CN117714662A - 频闪评测装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种频闪评测装置，包括：暗室、第一光源、控制器、第二光源、检测器以及数据处理器，第一光源、第二光源以及检测器均设置在暗室中，检测器用于接收第一光源的光信号，并将光信号转化为电信号，第二光源用于向暗室内提供可调节的光照强度，控制器与第一光源电连接，控制器可用于调节第一光源的频率、亮度和色温，数据处理器与检测器电连接，数据处理器用于对电信号进行数据处理以对检测器出现的条纹现象进行分析和消除。本申请实施例提供的频闪评测装置可复现检测器在生活中可能碰到的各种频率的电光源场景，从而评测和分析检测器对于banding的特性情况，以便于后续调整检测器采用何种策略来应对某一具体场景。

Description

频闪评测装置

技术领域

本申请实施例涉及光学成像技术领域，特别涉及一种频闪评测装置。

背景技术

图像传感器受曝光模式影响，多会导致视频帧图像内不同行像素点接收到的光能量不同，造成视频帧图像存在频闪(Flicker)的问题。这是由于生活场景中的电光源(例如LED照明灯、LED屏幕、投影仪等)使用的是交流电或者输出电压经脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)后的电源，电光源受到交流电或者PWM的影响，随着幅值的周期性变化，电光源的亮度也会发生相应的变化。例如，电光源在50Hz交流电的驱动下工作，则每秒电光源频闪100次，这是人眼无法察觉的。

然而，当用摄像设备进行拍照或摄像时，在快速快门的控制下，摄像头的曝光时间较短，就能捕捉到电光源的刷新过程，从而出现滚动的条纹(Banding)或者固定的横、竖或斜条纹。当快门速度与电光源频率不匹配时，就会形成带状条纹现象，即图像上存在明亮程度不同的条纹。Banding现象不仅会在拍摄预览、录屏、录像中出现，还可能直接成像，严重影响拍摄体验。

为了实现对flicker的检测以及banding的减弱或消除，亟需一套完善的模拟检测装置以及对应的评测分析方案，来复现摄像设备在生活场景中可能碰到的各种频率的电光源，从而评测和分析摄像设备对于banding的特性情况，以及后续调整摄像设备采用何种策略来应对某一具体场景。

发明内容

本申请实施例提供一种频闪评测装置，可复现检测器在生活中可能碰到的各种频率的电光源场景，从而评测和分析检测器对于banding的特性情况，以便于后续调整检测器采用何种策略来应对某一具体场景。

本申请实施例提供一种频闪评测装置，包括：暗室、第一光源、控制器、第二光源、检测器以及数据处理器，所述第一光源、所述第二光源以及所述检测器均设置在所述暗室中，所述检测器用于接收所述第一光源的光信号，并将所述光信号转化为电信号，所述第二光源用于向所述暗室内提供可调节的光照强度，所述控制器与所述第一光源电连接，所述控制器可用于调节所述第一光源的频率、亮度和色温，所述数据处理器与所述检测器电连接，所述数据处理器用于对所述电信号进行数据处理以对所述检测器出现的条纹现象进行分析和消除。

本申请实施例提供的频闪评测装置，以检测器作为目标试验主体，不仅考虑到了第一光源的频率、亮度以及色温等的影响，还考虑到了环境光(即第二光源)的影响，可满足实际生活中各类电光源场景在试验室中的复现，能更好的实现检测器对于banding的检测和分析。

在一种可能的实施方式中，所述检测器与所述第一光源之间距离可调节设置。将检测器与第一光源之间的距离设为可变量，例如1m、2m、4m等，可进一步复现检测器在生活中可能碰到的各种电光源场景。

在一种可能的实施方式中，频闪评测装置还包括：电动滑轨，所述检测器滑动设置在所述电动滑轨上。电动滑轨可对检测器相对于第一光源的距离进行自动调节，如此可实现整个系统的全自动化控制。

