CN100515098C - 摄像头的检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子设备领域，公开了一种摄像头的检测系统及其方法，使得摄像头的检测能够实现自动化。本发明中，由显示器显示图像，待检测的摄像头在夹具的定位下拍摄显示器显示的图像；由用于检测拍摄性能的设备，如主控机或PC机，通过分析该摄像头拍摄的图像质量，检测出该摄像头的性能。显示器可以是液晶显示器，液晶显示器、夹具、和摄像头在同一个暗箱内。

Description

摄像头的检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及电子设备领域，特别涉及电子设备的检测技术。

背景技术

随着通信技术的迅猛发展以及普及，手机通过其提供的业务已经越来越多地改变了人们的生活和工作，使得人们能够随时随地、及时可靠、不受时空限制地进行信息交流，提高工作的效率和经济效益。因此，手机用户人群正在飞速地增长，以我国为例，2000年至2002年，手机用户数分别新增4197万户、5955万户和6139万户，2003年，手机用户数达到6270万，截至2003年10月底，我国移动电话用户已达2.56938亿户，在历史上首次超过固定电话用户。

同时，为了顺应市场的需求，各运营商们围绕手机展开的技术与市场的竞争也日趋白日化。例如中国联通已经开发出能够下载应用程序的手机，其吸引力在于能够下载精彩的游戏，当用户玩腻了一款游戏后，可将它删去，并下载更新的游戏。另外，这一技术也满足了商务人士的需求，通过涉及金融、证券、保险、移动办公、移动商务的各种应用将手机“武装到了牙齿”，例如无线JAVA的股票功能，有了这一功能，用户可以进行在线交易，观看实时K线图，更重要的是，它不会因为一点时间上的误差而耽误买入抛出。可见手机在该运营商手中逐渐成为一个“游戏机”、“商务终端”。目前，手机可以实现的功能有：游戏、手机日历、计算器、播放音乐、闹钟、记事本、日程表、摄像、WWW浏览器，电子字典等等。

其中，手机的摄像功能已愈来愈受到人们的欢迎，因此，如何保证手机的摄像的质量也已成功各厂商较为关注的一个问题。目前，对现有的数码照相机的检测包括以下几个方面：

(1)分辨率：将被测试的数码照相机固定在三脚架上，使标板中心与拍摄镜头的光轴一致，并保持板面与镜头的光轴垂直，调节标板和镜头之间的距离使标板充满视场。在暗室条件下，分别用镜头的广角端和远摄端对标板进行拍摄，将图像输入计算机，使用计算机和专用软件按实际象素模式进行目视检查，并记录目视判读的数据。

(2)灰阶：将被测试的数码照相机固定在三脚架上，使标板中心与拍摄镜头的光轴一致，并保持板面与镜头的光轴垂直，调节标板和镜头之间的距离使标板充满视场。在暗室条件下，对灰阶标板进行拍摄，将图像下载至计算机，使用计算机和专用软件进行检查。

(3)彩色还原：将被测试的数码照相机固定在三脚架上，使标板中心与拍摄镜头光轴一致，并保持板面与镜头的光轴垂直，调节标板和镜头之间的距离使标板充满视场进行拍摄，将图像输入计算机。使用计算机软件对图像中白(W)、黄(Y)、青(C)、绿(G)、品(M)、红(R)、蓝(B)七块色条进行定量测定，分别测出每根色条的RGB三原色的平均值。将被测值和彩色标板上对应色条的R0G0B0比较，求出相对误差。

(4)成像均匀性：固定被测试的数码照相机，对均匀面光源进行拍摄，将拍摄好的图像输入计算机，使用专用软件检查整幅像面的三原色RGB和亮度L及各自的标准偏差。

(5)电子影像(CMOS)感器缺陷：全白、全黑各拍摄一张图像输入计算机，使用软件统计缺陷点的数目和位置，目视检查缺陷的大小。

(6)畸变：将被测试的数码照相机固定在三脚架上，使标板中心与拍摄镜头轴线一致，并保持板面与镜头光轴垂直，调节标板和镜头之间的距离使标板充满视场。分别用镜头的广角端和远摄端拍摄，分别测试0.86y、0.5y(y为对角线长度)视场的相对畸变。

