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高清摄像头专业测试卡

来源:赛麦吉   时间:2017-09-22   热度:

在这个高清时代,监控对画面清晰度的要求远高于从前的模拟时代。监控镜头,是实现摄像机高清效果不可或缺的平台。然而国内镜头市场,其竞争激烈程度不逊于监控摄像机市场。高清监控镜头的“功力”比试,归根结底还是技术和质量的比拼。看看你的摄像头能否通过专业测试卡的测试。

1.什么叫做高清

在进行镜头测试前我们首先应该弄明白一个概念:何谓“清楚”?通常人们理解的清楚即为画面达到肉眼能够清晰分辨、没有模糊的程度,而光学上的清楚则强调的是图像各部分的亮度细节。一幅正常清楚地图片,其不同亮度的三原色是按一定规律分布的(如图),因此我们所说的清楚是指三原色各个亮度细节充分显示,这是用肉眼无法识别的,通常会借助一些如imatest检测工具。

高清并不只是中间清楚,还要要求中心和四周同时清楚。这一点可以通过ISO分辨率测试卡用肉眼来观察。ISO测试卡就是通过测试监控画面中心和四周的线对来判别镜头的解像力。高清镜头测试卡通常是用16:9,镜头要达到高清一般要求四周达到1000TV线以上。

2.摄像机参数设置

摄像机参数设置包括锐度设置、亮度设置、对比度、灵敏度设置、灰度设置、白平衡设置等。在监控摄像机安装调试,进行测试前首先要进行这些参数的设置。这是因为到了高清时代,很多监控摄像机都采用了CMOS感光芯片,而CMOS芯片在信噪比和低照度环境下的效果要略逊于CCD芯片,在高质量要求监控环境下应用CMOS芯片摄像机,调整其参数就显得十分有必要了。

在进行摄像机参数设置时,锐度和亮度设置都不应该过高,锐度过高会显得画面不够平滑、柔和,而亮度高会造成画面发白;灵敏度也应保持适中,过低的话不能很好的显示动态画面,而过高则有可能跳帧造成画面不流畅;如果使用的是CCD芯片摄像机,而又不太熟悉这些参数的设置则最好保持默认状态。

3.高清镜头的测试

A.解像力测试

解析度测试测评的是镜头分辨物体细节的能力,以画面每单位高度的线条数来表示。这一测试通常会用到两种测试卡,一种是ISO测试卡,一种是EIA测试卡(如图)。ISO测试卡对应尺寸是16:9,EIA测试卡则是4:3,这里主要介绍用ISO1233标准分辨率测试卡测试镜头的解析力。

 左图 ISO测试卡右图 EIA测试卡

左图 ISO测试卡                                             右图 EIA测试卡

通过对AVENIRETOKU精工镜头进行测试时,根据ISO测试标准设定光照、环境数据,正确连接、架设摄像机,注意监控镜头的焦平面应与测试板平行。在进行取景时,测试卡影像水平边缘应与测试板框线平行,并根据ISO的规定使测试卡有效高度充满影像画幅的高度(即测试卡铺满整个屏幕)。在进行摄像机参数设置时,原则上应保持出厂设置默认不变,没有出厂预设的参数按最可能使用的设定进行测量,并在测试结果上注明该信息。

监控摄像机及镜头均调到最佳状态(画面最新清晰)后,用肉眼观察显示屏的影像画面,按如图标示的读数区读取线数,线数读取规则从低频测开始跟踪,到线条数减少(如5条变为4条)、中间断开或开始模糊处为止。

ISO测试卡主要读数区域示意图

ISO测试卡主要读数区域示意图

(红色区域为倾斜45°方向、绿色区域为水平方向、紫色区域为垂直方向、蓝色区域为四周)

一般高清镜头四周分辨率(图中蓝色框内读数)要求至少达到1000线以上。AVENIRETOKU精工镜头测试出来的结果四周分辨率均达到1000TV线以上。

B.色彩还原能力测试

发光体的颜色与其温度有关,大部分物体在相同温度下发出的光的颜色是一样的,但是在不同温度的光源环境下,物体发光的光谱会不同,也就是所谓的色温。人眼能够适应光的变化,因此在不同光线照射下物体的颜色看起来是一样的,而摄像机则不能自动适应光线的变化,因而当光线变化时,拍摄物体的颜色也会有变化。一款好的高清镜头能够较好的还原画面的真实色彩,也就是具有较好的色彩还原能力。