在一种可能的实施方式中，频闪评测装置还包括：支撑架，所述支撑架滑动设置在所述电动滑轨上，所述检测器可拆卸地装配于所述支撑架。如此，可方便检测器的更换，方便多组试验的进行。

在一种可能的实施方式中，所述电动滑轨上具有距离刻度。如此，可方便试验人员对于检测器与第一光源之间的距离进行观测以及调整。

在一种可能的实施方式中，所述第二光源具有频闪特性。以使得频闪评测装置可以全方位，多角度的评估和分析检测器在实际运用中的banding特性。

在一种可能的实施方式中，所述第一光源可调节的频率介于5Hz-5000Hz之间。能满足生活场景中各种电光源频闪试验在实验室中复现。

在一种可能的实施方式中，所述检测器为大面阵图像传感器。大面阵图像传感器感光灵敏度高，有利于提升检测器的试验准确度。

在一种可能的实施方式中，所述检测器为应用电子设备的摄像模组。如此，可全方位多角度地评估电子设备摄像模组的摄像预览、拍照和录像的banding特性。

在一种可能的实施方式中，所述第二光源为多个，以进一步复现检测器在生活中可能碰到的各种电光源场景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本申请一实施例提供的频闪评测装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的数据处理器所采用的算法示意图。

附图标记说明：

100-频闪评测装置；

10-暗室；

20-第一光源；

30-控制器；

40-第二光源；

50-检测器；

60-数据处理器；

70-电动滑轨；

80-支撑架。

具体实施方式

本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请，下面将结合附图对本申请实施例的实施方式进行详细描述。

为便于理解本申请实施例，以下对本申请实施例的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。

1)Banding现象：在使用电光源的场景中，用户可以看到相机拍摄的画面出现一条一条的滚动暗条纹，即频闪条纹，这种现象叫做banding或flicker灯光频闪现象。

从图像传感器(sensor)来看，sensor是每行分别曝光的，并且每行在不同的起始时间开始曝光，由于照射在sensor的不同像素(pixel)上的光能量不同，则图像的亮度不同。

从光源方面来看，以普遍使用的交流市电50Hz光源为例，灯光闪烁频率为100Hz，对应的灯光频闪周期为T＝1/100＝10毫秒(ms)，即在50Hz光源的场景中，亮度每隔10ms周期性地变化。

因此，如果曝光时间是灯光频闪周期(例如10ms)的整数倍，由于频率一致，那么可以避免出现banding现象；如果曝光时间不是灯光频闪周期(例如10ms)的整数倍，由于频率不一致，那么就会出现banding现象。

2)直流分量：信号的直流分量就是信号的平均值，是一个与时间无关的常数。

3)散粒噪声：可以理解为，一系列的光子(光子是量化的)按照一定的概率分布(波函数)撒在探测器上，由于量子涨落而形成的噪声。

4)量化噪声：通讯中，调解后信号和原传递信号的差异是因幅度和时间的量化而产生的，这种失真称为量化失真，因为这种失真和杂乱的干扰一样，和元件产生的热噪声相似，所以叫做量化噪声。量化噪声可以理解为量化误差而引入的噪声。

5)曝光度：指的是相机感受到光亮的强弱及时间的长短。

6)曝光参数：包括光圈、快门速度和感光度。在实际实现时，可以通过控制光圈、快门速度和感光度这三个参数来得到合适的曝光度。

其中，通过控制快门速度，可以调整曝光时间。快门速度越快，曝光时间越短，曝光量就越少；相反，快门速度越慢，曝光时间越长，曝光量就越多，照片亮度增加。

日常生活中，电光源(例如LED照明灯、LED屏幕以及投影仪等)一般使用交流电或者输出电压经PWM后的电源，电子设备在这种电光源的环境下进行拍摄时，拍摄键被触发，图像传感器通过逐行曝光的方式采集图像，如果曝光时长小于频闪一次的时长，则电子设备每次曝光时长对应的频闪时长内的不同阶段，会使得电子设备连续采集的预览图像亮度不一致，则电子设备显示的预览图像出现flicker现象。进一步的，如果曝光时长不是频闪一次时长的整数倍，当拍摄键被触发，电子设备抓拍目标对象的图像时，导致逐行曝光不一致，电子设备抓拍的图像上出现带状条纹(banding)现象，即图像上存在明亮不同的条纹。

