CN118134862A - 图像质量分析靶标设计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种图像质量分析靶标设计方法及装置，属于图像处理技术领域。所述方法，包括：获取用于图像质量分析的第一测试靶标、第二测试靶标、第三测试靶标和第四测试靶标；将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标。所述装置执行所述方法。本申请通过将测量成像系统成像质量分析的多个测试靶标进行设计融合，得到目标靶标，基于该目标靶标可对图像质量的多个指标进行同时解算，降低了传统方法因频繁更换测试靶标进行图像质量多指标检测所导致的人为误差，提高了图像质量多指标检测的效率和准确性。
Description
技术领域
本申请属于图像处理技术领域，尤其涉及一种图像质量分析靶标设计方法及装置。
背景技术
随着机器视觉行业的发展，在各种领域得到了广泛的应用，涉及计算机、通讯和消费电子(简称3C电子)、制造印刷、光伏玻璃等多个工业领域，机器视觉中的光学成像系统具备对目标物体进行成像的能力。通过处理和分析采集的数字图像，可以准确获取目标物体的大小、形态、结构和色彩等多种属性信息。为了确保准确获取这些属性信息，需要对成像系统的调焦、分辨率、畸变、白平衡、色彩还原、信噪比、动态范围以及照明亮度均匀性等多个指标进行测量与标定。通过对光学成像系统进行这样的测量标定，可以对其整体成像性能进行评估，并根据评估结果进行合理调整。
通常可以采用不同测试靶标等标定产品对光学成像系统的各项指标进行单独测量与标定，如ISO 12233分辨率测试卡、动态范围测试卡、24色卡、18％中性灰测试卡等。
分别采用不同测试靶标对成像系统的成像质量的各类指标进行单独测量，单个测试靶标往往只能测试单一指标，当检测光学成像系统的其它指标时，需要更换其它类型的标定产品或者需要移动标定产品的位置，检测多个指标时，采用现有技术的标定产品操作十分复杂。因此，设计一种操作简单、可标定多个指标的测试靶标是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
目前机器视觉行业内，采用不同靶标系统对成像系统的成像质量分析存在以下缺点：
1)靶标单一，单个测试靶标仅能对应成像质量分析的单个指标；
2)多指标检测需频繁更换靶标，不仅操作复杂，而且效率非常低，成本高；
3)靶标状态一致性无法得到充分保证。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种图像质量分析靶标设计方法及装置，通过将测量成像系统成像质量分析的多个测试靶标进行设计融合，得到目标靶标，基于该目标靶标可对图像质量的多个指标进行同时解算，降低了传统方法因频繁更换测试靶标进行图像质量多指标检测所导致的人为误差，提高了图像质量多指标检测的效率和准确性。
第一方面，本申请提供了一种图像质量分析靶标设计方法，该方法包括：
获取用于图像质量分析的第一测试靶标、第二测试靶标、第三测试靶标和第四测试靶标，所述第一测试靶标为包括第一模块和第二模块的测试靶标，所述第一模块为用于图像中心清晰度测试的模块，所述第二模块为用于图像边缘清晰度测试的模块，所述第二测试靶标为包括多个不同标准颜色的色块的测试靶标，所述第三测试靶标为包括多个不同灰度级别的灰度色块的测试靶标，所述第四测试靶标为包括一个标准的中性灰色块的测试靶标；
将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，所述目标靶标中设置有用于对图像质量分析的测试区域进行定位的标定物。
根据本申请的图像质量分析靶标设计方法，通过将测量成像系统成像质量分析的多个测试靶标进行设计融合，得到目标靶标，基于该目标靶标可对图像质量的多个指标进行同时解算，降低了传统方法因频繁更换测试靶标进行图像质量多指标检测所导致的人为误差，提高了图像质量多指标检测的效率和准确性。
根据本申请的一个实施例，所述将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，包括：
获取所述第一测试靶标中的所述第一模块和所述第二模块；
获取所述第二测试靶标中的预设数量个第一色块，所述第一色块通过去除所述第二测试靶标中用于图像白平衡测试的色块后得到；
获取所述第三测试靶标中的多个灰度色块；
将所述第一模块、所述第二模块、所述第一色块、所述多个灰度色块和所述第四测试靶标融合到所述预设靶标中，得到所述目标靶标。
根据本申请的图像质量分析靶标设计方法，通过目标靶标中的第一测试靶标，可以对成像系统的成像清晰度与分辨率进行评估，通过目标靶标中的第二测试靶标可以对成像系统的成像色彩还原性进行测量评估，通过目标靶标中的第三测试靶标可以对成像系统的成像噪声、动态范围以及白平衡状态进行测量评估，通过目标靶标中的第四测试靶标可以对成像系统的成像均匀性进行测量评估，在机器视觉成像质量检测系统中，使用得到的目标靶标可以满足多指标检测需求，为后续机器视觉产品之间的一致性提供关键支撑。
根据本申请的一个实施例，所述将所述第一模块、所述第二模块、所述第一色块、所述多个灰度色块和所述第四测试靶标融合到所述预设靶标中，得到所述目标靶标，包括：
获取所述预设靶标的中心位置，所述第一模块被放置到所述中心位置；
获取所述预设靶标的第一位置，所述第一位置包围所述中心位置，所述第一色块被均匀放置到所述第一位置；