以上是目前现有的数码照相机检测的的行业标准，但是，对于目前手机摄像头业务或摄像头业务的测试项目、测试方法、测试指标在相关的标准或协议并没有给出，如果完全照用数码照相机的检测方法，就无法实现自动化的测试。而且，由于需要满足以下四个条件：1)使用色板作为摄像头测试取景用图片、2)在暗室的环境下、3)需要大量的光源、4)由人工进行目测。因此，设备的价格较昂贵。

发明内容

本发明各实施方式要解决的主要技术问题是提供一种摄像头的检测系统及其方法，使得摄像头的检测能够实现自动化。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种摄像头的检测系统，包含待检测的摄像头，包含：

用于显示图像的显示器；

用于将摄像头定位在与显示器相对固定位置的夹具，该摄像头在该夹具的定位下拍摄显示器显示的图像；和

用于通过分析摄像头拍摄的图像质量，检测该摄像头性能的设备。

本发明的实施方式还提供了一种摄像头的检测方法，包含以下步骤：

待检测的摄像头在用于将该摄像头定位在与显示器相对固定位置的夹具的定位下，拍摄显示器显示的图像；

用于检测拍摄性能的设备通过分析摄像头拍摄的图像质量，检测该摄像头性能。

本发明各实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

由显示器显示图像，待检测的摄像头在夹具的定位下拍摄显示器显示的图像；由用于检测拍摄性能的设备，如主控机或PC机，通过分析该摄像头拍摄的图像质量，检测出该摄像头的性能。由于图像由显示器显示，因此可显示出分布相对均匀的光照以及不同的图像，并且具有显示图片种类多、控制简便等优点，由通过对摄像头拍摄的图像质量的分析，检测出该摄像头的性能，实现了摄像头检测的自动化。

显示器可以是液晶显示器，液晶显示器、夹具、和摄像头在同一个暗箱内，也就是说，摄像头在暗箱内对液晶显示器显示的图像进行拍摄，避免了外部光线对测试过程的影响以及内部折射光、反射光的影响，而且可使得摄像头的测试可以随意的搬迁，而无需局限于固定的暗室环境。

主控机或PC机还用于控制显示器显示不同的图像，并通过分别分析摄像头拍摄的不同图像的质量，检测该摄像头的性能，摄像头拍摄的图像通过数据线如USB接口或PC机串口，传输到该主控机或PC机。检测的拍摄性能有：成像均匀性、畸变、电子影像传感器缺陷、图像噪声、彩色还原、锐利度、分辨率、灰阶，从而较全面地实现摄像头性能的自动化检测。

待检测的摄像头为手机上的摄像头，夹具通过对该手机的定位，对待检测的摄像头摄像头进行定位。使得手机上摄像头的检测能够实现自动化。并且，手机夹具的制作使整个摄像头测试通用化，从而降低了整个测试系统的成本。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的摄像头的检测系统结构图；

图2是根据本发明第一实施方式中的镜头畸变栅格图；

图3是根据本发明第一实施方式中的八色图；

图4是根据本发明第一实施方式中的十一灰阶图；

图5是根据本发明第二实施方式的摄像头的检测方法流出图；

图6是根据本发明第二实施方式中主控机或PC机通过分析图像数据检测摄像头性能的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

在本发明的实施例中，由显示器代替光源或色板，显示各种图像。通过夹具将摄像头定位在与该显示器相对固定位置，该摄像头在该夹具的定位下拍摄该显示器显示的图像。用于检测拍摄性能的设备，如主控机或PC机，通过分析该摄像头拍摄的图像质量，检测出该摄像头的性能。使得摄像头的检测实现自动化。显示器、夹具、和摄像头在同一个暗箱内，也就是说，摄像头在暗箱内对液晶显示器显示的图像进行拍摄，避免了外部光线对测试过程的影响以及内部折射光、反射光的影响，而且可使得摄像头的测试可以随意的搬迁，而无需局限于固定的暗室环境。

