图像质量因素

Flicker检测——简介 Flicker是指光源亮度或强度的周期性变化。这种变化可能是人为的，例如应急车辆的闪光灯；也可能是无意的，例如数字道路标志的光线波动。 由于其变化无常的特性，在测试环境中对Flicker进行定量评估颇具挑战性。尽管如此，随着特定行业（如ADAS、其他汽车系统及安防领域）中相机和传感器的持续发展，在实验室环境中重现并测试Flicker现象已变得至关重要。 图 1：汽车摄像头系统经常遇到闪烁的光源。MMP在传统的摄像头测试中，通常不会对摄像头系统的抗Flicker性能进行测试。而其他类型的摄像头，例如汽车系统，必须在任何Illumination场景下都能保持最高水平的性能，以确保符合安全标准。 IEEE-P2020*工作组已发布了首个针对ADAS系统图像质量性能的国际公认标准。该工作组由来自多个领域的行业专家组成。 我们许多专职的汽车摄像头测试工程师都是该工作组的活跃成员。该标准中的关键绩效指标（KPI）之一是调制抑制概率（MMP）。MMP 是该标准中用于测试摄像头系统对 Flicker 光源响应能力的主要关键绩效指标。*免责声明： IEEE-P2020工作组所表达的观点仅代表该工作组本身，并不一定代表IEEE或IEEE标准协会的立场。Flicker是如何产生的？Flicker通常源于采用PWM技术控制光强度的LED光源。 Flicker是照射到摄像机传感器上的光线所产生的时域光调制（TLM）。由于传感器对光强进行离散采样（曝光时间），光线的快速开闭与捕获过程相结合，可能会导致不希望出现的伪影。 图像或Video中因光源闪烁而产生的可见伪影数量，取决于光源所用PWM的频率和工作周期，以及光源与相机捕获速率之间的相位差。在汽车行业，闪烁光分为两类：反射闪烁和光源闪烁。 Reflectance flicker Reflectance flicker refers to a flickered light source that illuminates the scene but is not within the camera's field of view (e.g., Illumination in a parking garage). We evaluate reflectance flicker using the flicker modulation index (FMI). xmax= 图像传感器在整个 Video 序列中捕获的 PWM 光源的最大信号值 xmin= 图像传感器在整个 Video 序列中捕获的 PWM 光源的最小信号值 光源 Flicker 光源 Flicker 是指照亮场景且位于摄像头视场内Flicker的光源（例如，迎面驶来的车辆的车头灯）。我们采用与上述相同的FMI公式来评估光源Flicker。 然而，Illumination闪烁往往会导致场景中出现各种HDR伪影。因此，我们使用Illumination闪烁检测指数（FDI）来评估：对于给定的相机、占空比等参数，捕获的图像中LED光源与光参考电平之间是否具有足够的对比度。 Prob= 经验概率 / xmeas= 测得的闪烁信号电平 / xref-off= 参考背景（“关闭”）光照电平 / τ= 闪烁对比度阈值 虽然 FDI 方程是闪烁检测的良好指标， 但如果系统必须再现光源信号电平（这通常是汽车级摄像机的要求），其准确性就会降低。 因此，我们采用在 IEEE-P2020 工作组指导下制定的调制缓解概率方程。该方程将提供捕获图像相对于参考光源准确再现光源信号电平的可能性。 Prob= 经验概率 / xmeas= 测得的闪烁信号电平 / xref-off= 参考预期光照水平 / δ= 可接受的阈值水平 测试 Flicker 的重要性 Flicker 会影响几乎所有依赖摄像头和传感器的行业，但在汽车和安防领域表现得最为明显。 由于这些行业的周围环境不断变化，会产生各种各样的照明情况，因此Flicker十分常见。这些行业的摄像头和传感器系统需要减轻光源的调制（Flicker）影响，以适应不断变化的环境，并确保高性能和安全性。 例如，ADAS 系统必须始终做出正确反应，以避免危险的驾驶情况，即使在光线 Flicker 不稳定的情况下也是如此。 行业工程师虽然深知 Flicker 现象的重要性，但在测试实验室中却难以可靠地模拟各种 Flicker 场景。因此，Image Engineering 的工程师开发了多种软硬件解决方案，可在测试实验室环境中精确再现光线 Flicker，进而评估摄像头在 Flicker 条件下的响应表现。 Flicker测试方法事实证明，在实验室环境中重现Flicker现象是摄像机系统关键绩效指标（KPI）中最具挑战性的任务之一。由于测试设备不足，短曝光时间的摄像机往往会出现稳定性问题。在 Image Engineering，我们设计了多种Illumination设备，能够准确模拟Flicker场景，从而获得更可靠的测试结果。 请注意，合适的设备必须允许您控制光源的强度、频率、占空比和相位。一旦拥有了可靠的测试设备，下一步就是正确搭建测试场景。在测试反射式Flicker时，我们建议将光源设置在被测设备（DUT）视场之外。 对于光源Flicker测试，光源应位于被测设备（DUT）的直接视野范围内。Flicker测试工具 Vega——一款直流供电光源 Vega光源是针对汽车级摄像头中常见极短曝光时间进行高精度测量的强大解决方案。 Vega采用由直流（DC）技术驱动的热稳定LED，这使其成为我们最先进、最具特色的光源之一。Vega具有极高的稳定性，在测量这些曝光时间极短的摄像头时，提供了前所未有的测量一致性。 我们通过主动温度稳定控制，确保直流驱动技术不会影响温度调节，并能将温度稳定性控制在半度以内。该温度控制系统支持双向调节（即加热和冷却），即使在开启/关闭光源输出或调整亮度时，也能保持稳定的温度控制。 Vega 可产生宽频范围的 Flicker。我们进一步开发了低频功能，涵盖正弦波、三角波和方波波形，几乎覆盖了所有实际应用场景。Vega 采用独特设计的灰度 Test Charts，专为极短曝光时间的系统评估而优化。 图 2：Vega 光源及 Test Charts。图 3：Versatile Light System（VLS）用于灵活频闪测试 使用 LG3 进行频闪测试 LG3 照明箱是市场上首款具备频闪测试功能的光箱。 基于 LED 技术，LG3 能够以超过 150,000 lx 的照度照射高对比度测试目标，从而大幅扩展了动态范围测量的测试范围。它通常与 TE269 测试图表等透明 Test Charts 配合使用。 TE269 Test Chart 不仅符合 ISO 14524 和 ISO 15739 标准，还符合 IEC 62676-5 标准——这是首个关于安防和监控摄像机测量方法及描述的国际标准。 该测试图适用于 1,000,000:1 / 120 dB 的高动态范围测量。Flicker 模式的频率范围为 10 至 500 Hz，并具有可变占空比，可模拟各种频闪频率，例如交通信号灯和路灯。 此外还提供 32 kHz/128 kHz 模式及可变占空比。图 4：LG3 和 TE269 灰度 Test Chart。结论 事实证明，在测试实验室环境中再现 Flicker 是摄像机系统关键性能指标（KPI）中最具挑战性的环节之一。 由于测试设备不足，曝光时间较短的相机往往会出现稳定性问题。在IE，我们设计了多种Illumination设备，能够准确模拟Flicker场景，从而获得更可靠的测试结果。请记住，合适的设备必须允许您控制光源的强度、频率、占空比和相位；我们推荐Vega和VLS。 一旦拥有了可靠的测试设备，下一步就是正确设置测试场景。在测试反射率Flicker时，我们建议将光源设置在被测设备（DUT）视野范围之外。对于光源Flicker，光源应位于被测设备的直接视野范围内。