获取所述预设靶标的第二位置，所述第二位置包围所述第一位置，所述多个灰度色块被均匀放置到所述第二位置；
获取所述预设靶标的第三位置，所述第三位置包围所述第二位置，所述第二模块被放置到所述第三位置；
获取所述预设靶标的第四位置，所述第四位置为所述预设靶标中未放置所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述标定物的位置，所述第四测试靶标被放置到所述第四位置。
根据本申请的一个实施例，所述获取所述预设靶标的第一位置之后，所述方法，还包括：
对所述第一色块进行标记，标记后的第一色块被按照顺时针的方式均匀放置在所述第一位置。
根据本申请的一个实施例，所述获取所述预设靶标的第二位置之后，所述方法，还包括：
对所述多个灰度色块进行排列，排列后的相邻灰度色块间的对比度不同。
根据本申请的图像质量分析靶标设计方法，通过将第三测试靶标中的多个不同灰度级别的灰度色块进行排列，使得排列后的相邻灰度色块间具有一定的对比度，以提高得到的目标靶标对成像系统的成像噪声、动态范围以及白平衡状态进行测量评估的准确性。
根据本申请的一个实施例，所述将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标之后，所述方法，还包括：
获取第五测试靶标，所述第五测试靶标为用于图像像素当量测试的测试靶标；
将所述第五测试靶标融合到所述目标靶标中。
根据本申请的图像质量分析靶标设计方法，通过将第五测试靶标融合到目标靶标中，使得融合了该第五测试靶标的目标靶标可以用于对成像系统的成像像素当量进行测量，增加了目标靶标进行成像系统成像质量分析指标测量的多样性，提高了目标靶标的适用性。
第二方面，本申请提供了一种图像质量分析靶标设计装置，该装置包括：
第一获取模块，用于获取用于图像质量分析的第一测试靶标、第二测试靶标、第三测试靶标和第四测试靶标，所述第一测试靶标为包括第一模块和第二模块的测试靶标，所述第一模块为用于图像中心清晰度测试的模块，所述第二模块为用于图像边缘清晰度测试的模块，所述第二测试靶标为包括多个不同标准颜色的色块的测试靶标，所述第三测试靶标为包括多个不同灰度级别的灰度色块的测试靶标，所述第四测试靶标为包括一个标准的中性灰色块的测试靶标；
第一融合模块，用于将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，所述目标靶标中设置有用于对图像质量分析的测试区域进行定位的标定物。
根据本申请的图像质量分析靶标设计装置，通过将测量成像系统成像质量分析的多个测试靶标进行设计融合，得到目标靶标，基于该目标靶标可对图像质量的多个指标进行同时解算，降低了传统方法因频繁更换测试靶标进行图像质量多指标检测所导致的人为误差，提高了图像质量多指标检测的效率和准确性。
根据本申请的一个实施例，所述第一融合模块，还用于：
获取所述第一测试靶标中的所述第一模块和所述第二模块；
获取所述第二测试靶标中的预设数量个第一色块，所述第一色块通过去除所述第二测试靶标中用于图像白平衡测试的色块后得到；
获取所述第三测试靶标中的多个灰度色块；
将所述第一模块、所述第二模块、所述第一色块、所述多个灰度色块和所述第四测试靶标融合到所述预设靶标中，得到所述目标靶标。
根据本申请的图像质量分析靶标设计装置，通过目标靶标中的第一测试靶标，可以对成像系统的成像清晰度与分辨率进行评估，通过目标靶标中的第二测试靶标可以对成像系统的成像色彩还原性进行测量评估，通过目标靶标中的第三测试靶标可以对成像系统的成像噪声、动态范围以及白平衡状态进行测量评估，通过目标靶标中的第四测试靶标可以对成像系统的成像均匀性进行测量评估，在机器视觉成像质量检测系统中，使用得到的目标靶标可以满足多指标检测需求，为后续机器视觉产品之间的一致性提供关键支撑。
根据本申请的一个实施例，所述第一融合模块，还用于：
获取所述预设靶标的中心位置，所述第一模块被放置到所述中心位置；
获取所述预设靶标的第一位置，所述第一位置包围所述中心位置，所述第一色块被均匀放置到所述第一位置；
获取所述预设靶标的第二位置，所述第二位置包围所述第一位置，所述多个灰度色块被均匀放置到所述第二位置；
获取所述预设靶标的第三位置，所述第三位置包围所述第二位置，所述第二模块被放置到所述第三位置；
获取所述预设靶标的第四位置，所述第四位置为所述预设靶标中未放置所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述标定物的位置，所述第四测试靶标被放置到所述第四位置。
根据本申请的一个实施例，所述第一融合模块，还用于：
对所述第一色块进行标记，标记后的第一色块被按照顺时针的方式均匀放置在所述第一位置。
根据本申请的一个实施例，所述第一融合模块，还用于：
对所述多个灰度色块进行排列，排列后的相邻灰度色块间的对比度不同。
根据本申请的图像质量分析靶标设计装置，通过将第三测试靶标中的多个不同灰度级别的灰度色块进行排列，使得排列后的相邻灰度色块间具有一定的对比度，以提高得到的目标靶标对成像系统的成像噪声、动态范围以及白平衡状态进行测量评估的准确性。
根据本申请的一个实施例，所述装置，还包括：
第二获取模块，用于获取第五测试靶标，所述第五测试靶标为用于图像像素当量测试的测试靶标；
第二融合模块，用于将所述第五测试靶标融合到所述目标靶标中。
