周圍環(huán)境的圖像或視頻數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以被自動(dòng)駕駛系統(tǒng)處理，用來識(shí)別和檢測道路標(biāo)志、車道線、行人、車輛等物體，為自動(dòng)駕駛的決策系統(tǒng)提供必要的信息。由于車載攝像頭的重要性，為保障產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)其可靠性指標(biāo)和光學(xué)性能指標(biāo)的測試也變得非常重要。北測集團(tuán)引入了全套的車載攝像頭和汽車側(cè)后視鏡的測試能力，并按標(biāo)準(zhǔn)要求建立了光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，全力為汽車的行駛安全保駕護(hù)航。

光學(xué)實(shí)驗(yàn)室的布置如下圖所示：


典型測試設(shè)備如下：


車載攝像頭光學(xué)指標(biāo)
根據(jù)QCT 1128《汽車用攝像頭》，車載攝像頭的光學(xué)指標(biāo)有以下的16個(gè)：
幀率 Frame Rate
有效像素 Effective Pixels
視場角FOV Field of View
解像力MTF值 Modulation Transfer Function
信噪比SNR Signal Noise Ratio
動(dòng)態(tài)范圍Dynamic Range
最高照度 Maximum Illumination
最低照度Minimal Illumination
光軸中心精度 Optical Axis Center Precision
自動(dòng)增益 Automatic Gain Control
白平衡 White Balance 
啟動(dòng)時(shí)間 Startup Time
系統(tǒng)延時(shí) System Delay
色彩還原 Color Rendition
炫光 Flare
鬼像 Ghost


MTF值以及衍生出的SFR值
由于參數(shù)較多，以下將分幾期，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)講解：
本期重點(diǎn)介紹攝像頭最重要的指標(biāo)之一：MTF值以及衍生出的SFR值。

在介紹如何解讀MTF值或MTF曲線之前，先要弄明白幾個(gè)小問題：
1. 分辨率：又叫解像力，是指鏡頭清晰地再現(xiàn)被攝景物細(xì)節(jié)的能力；鏡頭的分辨率越高，所拍攝的影像越清晰、細(xì)膩。其單位是“線對(duì)╱毫米（lp/mm）”、“線寬/像高（LW/PH）”等?！　?br /> 2. 反差：又稱作銳利度，是鏡頭鮮明地再現(xiàn)被攝景物亮部、中灰、暗部層次、影紋細(xì)節(jié)、亮度對(duì)比的能力。反差高的鏡頭，成像輪廓鮮明、邊緣銳利，影調(diào)明朗如同刀削斧劈；反差低的鏡頭成像邊緣和輪廓比較“肉”，反應(yīng)明暗對(duì)比的能力較差。分辨率和反差是攝影鏡頭的兩大重要指標(biāo)。
3.徑向與切向：在像場內(nèi)的分辨率標(biāo)板或光柵中的黑白線條，應(yīng)按兩個(gè)主要方向放置，這兩個(gè)方向是檢驗(yàn)光學(xué)成像系統(tǒng)的法定方向，也就是徑向和切向兩種。徑向就是平行于鏡頭成像圈半徑方向上的線條，切向就是平行于鏡頭成像圈切線方向上的線條。
4.空間頻率：其單位是“線對(duì)╱毫米（ lp /mm）”、“線寬╱像高（ LW /PH）”等，MTF曲線的橫坐標(biāo)就是空間頻率，lp /mm是指攝像頭在一毫米內(nèi)能分辨出黑白條紋對(duì)的數(shù)目，其余單位的意義類似。

