CN101478692B - 图像传感器动态分辨率的测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一种图像传感器动态分辨率的测试方法和系统，所述方法包括：提供动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标；参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，作为图像传感器的动态分辨率。本发明所述的测试方法和系统，能够以量化的方式测量图像传感器的动态分辨率，提高图像传感器动态性能检测的准确性。

Description

图像传感器动态分辨率的测试方法和系统

技术领域

本发明涉及图像传感器技术领域，特别涉及一种图像传感器动态分辨率的测试方法和系统。

背景技术

随着数码照相摄像、网络视频、图像采集等技术的迅速发展和广泛应用，作为上述技术中关键光电元件、用于实现图像信号采集的图像传感器因而被业界重点关注，投入了大量的研发精力。

以产品类别区分，目前图像传感器主要分为电荷耦合元件(ChargeCoupled Device，CCD)图像传感器、金属氧化物半导体元件(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器以及接触式图像传感器(Contact Image Sensor，CIS)三种。CCD图像传感器一般应用于摄像照相方面的高端技术，CMOS图像传感器则应用于较低影像品质的产品中，例如网络视频装置、具有摄像功能的手机等，它的优点是制造成本较CCD更低，功耗也低得多。

无论何种图像传感器，在整合到具体产品中前，都需进行必要的性能测试，传统的测试方法主要包括：

1)使用标准解析度卡测试图像传感器的静态分辨率；

2)使用标准色卡测试图像传感器在各种色温及光强下的白平衡以及色彩还原效果；

3)使用标准灰阶卡测试图像传感器最大可分辨的灰度阶数；

4)使用均匀光来测量图像传感器的图像均匀性；

5)使用畸变测试标板测试图像传感器的畸变程度；

6)使用标准人像测试图来测量人像还原效果。

然而问题在于，传统的测试方法主要是针对图像传感器静态性能的测试，而对于图像传感器的动态性能(采集动态图像)，往往仅通过人眼观察图像传感器采集到的图像效果，来衡量其动态性能，这种人眼观察的测试方法容易受周围环境以及主观因素的影响，从而不能保证图像传感器动态性能测试的准确性。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种图像传感器动态分辨率的测试方法和系统，能够以量化的方式测量图像传感器的动态分辨率，提高图像传感器动态性能检测的准确性。

为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器动态分辨率的测试方法，包括：

提供动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标；

参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，作为图像传感器的动态分辨率。

所述提供动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标包括：

设置用于形成动态图像的静态对象的运动状态；

设置与所述静态对象的运动状态对应的静态坐标及所述静态坐标的最小刻度，所述最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率；

输出所述静态对象按照所述运动状态移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的所述静态坐标。

所述计算测试图像的拖影长度之后，还包括：输出所述测试图像和相应的动态分辨率。

对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算之后，还包括：计算至少两个由动态图像生成的测试图像中的拖尾长度，并获得动态分辨率统计平均值。

相应的，还提供一种图像传感器动态分辨率的测试系统，包括：动态图像提供装置和测试图像处理装置：其中，

所述动态图像提供装置，用于提供动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标；

测试图像处理装置，用于参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，作为图像传感器的动态分辨率。

所述动态图像提供装置包括：动态图像设置单元和动态图像输出单元；其中，

所述动态图像设置单元，用于设置形成动态图像的静态对象的运动状态，并设置与所述静态对象的运动状态对应的静态坐标及所述静态坐标的最小刻度，所述最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率；

所述动态图像输出单元，用于输出所述静态对象按照所述运动状态移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的所述静态坐标。

所述测试图像处理装置包括：计算单元和测试结果输出单元；其中，

所述计算单元，用于参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算；

所述测试结果输出单元，用于输出所述测试图像和相应的动态分辨率。

所述测试图像处理装置还包括：统计计算单元，用于根据计算单元计算至少两个由动态图像生成的测试图像中的拖尾长度，并获得动态分辨率统计平均值。

所述动态图像输出单元为刷新率高于或等于120赫兹的显示器。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