为了实现对flicker的检测以及banding的减弱或消除，亟需一套完善的模拟检测装置以及对应的评测分析方案，来复现摄像设备在生活中可能碰到的各种频率的电光源场景，从而评测和分析摄像设备对于banding的特性，以便于后续调整摄像设备采用何种策略来应对某一具体场景。

一相关技术中，为了实现对电光源的频闪检测，以电光源作为主体目标进行测试，包括：一暗室以及位于暗室中的一被照明产品、一光电检测器，其中光电检测器与被测照明产品相对应。检测器可检测出被照明产品的频闪频率。

但是，实际生活中，检测器对电光源的频闪检测，不仅会受到目标电光源本身的频率影响，还会受到环境光光照强度的影响，以至于导致检测器不能完全复现实际生活中的场景，当检测器被应用到摄像设备上时，会存在banding无法完全消除的风险。

另外，当检测器被应用到摄像设备上时，对于banding的检测与消除，检测器采用flicker sensor，flicker sensor能检测出任意频率，从而通过调光策略改变曝光时间来消除banding，但是flicker sensor曝光时间的调整和目前电子设备上摄像头现有的高亮场景降曝光以及运动场景降曝光等策略存在冲突，所以亟需在试验室内构建一套完善的模拟检测设备及对应的评测分析方案，来复现摄像设备在生活中可能碰到的各种频率的电光源场景，从而评测和分析摄像设备对于banding的特性，以便于后续调整摄像设备采用何种策略来应对某一具体场景。

有鉴于此，本申请以检测器为主体目标进行测试，并可应用在摄像设备上，能复现实际生活中可能碰到的各种频率的电光源场景，能更好的实现摄像设备banding现象的检出和消除或减弱。

下面参考附图以及具体实施例对本申请实施例作详细说明。

图1为本申请一实施例提供的频闪评测装置100的结构示意图，参考图1所示，本申请实施例提供的频闪评测装置100包括：暗室10、第一光源20、控制器30、第二光源40、检测器50以及数据处理器60。

其中，第一光源20、第二光源40以及检测器50均设置在暗室10中，以保证检测器50除了能接收到第一光源20和第二光源40的光信号外不会受到其他光源的干扰。控制器30以及数据处理器60可设置在暗室10内也可设置在暗室10外。

控制器30与第一光源20连接，控制器30用于调节第一光源20的各项参数，例如频率、亮度和色温等。示例性的，控制器30与第一光源20可采用脉冲宽度调制(PWM)，以实现第一光源20可对频率、亮度和色温等进行调节的目的。

其中，第一光源20可调节的频率可介于5Hz-5000Hz之间，能满足生活场景中各种电光源频闪试验在实验室中复现。

需要说明的是，为了全面复现检测器50在实际生活中所遇到的电光源场景，第一光源20可以为白炽灯、卤钨灯、日光灯、LED灯、手机屏幕、LED屏幕等，图1中以第一光源20为发光显示屏为例进行说明。

其中，检测器50用于接收第一光源20的光信号，并将接受到的光信号转化电信号，数据处理器60与检测器50电连接。数据处理器60用于将检测器50输出的电信号进行数据处理以对检测器50出现的banding现象进行分析。试验人员可通过数据处理器60对电信号进行数据处理后反馈的图像信息、文字信息、数字信息等分析检测器50在某一具体场景下banding的特性，例如，banding的深度或强度、banding的持续时间、banding是否滚动等。示例性的，试验人员可通过banding图像分析banding特性，或者通过直截了当的记录了banding特性的文字信息、数字信息了解banding特性。

