图像与镜头质量测试规范.doc

图像与镜头质量测试规范V1.0

图像与镜头质量测试规范

目录
一、图像质量理论测试 3
1、 色板区域介绍 3
2、 解析度 3
3、 锐度 4
4、 色散 5
5、 色彩还原性 6
6、 肤色还原 7
7、 白平衡 7
8、 低照度 8
9、 逆光补偿 9
10、 灰阶、动态范围、对比度 10
11、 镜头畸变 11
12、 暗角 12
13、 噪点 13
14、 散光 15
15、 紫边 16
二、 实际景物拍摄 16
16、 实际静景拍摄 16

名称
测试项目
图像
按照2、5、6、7、8、9、10、13、15、16
镜头
按照2、3、4、5、8、11、12、14、15、16

注：
1、 对比测试时需保障码流、帧率、分辨率、光圈最大等一致性。
2、 若后续需要增加测试项会持续更新。

一、图像质量理论测试
1、 色板区域介绍

区域编号
备注
1
次要色彩区域，用于饱和度测试
2
常见色彩鲜艳区域，主要用于色彩饱和度测试
3
白平衡测试区域
2、 解析度
用摄像机拍摄的影音信号需要在电视上播放时，需要换算成与电视画质相同的单位。而
电视的画面清晰度是以水平清晰度作为单位。通俗地说，我们可以把电视上的画面以水平方向分割成很多很多“条”，分得越细，这些画面就越清楚，而水平线数的数码就越多。这个单位是“电视行（TVLine）”也称线。解析度一般与镜头、CCD、CMOS 成像有关。

解析度16:9测试样张

测试目的
测试摄像机解析度，即清晰度
测试工具
HYRes、D65光源、ISO12233解析卡
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、需在白色光源下拍摄一组色板样张，并使用照度计读出测试环境亮度。
3、必需根据摄像机的画面比例进行拍摄，如4:3、16:9 画面。
测试步骤
1、根据摄像机的画面比例在白色光源下拍摄一组色板样张，并使用照度计读出测试环境亮度。
2、打开HYRes 软件，依次点击“File”-->“Trimming mode”进入测试界面。
3、点击“File”-->“Open”选择一个待测试文件。
4、使用鼠标左键选择如上图红色区域部分。
5、点击Execute 读取当前区域的解析度值并记录数据。
6、测试实例：
ISO12233标板在画面中过满，画面中拍摄到的这部分标板实际高度是168mm，而这张标板的实际高度是250mm，利用HYRes软件读数为1300LW/PH，因此根据：

所以最终结果应该就是：

测试标准

完成标准
1、软件读取的值可能有误差，每次读取的值必须经过视觉进行核实并记录。
2、主观评价样张图像效果，在测试报告中粘贴解析度的局部图。
优先级
高
3、 锐度
锐度，有时也叫“清晰度”，它是反映图像平面清晰度和图像边缘锐利程度的一个指标。
如果将锐度调高，图像平面上的细节对比度也更高，看起来更清楚。比如，在高锐度的情况下，不但画面上人脸的皱纹、斑点更清楚，而且脸部肌肉的鼓起或凹下也可表现得栩栩如生。在另一种情况下，即垂直方向的深色或黑色线条，或黑白图像突变的地方，在较高锐度的情况下，线条或黑白图像突变的交接处，其边缘更加锐利，整体画面显得更加清楚。因此，提高锐度，实际上也就是提高了清晰度，这是人们需要的、好的一面。但是，并不是将锐度调得越高越好。如果将锐度调得过高，则会在黑线两边出现白色线条的镶边，图像看起来失真而且刺眼。这种情况如果出现在块面图像上，图像就会显得严重失真，不堪入目。