下面对本发明的第一实施方式进行详细阐述，本实施方式涉及摄像头的检测系统，在本实施方式中，待检测的摄像头为手机上的摄像头。

本实施方式中的摄像头检测系统如图1所示，包含用于显示图像的显示器，该显示器可以是各种型号的液晶显示器；用于将待检测的摄像头定位在与该液晶显示器相对固定位置的夹具，待检测的摄像头在该夹具的定位下拍摄该液晶显示器显示的图像；用于通过分析该摄像头拍摄的图像质量，检测该摄像头性能的设备，如主控机或PC机，该设备还用于控制该液晶显示器显示不同的图像，通过分别分析该摄像头拍摄的不同图像的质量，检测该摄像头的性能，从而实现摄像头检测的自动化。所检测的性能包含：成像均匀性、畸变、电子影像传感器缺陷、图像噪声、彩色还原、锐利度、分辨率、灰阶，使得摄像头的性能检测更为全面。摄像头拍摄的图像通过数据线(如USB接口或PC机串口)传输到该主控机或PC机。

其中，液晶显示器、夹具、和摄像头在同一个暗箱内，也就是说，摄像头在暗箱内对液晶显示器显示的图像进行拍摄，避免了外部光线对测试过程的影响以及内部折射光、反射光的影响，而且可使得摄像头的测试可以随意的搬迁，而无需局限于固定的暗室环境。

由于本实施方式中待检测的摄像头为手机上的摄像头，因此该系统中的夹具为手机夹具，即通过对手机的定位，对待检测的摄像头进行定位，使得整个摄像头测试通用化，从而降低了整个测试系统的成本。比如说，该手机夹具可通过对手机前后、左右、上下6个方向的移动以及旋转的功能，实现对手机上的待检测摄像头的定位功能。

另外，该摄像头的检测系统还可包含电源，用于给手机供电。当然，也可以不用电源而是直接用手机电池给该手机供电。

以上对本实施方式的系统结构进行了说明，下面对该系统的动态工作过程进行介绍。

首先，在主控机或PC机中设置属性页信息，该信息包括液晶显示器需要显示的图片、待检测的摄像头所在的手机的型号、以及需要检测的性能等相关信息。

然后，当具有待检测的摄像头的手机进入拍照模式后，主控机或PC机控制液晶显示器显示图像，由手机上的待检测的摄像头在手机夹具的定位下拍摄液晶显示器显示图像。待检测的摄像头所拍摄的图像通过数据线(如USB接口或PC机串口)传输到该主控机或PC机，由该主控机或PC机通过分别分析该摄像头拍摄的图像的质量，检测该摄像头的性能。

具体地说，由于该摄像头需检测的拍摄性能有：成像均匀性、畸变、电子影像传感器缺陷、图像噪声、彩色还原、锐利度、分辨率、灰阶。因此，主控机或PC机需控制液晶显示器显示不同的图像，待检测的摄像头将液晶显示器所显示的图像通过数据线传输到该主控机或PC机后，由该主控机或PC机通过分别分析各图像的的质量，来检测该摄像头的性能。下面分别对各种拍摄性能的检测进行介绍。

(1)成像均匀性：测试方法为通过手机夹具固定被测试的摄像头手机，对均匀面光源进行拍摄(液晶显示器显示白屏)，将拍摄好的图像输入主控机或PC机，使用专用软件检查整幅像面的三原色RGB和亮度L及各自的标准偏差。通过将得到的标准偏差与测试标准进行比较，得到成像均匀性的性能。其中，测试标准为：均匀目标的影像面上L(亮度)、R、G、B三色标准偏差σ不能超过25，其中 $\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\stackrel{\‾}{x}-x_i)}^2},$ x为整个像面上L、R、G、B的平均值。