根据本申请的图像质量分析靶标设计装置，通过将第五测试靶标融合到目标靶标中，使得融合了该第五测试靶标的目标靶标可以用于对成像系统的成像像素当量进行测量，增加了目标靶标进行成像系统成像质量分析指标测量的多样性，提高了目标靶标的适用性。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的图像质量分析靶标设计方法。
第四方面，本申请提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的图像质量分析靶标设计方法。
第五方面，本申请提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现如第一方面所述的图像质量分析靶标设计方法。
第六方面，本申请提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的图像质量分析靶标设计方法。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的ISO 12233分辨率测试卡的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的清晰度测试模块的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的24色卡的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的OECF卡的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的18％中性灰模块的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的输入刃边图像的示意图；
图8是本申请实施例提供的24色卡在目标靶标中的分布位置示意图；
图9是本申请实施例提供的OECF卡在目标靶标中的分布位置示意图；
图10是本申请实施例提供的目标靶标的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计装置的结构示意图；
图12是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
现有的成像系统成像质量检测中，通过不同测试靶标对成像系统指标进行测试，操作繁琐，指标较少，无法全面正确表征成像质量。
针对上述现有技术方案的不足，着眼未来机器视觉行业检测高可靠性需求，本方案突破现有技术方案，提出了一种用于工业机器视觉的成像质量分析综合靶标，该综合靶标基于各类国际标准，将分辨率测试卡、动态范围测试卡、24色卡以及18％中性灰测试卡融合，完成对综合靶标的设计，为成像系统的成像质量检测提供有效解决方案，为机器视觉高可靠性、高一致性提供有力支撑。相比于传统检测方案，将不同指标所对应的测试靶标进行设计后融合，通过该目标靶标可对多个指标进行同时解算。
本申请解决的技术问题，在机器视觉成像质量检测方面具有灵活性、普适性以及综合性等优势，有助于提高检测的效率和准确性，同时降低可能的人为误差，保障机器视觉产品的一致性。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法、图像质量分析靶标设计装置、电子设备和可读存储介质进行详细地说明。
其中，图像质量分析靶标设计方法可应用于终端，具体可由，终端中的硬件或软件执行。
该终端包括但不限于具有触摸敏感表面(例如，触摸屏显示器和/或触摸板)的移动电话或平板电脑等便携式通信设备。还应当理解的是，在某些实施例中，该终端可以不是便携式通信设备，而是具有触摸敏感表面(例如，触摸屏显示器和/或触摸板)的台式计算机。
以下各个实施例中，描述了包括显示器和触摸敏感表面的终端。然而，应当理解的是，终端可以包括诸如物理键盘、鼠标和控制杆的一个或多个其它物理用户接口设备。
本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法，该图像质量分析靶标设计方法的执行主体可以为电子设备或者电子设备中能够实现该图像质量分析靶标设计方法的功能模块或功能实体，本申请实施例提及的电子设备包括但不限于手机、平板电脑、电脑、相机和可穿戴设备等，下面以电子设备作为执行主体为例对本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法进行说明。
如图1所示，该图像质量分析靶标设计方法包括：步骤110和步骤120。
步骤110、获取用于图像质量分析的第一测试靶标、第二测试靶标、第三测试靶标和第四测试靶标，所述第一测试靶标为包括第一模块和第二模块的测试靶标，所述第一模块为用于图像中心清晰度测试的模块，所述第二模块为用于图像边缘清晰度测试的模块，所述第二测试靶标为包括多个不同标准颜色的色块的测试靶标，所述第三测试靶标为包括多个不同灰度级别的灰度色块的测试靶标，所述第四测试靶标为包括一个标准的中性灰色块的测试靶标。
具体而言，该第一测试靶标可以具体为用于评估和测试成像系统获取的图像的分辨率性能的测试靶标，其可以具体为分辨率测试靶标，例如，ISO 12233分辨率测试卡、赛曼星(Siemens Star)测试板以及1951USAF分辨率测试目标等。上述分辨率测试靶标中均包括用于图像中心清晰度测试的模块(即第一模块)以及用于图像边缘清晰度测试的模块(即第二模块)。
该第二测试靶标可以具体为用于检测成像系统获取的图像的色彩还原性能的测试靶标，其可以具体为色卡模块，例如24色卡、GretagMacbeth(X-Rite)ColorChecker、IT8.7/3标准靶标、Kodak Q-13标准靶标以及FADGI 4x5靶标等。上述色块模块中均包括多个不同标准颜色的色块。