所述测试方法通过提供一动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标，接着，由图像传感器采集所述动态图像而获得测试图像，然后参照所述静态坐标，计算所述测试图像中的拖影长度，这样以来，拖影长度作为图像传感器的动态分辨率，对于不同的图像传感器来说，如果动态图像和静态坐标都相同，则测试图像中的拖影长度因不同的图像传感器的动态相应速度不同而不同，从而能够量化反映图像传感器的动态性能，提高图像传感器动态性能检测的准确性。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为实施例一中图像传感器动态分辨率的测试方法的流程图；

图2为实施例一中动态图像的示意图；

图3为由图2中动态图像所采集的测试图像的示意图；

图4为图3中拖影的放大图；

图5为实施例一中另一动态图像的示意图；

图6为实施例一中又一动态图像的示意图；

图7为实施例二中图像传感器动态分辨率的测试系统的示意图；

图8为实施例二中另一图像传感器动态分辨率的测试系统。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为突出本发明的特点，附图中没有给出与本发明的发明点必然直接相关的部分。

无论对于COMS图像传感器还是CCD图像传感器，传统的测试方法主要是针对图像传感器静态性能的测试，而对于图像传感器的动态性能(采集动态图像的能力)，往往仅通过人眼观察图像传感器采集到的图像效果，来衡量其动态性能，这种人眼观察的测试方法容易受周围环境以及主观因素的影响，从而不能保证图像传感器动态性能测试的准确性。

基于此，本发明提出以动态分辨率作为图像传感器的动态性能的量化指标，所谓动态分辨率即为图像传感器采集的动态图像的拖影长度，通过测量一静态对象在相同移动速度下形成的动态图像的拖影长度，而获得动态分辨率。

所述测试方法包括：

提供动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标；

参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，作为图像传感器的动态分辨率。

所述提供动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标包括：

设置用于形成动态图像的静态对象的运动状态；

设置与所述静态对象的运动状态对应的静态坐标及所述静态坐标的最小刻度，所述最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率；

输出所述静态对象按照所述运动状态移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的所述静态坐标。

所述计算测试图像的拖影长度之后，还包括：输出所述测试图像和相应的动态分辨率。

对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算之后，还包括：计算至少两个由动态图像生成的测试图像中的拖尾长度，并获得动态分辨率统计平均值。

相应的，还提供一种图像传感器动态分辨率的测试系统，包括：动态图像提供装置和测试图像处理装置：其中，

所述动态图像提供装置，用于提供动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标；

测试图像处理装置，用于参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，作为图像传感器的动态分辨率。

所述动态图像提供装置包括：动态图像设置单元和动态图像输出单元；其中，

所述动态图像设置单元，用于设置形成动态图像的静态对象的运动状态，并设置与所述静态对象的运动状态对应的静态坐标及所述静态坐标的最小刻度，所述最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率；

所述动态图像输出单元，用于输出所述静态对象按照所述运动状态移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的所述静态坐标。

所述测试图像处理装置包括：计算单元和测试结果输出单元；其中，

所述计算单元，用于参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算；

所述测试结果输出单元，用于输出所述测试图像和相应的动态分辨率。

所述测试图像处理装置还包括：统计计算单元，用于根据计算单元计算至少两个由动态图像生成的测试图像中的拖尾长度，并获得动态分辨率统计平均值。

所述动态图像输出单元为刷新率高于或等于120赫兹的显示器。

下面结合附图详细说明所述测试方法的具体实施例。

实施例一

图1为本实施例中图像传感器动态分辨率的测试方法的流程图。

如图1所示，图像传感器动态分辨率的测试方法，包括：

首先，参照步骤S1，提供一动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标。

具体的，所述步骤S1包括：

步骤S11，设置用于形成动态图像的静态对象的运动状态。

图2为本实施例中动态图像的示意图，图中仅示出了所述动态图像的初始帧。如图所示，将一系列沿水平方向平行排列、间隔相等、尺寸相同的黑色竖条101组成的黑色竖条列10作为静态对象，设置该静态对象的运动状态，所述运动状态包括静态对象的运动方向、速率、加速度等，例如，黑色竖条列10沿水平方向匀速向右运动，速率为V1。