(2)畸变：测试方法为将被测试的摄像头手机固定在手机夹具上，使液晶显示器中心与拍摄镜头轴线一致，并保持板面与镜头光轴垂直，调节显示器和镜头之间的距离使显示器充满视场。用摄像头拍摄液晶显示器所显示的镜头畸变栅格图(如图2所示)，分别测试0.86y、0.5y(y为对角线长度)视场的相对畸变： $\mathrm{Distribution}\_\mathrm{Geometric}(x,y)=(\frac{\mathrm{MAX}(\mathrm{dx}\_1,\mathrm{dx}\_2)}{\max \_x},\frac{\mathrm{MAX}(\mathrm{dy}\_1,\mathrm{dy}\_2)}{\max \_y}),$ 其中，Distribution_Geometric(x，y)为相对畸变，dx_1，dx_2分别为长度左右两边的畸变最大距离，dy_1，dy_2分别为宽度上下两边的畸变最大距离，max_x为最大长度，max_y为最大宽度。通过将得到的畸变与测试标准进行比较，得到畸变的性能。其中，测试标准为：相对畸变Distribution_Geometric的值小于10％。

(3)电子影像传感器缺陷：测试方法为由液晶显示器分别显示全白、全黑图像让待检测的摄像头进行拍摄，摄像头拍摄的全白和全黑图像分别通过数据线输入到主控机或PC机，通过使用软件统计缺陷点的数目和位置，目视检查或自动计算缺陷的大小，并通过与测试标准的比较，得到电子影像传感器缺陷的大小。其中，测试标准为：电子影像传感器不得有明显缺陷，拍摄的影像中，缺陷点不得有两点相邻，缺陷点数不得超过整幅图的0.002％。

(4)图像噪声：由于噪声是随机产生的，在相同的外界环境下，对静止的同一事物采集的图像，若无噪声，它们对应部分相减后的灰度值为0。若有噪声，对应部分相减，其灰度值就不为0，此数据即为噪声。因此，测试方法为：1)通过手机夹具将手机和液晶显示器平行放置；2)调节手机摄像头与液晶显示器的距离，使液晶显示器所显示的图像充满视场；3)在同样的视场，同样的光照，同样的图像采集设备条件下，连续采集两幅大小相同的图像相减。通过与测试标准的比较，得到图像噪声的大小。其中，测试标准为：图像噪声大于30的个数不得超过整幅图的0.002％。

(5)彩色还原：测试方法为由液晶显示器显示八色图(如图3所示)，将被测试的摄像头手机固定在手机夹具上，使显示器中心与拍摄镜头光轴一致，并保持板面与镜头的光轴垂直，调节显示器和镜头之间的距离使显示器充满视场进行拍摄，将摄像头所拍摄的图像(即液晶显示器显示的八色图)输入主控机或PC机。使用计算机软件对图像中白(W)、黄(Y)、青(C)、绿(G)、紫(M)、红(R)、蓝(B)、黑(B)八块色条进行定量测定，分别测出每根色条的RGB三原色的平均值。将被测值和显示器图像上对应色条的R₀G₀B₀比较，求出相对误差。通过与测试标准的比较，得到彩色还原的性能。其中，测试标准为：应能对颜色对准再现，摄像头对显示器图像上每种色条的三原色R₀G₀B₀的还原误差不超过±50％。

(6)锐利度：通过手机夹具将手机和液晶显示器平行放置，调节手机摄像头与液晶显示器的距离，使液晶显示器所显示的图像充满视场，由液晶显示器显示八色图(如图3所示)，将摄像头所拍摄的图像(即液晶显示器显示的八色图)输入主控机或PC机，计算锐利度。锐利度的计算公式为： $\mathrm{Sharpness}=\left(\underset{4}{\mathrm{\&Sigma;}}\frac{1}{4}\sqrt{\mathrm{\&Sigma;}{\mathrm{\&Delta;}}^2}\right)\&times;\frac{1}{640},$ 其中，sharpness为锐利度，Δ＝Adjacent_Pixel_Delata＝Pixel_n-Pixel_n-1，即为第n个像位点灰度值与第n-1个像位点灰度值的差值，其中，Δ＝0→Δ<0.1，Δ＝Δ→Δ≥0.1。通过与测试标准的比较，得到锐利度的大小。由于锐利度的值高分辨率比低分辨率的高，因此锐利度的值范围与分辨率有关，所以测试标准为：锐利度的值在-1～1之间。

