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这段时间在大话成像QQ交流群里有群友询问车载相机图像质量标准P2020的进展,这一期我们就来讲一下这个话题。
P2020工作组于2016年成立,原计划是在2020年发布,结果是到现在也没发布官方release。这几年陆续发布了几个白皮书,最近的一个版本是在2023年发布的一个内部审阅的草稿版本,据说会在今年(2024)年底出最终稿。
从2023版草稿来看,测试项目与2020年发布的草稿比较最大的变化有两个,一个是把颜色相关的项目都删除了,color fidelity或者stability这些传统的针对人类视觉应用的色彩准确性和稳定性的项目没有列入标准。
另一个大的变化是把针对机器视觉提出的CSP(color separate possibility)去除了。CDP(contrast detection possibility)也被修改为CTA(Contrast Transfer Accuracy )。我们后面会介绍这几年业界发生了什么,为什么会把这些项目或删除或改掉。
目前剩余的测试项目有以下6个大项:
1.Flare(眩光)
眩光是车载相机的测试一个必测项目,它有如下五种表现形式。
P2020标准还是采用了传统的测试方法,弄一个白板打上孔,在白板背面打上强光。
Imatest 用的测试设备更接近实际情况。
2.Geometry Calibration Validation(相机的几何校准的验证)
这个测试项目很明显是针对机器视觉应用的。比如基于camera的ADAS系统,需要把三维世界映射到相机的二维图像平面,
计算该映射的过程就是几何校准。最理想的情况就是经过校准,所有的相机模组都能实现相同的映射,而且这个映射结果满足机器视觉算法的需要。
各厂家采用的模型可以根据自己的理解任意选择或者开发,但是从相机模组使用者的角度而言,必须有一个方法来评价和验收,这就是P2020定义这个测试的原因。
P2020 提出的测试过程
根据不同的应用有不同的setup,P2020标准描述的几个应用看起来有点晦涩,imatest给出的举例比较清晰。
3.noise(噪声)测试
在人类视觉相机比如数码相机或者手机相机已经对噪声的测试有了很好的定义,不过具体到车载应用而言,由于高动态范围图像传感器的设计,对噪声的测量业内一般是遵循EMVA1288的测试标准,P2020实际上参考了EMVA1288 3.0标准,采用PTC法来测噪声,可以得到信噪比对图像均值的图像,时域噪声,DSNU,FPN等。
EMVA1288 去年已经发布了最新的4.0版,PTC法在4.0版本里被归入了普通测试的范畴,针对车载应用或者机器视觉应用的传感器和相机有新的测量方法。P2020没有与时俱进引入新的方法。
4.dynamic range (动态范围)测试
这个没有什么变化,就是高动态范围(现在高的都到了150dB以上)的透射式step chart。
5.sfr(解析力)测试
这个也变化不大,image engineering 的车载图像质量测试工作camPAS直接就用了eSFR chart做车载sfr测试。
6.flicker (闪烁)测试
这个测试是P2020最有车载特色的一个,而且在大话成像QQ群里经常有小伙伴问相关的问题,有的时候是信号灯出现空的情况,有的时候是颜色不对,等等。下边这个图就是上周一个小伙伴上传的。
所以现在在开发车载相机的时候,实验室都必备flicker测试设备,Image Engineering叫MMP test,并且提供了一个设备进行测试,当然别的公司比如日本的壶版也有可以测flicker的设备。本质上就是可以调节PWM频率,占空比和亮度的光源。imatest的网站上说P2020的flicker测试没有finalized,他们也没有给出设备的链接。也可能他们已经有了测试设备只是网站没有更新。
7.CTA(contrast transfer accuracy)对比度传输精度 test
P2020之前一直都是CDP(contrast detection possibility)测试。现在CDP也没有出现在P2020的草稿版本。Image Engineering在大力推动CTA测试进入P2020,IE做了下面这样的一个设备,可以做包括CTA测试的多项测试。
可以看出每一个方盒子都是一个step chart,6个盒子可以用来覆盖整个camera的FOV,以实现在每个视场都能测出来相机对不同对比度物体检测的能力。这种测试能力可以节省路测耗费的时间和资源。
测试的结果是一个这样的热图,横轴是亮度,纵轴左侧是输入CTA,右侧是输出CTA,也就是那条曲线就是相机的CTA。可以把不同的camera,以及不同颜色通道的CTA进行横向比较,这样就可以评判相机的性能。
8.CSP(color separation possibility),颜色分离概率测试。
这项测试目前看来彻底消失在P2020标准里了,实际上并不是这个测试没有意义,而且各厂家围绕这个测试的论战太过猛烈,欧洲提出一套CSP测试标准,包括IE和ME都发了相关的paper。美国的公司比如NVidia又发了一堆Paper否定欧洲的方案,提出一套自己的搞法。双方来来往往,现在把CSP测试搞得越来越复杂,你要想实现完备的测试,那测试成本就太高了,要是做不完备的测试,各家又自己都有一套方案。P2020工作组觉得既然短期无法统一,那不如就先把CSP移除,要不到2030年P2020都发布不了。
以上就是目前车载相机图像质量标准的进展,可以说离真正成熟还有相当的距离,目前业内的情况是车载相机相关的企业主要是采用EMVA1288 4.0来做基础性的性能测试,像Flicker测试,都是自己做测试设备甚至软件。CTA/CDP,Geometry Calibration Validation这些比较难搞的,会从IE或者imatest采购。