车载摄像头是安装在车辆上的摄像装置，主要用于采集车辆周围环境的图像信息，为车辆的行驶和安全提供支持。传统汽车的车载摄像头只是指倒车影像用的摄像头，但随着近几年汽车的智能化和电动化的功能需要，车载摄像头开始提出各种新功能要求，而且应用领域也越来越广，例如从最开始的行车记录仪，再到现在的变道辅助、驻车辅助、智能驾驶、舱内监控等等。

车载摄像头划分

针对功能各异的摄像头，通过安装位置和功能应用的不同当前普遍认可的划分方式：前视，后视，环视，侧视，车内监控四种。其安装位置和名称可参考下图：

北测光学实验室

近年来，自动驾驶技术的迅速发展，车载摄像头成为自动驾驶感知系统的关键组成部分之一。用于捕捉周围环境的图像或视频数据。这些数据可以被自动驾驶系统处理，用来识别和检测道路标志、车道线、行人、车辆等物体，为自动驾驶的决策系统提供必要的信息。

由于车载摄像头的重要性，为保障产品的质量，对其可靠性指标和光学性能指标的测试也变得非常重要。北测集团引入了全套的车载摄像头和汽车侧后视镜的测试能力，并按标准要求建立了光学实验室，全力为汽车的行驶安全保驾护航。

光学实验室的布置如下图所示：

典型测试设备如下：

车载摄像头光学指标

根据QCT 1128《汽车用摄像头》，车载摄像头的光学指标有以下的16个：

帧率 Frame Rate

有效像素 Effective Pixels

视场角 FOV Field of View

解像力MTF值 Modulation Transfer Function

信噪比 SNR Signal Noise Ratio

动态范围 Dynamic Range

最高照度 Maximum Illumination

最低照度 Minimal Illumination

光轴中心精度 Optical Axis Center Precision

自动增益 Automatic Gain Control

白平衡 White Balance

启动时间 Startup Time

系统延时 System Delay

色彩还原 Color Rendition

炫光 Flare

鬼像 Ghost

MTF值以及衍生出的SFR值

由于参数较多，以下将分几期，对这些参数进行详细讲解：

本期重点介绍摄像头最重要的指标之一：MTF值以及衍生出的SFR值。

在介绍如何解读MTF值或MTF曲线之前，先要弄明白几个小问题：

1. 分辨率：又叫解像力，是指镜头清晰地再现被摄景物细节的能力；镜头的分辨率越高，所拍摄的影像越清晰、细腻。其单位是“线对╱毫米（lp/mm）”、“线宽/像高（LW/PH）”等。

2. 反差：又称作锐利度，是镜头鲜明地再现被摄景物亮部、中灰、暗部层次、影纹细节、亮度对比的能力。反差高的镜头，成像轮廓鲜明、边缘锐利，影调明朗如同刀削斧劈；反差低的镜头成像边缘和轮廓比较“肉”，反应明暗对比的能力较差。分辨率和反差是摄影镜头的两大重要指标。

3. 径向与切向：在像场内的分辨率标板或光栅中的黑白线条，应按两个主要方向放置，这两个方向是检验光学成像系统的法定方向，也就是径向和切向两种。径向就是平行于镜头成像圈半径方向上的线条，切向就是平行于镜头成像圈切线方向上的线条。

4. 空间频率：其单位是“线对╱毫米（ lp /mm）”、“线宽╱像高（ LW /PH）”等，MTF曲线的横坐标就是空间频率，lp /mm是指摄像头在一毫米内能分辨出黑白条纹对的数目，其余单位的意义类似。

具体到解像力MTF值‌（Modulation Transfer Function，简称MTF），是衡量镜头解析力的一个重要参数。MTF值定义是原来图像的调制度M和经过镜头后成像的调制度M'之比：即MTF = M’/M