在AVENIRETOKU精工镜头色彩还原能力进行测试时,我们可以观察到,对测试镜头的色彩还原能力通常用到的是一种24色卡(如下图),色卡上有24种不同的颜色,对应每一种颜色都会有一个数值标识。测试时,变换不同光源,将摄像机拍下的色卡中各色块的数值与标准值比较,差异越小表示色彩还原能力越好。

24色卡

24色卡

C.灰度分辨能力测试

灰度测试即是摄像机镜头对于白和黑之间颜色的分辨程度,灰度测试是监控镜头清晰度测试最基础的部分。镜头对灰阶的分辨能力越好,画面对比度就越高,图像也就越清晰。灰度测试通常用到灰阶测试卡(如图),测试在不同光源环境下,比较拍摄测试卡所得图片的灰阶分辨效果。

灰阶测试卡

灰阶测试卡

D.红外效果测试

为了满足高清时代全天候监控的需求,现在很多摄像机和镜头都带有红外夜视功能。百万高清镜头在应用上既要实现全天候,同时也要百万高清,那么红外功能就必不可少了。

由于红外功能是矫正红外光和可见光成像焦面的问题,故测试镜头的红外功能应在白天和晚上(通常是可以控制光源的暗箱)进行。具体做法是,把摄像机、镜头以及测试物架设好后置于暗箱中,打开光源并调好镜头,使镜头效果达到最清晰;关掉光源,进行红外功能切换(大多摄像机支持自动切换),观察对比此时的监控画面与有光源情况下是否同样清晰。

当前实现红外功能主要有两种方式,一种是光学矫正,一种是使用特殊材质打磨镜片。前者是通过适当形状的镜片组合减少色散,在短焦镜头上应用效果较好,但在长焦镜头上这种矫正效果就不太明显了;后者是在前者基础上使用超低色散材质,目前使用较多的是ED玻璃,这种材质的使用再加上红外多层镀膜技术使得镜头成像不论是白天还是夜晚都能达到百万高清。

E.逆光鬼影测试

镜头抗逆光能力的大小也是衡量镜头性能的重要指标之一,监控镜头要求能够适应各种环境下的拍摄,因此也对抗逆光能力提出了较高的要求。通常在逆光条件下拍摄的监控画面上会发现意外形成的光斑或者鬼影,特别是在有对强光(如太阳、大功率白炽灯)的时候。光斑或者鬼影的产生有两种原因,一个是镜片表面的反射,一个是镜头内壁的反射。这种反射是不能避免的,但可以有效地降低,多层镀膜技术以及内壁消光处理的应用可以很好的达到这一目的。镀膜能够增加镜片通光量从而减少反射,一般来讲,镜片颜色越深说明镜片反射光线越少,镀膜越有效。

测试镜头的抗逆光能力可以采取如下方法:如在AVENIRETOKU精工镜头镜头视场内放置色卡,同时放置强光光源,进行逆光拍摄,观察画面的显示情况,因AVENIRETOKU精工镜头都是采用了IRCoating多层镀膜技术,测试结果显示镜片减少光线散射损失,实现通光率的提升,画面很清晰,抗逆光能力强。当然,若镜头在测试过程中出现,画面上强光区域明显的偏白、带有杂色或者出现紫边,则抗逆光能力较差。

F.影像畸变测试

理想成像中,物像应该与实物完全像是,成像没有局部变形,但在实际效果中往往会有所变形,也就是所说的畸变。这种变形通常是不能避免的,它的产生源于镜头的光学结构和成像特性。

好的镜头在设计上往往会考虑这一点,将变形降到最低程度。要测试镜头的抗畸变效果,可以使用畸变测试卡,量测所拍得的图片,计算出畸变值。

畸变测试卡

畸变测试卡

结语

正所谓“真金不怕火炼”,好的高清监控镜头不论面对怎样的考验都能顺利通关,而质量差、技术含量低的镜头在考验中都会“现出原形”。通过对高清镜头多方位的测试,我们可以用更多的方法识别真正好质量的镜头。

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