该第三测试靶标可以具体为用于对成像系统获取的图像中的Gamma值、信噪比、动态范围以及白平衡进行测试的测试靶标，其可以具体为光电转换函数(Opto-ElectronicConversion Function，OECF)卡，该OECF卡由包括多个不同灰度级别的灰度色块组成，具体可参考国际标准为BS ISO 15739-2023，以及ISO 14524-2009，也可以为同样包括多个不同灰度级别的灰度色块的灰度卡、麦克白图卡等。
该第四测试靶标可以具体为用于对成像系统获取的图像的照明亮度均匀性进行测试的测试靶标，其可以具体为18％中性灰模块，也可以具体是灰卡、标准化灰度卡(如Kodak Gray Card)等包括一个标准的中性灰色块的测试靶标。
步骤120、将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，所述目标靶标中设置有用于对图像质量分析的测试区域进行定位的标定物。
具体而言，本申请以第一测试靶标采用ISO 12233分辨率测试卡、第二测试靶标采用24色卡、第三测试靶标采用OECF卡以及第四测试靶标采用18％中性灰模块为例，对本申请提供的图像质量分析靶标设计方法进行说明。
需要说明的是，本申请中的OECF卡以及24色卡，均以“块”的形式呈现，其中，ISO12233分辨率测试卡也可以以分块形式呈现，故目标靶标在设计时，可以采用“棋盘”作为预设靶标对各个测试靶标进行区分，从而完成对各个测试靶标的融合。
具体地，通过将上述ISO 12233分辨率测试卡、24色卡、OECF卡以及18％中性灰模块融合到预设靶标中的合适位置，得到目标靶标。
需要说明的是，该目标靶标中设置有用于对图像质量分析的测试区域进行定位的标定物，本申请中，采用四角黑白圆块作为标定物，对测试区域进行定位，其中利用坐上标定块对整个目标靶标的测试方向进行限定。其中，测试区域通常指的是在图像或照片中需要进行测试、分析或评估的特定区域，在使用测试靶标(如色卡、灰卡等)进行相机校准或图像质量评估时，测试区域可以是测试靶标上的特定色块、灰度色块或其他标志性元素。
本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法，通过将测量成像系统成像质量分析的多个测试靶标进行设计融合，得到目标靶标，基于该目标靶标可对图像质量的多个指标进行同时解算，降低了传统方法因频繁更换测试靶标进行图像质量多指标检测所导致的人为误差，提高了图像质量多指标检测的效率和准确性。
在一些实施例中，步骤120、将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，可以具体包括：
获取所述第一测试靶标中的所述第一模块和所述第二模块；
获取所述第二测试靶标中的预设数量个第一色块，所述第一色块通过去除所述第二测试靶标中用于图像白平衡测试的色块后得到；
获取所述第三测试靶标中的多个灰度色块；
将所述第一模块、所述第二模块、所述第一色块、所述多个灰度色块和所述第四测试靶标融合到所述预设靶标中，得到所述目标靶标。
同样以第一测试靶标采用ISO 12233分辨率测试卡、第二测试靶标采用24色卡、第三测试靶标采用OECF卡以及第四测试靶标采用18％中性灰模块为例。
具体而言，如图2所示，ISO 12233分辨率测试卡是成像质量检测中的重中之重，主要参考国际标准为ISO 12233-2023。通过空间频率响应(Spatial frequency response，SFR)测量随着空间频率的线条增加对单一影像的所造成影响。简言之SFR就是调制传递函数(Modulation Transfer Function，MTF)的精简版。因为测量MTF需取得昂贵的正弦样版，并且需换算大量的数据。ISO 12233分辨率测试卡主要包括多个四周期斜星测试图案，利用斜星图案“边刃”对垂直、水平以及对角线方向对扩展空间频率响应(Extended SpatialFrequency Response，e-SFR)进行测量。但基本上SFR只需一个双色调的黑白斜线，即可换算出约略相等于MTF的值的解像力评鉴图。ISO 12233分辨率测试卡主要基于e-SFR的完成系统解析力的评估，考虑到在机器视觉应用，主要对中心与边缘各个视场内的成像清晰度进行评估，故采用ISO 12233分辨率测试卡的中间区域“斜方块”作为第一模块，对成像中心清晰度进行测试，并采用ISO 12233分辨率测试卡的周围边缘四个边刃作为第二模块，将第一模块和第二模块作为清晰度测试模块，对成像边缘清晰度进行测试，具体如图3所示。通过第一模块和第二模块可以完成成像系统中心与边缘视场分辨率的测试与评估。
如图4所示，24色卡是成像质量检测中的色彩还原检测模块，主要参考国际标准为BS EN ISOCIE 11664-6-2022Part 6，以及国标GBT7921-2008，通常使用24色卡用来检测相机以及摄像头镜头拍摄的图像色彩还原能力，简单来说就是检测样本标准色与镜头拍摄出来后的偏差。
该24色卡包含六级灰度色块、加色三原色(红、绿和蓝)、减色三原色(黄、品和青)以及肤色和模拟自然物体的真实色彩，其中六级灰度色块主要为白平衡测试模块，故舍去灰色块。其余色块中，提取预设数量个色块作为第一色块，本申请中提取16块。