(7)分辨率：分辨率是表示摄像头分辨图像细节的能力，其测试方法为将被测试的摄像头手机固定在夹具上，使显示器中心与拍摄镜头的光轴一致，并保持板面与镜头的光轴垂直，调节显示器和镜头之间的距离使显示器充满视场。用摄像头对图像进行拍摄，将图像输入主控机或PC机，使用专用软件按实际象素模式进行目视检查或自动检查，并记录目视或自检的数据。通过与测试标准的比较，得到分辨率的性能。其中，测试标准为：中心视场不低于90％N0，边缘视场不低于80％N0，其中N0为摄像头理论上可以达到的最高分辨率，

单位为线对/mm。

(8)灰阶：灰阶是指摄像头对不同光谱特性或有效光谱特性的灰度的分辨能力。其测试方法为：由液晶显示器显示灰阶图(如图4所示)，并将被测试的摄像头手机固定在夹具上，使显示器中心与拍摄镜头的光轴一致，并保持显示器面板与镜头的光轴垂直，调节显示器和镜头之间的距离使显示器充满视场。摄像头对灰阶图像进行拍摄，将图像下载至主控机或PC机，由该主控机或PC机使用专用软件进行检查。通过与测试标准的比较，得到灰阶的性能。其中，测试标准为：拍摄的图像应能区分灰阶图像上从黑到白10级不同灰度。

由此可见，通过分别检测摄像头的成像均匀性、畸变、电子影像传感器缺陷、图像噪声、彩色还原、锐利度、分辨率、灰阶等拍摄性能，使得摄像头性能的自动化检测更为全面。

本发明的第二实施方式涉及摄像头的检测方法，在本实施方式中，待检测的摄像头为手机上的摄像头，具体流程如图5所示。

在步骤510中，在主控机或PC机中设置属性页信息。具体地说，本实施方式中的主控机或PC机用于控制液晶显示器显示不同的图像，并且通过分析手机上摄像头拍摄的图像质量，检测该摄像头性能。因此，在本步骤中，需要在该主控机或PC机中设置与液晶显示器相关的信息(如亮度、饱和度、对比度等)、待检测的摄像头所在的手机的型号、待检测的摄像头的性能(如：摄像头的分辨率、白平衡、亮度、帧速度等)以及需要检测的项目的选择等相关的信息。

接着，进入步骤520，手机进入拍照模式。具体地说，在本实施方式中，由手机夹具通过对手机的定位，将手机上的摄像头定位在与显示器相对固定的位置。该手机在手机夹具的定位下进入拍照模式。当更换手机时只需更换手机夹具，不需要增加暗箱、显示器等其他部件。由此可见，手机夹具的制作使整个摄像头测试通用化，从而降低了整个测试系统的成本。

接着，进入步骤530，手机上的摄像头拍摄液晶显示器所显示的图像。具体地说，液晶显示器在主控机或PC机的控制下显示图像，摄像头在手机夹具的定位下拍摄液晶显示器所显示的图像。由于在本实施方式中，摄像头需检测的拍摄性能有：成像均匀性、畸变、电子影像传感器缺陷、图像噪声、彩色还原、锐利度、分辨率、灰阶。因此，主控机或PC机需要控制液晶显示器依次生成白、相对畸变图、黑、八色图、十一灰阶图，以便摄像头拍摄下各图像后，该主控机或PC机能够通过对分别分析该摄像头所拍摄的图像的质量，检测该摄像头的性能，从而实现摄像头检测的自动化。

需要说明的是，液晶显示器、手机夹具、和摄像头在需在同一个暗箱内，也就是说，摄像头在暗箱内对液晶显示器显示的图像进行拍摄，避免了外部光线对测试过程的影响以及内部折射光、反射光的影响，而且可使得摄像头的测试可以随意的搬迁，而无需局限于固定的暗室环境。