简介

光闪烁被定义为光源亮度或强度的周期性变化。这种变化可能是人为的，例如应急车辆的闪光灯；也可能是无意的，例如数字道路标志的光线波动。由于其变化的本质，在测试环境中量化Flicker可能颇具挑战性。 尽管如此，随着特定行业（如ADAS、其他汽车系统以及安防领域）中摄像头和传感器的持续发展，在实验室环境中重现并测试Flicker现象已变得至关重要。

图1：汽车摄像头系统经常遇到Flicker的光源。

调制缓解概率（MMP）

在传统的摄像机测试中，通常不会对摄像机系统的Flicker光性能进行测试。而汽车系统等其他摄像机，必须在任何Illumination场景下都保持最高水平的性能，以确保符合安全标准。

IEEE-P2020*工作组已发布了首个关于ADAS系统图像质量性能的国际公认标准。该工作组由来自多个领域的行业专家组成。 我们许多专职的汽车摄像头测试工程师都是该工作组的活跃成员。该标准中的关键绩效指标（KPI）之一是调制缓解概率（MMP）。MMP是该标准中用于测试摄像头系统对Flicker光源响应能力的主要关键绩效指标。

*免责声明：IEEE-P2020工作组所表达的观点仅代表该工作组本身，并不一定代表IEEE或IEEE标准协会的立场。

Flicker是如何产生的？

Flicker 通常源于采用 PWM 技术控制光强度的 LED 光源。 Flicker是照射到摄像机传感器上的光线所产生的时域光调制（TLM）。由于传感器对光强进行离散采样（曝光时间），光线的快速开关与捕捉过程相结合，可能会导致不希望出现的伪影。

图像或Video中因光源闪烁而产生的可观察到伪影数量，取决于光源中使用的 PWM 的频率和占空比，以及光源与相机捕捉速率之间的相位差。

在汽车行业中，Flicker分为两类：反射Flicker和Illumination Flicker。

反射性Flicker

Reflectance flicker refers to a flicker source that illuminates the scene but is not within the camera's field of view (for example, illumination in a parking garage). We use the flicker modulation index (FMI) to assess reflectance flicker.

xmax= 整个Video序列中，图像传感器捕获的PWM光源的最大信号值

xmin= 图像传感器在整个捕获的Video序列中捕获的PWM光源的最小信号测量值

光源Flicker

Illumination Flicker指照亮摄像机视野内场景的闪烁光源（例如，迎面驶来的车辆的车头灯）。我们采用与上文相同的FMI公式来评估Illumination Flicker。 然而，Illumination闪烁往往会导致场景中出现各种HDR伪影。因此，我们使用Illumination闪烁检测指数（FDI）来评估在给定的摄像机、占空比等条件下，捕获的图像中LED光源与光照参考水平之间是否具有足够对比度的可能性。