镜头锐度测试样张
测试目的
测试摄像机实际杂光环境曝光、解析能力。
测试工具
Imatest、D65光源、ISO12233解析卡
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、拍摄图片必须在白光标准光线下进行。
测试步骤
1、在标准白光环境下拍摄一张解析度样张。
2、打开Imatest 工具，点击“SFR:New file”按钮选择样张。
3、使用鼠标拖动画出解析样图中的垂直黑块，如上图（中）所示。
4、完成选框后会自动弹出窗口提示，调整到十字位置到黑白交界的位置，然后点击YES，continue。
5、点击“OK”开始分析样张的锐度，然后保存分析结果。
测试标准
1、黑色实线为原始数据，红色虚线则代表移除(或加上)数字相机内建锐利化效果的表现。观察图表中红色虚线与黑色实线的偏离情况，如果测试图表中黑色实线和红色虚线的偏离出现明显的“驼峰现象”那就证明数码相机机身锐化严重，甚至造成成像不自然，如图（左）所示。中央和边缘MTF50P相差越大，说明相机在成像的细腻程度和整体平衡不够稳定。
2、选用MTF50P的数值为参考标准，因为将原始MTF 影像降低50%的明亮度来计算
SFR，这样的做法可以继保留影像细节又不会被测试图上的杂点所干扰，如图（右）
所示。
完成标准
1、记录MTF50P的值。
2、将图表复制到测试报告中，并与其他镜头进行对比点评。
优先级
高
4、 色散

测试目的
测试摄像机实际杂光环境曝光、解析能力。
测试工具
Imatest、D65光源、ISO12233解析卡
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、拍摄图片必须在白光标准光线下进行。
测试步骤
与锐度测试方法一致
测试标准
我们参看的首要数据为CA值，也代表了色散值，在色散测试图表中CA值的单位是pixels。
1、 CA值在0-0.5之间表示镜头成像对色散的控制极佳；
2、 CA介于0.5-1.0之间属于较好范围；
3、 CA值介于 1.0-1.5之间时一般人肉眼即可辨识，属于较中等的镜头色散表现；
4、当CA值超过1.5在1.5以上时，镜头表现就令人相当失望，较大地影响成像质量。
完成标准
1、记录MTF50 的值。
2、将图表复制到测试报告中，并与其他镜头进行对比点评。
优先级
高
5、 色彩还原性
色彩还原指彩色CCD、CMOS 经过拍摄加工后，彩色摄影画面的色彩大体上和原景物的色彩相一致。是早期彩色电影摄影追求的目标。影响色彩还原的因素有CCD、CMOS 的性能，摄影镜头的质量，光线的色温等。

色彩还原性测试样张
测试目的
测试各种杂光环境下物体色彩的还原能力。
测试工具
Imatest、D65、CWF、A光源、24色卡
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、在2300K，2900K，4000K，5400K，6500K下分别拍摄一组色板样张，并使用照度计读出测试环境亮度。
测试步骤
1、打开Imatest，点击Colorcheck 并选择一个色板图像文件。
2、按住鼠标左键并将整个色板区域选中，然后调整绿色选框，保障每个绿色框都位于不同的色块中。
3、完成选框后直接点击“Yes，Continue in Express mode”按钮开始分析数据和保存分析结果。
4、观察色板，分别记录常见色彩区域的每个偏移量和非常见区域最小与大偏移量，且需要记录如图红色标记处的Mean 值。
5、记录当前环境亮度及主观评价结果（参见释义）
测试标准
1、图中的灰色编号即色板的顺序编号。每一个小方格代表每一个标准色块所处的色彩，而小圆圈代表实际每一个色块的实测色彩。
2、如图红色标记处“△E*ab:mean=14.8”（亮度色度偏差平均总和）、“△C*ab
uncorr:mean=13”（色度平均偏差），mean 表示平均偏移量。
3、首先观察13-18 号色彩（即常见色彩区域）的偏移量，若色彩偏移量很大，
则说明常见色彩区域的色彩还原性较差，反之则好。
4、其次观察1-12 号色彩（即非常见色彩区域）的偏移量，若色彩偏移量很大，
则说明非常见色彩区域的色彩还原性较差，反之则好。
完成标准
1、分别记录色板色彩的平均偏移量“△E*ab:mean=14.8”（亮度色度偏差平均总和）、“△C*ab uncorr:mean=13”（色度平均偏差）。（标准对比值：△C<30 \ △E<13
效果较好）
2、观察各个色块实测值与标准值状况，根据主观进行点评色彩还原效果。
优先级
高
6、 肤色还原