接着，进入步骤540，将拍摄的图像下载到主控机或PC机上。具体地说，在摄像头拍摄下液晶显示器所显示的各图像后，通过数据线(如USB接口或PC机串口)将所拍摄的各图像传输到该主控机或PC机。

接着，进入步骤550，该主控机或PC机分别分析图像数据，检测摄像头性能，也就是说，主控机或PC机通过分别分析该摄像头拍摄的不同图像的质量，检测出该摄像头的性能。

具体地说，摄像头拍摄并传输到主控机或PC机上的图像依次为白、相对畸变图、黑、八色图、十一灰阶图。主控机或PC机可根据白屏和黑屏检测出该摄像头的成像均匀性、电子影像传感器缺陷、和图像噪声的拍摄性能；根据畸变栅格图检测出该摄像头的畸变性能；根据八色图检测出该摄像头的彩色还原、锐利度、和分辨率的性能；根据十一灰阶图检测出该摄像头的灰阶性能，如图6所示。各拍摄性能的测试方法和测试标准与第一实施方式中的测试方法和测试标准相同，在此不再赘述。通过检测摄像头的成像均匀性、畸变、电子影像传感器缺陷、图像噪声、彩色还原、锐利度、分辨率、灰阶等拍摄性能，使得摄像头性能的自动化检测更为全面。

接着，进入步骤560，主控机或PC机存储数据，也就是说，主控机或PC机保存该摄像头的拍摄性能检测结果。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种摄像头的检测系统，包含待检测的摄像头，其特征在于，包含：

用于显示图像的显示器；

用于将所述摄像头定位在与所述显示器相对固定位置的夹具，该摄像头在该夹具的定位下拍摄所述显示器显示的图像；和

用于通过分析所述摄像头拍摄的图像质量，检测该摄像头性能的设备；

其中，所述显示器、夹具、和摄像头在同一个暗箱内，所述设备还用于控制所述显示器显示不同的图像，所述摄像头拍摄的图像通过数据线传输到所述设备。

2.根据权利要求1所述的摄像头的检测系统，其特征在于，

所述显示器为液晶显示器。

3.根据权利要求1所述的摄像头的检测系统，其特征在于，

所述设备通过分别分析所述摄像头拍摄的不同图像的质量，检测该摄像头的性能。

4.根据权利要求3所述的摄像头的检测系统，其特征在于，所述检测的拍摄性能至少包含以下之一：

成像均匀性、畸变、电子影像传感器缺陷、图像噪声、彩色还原、锐利度、分辨率、灰阶。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的摄像头的检测系统，其特征在于，所述摄像头为手机上的摄像头；

所述夹具通过对所述手机的定位，对所述摄像头进行定位。

6.根据权利要求5所述的摄像头的检测系统，其特征在于，所述系统还包含：用于为所述手机供电的电源。

7.根据权利要求5所述的摄像头的检测系统，其特征在于，

所述设备为主控机或PC机。

8.一种摄像头的检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

待检测的摄像头在用于将该摄像头定位在与显示器相对固定位置的夹具的定位下，拍摄所述显示器显示的图像；

用于检测拍摄性能的设备通过分析所述摄像头拍摄的图像质量，检测该摄像头性能；

其中，预先在所述设备中设置属性页信息，控制所述显示器显示不同的图像，所述显示器、夹具、和摄像头在同一个暗箱内，所述摄像头拍摄的图像通过数据线传输到所述设备。

9.根据权利要求8所述的摄像头的检测方法，其特征在于，

所述显示器为液晶显示器。

10.根据权利要求8所述的摄像头的检测方法，其特征在于，

所述设备通过分别分析所述摄像头拍摄的不同图像的质量，检测该摄像头的性能，所述检测的拍摄性能至少包含以下之一：

成像均匀性、畸变、电子影像传感器缺陷、图像噪声、彩色还原、锐利度、分辨率、灰阶。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的摄像头的检测方法，其特征在于，所述摄像头为手机上的摄像头；

所述夹具通过对所述手机的定位，对所述摄像头进行定位。

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