测试CTA

简介

近年来，自动驾驶（ADAS）技术稳步提升。如今，几乎每辆新售出的汽车都配备了驾驶辅助系统，而开发人员每天都在努力实现更高层次的自动驾驶。 目前市面上大多数车辆处于一级和二级自动驾驶水平，虽然仍需人类驾驶员做出决策，但系统会协助完成转向、制动和加速等具体任务。 此外，市场上已有少量三级自动驾驶车辆。该级别允许驾驶员在低速行驶时（例如在交通拥堵中）短暂将注意力转移到其他地方。最高级别的自动驾驶技术目前仍处于研发和测试阶段。

要达到四级和五级，开发者必须克服各种挑战，以确保高性能和公共安全。诸如IEEE-P2020等工作组正在致力于发布一项国际公认的标准，旨在定义关键绩效指标（KPI）并概述测试方法，为全球开发者在测试其自动驾驶系统性能和安全性时提供指导。

当前面临的挑战

在向第五级自动驾驶迈进的过程中，自动驾驶行业面临诸多挑战。摄像头方面存在诸多难题，例如光照条件不佳（夜间驾驶、隧道、车库等）、极端明暗对比（直射阳光）、恶劣天气、摄像头污损，以及摄像头系统必须克服的场景复杂性，才能实现精准调整。

此外，还存在其他挑战，包括在优先考虑创新的同时，为自动驾驶汽车制定规则、法规及明确责任归属，并确保硬件安全及抵御网络安全威胁的能力足够强大。另外，针对不可避免的碰撞场景应如何应对这一伦理问题，也亟待解答。

最后，开发者和制造商必须解决在测试实验室环境中验证系统关键绩效指标（KPI）的问题，同时采用能确保测试可重复性和准确性的测试方法。在公众将L5级自动驾驶合法化并广泛接受之前，必须解决这些挑战。

IEEE-P2020国际工作组正在应对其中许多挑战。经过众多工程师、学者和汽车行业领军人物多年的努力与投入，P2020标准现已提交最终审查和批准。 该标准计划于2024年秋季发布。一旦发布，P2020将成为首个国际公认的用于测量汽车成像系统图像质量的主要标准。全球企业可在推进自动驾驶汽车（AV）发展的过程中，利用该标准指导其开发阶段的图像质量测试方法和参数设定。

P2020标准概述了多项关键绩效指标（KPI），这些指标已被认定为评估汽车摄像头系统性能和安全性的关键要素。 主要KPI之一是对比度传输精度（CTA，原称对比度检测概率），该标准将其定义为在指定区域内及各种成像条件下再现场景对比度的精度。

对比度传递精度（CTA）

对比度传递精度指相机系统准确识别其视场内物体对比度的概率。 例如，高级驾驶辅助系统（ADAS）必须能够识别其视野内不同物体的对比度。若无法正确识别，摄像头系统可能会进行错误调整，从而引发危险情况。鉴于此，测试CTA性能对于确保高质量和安全性至关重要。

测试CTA性能

随着 IEEE-P2020 标准的推进，显然需要新型、更先进的测试设备来满足该标准的测试规范。 例如，测试实验室中典型的图像质量测试方案使用Test Chart，而Illumination设备在合成场景中只能提供有限数量的数据点，也就是说，仅靠这种设置很难再现汽车系统在现实世界中会遇到的场景。

测试动态汽车摄像头场景的一种方法是进行路试。然而，尽管路试是一种实用的测试方法，但它也需要大量的人力、时间和空间。此外，重现路试的精确条件往往非常困难，例如，如何模拟相同的天气条件和太阳亮度？ 更棘手的是，如何确保在不同的测试实验室甚至在同一实验室中测试的重复性与准确性？这些问题清楚地表明，要获得准确的CTA测量结果，需要一种创新的测试设备，使其能够在舒适的测试实验室环境中使用。

Versatile Light System（VLS）

凭借我们对 IEEE-P2020 标准的深入了解（我们的许多工程师都积极参与了该标准的制定工作），我们开始开发新的解决方案以满足测试需求。 我们的最新创新成果是 Versatile Light System（VLS）。VLS 是一种照明解决方案，可高效测量 CTA 及其他 P2020 关键性能指标（KPI），包括调制光缓解概率（MMP）和对比度信噪比（CSNR）。

VLS 由六个 Vega 设备组成，每个设备均连接到一个独立的可移动臂*上。所有 Vega 设备通过这些臂连接到三脚架上，具有极高的适应性。可移动臂的灵活性使得每个 Vega 设备都能手动移动，从而在测试过程中快速生成随机的布置和角度，让您能够创建动态的测试场景。

VLS配备的控制软件支持生成测试序列、调节亮度，并可启用Flicker模式以进行MMP测试。此外，VLS-Evaluation Software还能帮助您评估测试结果。

对于希望准确评估 IEEE-P2020 标准中规定的关键绩效指标（KPI）的用户而言，VLS 提供了一套强大的解决方案。它还可用于测试其他行业中需要高强度和极短曝光时间的摄像机系统。

测试实验室中的 VLS

VLS的一大显著优势在于，它针对几乎任何规模的测试实验室都进行了优化。每盏Vega光源都连接到一个机械臂上，所有机械臂均连接到传统三脚架上，因此便于移动和存放。 在我们的iQ-Lab中，我们正利用VLS进行大量测试，并充分发挥Vega光源和支臂的灵活性，根据需求更高效地模拟不同的测试场景和照明角度。这种强大的灵活性能够全面展示摄像机系统在汽车摄像机系统通常会遇到的多种严苛真实场景中的表现。

在测试实验室中进行测试固然理想，但如何模拟不同的天气条件呢？在iQ-Lab中，我们的测试团队将VLS与iQ-Climate Chamber结合使用，以测试摄像机在各种气候条件下的性能。被测设备被放置在iQ-Climate Chamber内，并设定测试温度。 随后将 VLS 放置在窗前进行测试。

我们很高兴将 VLS 纳入产品组合，并相信它将成为市场上的变革性产品，尤其对于那些希望评估其摄像头系统性能，特别是遵循 IEEE-P2020 标准中概述的测试方法和关键绩效指标（KPI）的用户而言。

联系我们

我们的 iQ-Lab 提供多种摄像头测试服务，包括根据 IEEE-P2020 标准进行的 CTA 评估。如果您希望将摄像头寄送给我们进行测试，请随时通过 testlab@image-engineering.de 联系我们以获取更多信息。

如需了解购买 VLS 或为您的实验室选购其他解决方案的更多信息，请通过 sales@image-engineering.de 联系我们的销售团队。

*我们使用第三方产品，以便客户能够构建灵活的测试方案。机械臂和三脚架均为第三方产品，图中所示配置仅为用户利用这些设备设置光源的一种示例。