测试目的
测试人体肤色还原能力。
测试工具
人物测试卡
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、在6500K下拍摄一组样张图片。
测试步骤
1、使用标准镜头拍摄人物图片和实际人物。
2、最好在不同光照抓拍图片3张。
3、主观观察真实景物与拍摄图像色彩差距。
4、给出主观评价并记录结果。
测试标准
无
完成标准
从偏色、色彩还原、解析度进行记录评测
优先级
高
7、 白平衡
所谓白平衡，就是摄像机对白色物体的还原。当我们用肉眼观看这大千世界时，在不同的光线下，对相同的颜色的感觉基本是相同的，比如在早晨旭日初升时，我们看一个白色的物体，感到它是白的；而我们在夜晚昏暗的灯光下，看到的白色物体，感到它仍然是白的。这是由于人类从出生以后的成长过程中，人的大脑已经对不同光线下的物体的彩色还原有了适应性。但是，作为摄像机，可没有人眼的适应性，在不同的光线下，由于CCD 输出的不平衡性，造成摄像机彩色还原失真：或者图像偏蓝，或者偏红。

白平衡Imatest 测试示意图
测试目的
测试各种杂光环境下白色物体的还原能力。
测试工具
Imatest、D65、CWF、A光源、24色卡
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、在2300K，2900K，4000K，5400K，6500K下分别拍摄一组色板样张，并使用Lux 器读出测试环境亮度。
测试步骤
1、在白光和暖光下分别拍摄一组色板样张。
2、使用Imatest 打开色板图片，按照“色彩还原”测试步骤使用鼠标拖选色卡测试区域。
3、完成选框后直接点击“Yes，Continue in Express mode”按钮开始分析数据和保存分析结果。
测试标准
像素
类别
CIF和VGA
1.3M和2M
3M及以上
AWB
D65,TL84,CWF
光源
S<0.10
S<0.10
S<0.08
A光源
S<0.2
S<0.15
S<0.12
D65光源(965灯管)：6500K TL84光源：4000K
A光源(同白炽灯)：2856K CWF光源：4100K
TL83光源：3000K
优先级
高
8、 低照度
照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单
位是每平方米的流明（ Lm）数，也叫做勒克斯（Lux ）： 1Lux=1Lm 平方米。上式中，Lm
是光通量的单位。
1Lux 大约等于1 烛光在1 米距离的照度，我们在摄像机参数规格中常见的最低照度，表示该摄像机只需在所标示的Lux 数值下，即能获取清晰的影像画面，此数值越小越好，说明CCD、CMOS 的灵敏度越高。同样条件下，黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低10 倍。