如图5所示，OECF卡是成像质量检测中的Gamma、信噪比、动态范围以及白平衡检测模块，OECF卡中包含20灰色块，本申请中从OECF卡中获取20个灰度色块作为20灰阶色块，并在灰色背景上将20灰度块按相反的顺序排列，即从最亮的灰度到最暗的灰度是按照相反的顺序排列的。
如图6所示，18％中性灰模块是成像质量检测中的照明亮度均匀性检测模块，通过背景的18％中性灰模块，对图像不同区域内的照明亮度进行测试，从而对其均匀性进行检测，主要参考国标为BS ISO 17957-2015。
通过将ISO 12233分辨率测试卡、24色卡、OECF卡以及18％中性灰模块融合到预设的“棋盘”靶标中，得到目标靶标。
根据本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法，通过目标靶标中的第一测试靶标，可以对成像系统的成像清晰度与分辨率进行评估，通过目标靶标中的第二测试靶标可以对成像系统的成像色彩还原性进行测量评估，通过目标靶标中的第三测试靶标可以对成像系统的成像噪声、动态范围以及白平衡状态进行测量评估，通过目标靶标中的第四测试靶标可以对成像系统的成像均匀性进行测量评估，在机器视觉成像质量检测系统中，使用得到的目标靶标可以满足多指标检测需求，为后续机器视觉产品之间的一致性提供关键支撑。
在一些实施例中，上述步骤中，将所述第一模块、所述第二模块、所述第一色块、所述多个灰度色块和所述第四测试靶标融合到所述预设靶标中，得到所述目标靶标，可以具体包括：
获取所述预设靶标的中心位置，所述第一模块被放置到所述中心位置；
获取所述预设靶标的第一位置，所述第一位置包围所述中心位置，所述第一色块被均匀放置到所述第一位置；
获取所述预设靶标的第二位置，所述第二位置包围所述第一位置，所述多个灰度色块被均匀放置到所述第二位置；
获取所述预设靶标的第三位置，所述第三位置包围所述第二位置，所述第二模块被放置到所述第三位置；
获取所述预设靶标的第四位置，所述第四位置为所述预设靶标中未放置所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述标定物的位置，所述第四测试靶标被放置到所述第四位置。
可以理解的是，为完成图像中心与边缘视场解算的准确性，从ISO 12233分辨率测试卡获取的第一模块即“斜方块”需位于预设靶标的正中心位置，从ISO 12233分辨率测试卡获取的第二模块即四个边刃需位于预设靶标最外围的第三位置。该第三位置包围20灰阶色块所在的第二位置，且该第三位置与第二位置是否紧邻均可。
具体地，可以根据预设靶标的尺寸确定其中心位置，并将“斜方块”放置到该中心位置。
图像分辨率由刃边法计算得到，其原理是通过分析倾斜低对比度中性边缘附近的相机数据进行空间频率响应曲线的测量，首先计算图像每一行的像素矩心，接着对每行的矩心使用最小二乘法进行线性拟合，获得一条关于矩心的直线，根据拟合直线得到四倍超采样的边缘扩散函数，对边缘扩散函数做差分得到线扩散函数，最后由离散傅里叶变换得到调制频率函数。
需要说明的是，为保证计算的图像分辨率的可靠性，输入刃边图像(即包含尖锐边缘或明显对比的图像)需满足一定要求，如图7所示：
1)对于垂直的斜边，感兴趣区域(Region of Interest，ROI)的宽度要小于高度。
2)在ROI中，只允许出现一个斜边，并且大致居中。
3)在底部或者顶部，比例小的那一部分不能低于5个像素。
4)在中心位置，边界到中间斜边的距离需要在20至60个像素之间。
5)高度需要在80到300像素之间。
6)ROI中避免污点，保证图像边界基本连续。
将从24色卡中取得的16块第一色块，从左上角开始，以顺时针方式进行标记，分别标记为1-16。对于摄像头色彩的测试，通过该模块可以完成成像系统对各种色彩的还原情况的评估。该16块第一色块位于预设靶标的“第二圈”(即第一位置)，以顺时针方式，将清晰度模块中的“斜方块”(即第一模块)包围，具体如图8所示。
需要说明的是，该第一位置与中心位置紧邻与否均可。
24色卡是基于CIE2000计算两个色彩之间的差异程度，CIE2000重新定义了色差计算方法，使得在整个CIE Lab(L*a*b*色空间)中，色差计算值与人眼评估更为接近通过成像系统成像后，可在该24色卡得到16个第一色块，对每一个第一色块内像素的sRGB(即标准红绿蓝颜色空间)值进行平均，将sRGB颜色空间转换到Lab颜色空间分别计算差异，色差公式参照CIE2000标准。
该20灰阶色块被放置到包围16个第一色块所在第一位置的第二位置，其中，第二位置与第一位置紧邻与否均可。
在一些实施例中，上述步骤、获取所述预设靶标的第一位置之后，所述方法，还可以具体包括：
对所述第一色块进行标记，标记后的第一色块被按照顺时针的方式均匀放置在所述第一位置。
具体而言，从OECF卡中获取的20灰阶色块，分别标记为1-20。对于成像系统的测试，通过该20灰阶色块可以完成成像系统的成像质量的信噪比等指标进行评估，同时对于不同灰块，可对成像系统白平衡状态进行评估。同时为了提高检测的准确性，对1-20个灰度色块进行设计排列，均匀放置到包围第一色块所在第一位置的第二位置。
在一些实施例中，上述步骤所述获取所述预设靶标的第二位置之后，所述方法，还可以具体包括：
对所述多个灰度色块进行排列，排列后的相邻灰度色块间的对比度不同。
本申请中将16个第一色块所在第一位置的各边分布5个灰度色块，同时为了提高检测的准确性，将排列后的各边分布的每5个灰度色块中的相邻灰度色块之间具有一定的对比度，具体排列状态如图9中所示。