其中，检测器50可采用双通道的大面阵图像传感器，其感光灵敏度高，有利于提升检测器50的试验准确度。

实际生活中，极少情况下会出现只有单一光源的场景，环境光的亮度也会对检测器50检测出的结果造成影响，直接影响banding的分析，本申请实施例提供的频闪评测装置100设置有第二光源40，第二光源40可视为实际生活中的环境光。其中，第二光源40的散粒噪声和量化噪声均与第二光源40的直流分量存在一定关系，随着第二光源40的直流分量的增加，散粒噪声和量化噪声会淹没第一光源20的光信号。基于此，本申请实施例提供的频闪评测装置100中的第二光源40可用于向暗室10内提供可调节的光照强度。

示例性的，第二光源40可被设置为向暗室10内提供0lux(光照强度的国际单位，被光均匀照射的物体，在1平方米面积上所得的光通量是1流明时，它的光照强度为1lux)、1lux、10lux、50lux、500lux、1500lux，分别对应第二光源40不存在、第二光源40极暗、第二光源40低亮、第二光源40中低亮、第二光源40中亮、第二光源40高亮的场景。当然，第二光源40提供的光照强度是可根据需要调节的，不限于上述举例。

应理解的是，本申请附图并未按照各个部分的实际比例、实际形状进行绘制，只是作为一种示例，因此不应将本申请限于附图所示的比例、尺寸以及形状等。另外，本申请中“连接”或“电连接”不仅可以表示两者直接连接，也可以表示两者通过一个或者多个中间器件相连接。本申请中“安装”、“装配”可以包括任何现有的安装方式，例如，可以通过连接件(例如螺栓、铆钉等)和/或粘结剂等方式将一个部件固定在另一部件之上、之下或者之中。这些理解均落入本申请实施例的范围内。

可以理解的是，本申请实施例提供的频闪评测装置100，以检测器50作为目标试验主体，不仅考虑到了第一光源20的频率、亮度以及色温等的影响，还考虑到了环境光(即第二光源40)的影响，可满足实际生活中各类电光源场景在试验室中的复现，能更好的实现检测器50和数据处理器60整体对于banding的检测和分析。

本申请旨在构建一个完整的检测器50评估分析系统，在试验室中复现检测器50在实际生活中可能遇到的场景，从而评测和分析检测器50在数据处理器60的处理后对于banding的特性情况，以便于后续调整检测器50采用何种策略来应对某一具体场景。

其中，第二光源40可以具有频闪特性也可以不具有频闪特性。第二光源40不具频闪特性可采用高质量的LED照明灯，其驱动器用的是恒流电路，隔离直流电压输出，发光稳定，与电源频率没有关系，不会出现频闪。

当然，本申请不止于此，由于检测器50在对第一光源20进行检测时，还会受到检测器50与第一光源20之间距离的影响。进一步地，在本申请一些实施例中，检测器50与第一光源20之间的距离为可调节的，例如，检测器50可以设置在距离第一光源0.5m、1m、2m、4m、8m等的位置。

为了实现整个频闪评测装置100的全自动化设计，继续参考图1所示，在本申请的一些实施例中，频闪评测装置100还可以包括：电动滑轨70，其检测器50架设在电动滑轨70上。检测器50滑动设置在电动滑轨70上。电动滑轨70可与外部控制系统电连接，根据外部控制系统的指令调整检测器50与第一光源20的距离，实现整个系统的全自动化控制。

其中，电动滑轨70上还可以具有距离刻度，例如，0.1m、0.5m、1m、2m等的标刻，以方便试验人员观测以及调整。

继续参考图1所示，在本申请的一些实施例中，频闪评测装置100还可以包括：支撑架80，支撑架80滑动设置在电动滑轨70上，检测器50可拆卸的装配于支撑架80。如此，可方便检测器50的更换，方便多组试验的进行。