低照度16:9 画面测试样张
测试目的
测试摄像机各种低光环境下物体可分辨能力以及色彩表现能力。
测试工具
无
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、使用可调暖色光源进行照射被拍摄物体，每一次光变都需要使用照度计记录。
（所取的亮度值为镜头的进光量）
3、被拍摄物体需要具备各种丰富的色彩。
测试步骤
1、调节不同光线亮度，并使用照度计读取当前光线下的环境亮度。
2、分别拍摄1Lux、5Lux、10Lux、30Lux 等亮度下图像并记录数据。
3、主观评价其低照度能力下的图像色彩/清晰度等表现强弱，然后记录结果。
测试标准
无
完成标准
每一次光线变化都需要使用照度计记录亮度值，且亮度值必需和每张图片对应。
优先级
高
9、 逆光补偿
逆光补偿也称作逆光补正或背光补偿（Back-light Compensation,BLC）,他可以有效补偿
摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体黑暗的缺陷。在某些应用场合，视场中可能包含一个很
亮的背景区域，如逆光环境下的门窗等，而被观察的主体则处于亮场的包围之中，画面一片
昏暗，无层次。此时，需要引入逆光补偿功能。摄像机仅对整个视场的一个子区域进行检测，
通过求此区域的平均信号电平信号来确定AGG 电路的工作点。由于子区域的平均电平很低，
AGG 放大器会有较高的增益，使输出视频信号的幅值提高，从而使监视器上的主题画面明
朗。此时的背景画面会更加明朗，但其与主体画面的主观亮度差会大大降低，整个视场的可
视性得到改善。

逆光补偿实际拍摄差别样张
测试目的
摄像机在逆光环境下拍摄时画面主体逆光平衡处理能力。
测试工具
无
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、背景亮度必须比主体被拍摄物体亮度高出许多。
测试步骤
1、在逆光测试灯箱中放置物体，且物体处于灯源的中心处。
2、使用被测摄像机进行拍摄逆光下的主体。
3、拍摄图片，观察被拍摄主体的分辨能力。
测试标准
1、无逆光补偿：主体显得特别暗，几乎无法识别。
2、有逆光补偿：背景的亮度会自动降低，从而使整个视场的可视性得到改善。
完成标准
使用Lux 器记录亮度，并且保存测试图片，然后测评和记录图像逆光补偿程度。
优先级
中
10、 灰阶、动态范围、对比度
动态范围（Dynamic Range）对数码相机简单来说就是亮部与暗部的细节表现，也就是黑与白的极端表现。大家在拍摄中可能会遇到这样一种情况，画面的光暗对比太强烈，特别在逆光拍人像的情况下，我们将很难兼顾人的面部和背景的曝光。测试时可参考Imates中的Total 数值，数值越大其动态范围也越大。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。数码相机的动态范围越大，它能同时记录的暗部细节和亮部细节越丰富。

图1：动态范围测试样张

图2：灰阶计算
测试目的
测试摄像机动态层次范围。
测试工具
Imatest、D65光源、灰阶卡
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、需在白色光源下拍摄一组全画面样张，并使用照度计读出测试环境亮度。
测试步骤
1、在白色光源下拍摄一组包含灰阶卡的全画面样张。
2、打开Imatest 工具，点击“Stepchart”按钮选择需要测试的图片。
3、使用鼠标拖动选择一个测试区域，然后调整使十字坐标矫正至被测区域的中心处。
4、完成矫正直接点击“Yes，Continue in Express mode”按钮开始分析数据和保存分析结果。
5、查看Figure No.2 : Stepchart noise detail 窗口中的分析结果。如上图1。
6、在测试结果找到对应的.CSV文件并打开，计算相邻阶块差值，差值大于8，代表两个相邻灰阶是可以被识别的，统计差值大于8的个数，就代表能识别的灰阶级数。软件分析结果只能作为一个参考，最好再结合人为判断。
7、对比度测试时，依然取上图数据，计算公式：(最高亮度-最低亮度)/255，测试结果最好大于80%。
测试标准
1、 Total值大于等于5.5，动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广。
2、 对比度：>80%
3、 灰阶：
2M
3M
5M
8M
>14
>15
>15
>15