M’值小于M，故MTF的值小于1。MTF值越高，表示镜头的解析力越强，图像的细节表现越好‌MTF值越高，镜头的解析力越强，能够更好地还原图像的细节。

Modulation（M）调制度定义为：M= （Imax - Imin）/(Imax+ Imin)，其中Imax为最大亮度，Imin为最小亮度。比如Imax=100，Imin=1，则调制度M=99/101=0.98MTF值是与空间频率有关的，MTF值随着空间频率的增加而变化的曲线，就是MTF曲线。

一般在实际应用中，MTF曲线越接近理想状态（即从坐标零点到高空间频率的MTF值都保持在较高水平），说明镜头的成像质量越好。相反，如果MTF曲线在高空间频率处下降较快，说明镜头的解析力在高空间频率处较差‌。

如果经过镜头成像之后，影像是跟原物一模一样的黑白明晰条纹（包括分辨率和锐度），这个镜头就有完美的解像力。然而，这样完美的镜头是不存在的，一般的镜头成像效果是这样的：

成像有两个损失：（1）锐度降低了，黑白边界变得模糊，这在一定程度上是由光波衍射造成的；（2）太密集的黑白条纹变得不可分辨，这是由于密集条纹锐度降低导致的结果，所以也跟衍射有关。锐度或对比度的丢失最终导致镜头的有限分辨率。

完美的镜头，也受光波衍射现象的限制。太阳下影子的边缘不是完全清晰，总是有一定的模糊。这是因为光是一种电磁波，电磁波有衍射现象，经过物体的边缘会偏离直线传播的方向。镜头的口径有一定大小，光线经过镜头光圈的边缘也会发生衍射，使得黑白的边界变得模糊。黑白条纹的频率越高，衍射的影响越大，最终导致条纹成像的不可分辨。

人眼最低能识别的反差是0.05，一般选定MTF=0.05时的空间频率值为目视分辨率；如下紫色曲线的镜头分辨率是70lp/mm,红色曲线镜头分辨率是100lp/mm；

根据以上的描述，如果我们要计算MTF值，则需要计算不同的空间频率下的响应值,需要拍很多张图片呢才行，非常的不方便。为了简化测试，更常用的操作是只拍一张照片，再计算SFR值，从SFR值再推算出MTF曲线。QCT 1128标准中的MTF值就是依据这种方法测算出来的。

SFR(Spatial Frequency Response)空间频率响应：根据数学理论推导,人们发现只需要一个黑白的斜边（刀口）即可换算出约略相等于所有空间频率下的MTF。MTF常用于光学系统，而SFR常用于成像系统，成像系统包含一个光学系统。

SFR是测量随着空间频率的线条增加对单一影像所造成的影响，测试结果同时受镜头和感光器件以及处理程序的影响。

SFR不需要拍摄不同的空间频率下的线对。它只需要一个黑白的斜边（刃边）即可换算出约略相等于所有空间频率。

在SFR计算中最主要的几步：求导+傅里叶变换

（1）SFR是通过这条斜边的图进行超采样的到一条更加细腻的黑白变换的直线（ESF）。

（2）然后通过这条直线求导得到直线的变化率（LSF）。

（3）然后对将这个变化率进行FFT(DFT)变换就能得到各个频率下的MTF的值。

最后再提下MTF50和MTF50P，这两个指标是常用的表示成像设备视觉清晰度的参数。

依上面的分析，如果成像设备是个纯粹的光学设备，则其MTF的最大值是在横坐标（空间频率）为零的位置，之后随着空间频率的变大，MTF值逐渐变小，MTF50是指MTF曲线上MTF为原点值50%时对应的空间频率值，一定程度上可以表示成像系统获取图像细节的能力。

但目前在用的成像设备均会在光学成像后，再使用图像处理软件对图像进行锐化，这就使得MTF的最大值并不出现在坐标原点处，表现在MTF曲线上，就是会有一个过冲，出现一个位置不在坐标原点的峰值，MTF50P是指峰值MTF降为50%时对应的空间频率值。

MTF50P的结果值往往比MTF50更具参考性。 

实测出的MTF曲线。

QC/T 1128 测试项目