步骤S12，设置与所述静态对象的运动状态对应的静态坐标及所述静态坐标的最小刻度，所述最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率。

如图2所示，在黑色竖条列10的上方设置一水平的坐标轴11，该坐标轴在黑色竖条列10运动过程中是静止的，因此称为静态坐标。

所述静态坐标具有刻度值，其最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率，这样，即使黑色竖条列10运动，但由于静态坐标始终静止不动，所以图像传感器始终都可以清楚记录刻度值的位置。例如，所述最小刻度为1个单位，图像传感器的静态分辨率必须大于或等于所述1个单位。

步骤S13，输出所述静态对象按照所述运动状态移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的所述静态坐标。

所述黑色竖条列10按照步骤S12中设置的运动状态移动，即沿水平方向匀速以速率V1向右运动，从而形成一动态图像，输出该动态图像，该动态图像中包括移动的黑色竖条列10上方的水平坐标轴11。

然后，按照步骤S2，参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，作为图像传感器的动态分辨率。

所述测试图像由图像传感器采集所述动态图像而生成。

所述动态图像本质上是光信号，图像传感器接收到该动态图像，将光信号转化为电信号，即生成测试图像，由于所述动态图像是动态、连续的，因此测试图像也是动态、连续的，将测试图像进行记录。

当黑色竖条列10的移动速度超过图像传感器的动态响应能力时，在测试图像中每个黑色竖条就会产生拖影，而图像传感器的动态性能越差，其动态响应能力就越差，则黑色竖条的拖影就越长。

图3为由图2中动态图像所采集的测试图像的示意图，所述测试图像为动态、连续的，其中还包括静态坐标，图中仅示出了所述测试图像的一帧画面。

如图所示，黑色竖条列10中每一个黑色竖条均有拖影，例如，虚线方块表示黑色竖条101的拖影103，由于水平坐标轴11是静态的，黑色竖条101匀速运动形成动态图像的拖影长度，相对于静态的水平坐标轴而言，拖影的长度是一定的，因此，参照水平坐标轴11上的刻度，可以测量计算出拖影的长度。

对于不同的图像传感器来说，如果上述黑色竖条列10的尺寸、间隔和运动状态都固定，水平坐标轴11的刻度也固定，则测试图像中黑色竖条的拖影长度因不同的图像传感器的动态相应速度不同而不同，从而能够量化反映图像传感器的动态性能。

基于此，本文中所述的图像传感器的动态分辨率为：一定静态坐标和静态对象的运动状态下，图像传感器采集得到的测试图像中拖影的长度。

例如，图4为图3中拖影的放大图，从图中水平坐标轴的刻度值可以直接读出拖影部分103的长度为3，如果拖影103和黑色竖条101重叠在一起不易分辨，则也可以由黑色竖条和拖影的总宽度减去黑色竖条的实际宽度即为拖影的长度，将此拖影长度3作为图像传感器的横向动态分辨率；对于另一图像传感器在相同的静态坐标和静态对象的运动状态(运动方向、运动速率、加速度)下，采用上述方法获得横向的动态分辨率为6，表明后者的动态分辨率小于前者，前者图像传感器的动态响应能力更好。

为使图像传感器动态分辨率的测试结果更加形象、直观，可选的，所述计算测试图像的拖影长度之后，还包括：输出所述测试图像和相应的动态分辨率，可以将测试图像和相应的动态分辨率通过显示器显示出来。

以上实施例中，所述静态对象(即黑色竖条列10)以速率V1沿水平方向匀速运动，也可以设置为其他不同的速率V，也可以为加速运动、减速运动等运动状态，运动方向也可以为斜向的、不规则的等。而静态对象的颜色也可以为彩色的，形状也可以为圆形、三角形等。