完成标准
1、 记录Total值
2、 计算对比度，并给出主观评测
3、 计算灰阶数，并给出主观评测
优先级
高
11、 镜头畸变
畸变是像差的一种。物体上的直线经过透镜成像后变成弯曲的现象。畸变是由于透镜的放大率随光束和主轴间所成角度改变而引起。光线离主轴越远，畸变越大，但是若与主轴正交并通过主轴，则不发生畸变。放大率随入射角度增加而增大时称正畸变。（即枕形畸变图20b）。放大率随入射角度增加而减小时负畸变（即桶形畸变图20c）。换句话说，若物点离开光轴约远，放大率越大，就产生畸变，如果物点离开光轴越远，放大率越小则产生负畸变。特别是镜片屈光度大时，像的畸变现象严重。由于畸变，看物体，像失去了原来的正确形状。减小畸变的方法是，对单一透镜改变镜片的外形，采用最佳的外形可以使畸变减小到最小程度。

镜头畸变测试数据样张
测试目的
测试镜头拍摄物体畸变程度。
测试工具
Imatest、D65光源、畸变卡（网格图）
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、在白光下拍摄标准的Distortion卡片。
测试步骤
1、在白光下拍摄一张Distorion卡，并记录拍摄的亮度。
2、打开Imatest工具，点击Distotion按钮并选择一个测试样图。
3、通过鼠标左键拖动画出测试区域，然后点击“Yes，Continue in Express mode”
按钮开始分析数据和保存分析结果。
4、查看并记录SMIA TV Distortion 的值（如上图红色标示处的值）。
测试标准
1、 “SMIA TV Distortion=-12%”（红色标示处）表示畸变值，以百分数标示。
2、 数值越接近零，表示畸变越小。数值为负的，表示为桶形畸变，画面向外膨胀。
数值为正的，表示为枕形畸变，画面向内收缩。
完成标准
记录SMIA TV Distortion 的值，并判断畸形形变。
优先级
高
12、 暗角
对着亮度均匀景物，画面四角有变暗的现象，叫做“失光”，俗称“暗角”。暗角对于任何镜头都不可避免。产生暗角的原因主要有：
1、边角的成像光线与镜头光轴有较大的夹角，是造成边角失光的主要原因。
2、长焦镜头尤其是变焦长焦镜头镜片很多，偏离光圈比较远的镜片为了能让边角光线通过，这些镜片必须很大。为了降低成本，缩小了这些镜片直径，造成边角成像光线不能完全通过，降低了边角的亮度。
3、边角的像差较大。为了提高像质，某些镜片的边缘或专门设置的光阑有意挡住部分影响成像质量的边缘光线，造成边角失光。

暗角测试样张
测试目的
测试镜头对着亮度均匀景物，画面四角是否有变暗的现象。
测试工具
Imatest
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、在白光下拍摄亮度均匀的物体，例如，电脑的白色显示屏。
测试步骤
1、将电脑设置为纯白色的背景，然后将摄像机贴着显示屏抓拍一张图片。
2、打开Imatest 工具，点击“Light Falloff”按钮并选择一个测试样图。
3、通过鼠标左键拖动画出测试区域，然后点击“Yes，Continue”按钮开始分析数
据和保存分析结果。
4、查看弹出的F-stop contours 窗口并记录“Worst”与“Mean”的值（如上图红
色标示处的值）。
测试标准
1、“Corners：worst=-1.55；mean=-0.919”（红色标示处）表示暗角差值。
2、数值越接近零，表示暗角越小。数值为负的，表示为暗角偏暗。数值为正时，表示为暗角偏亮。
完成标准
记录“Worst”与“Mean”的值，并判断暗角偏暗程度。
优先级
高
13、 噪点
噪点（noise）主要是指CCD（CMOS）将光线作为接收信号接收并输出的过程中所产生的图像中的粗糙部分，也指图像中不该出现的外来像素，通常由电子干扰产生。看起来就像图像被弄脏了，布满一些细小的糙点、雪花斑点。我们平时所拍摄的数码照片如果用个人电脑将拍摄到的高画质图像缩小以后再看的话，也许就注意不到。不过，如果将原图像放大，那么就会出现本来没有的颜色（假色），这种假色就是图像噪音。
当摄像机摄取较亮场景时，监视器显示的画面通常比较明快，观察者不易看出画面中的干扰噪点；而取较暗场景时，监视器显示的画面就比较昏暗，观察者很容易看到画面中雪花状的干扰噪点。干扰噪点的强弱与摄像机的信噪比指标有直接关系，即信噪比越高，干扰噪点对画面的影响就越小。