Prob= 经验概率 / xmeas= 测得的闪烁信号电平 / xref-off= 参考背景（“关闭”）光照电平 / τ= Flicker对比度阈值

虽然 FDI 方程是检测 Flicker 的良好指标，但如果系统必须再现光源信号电平（这通常是汽车级摄像头的要求），其准确性就会降低。 因此，我们采用在 IEEE-P2020 工作组指导下制定的调制缓解概率方程。该方程将提供捕获的图像相对于参考光源准确再现光源信号电平的概率。

Prob= 经验概率 / xmeas= 测得的 Flicker 信号电平 / xref-off= 参考预期光照水平 / δ= 可接受的阈值水平

测试Flicker的重要性

光闪烁会影响几乎所有依赖摄像头和传感器的行业，但在汽车和安防领域表现得最为明显。由于这些行业的周围环境不断变化，会产生各种各样的照明情况，因此Flicker现象十分常见。 这些行业的摄像头和传感器系统需要抑制光源的调制（即Flicker），以适应不断变化的环境，并确保高性能和安全性。例如，ADAS系统必须始终做出正确反应，以避免危险的驾驶情况，即使在光线Flicker不稳定的情况下也是如此。

行业工程师虽然深知Flicker现象的重要性，但在测试实验室中却难以可靠地模拟各种Flicker场景。因此，Image Engineering的工程师开发了多种软硬件解决方案，能够在实验室环境中精确再现光线Flicker，进而评估相机在Flicker条件下的响应表现。

Flicker测试方法

实践证明，在实验室环境中重现Flicker现象是摄像系统关键绩效指标（KPI）中最具挑战性的任务之一。由于测试设备不足，曝光时间较短的摄像机往往会出现稳定性问题。在 Image Engineering，我们设计了多种Illumination设备，能够准确模拟Flicker场景，从而获得更可靠的测试结果。 请注意，合适的设备必须允许您控制光源的强度、频率、占空比和相位。

一旦拥有了可靠的测试设备，下一步就是正确设置测试场景。在测试反射式Flicker时，我们建议将光源设置在被测设备（DUT）视场范围之外；而对于光源Flicker测试，光源应位于被测设备的直接视场范围内。

用于测试Flicker的工具

Vega——直流供电光源

Vega光源是针对汽车级摄像头中常见极短曝光时间进行高精度测量的强大解决方案。Vega采用由直流（DC）技术驱动的热稳定LED，这使其成为我们最先进且独一无二的光源之一。

Vega 具有极高的稳定性，在测量这些曝光时间极短的相机时，提供了前所未有的测量一致性。 我们通过主动温度稳定控制，确保直流驱动技术不会影响温度调节，并能将温度稳定性控制在半度以内。该温度控制系统支持双向调节（即加热和冷却），即使在开启/关闭光源或调整亮度时，也能保持稳定的性能。

Vega 可产生宽频范围的 Flicker。我们进一步开发了低频功能，增加了正弦波、三角波和方波波形，几乎覆盖了所有实际应用场景。Vega 采用独特设计的灰度 Test Charts，专为极短曝光时间的系统评估而优化。

图 2：Vega 光源及 Test Charts。

图 3：用于灵活 Flicker 测试的 Versatile Light System（VLS）

使用 LG3 进行 Flicker 测试

LG3 Illumination箱是市场上首款具备Flicker测试功能的光箱。 基于LED技术，LG3能够以超过150,000 lx的照度照射高对比度测试目标，从而大幅扩展了动态范围测量的测试范围。它通常与TE269 Test Chart等透明Test Charts配合使用。

TE269 Test Chart 不仅符合 ISO 14524 和 ISO 15739 标准，还符合 IEC 62676-5 标准——这是关于安防和监控摄像机测量方法及描述的首个国际标准。 该测试图适用于 1,000,000:1 / 120 dB 的高动态范围测量。

Flicker 模式的频率范围为 10 至 500 Hz，并具有可变占空比，可模拟各种频闪频率，例如交通信号灯和路灯。此外，还提供 32 kHz/128 kHz 模式和可变占空比。

图 4：LG3 和 TE269 灰度 Test Chart。

结论

实践证明，在测试实验室环境中重现Flicker现象是相机系统关键性能指标（KPI）中最具挑战性的一项。由于测试设备不足，短曝光时间的相机往往会出现稳定性问题。在 IE，我们设计了多种Illumination设备，能够准确模拟Flicker场景，从而获得更可靠的测试结果。 请记住，合适的设备必须允许您控制光源的强度、频率、占空比和相位；我们推荐Vega和VLS。

一旦拥有了可靠的测试设备，下一步就是正确设置测试场景。在测试反射率Flicker时，建议将光源设置在被测设备（DUT）视场之外；对于光源Flicker测试，光源应位于被测设备的直接视场内。

https://www.iso.org/standard/17042.html

https://www.iso.org/standard/63552.html