Gamma：通过成像测试模块后，对OECF卡选取，要求区域1(通常是指被用来进行曝光测试的特定区域)未过曝(灰度值＜255，建议210-230)，利用框选工具对20个灰度色块进行选取，与当前灰阶密度匹配后进行gamma解算。以密度作为输入，灰度色块区域的平均像素作为输出，依据gamma计算公式：Vout＝AgVin gamma拟合曲线，得到Gamma值。其中，Vin是输入/实际的像素值，Vout是输出像素值，A为常数。
噪声、信噪比：通过成像测试模块后，对OECF卡选取，要求区域1未过曝，利用框选工具对20个灰度色块进行选取，计算每个灰度色块的均方根(Root Mean Square，RMS)噪声，以及信号(也就是当前选取的灰度色块的平均像素值)与噪声的比值，并将信噪比单位统一至分贝(dB)。
动态范围：通过成像测试模块后，对OECF卡选取，要求区域1未过曝，利用框选工具对20个灰度色块进行选取，计算每个灰度色块的亮度，计算最大亮度与最暗亮度的比值得到基于密度的动态范围。
白平衡：通过成像测试模块后，对OECF卡选取，要求区域1未过曝，利用框选工具对20个灰度色块进行选取，利用RGB与HSV(色相、饱和度、明度)之间的相互转换公式，可以测试出来HSV中S的值，白平衡算法在计算之前需要统一颜色到线性RGB色彩空间，对于应用Gamma变换的颜色需要先进行反变换。将线性RGB空间的颜色转换到HSV空间，用分量S表征白平衡的表现。
18％中性灰模块作为成像质量检测中的照明亮度均匀性检测模块，将其设置在预设“棋盘”靶标中的未放置ISO 12233分辨率测试卡、24色卡、OECF卡和标定物的第四位置。通过对不同位置的18％中性灰模块进行分析，完成对成像系统均匀度的评估。
需要说明的是，ISO 12233分辨率测试卡中的“斜方块”的中心区域同样应放置该18％中性灰模块。
对于非均匀性计算，将18％中性灰模块中，18％的块进行划分，以平均每个测量块的噪声和局部干扰。对RGB转换为线性RGB后，通过矩阵变换将线性RGB转换为三刺激值XYZ，利用Y对亮度不均匀性进行计算。若需计算颜色不均匀性，则需将XYZ转化到Lab空间，利用a，b的值对颜色不均匀性进行计算。
根据本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法，通过将第三测试靶标中的多个不同灰度级别的灰度色块进行排列，使得排列后的相邻灰度色块间具有一定的对比度，以提高得到的目标靶标对成像系统的成像噪声、动态范围以及白平衡状态进行测量评估的准确性。
在一些实施例中，步骤120将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标之后，所述方法，还可以具体包括：
获取第五测试靶标，所述第五测试靶标为用于图像像素当量测试的测试靶标；
将所述第五测试靶标融合到所述目标靶标中。
具体而言，获取用于图像像素当量测试的第五测试靶标，本申请中采用棋盘格模块作为该第五测试靶标。
将该棋盘格模块放置到第二位置与第三位置之间，融合到该目标靶标中，具体如图10所示。
该棋盘格模块是成像检测中的像素当量检测模块，像素当量＝视野尺寸/对应像素个数，利用棋盘格模块的物理尺寸与所占像素量对像素当量进行测量评估。根据棋盘格模块的实际物理尺寸与所占像素完成对像素当量的计算。
融合后得到的目标靶标不仅可对单个视觉模组进行测试，也可利用其对多产品进行检测校正，使其达到各个产品间的成像一致性。相比于固定式成像靶标，本设计理论上可以满足任意变化成像场景，具有极大的灵活性；相比于传统单指标靶标，具有体积小、重复性强、操作性强等优点，对于快速检测的应用场景种具有极大优势。
根据本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法，通过将第五测试靶标融合到目标靶标中，使得融合了该第五测试靶标的目标靶标可以用于对成像系统的成像像素当量进行测量，增加了目标靶标进行成像系统成像质量分析指标测量的多样性，提高了目标靶标的适用性。
本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计方法，执行主体可以为图像质量分析靶标设计装置。本申请实施例中以图像质量分析靶标设计装置执行图像质量分析靶标设计方法为例，说明本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计装置。
本申请实施例还提供一种图像质量分析靶标设计装置。
如图11所示，该图像质量分析靶标设计装置包括：第一获取模块1110、和第一融合模块1120。
第一获取模块1110，用于获取用于图像质量分析的第一测试靶标、第二测试靶标、第三测试靶标和第四测试靶标，所述第一测试靶标为包括第一模块和第二模块的测试靶标，所述第一模块为用于图像中心清晰度测试的模块，所述第二模块为用于图像边缘清晰度测试的模块，所述第二测试靶标为包括多个不同标准颜色的色块的测试靶标，所述第三测试靶标为包括多个不同灰度级别的灰度色块的测试靶标，所述第四测试靶标为包括一个标准的中性灰色块的测试靶标；
第一融合模块1120，用于将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，所述目标靶标中设置有用于对图像质量分析的测试区域进行定位的标定物。