实际生活中，banding消除的困难场景还有一个重要因素就是多频闪情况，检测器50能稳定检测出不同光源的闪烁频率，但都会存在banding无法完全消除的风险。基于此，在本申请的一些实施例中，第二光源40可以具有频闪特性，以使得频闪评测装置100可以全方位，多角度的评估和分析检测器50在实际运用中的banding特性。

其中，为了进一步复现实际生活中电光源场景，在本申请的一些实施例中，还可以将第二光源40设置为多个，例如，第二光源40为两个、三个、四个等等。

综上，本申请实施例提供的频闪评测装置100所进行的测试在暗室10中进行，检测器50除了第一光源20和第二光源40外不受任何光源的影响，通过调整第一光源20的频率、色温、亮度等参数，调整第二光源40的光照强度，调整检测器50与第一光源20的距离，从第一光源20的频率、第二光源40的光照强度、检测器50到第一光源20的距离等多个维度对检测器50banding的检出效果进行评测和分析，可全方位、多角度完整的复现实际生活中电光源场景下，检测器50在数据处理器60处理后对于banding的检测和分析。另外，当第二光源40具有频闪特性时，还可在上述多维度的基础上再增加一项，即频闪评测装置可从第一光源20的频率、第二光源40的光照强度、检测器50到第一光源20的距离、多频闪场景等多个维度对检测器50banding检出效果进行评测和分析，全方位、多角度完整的复现实际生活中电光源场景下，检测器50在数据处理器60处理后对于banding的检测和分析，多频闪场景下的试验结果可参照表一。其中多频闪场景是指检测器50除了受到第一光源20的频闪影响外，还会受到第二光源40的频闪影响。

表一

例如，如表一所示，在第一光源20为频率在300Hz-5KHz之间的手机屏幕或LED屏幕，并且第二光源40的光照强度调节至0lux的情况下，将检测器50与第一光源20之间的距离分别设置为0.5m、2m、4m、8m，对检测器50banding的检测结果进行评测和分析，评测和分析的对象可以包括条纹深度或强度、条纹持续时间、条纹是否滚动等。然后将第二光源40的光照强度调节至1lux，将检测器50与第一光源20之间的距离分别设置为0.5m、2m、4m、8m，对检测器50banding的检测结果进行评测和分析。以此类推，对表一中所有具体场景中检测器50banding的检测结果进行评测和分析。

需要说明的是，表一中空白部分中填入的是对检测器50banding的评测和分析的结果，例如条纹深度或强度、条纹持续时间、条纹是否滚动等的评测和分析结果。示例性的，如表一中空格①中填入的是当第一光源20为100/120Hz(白炽灯/卤钨灯/日光灯)时，第二光源40的光照强度调节至0lux的情况下，将检测器50与第一光源20之间的距离设置为0.5m，检测器50banding的评测和分析结果；又例如，表一中空格②中填入的是当第一光源20为大于200Hz(PWM的LED灯)时，第二光源40的光照强度调节至10lux的情况下，将检测器50与第一光源20之间的距离设置为2m，检测器50banding的评测和分析结果；再例如，表一中空格③中填入的是当第一光源20为大于300Hz-5KHz(手机屏幕/LED屏幕)时，第二光源40的光照强度调节至1500lux的情况下，将检测器50与第一光源20之间的距离设置为8m，检测器50banding的评测和分析结果。在此，对表一中其他空格所填入的内容不作一一赘述。

为了评估和分析电子设备(例如手机、平板电脑、数码相机等)摄像头的banding检出情况，在本申请的一些实施例中，可以将检测器50更换为应用于电子设备的摄像模组，可以从摄像模组的摄像预览、拍照和录像三个维度对摄像模组进行评测与分析。根据拍摄预览、拍照和录像中的banding深度、是否滚动、是否消除延迟、持续时间、切换模式和视场的表现来评估和分析电子设备的摄像模组对于banding的特性情况。可全方位多角度地评估电子设备摄像模组的摄像预览、拍照和录像的banding特性。