噪点测试样张
测试目的
测试正常光线下景物拍摄图片的信噪能力。
测试工具
Imatest
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、需在白光下拍摄一组色板样张，并使用照度计读出测试环境亮度。
测试步骤
1、打开Imatest，点击Colorcheck 并选择一个色板图像文件。
2、按住鼠标左键并将整个色板区域选中，然后调整绿色选框，保障每个绿色框都位于不同的色块中（如上图左所示）。
3、完成选框后直接点击“Yes，Continue in Express mode”按钮开始分析数据和保
存分析结果。
4、观察色板样张测试结果，并从噪点测试结果图中读取Noise RGBY 值。
测试标准
1、观察Noise RGBY 值，R,G,B,Y的数值都必须小于1，值越大说明噪点越多，反之则说明噪点较少；
2、以D65的色温为例，D65光源下，0.3M~2M要求<1.5%，3M要求<1%
完成标准
1、记录当前环境亮度。
2、读取测试样图中的Noise RGBY 值并主观评价结果。
优先级
高

14、 散光
散光是指镜头因制作不均匀，光的折射有偏差从而影响到物体成像，造成图片在对着光
源的时候有一种模糊朦胧的感觉。普通场景下一般差别不大，但在一些细节上显得比较明显。在当今的数码产品领域，它往往扮演着很重要的角色。以下是散光测试的方法。

（标准散光测试卡）

（图像散光样张）
测试目的
测试镜头表面是否平整，不会因镜面不平而造成图像散光。
测试工具
无
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、必须在白光环境下拍摄样张。
测试步骤
1、需在白光下拍摄一组卡片样张，并使用照度计读出测试环境亮度。
2、观察拍摄的图像。
测试标准
观察图像，如果有杂光散光现象，那么十字架就会拍成一个圆圈。
完成标准
1、 记录当前环境亮度。
2、 主观描述散光情况。
优先级
中

15、 紫边
由于被摄物体反差较大，在照片上亮部与暗部交界处出现的色散现象，沿交界处会出现一道紫色的镶边(多数情况下是紫色，有时也可能是其他颜色)，这种现象就叫做紫边现象。如下图所示。

灯光紫边非常明显 紫边控制很好
测试目的
测试相机及镜头对紫边处理情况
测试工具
无
测试条件
1、镜头可选择不同光圈大小进行对比测试；
2、选择强弱光线差距较大的场景进行拍摄，例如窗户。
测试步骤
1、相机对着光线差距较大的场景进行拍摄图片；
2、检查图片中，亮暗交界处的紫边情况是否严重。
测试标准
观察图像，亮暗交界处的紫边现象在可接收范围内
完成标准
主观描述紫边情况。
优先级
高
二、 实际景物拍摄
16、 实际静景拍摄
实际环境拍摄测试有助于我们测评摄像机的解析度、曝光、色彩还原能力等实际情况。

实景拍摄样张

测试目的
测试摄像机实际杂光环境曝光、色彩还原、解析能力。
测试工具
无
测试条件
1、镜头必需使用最大光圈。
2、被拍摄物体需要具备各种丰富的色彩。
测试步骤
1、使用标准镜头进行实际取景，如公司窗台外的楼宇、树、天空等。
2、以不同景物不同光照抓拍图片3 张。
3、主观观察真实景物与拍摄图像色彩差距和细小物体清晰度。
4、给出主观评价并记录结果。
测试标准
无
完成标准
从偏色、色彩还原、解析度、曝光能力、图像通透性进行记录评测。
优先级
高

18