根据本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计装置，通过将测量成像系统成像质量分析的多个测试靶标进行设计融合，得到目标靶标，基于该目标靶标可对图像质量的多个指标进行同时解算，降低了传统方法因频繁更换测试靶标进行图像质量多指标检测所导致的人为误差，提高了图像质量多指标检测的效率和准确性。
在一些实施例中，所述第一融合模块1120，还可以具体用于：
获取所述第一测试靶标中的所述第一模块和所述第二模块；
获取所述第二测试靶标中的预设数量个第一色块，所述第一色块通过去除所述第二测试靶标中用于图像白平衡测试的色块后得到；
获取所述第三测试靶标中的多个灰度色块；
将所述第一模块、所述第二模块、所述第一色块、所述多个灰度色块和所述第四测试靶标融合到所述预设靶标中，得到所述目标靶标。
根据本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计装置，通过目标靶标中的第一测试靶标，可以对成像系统的成像清晰度与分辨率进行评估，通过目标靶标中的第二测试靶标可以对成像系统的成像色彩还原性进行测量评估，通过目标靶标中的第三测试靶标可以对成像系统的成像噪声、动态范围以及白平衡状态进行测量评估，通过目标靶标中的第四测试靶标可以对成像系统的成像均匀性进行测量评估，在机器视觉成像质量检测系统中，使用得到的目标靶标可以满足多指标检测需求，为后续机器视觉产品之间的一致性提供关键支撑。
在一些实施例中，所述第一融合模块1120，还可以具体用于：
获取所述预设靶标的中心位置，所述第一模块被放置到所述中心位置；
获取所述预设靶标的第一位置，所述第一位置包围所述中心位置，所述第一色块被均匀放置到所述第一位置；
获取所述预设靶标的第二位置，所述第二位置包围所述第一位置，所述多个灰度色块被均匀放置到所述第二位置；
获取所述预设靶标的第三位置，所述第三位置包围所述第二位置，所述第二模块被放置到所述第三位置；
获取所述预设靶标的第四位置，所述第四位置为所述预设靶标中未放置所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述标定物的位置，所述第四测试靶标被放置到所述第四位置。
在一些实施例中，所述第一融合模块1120，还可以具体用于：
对所述第一色块进行标记，标记后的第一色块被按照顺时针的方式均匀放置在所述第一位置。
在一些实施例中，所述第一融合模块1120，还可以具体用于：
对所述多个灰度色块进行排列，排列后的相邻灰度色块间的对比度不同。
根据本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计装置，通过将第三测试靶标中的多个不同灰度级别的灰度色块进行排列，使得排列后的相邻灰度色块间具有一定的对比度，以提高得到的目标靶标对成像系统的成像噪声、动态范围以及白平衡状态进行测量评估的准确性。
在一些实施例中，所述装置，还可以具体包括：
第二获取模块，用于获取第五测试靶标，所述第五测试靶标为用于图像像素当量测试的测试靶标；
第二融合模块，用于将所述第五测试靶标融合到所述目标靶标中。
根据本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计装置，通过将第五测试靶标融合到目标靶标中，使得融合了该第五测试靶标的目标靶标可以用于对成像系统的成像像素当量进行测量，增加了目标靶标进行成像系统成像质量分析指标测量的多样性，提高了目标靶标的适用性。
本申请实施例中的图像质量分析靶标设计装置可以是电子设备，也可以是电子设备中的部件，例如集成电路或芯片。该电子设备可以是终端，也可以为除终端之外的其他设备。示例性的，电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)设备、机器人、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobilepersonal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，还可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)、个人计算机(personal computer，PC)、电视机(television，TV)、柜员机或者自助机等，本申请实施例不作具体限定。
本申请实施例中的图像质量分析靶标设计装置可以为具有操作系统的装置。该操作系统可以为微软(Windows)操作系统，可以为安卓(Android)操作系统，可以为IOS操作系统，还可以为其他可能的操作系统，本申请实施例不作具体限定。
本申请实施例提供的图像质量分析靶标设计装置能够实现图1至图10的方法实施例实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。
在一些实施例中，如图12所示，本申请实施例还提供一种电子设备1200，包括处理器1201、存储器1202及存储在存储器1202上并可在处理器1201上运行的计算机程序，该程序被处理器1201执行时实现上述图像质量分析靶标设计方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
需要说明的是，本申请实施例中的电子设备包括上述所述的移动电子设备和非移动电子设备。
本申请实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图像质量分析靶标设计方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述图像质量分析靶标设计方法。