具體到解像力MTF值?（Modulation Transfer Function，簡稱MTF），是衡量鏡頭解析力的一個(gè)重要參數(shù)。MTF值定義是原來圖像的調(diào)制度M和經(jīng)過鏡頭后成像的調(diào)制度M'之比：即MTF = M’/M
M’值小于M，故MTF的值小于1。MTF值越高，表示鏡頭的解析力越強(qiáng)，圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)越好?MTF值越高，鏡頭的解析力越強(qiáng)，能夠更好地還原圖像的細(xì)節(jié)。
Modulation（M）調(diào)制度定義為：M= （Imax - Imin）/(Imax+ Imin)，其中Imax為最大亮度，Imin為最小亮度。比如Imax=100，Imin=1，則調(diào)制度M=99/101=0.98
MTF值是與空間頻率有關(guān)的，MTF值隨著空間頻率的增加而變化的曲線，就是MTF曲線。一般在實(shí)際應(yīng)用中，MTF曲線越接近理想狀態(tài)（即從坐標(biāo)零點(diǎn)到高空間頻率的MTF值都保持在較高水平），說明鏡頭的成像質(zhì)量越好。相反，如果MTF曲線在高空間頻率處下降較快，說明鏡頭的解析力在高空間頻率處較差?。
如果經(jīng)過鏡頭成像之后，影像是跟原物一模一樣的黑白明晰條紋（包括分辨率和銳度），這個(gè)鏡頭就有完美的解像力。然而，這樣完美的鏡頭是不存在的，一般的鏡頭成像效果是這樣的：


成像有兩個(gè)損失：（1）銳度降低了，黑白邊界變得模糊，這在一定程度上是由光波衍射造成的；（2）太密集的黑白條紋變得不可分辨，這是由于密集條紋銳度降低導(dǎo)致的結(jié)果，所以也跟衍射有關(guān)。銳度或?qū)Ρ榷鹊膩G失最終導(dǎo)致鏡頭的有限分辨率。

完美的鏡頭，也受光波衍射現(xiàn)象的限制。太陽下影子的邊緣不是完全清晰，總是有一定的模糊。這是因?yàn)楣馐且环N電磁波，電磁波有衍射現(xiàn)象，經(jīng)過物體的邊緣會(huì)偏離直線傳播的方向。鏡頭的口徑有一定大小，光線經(jīng)過鏡頭光圈的邊緣也會(huì)發(fā)生衍射，使得黑白的邊界變得模糊。黑白條紋的頻率越高，衍射的影響越大，最終導(dǎo)致條紋成像的不可分辨。

人眼最低能識(shí)別的反差是0.05，一般選定MTF=0.05時(shí)的空間頻率值為目視分辨率；如下紫色曲線的鏡頭分辨率是70lp/mm,紅色曲線鏡頭分辨率是100lp/mm；


根據(jù)以上的描述，如果我們要計(jì)算MTF值，則需要計(jì)算不同的空間頻率下的響應(yīng)值,需要拍很多張圖片呢才行，非常的不方便。為了簡化測試，更常用的操作是只拍一張照片，再計(jì)算SFR值，從SFR值再推算出MTF曲線。QCT 1128標(biāo)準(zhǔn)中的MTF值就是依據(jù)這種方法測算出來的。
SFR(Spatial Frequency Response)空間頻率響應(yīng)：根據(jù)數(shù)學(xué)理論推導(dǎo),人們發(fā)現(xiàn)只需要一個(gè)黑白的斜邊（刀口）即可換算出約略相等于所有空間頻率下的MTF。MTF常用于光學(xué)系統(tǒng)，而SFR常用于成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)包含一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)?！　?br /> SFR是測量隨著空間頻率的線條增加對(duì)單一影像所造成的影響，測試結(jié)果同時(shí)受鏡頭和感光器件以及處理程序的影響?！　?br /> SFR不需要拍攝不同的空間頻率下的線對(duì)。它只需要一個(gè)黑白的斜邊（刃邊）即可換算出約略相等于所有空間頻率。 
在SFR計(jì)算中最主要的幾步：求導(dǎo)+傅里葉變換
（1）SFR是通過這條斜邊的圖進(jìn)行超采樣的到一條更加細(xì)膩的黑白變換的直線（ESF）。
（2）然后通過這條直線求導(dǎo)得到直線的變化率（LSF）。

