简介
对比度传输准确性 (Contrast Transfer Accuracy)（以前称为对比度检测概率 - CDP）是指摄像头系统在其 FOV 中正确识别物体对比度的能力。例如，ADAS 必须具备识别其 FOV 中不同物体的能力。如果识别不当，摄像头系统可能会进行不正确的调整，从而造成危险情况。考虑到这一点，测试摄像头系统的 CTA 以确保高性能和安全性至关重要。
图 1：ADAS 系统必须感知其周围环境。
CTA 的背景
直到最近，汽车行业还缺乏测试和评估这些摄像头系统图像质量的国际标准。因此，成立了 IEEE-P2020 工作组*，以建立参数，最终将发布一项汽车图像质量国际标准。1
目前，该小组已定义了具体的关键绩效指标 (KPI)，包括 CTA，并发布了一份 White Paper，概述了该小组在制定汽车图像质量测试和规范国际标准方面的工作。2
CTA 是该小组目前正在研究的最重要的关键绩效指标 (KPI)。CTA 于 2018 年由 Marc Geese 博士首次提出，旨在独立于被测组件，因此测试团队可以使用它对不同的子系统（例如镜头、传感器、挡风玻璃等）执行相同的性能测试。
*免责声明：IEEE-P2020 工作组中包含的意见仅代表该工作组的观点，不一定代表 IEEE 或 IEEE Standards Association 的立场。
为什么选择 CTA 而不是 SNR？
传统上，SNR 用于描述摄像头在再现场景对比度时的性能。然而，对于具有极高动态范围的设置，例如 ADAS 经常遇到的情况（例如，有Flicker灯光的场景），SNR 值并非衡量这些情况下完整系统性能的最佳指标。
SNR 是一种成熟的指标，它同时测量预期信号和遮蔽信号的背景Noise。不幸的是，很难将 SNR 值直接与应用程序关联起来。
因此，尽管大多数工程师都熟悉其行业所需的 SNR，但这些值本身仍然无法直接与成像系统在特定条件下检测特定对比度的任务相关联。然而，CTA 可以提供这些缺失的信息，从而大大改进设计要求，使之现在基于事实而非“最佳猜测”。3
图 2：由于 HDR 渲染，典型的 SNR 曲线显示了各种 SNR 下降。
SNR 下降是 ADAS 摄像头中经常出现的另一个问题。这些下降是多重曝光 HDR 算法的一种现象，导致非线性 SNR 曲线。这个问题在多个图像合并的Luminance区域尤为普遍，通常会导致 SNR 从可接受的高值下降到低临界值。
图 3：SNR 下降的一个例子。图像的明亮部分比黑暗部分更容易出现Noise。
在使用 SNR 值预测 ADAS 摄像头系统的性能时，SNR 还会出现其他问题。例如，SNR 下降不考虑场景中的其他元素，例如摄像头和物体之间的雾或灰尘。
图 4：使用 SNR 时未考虑灰尘或雾气等各种因素。对于汽车行业来说，这很快就会成为一个安全问题。
CTA 的发展是由于 SNR 不足以作为汽车行业的性能测量指标。与 SNR 不同，CTA 直接关联被测系统，并且无论自然条件如何，都可以描述其性能。CTA 还可以使用相同的度量标准概述多个图像质量组件。
目前正在进行大量测试，以支持 CDP/CTA 作为汽车摄像头系统的国际公认测试程序。
如何测试 CTA
由于 CTA 是一个相对较新的概念，市场上能够测量并提供准确结果的工具有限。例如，使用 Test Chart 的典型图像质量测试设置只能在合成场景中提供有限数量的数据点。然而，动态场景，例如汽车摄像头所经历的场景，最好通过场景中的大量数据点进行分析。为了在 Test Lab 中重现动态场景，我们的工程师开发了 VLS。
通用照明系统 (VLS)
凭借我们对 IEEE-P2020 标准的第一手了解，我们开始开发新的解决方案以满足测试需求。我们最新的创新是通用照明系统 (VLS)。VLS 是一种 Illumination 解决方案，它创建一个动态测试场景，以有效测量 CTA 和其他 P2020 KPI，包括调制光缓解概率 (MMP) 和对比度信噪比 (CSNR)。
VLS 是一个由六个 Vega 设备组成的系统，每个设备都连接到一个独立的活动臂。所有 Vegas 都通过臂连接到三脚架，提供高度的适应性。臂的灵活性允许每个 Vega 手动移动，以便在测试期间快速生成随机设置和角度，从而创建动态测试场景。
图 5：完整的 VLS 测试设置。
图 6：VLS-Evaluation 软件。
图 6：VLS-Evaluation 软件。
VLS 具有控制软件，允许您生成测试序列、增加或减少亮度，并为 MMP 测试激活 Flicker 模式。此外，VLS-Evaluation 软件使您能够评估测试结果。
图 1：在 Contrast 和 Luminance 方面表现良好的单曝光系统结果。
图 2：HDR 系统通过将三次曝光错开为一次来提高其性能的结果。
VLS 及其 CTA 评估的优势
VLS 及其评估软件为汽车公司提供了一种可靠的方式来表征其系统，并利用结果在 Test Lab 环境中评估其设计的性能和安全性。
其他优势包括：
每次测量的大量数据点
减少大部分路测
验证成品规格
它允许制造商通过热图轻松制定规格要求
输出包含 CTA、OECF 和 PDF（概率密度函数）结果的 .xml 文件
VLS 还可以生成 Flicker 灯光序列，以评估摄像头系统对不断变化的灯光强度的响应。欲了解更多信息，请参阅我们的Flicker文章。
结论
对比度传输准确性是指汽车摄像头系统在其 FOV 中正确识别物体 Contrast 的能力。如果识别不当，系统可能会进行不正确的调整，从而造成危险情况。
CTA 是 IEEE-P2020 工作组目前正在开发的关键绩效指标 (KPI) 之一。成立该小组是为了制定这些测试参数，最终形成一项国际公认的汽车图像质量标准。
VLS 是市场上首批 CTA 测试解决方案之一，它是根据 IEEE-P2020 小组的程序开发的。VLS 可以使用 120 dB 的 216 种强度生成动态测试场景，以测试摄像头系统的 CTA 性能。它还配备了 CTA 评估软件，该软件使用热图精确显示系统在使用不同 Contrast 和 Luminance 时的表现。
这些汽车 ADAS 摄像头系统的最终目标始终是提高我们日常交通的效率和安全性。但在我们将这些系统应用于日常车辆之前，必须首先进行严格测试，以确保避免危险情况。