其中，所述处理器为上述实施例中所述的电子设备中的处理器。所述可读存储介质，包括计算机可读存储介质，如计算机只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等。
本申请实施例另提供了一种芯片，所述芯片包括处理器和通信接口，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行程序或指令，实现上述XXXX方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
应理解，本申请实施例提到的芯片还可以称为系统级芯片、系统芯片、芯片系统或片上系统芯片等。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种图像质量分析靶标设计方法，其特征在于，包括：
获取用于图像质量分析的第一测试靶标、第二测试靶标、第三测试靶标和第四测试靶标，所述第一测试靶标为包括第一模块和第二模块的测试靶标，所述第一模块为用于图像中心清晰度测试的模块，所述第二模块为用于图像边缘清晰度测试的模块，所述第二测试靶标为包括多个不同标准颜色的色块的测试靶标，所述第三测试靶标为包括多个不同灰度级别的灰度色块的测试靶标，所述第四测试靶标为包括一个标准的中性灰色块的测试靶标；
将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，所述目标靶标中设置有用于对图像质量分析的测试区域进行定位的标定物。
2.根据权利要求1所述的图像质量分析靶标设计方法，其特征在于，所述将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，包括：
获取所述第一测试靶标中的所述第一模块和所述第二模块；
获取所述第二测试靶标中的预设数量个第一色块，所述第一色块通过去除所述第二测试靶标中用于图像白平衡测试的色块后得到；
获取所述第三测试靶标中的多个灰度色块；
将所述第一模块、所述第二模块、所述第一色块、所述多个灰度色块和所述第四测试靶标融合到所述预设靶标中，得到所述目标靶标。
3.根据权利要求2所述的图像质量分析靶标设计方法，其特征在于，所述将所述第一模块、所述第二模块、所述第一色块、所述多个灰度色块和所述第四测试靶标融合到所述预设靶标中，得到所述目标靶标，包括：
获取所述预设靶标的中心位置，所述第一模块被放置到所述中心位置；
获取所述预设靶标的第一位置，所述第一位置包围所述中心位置，所述第一色块被均匀放置到所述第一位置；
获取所述预设靶标的第二位置，所述第二位置包围所述第一位置，所述多个灰度色块被均匀放置到所述第二位置；
获取所述预设靶标的第三位置，所述第三位置包围所述第二位置，所述第二模块被放置到所述第三位置；
获取所述预设靶标的第四位置，所述第四位置为所述预设靶标中未放置所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述标定物的位置，所述第四测试靶标被放置到所述第四位置。
4.根据权利要求3所述的图像质量分析靶标设计方法，其特征在于，所述获取所述预设靶标的第一位置之后，所述方法，还包括：
对所述第一色块进行标记，标记后的第一色块被按照顺时针的方式均匀放置在所述第一位置。
5.根据权利要求3所述的图像质量分析靶标设计方法，其特征在于，所述获取所述预设靶标的第二位置之后，所述方法，还包括：
对所述多个灰度色块进行排列，排列后的相邻灰度色块间的对比度不同。
6.根据权利要求1-5任一所述的图像质量分析靶标设计方法，其特征在于，所述将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标之后，所述方法，还包括：
获取第五测试靶标，所述第五测试靶标为用于图像像素当量测试的测试靶标；
将所述第五测试靶标融合到所述目标靶标中。
7.一种图像质量分析靶标设计装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取用于图像质量分析的第一测试靶标、第二测试靶标、第三测试靶标和第四测试靶标，所述第一测试靶标为包括第一模块和第二模块的测试靶标，所述第一模块为用于图像中心清晰度测试的模块，所述第二模块为用于图像边缘清晰度测试的模块，所述第二测试靶标为包括多个不同标准颜色的色块的测试靶标，所述第三测试靶标为包括多个不同灰度级别的灰度色块的测试靶标，所述第四测试靶标为包括一个标准的中性灰色块的测试靶标；
第一融合模块，用于将所述第一测试靶标、所述第二测试靶标、所述第三测试靶标和所述第四测试靶标融合到预设靶标中，得到用于图像质量分析的目标靶标，所述目标靶标中设置有用于对图像质量分析的测试区域进行定位的标定物。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述的图像质量分析靶标设计方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的图像质量分析靶标设计方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的图像质量分析靶标设计方法。
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