（3）然后對(duì)將這個(gè)變化率進(jìn)行FFT(DFT)變換就能得到各個(gè)頻率下的MTF的值。

最后再提下MTF50和MTF50P，這兩個(gè)指標(biāo)是常用的表示成像設(shè)備視覺清晰度的參數(shù)。
依上面的分析，如果成像設(shè)備是個(gè)純粹的光學(xué)設(shè)備，則其MTF的最大值是在橫坐標(biāo)（空間頻率）為零的位置，之后隨著空間頻率的變大，MTF值逐漸變小，MTF50是指MTF曲線上MTF為原點(diǎn)值50%時(shí)對(duì)應(yīng)的空間頻率值，一定程度上可以表示成像系統(tǒng)獲取圖像細(xì)節(jié)的能力。
但目前在用的成像設(shè)備均會(huì)在光學(xué)成像后，再使用圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行銳化，這就使得MTF的最大值并不出現(xiàn)在坐標(biāo)原點(diǎn)處，表現(xiàn)在MTF曲線上，就是會(huì)有一個(gè)過沖，出現(xiàn)一個(gè)位置不在坐標(biāo)原點(diǎn)的峰值，MTF50P是指峰值MTF降為50%時(shí)對(duì)應(yīng)的空間頻率值。MTF50P的結(jié)果值往往比MTF50更具參考性。  圖片實(shí)測出的MTF曲線

QCT1128測試項(xiàng)目

測試領(lǐng)域	序號(hào)	測試項(xiàng)目	參考標(biāo)準(zhǔn)
外觀和結(jié)構(gòu)	1	外觀和結(jié)構(gòu)	QC/T 1128-2019,5.1
圖像性能分析	1	幀率	QC/T 1128-2019,5.2.1
	2	有效像素	QC/T 1128-2019,5.2.2
	3	視場角	QC/T 1128-2019,5.2.3
	4	解像力MTF值	QC/T 1128-2019,5.2.4
	5	信噪比SNR	QC/T 1128-2019,5.2.5
	6	動(dòng)態(tài)范圍	QC/T 1128-2019,5.2.6
	7	最高照度	QC/T 1128-2019,5.2.7
	8	最低照度	QC/T 1128-2019,5.2.8
	9	光軸中心精度	QC/T 1128-2019,5.2.9
	10	自動(dòng)增益	QC/T 1128-2019,5.2.10
	11	白平衡	QC/T 1128-2019,5.2.11
	12	啟動(dòng)時(shí)間	QC/T 1128-2019,5.2.12
	13	系統(tǒng)延時(shí)	QC/T 1128-2019,5.2.13
	14	色彩還原	QC/T 1128-2019,5.2.14
	15	炫光	QC/T 1128-2019,5.2.15
	16	鬼像	QC/T 1128-2019,5.2.16
電氣性能	1	直流供電電壓	QC/T 1128-2019,5.3.1
	2	長時(shí)間過電壓	QC/T 1128-2019,5.3.2.1
	3	短時(shí)間過電壓	QC/T 1128-2019,5.3.2.2
	4	疊加交流電壓	QC/T 1128-2019,5.3.3
	5	供電電壓緩降和緩升	QC/T 1128-2019,5.3.4
	6	供電電壓緩降和快升	QC/T 1128-2019,5.3.5
	7	電壓瞬時(shí)下降	QC/T 1128-2019,5.3.6.1
	8	對(duì)電壓驟降的復(fù)位性能	QC/T 1128-2019,5.3.6.2
	9	啟動(dòng)特性	QC/T 1128-2019,5.3.6.3
	10	反向電壓	QC/T 1128-2019,5.3.7
	11	短時(shí)中斷電壓	QC/T 1128-2019,5.3.8
	12	開路	QC/T 1128-2019,5.3.9
	13	短路保護(hù)	QC/T 1128-2019,5.3.10
	14	絕緣電阻	QC/T 1128-2019,5.3.11
	15	參考接地和供電偏移	QC/T 1128-2019,5.3.12
防塵防水	1	防塵防水性能	QC/T 1128-2019,5.4
機(jī)械可靠性	1	振動(dòng)	QC/T 1128-2019,5.5.1
	2	沖擊	QC/T 1128-2019,5.5.2
	3	自由跌落	QC/T 1128-2019,5.5.3
	4	碎石沖擊	QC/T 1128-2019,5.5.4
	5	鏡頭耐磨	QC/T 1128-2019,5.5.5
	6	線束拉脫力	QC/T 1128-2019,5.5.6
環(huán)境可靠性	1	低溫存貯	QC/T 1128-2019,5.6.2.1.1
	2	低溫工作	QC/T 1128-2019,5.6.2.1.2
	3	高溫存貯	QC/T 1128-2019,5.6.2.2.1
	4	高溫工作