另外，所述静态对象也可以设置为在竖直方向运动，如图5所示，本实施例中另一动态图像的示意图，图中也仅示出了所述动态图像的初始帧。

与图2中动态图像的区别在于，将一系列沿竖直方向平行排列、间隔相等、尺寸相同的黑色竖条201组成的黑色竖条列20作为静态对象，设置该静态对象的运动状态，所述运动状态包括静态对象的运动方向、速率、加速度等，例如，黑色竖条列20沿竖直方向匀速向上运动，速率为V1；设置与黑色竖条列20对应的竖直坐标轴21作为静态坐标，并设置该竖直坐标轴的最小刻度，所述最小刻度也小于或等于图像传感器的静态分辨率。

上述黑色竖条列20沿竖直方向匀速向上运动形成动态图像，该动态图像还包括竖直坐标轴21，同样的，图像传感器采集所述动态图像而获得测试图像，参照所述静态坐标，计算所述测试图像中的拖影长度，作为图像传感器的纵向动态分辨率。

类似的，所述静态对象也可以设置为在圆周方向运动，如图6所示，本实施例中又一动态图像的示意图，图中也仅示出了所述动态图像的初始帧。

设置一系列黑色扇形按照圆心为中心间隔相同角度排列成的齿轮盘，以该齿轮盘为静态对象，设置该齿轮盘的旋转的速度和方向；设置沿齿轮盘外围的一圆形坐标轴为静态坐标，所述圆形坐标轴的最小刻度也小于或等于图像传感器的静态分辨率。齿轮盘转动则形成动态图像，由图像传感器采集该动态图像获得测试图像

当所述齿轮盘的旋转速度快于图像传感器的动态响应速度时，测试图像就会产生拖影，而拖影的长度(相同半径的弧长)可以通过圆形坐标轴精确的读出来(图6只是示意图，实际刻度可以更精细，齿轮宽度也可以调整)。通过比较在相同转动速度下不同图像传感器采集的测试图像的拖影的长度，就能够实现图像传感器360度转动时的动态分辨率的量化测量。

由此可见，对于同一图像传感器而言，通过设置所述静态对象(形状、大小)及其运动状态(方向、速度)，可以获得不同的动态图像，因此，可选的，计算至少两个由动态图像生成的测试图像中的拖尾长度，并获得动态分辨率统计平均值，则能够进一步提高测试结果的可靠性。

对应于所述图像传感器动态分辨率的测试方法，本发明还提供一种动态分辨率的测试系统，下面结合附图详细说明所述系统的具体实施例。

实施例二

图7为本实施例中图像传感器动态分辨率的测试系统的示意图。

如图所示，所述测试系统包括：动态图像提供装置30和测试图像处理装置40；其中，

动态图像提供装置30，用于向图像传感器提供一动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标；

测试图像处理装置40，用于参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，作为图像传感器的动态分辨率。

具体的，所述动态图像提供装置30包括：动态图像设置单元和动态图像输出单元；其中，

所述动态图像设置单元，用于设置形成动态图像的静态对象的运动状态，并设置与所述静态对象的运动状态对应的静态坐标及所述静态坐标的最小刻度，所述最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率；

所述动态图像输出单元，用于输出所述静态对象按照所述运动状态移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的所述静态坐标。所述动态图像输出单元为刷新率高于或等于120赫兹的显示器。

优选的，所述测试图像处理装置40包括：计算单元和测试结果输出单元；其中，

所述计算单元，用于参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算；

所述测试结果输出单元，用于输出所述测试图像和相应的动态分辨率。该测试输出单元可以为显示器。

更为优选的，所述测试图像处理装置40还包括：统计计算单元(图中未示出)，用于根据计算单元计算至少两个由动态图像生成的测试图像中的拖尾长度，并获得动态分辨率统计平均值。

例如，如图8所示，本实施例中另一图像传感器动态分辨率的测试系统，包括：第一计算机，连接所述第一计算机的、向图像传感器发出动态图像的第一显示器，与图像传感器连接的、用于处理测试图像的第二计算机，以及输出测试图像的第二显示器；其中，

第一计算机和第一显示器组成动态图像提供装置，第一计算机即为动态图像设置单元，第一显示器即为动态图像输出单元。第二计算机和第二显示器组成测试图像处理装置，第二显示器即为测试结果输出单元，第二计算机还用于获得动态分辨率统计平均值。