示例性的，试验可参照表二进行。

表二

例如，在表一中的场景下，示例性的，在第一光源20的频率为300Hz-5KHz之间的手机屏幕或LED屏幕时，第二光源40的光照强度调节至0lux的情况下，将检测器50与第一光源20之间的距离分别设置为0.5m、2m、4m、8m，对摄像模组的摄像预览进行评测和分析，评测和分析对象可以参照表二中所示。

综上所述，本申请实施例提供的频闪评测装置100，可从第一光源20的频率、第二光源40的光照强度、检测器50到第二光源40的距离、多频闪光源等多个维度评测检测器的检出效果，也可全方面的评估摄像模组在摄像预览、拍照和录像下banding的特性。

另外，数据处理器60还具有对banding的消除作用，以便测试数据处理器60采用何种策略下，banding的消除效果最佳。图2为本申请一实施例提供的数据处理器60所采用的算法示意图，参考图2所示，数据处理器60对来自检测器50的电信号进行数据处理对检测器50出现的条纹现象进行分析和消除可采用如下算法：数据处理器60获取检测器50电信号数据，判断电信号数据是否满足对预设的条件，例如，判断电信号数据的数据量是否达到预设阈值，若检测值没有达到则重新获取检测器50电信号数据，若检测值达到则提取检测器50电信号数据，然后对该电信号数据做差分处理，经傅里叶变换后获得频谱数据，并通过频谱滤波后滤除第二光源40直流分量，取最强频率或者多个频率的最小公倍数为检出值，最后调整检测器50的曝光时间和/或帧率来实现检测器50对于banding的消除或减弱。当然，数据处理器60还可以采用其他相关技术中成熟的算法。

本文中术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系，例如A/B表示A或者B。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或者说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或者两个以上，例如，多个元件是指两个或者两个以上的元件等；多个单元是指两个或者两个以上的单元等。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种频闪评测装置，其特征在于，包括：暗室、第一光源、控制器、第二光源、检测器以及数据处理器，所述第一光源、所述第二光源以及所述检测器均设置在所述暗室中；

所述检测器用于接收所述第一光源的光信号，并将所述光信号转化为电信号，所述第二光源用于向所述暗室内提供可调节的光照强度；

所述控制器与所述第一光源电连接，所述控制器用于调节所述第一光源的频率、亮度和色温；

所述数据处理器与所述检测器电连接，所述数据处理器用于对所述电信号进行数据处理以对所述检测器出现的条纹现象进行分析和消除。

2.根据权利要求1所述的频闪评测装置，其特征在于，所述检测器与所述第一光源之间距离可调节设置。

3.根据权利要求2所述的频闪评测装置，其特征在于，还包括：电动滑轨；

所述检测器滑动设置在所述电动滑轨上。

4.根据权利要求3所述的频闪评测装置，其特征在于，还包括：支撑架；

所述支撑架滑动设置在所述电动滑轨上，所述检测器可拆卸地装配于所述支撑架。

5.根据权利要求3所述的频闪评测装置，其特征在于，所述电动滑轨上具有距离刻度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的频闪评测装置，其特征在于，所述第二光源具有频闪特性。

7.根据权利要求1-6任一项所述的频闪评测装置，其特征在于，所述第一光源可调节的频率介于5Hz-5000Hz之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的频闪评测装置，其特征在于，所述检测器为大面阵图像传感器。

9.根据权利要求1-7任一项所述的频闪评测装置，其特征在于，所述检测器为应用于电子设备的摄像模组。

10.根据权利要求1-9任一项所述的频闪评测装置，其特征在于，所述第二光源为多个。