第一显示器为刷新率高于或等于120赫兹的显示器。一般的显示器，其刷新率大约在80Hz左右，但是所述第一显示器为高刷新率的显示器，其最低刷新率为120Hz，而最高刷新率可达240Hz，甚至更高；对于一般图像传感器每秒30帧左右的刷新率，所述第一显示器完全可以用于测量图像传感器的动态分辨率。因此，对于图像传感器动态分辨率的测试系统，其播放图像的显示器应当是如上所述的第一显示器。

第一计算机设置动态图像和静态坐标，第一显示器可以播放各种动态图像，图像传感器采集所述第一显示器的动态图像后形成测试图像，由第二计算机根据测试图像来计算拖影的长度，从而以量化的方式测量图像传感器的动态分辨率，提高图像传感器动态性能检测的准确性。

本实施例中，所述动态图像、静态坐标、测试图像和动态分辨率的含义均与实施例一中相同，在此不再一一赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种图像传感器动态分辨率的测试方法，其特征在于，包括：

提供静态对象、由静态对象移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标，所述静态坐标为在静态对象运动过程中是静止的坐标轴；

参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，将一定静态坐标和静态对象的运动状态下图像传感器采集得到的测试图像中拖影的长度作为图像传感器的动态分辨率。

2.根据权利要求1所述的图像传感器动态分辨率的测试方法，其特征在于，所述提供静态对象、由静态对象移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标包括：

设置用于形成动态图像的静态对象的运动状态；

设置与所述静态对象的运动状态对应的静态坐标及所述静态坐标的最小刻度，所述最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率；

输出所述静态对象按照所述运动状态移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的所述静态坐标。

3.根据权利要求1或2所述的图像传感器动态分辨率的测试方法，其特征在于，所述计算测试图像的拖影长度之后，还包括：输出所述测试图像和相应的动态分辨率。

4.根据权利要求1或2所述的图像传感器动态分辨率的测试方法，其特征在于，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算之后，还包括：计算至少两个由动态图像生成的测试图像中的拖尾长度，并获得动态分辨率统计平均值。

5.一种图像传感器动态分辨率的测试系统，其特征在于，包括：动态图像提供装置和测试图像处理装置：其中，

所述动态图像提供装置，用于提供静态对象、由静态对象移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的静态坐标，所述静态坐标为在静态对象运动过程中是静止的坐标轴；

测试图像处理装置，用于参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算，将一定静态坐标和静态对象的运动状态下图像传感器采集得到的测试图像中拖影的长度作为图像传感器的动态分辨率。

6.根据权利要求5所述的图像传感器动态分辨率的测试系统，其特征在于，所述动态图像提供装置包括：动态图像设置单元和动态图像输出单元；其中，

所述动态图像设置单元，用于设置形成动态图像的静态对象的运动状态，并设置与所述静态对象的运动状态对应的静态坐标及所述静态坐标的最小刻度，所述最小刻度小于或等于图像传感器的静态分辨率；

所述动态图像输出单元，用于输出所述静态对象按照所述运动状态移动而形成的动态图像和包含于所述动态图像中的所述静态坐标。

7.根据权利要求5或6所述的图像传感器动态分辨率的测试系统，其特征在于，所述测试图像处理装置包括：计算单元和测试结果输出单元；其中，所述计算单元，用于参照所述静态坐标，对图像传感器采集所述动态图像而生成的测试图像中的拖影长度进行计算；

所述测试结果输出单元，用于输出所述测试图像和相应的动态分辨率。

8.根据权利要求5或6所述的图像传感器动态分辨率的测试系统，其特征在于，所述测试图像处理装置还包括：统计计算单元，用于根据计算单元计算至少两个由动态图像生成的测试图像中的拖尾长度，并获得动态分辨率统计平均值。

9.根据权利要求7所述的图像传感器动态分辨率的测试系统，其特征在于，所述动态图像输出单元为刷新率高于或等于120赫兹的显示器。

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