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車載攝像頭是安裝在車輛上的攝像裝置，主要用于采集車輛周圍環境的圖像信息，為車輛的行駛和安全提供支持。傳統汽車的車載攝像頭只是指倒車影像用的攝像頭，但隨著近幾年汽車的智能化和電動化的功能需要，車載攝像頭開始提出各種新功能要求，而且應用領域也越來越廣，例如從最開始的行車記錄儀，再到現在的變道輔助、駐車輔助、智能駕駛、艙內監控等等。

車載攝像頭劃分

針對功能各異的攝像頭，通過安裝位置和功能應用的不同當前普遍認可的劃分方式：前視，后視，環視，側視，車內監控四種。其安裝位置和名稱可參考下圖：

北測光學實驗室

近年來，自動駕駛技術的迅速發展，車載攝像頭成為自動駕駛感知系統的關鍵組成部分之一。用于捕捉周圍環境的圖像或視頻數據。這些數據可以被自動駕駛系統處理，用來識別和檢測道路標志、車道線、行人、車輛等物體，為自動駕駛的決策系統提供必要的信息。

由于車載攝像頭的重要性，為保障產品的質量，對其可靠性指標和光學性能指標的測試也變得非常重要。北測集團引入了全套的車載攝像頭和汽車側后視鏡的測試能力，并按標準要求建立了光學實驗室，全力為汽車的行駛安全保駕護航。

光學實驗室的布置如下圖所示：

典型測試設備如下：

車載攝像頭光學指標

根據QCT 1128《汽車用攝像頭》，車載攝像頭的光學指標有以下的16個：

幀率 Frame Rate

有效像素 Effective Pixels

視場角 FOV Field of View

解像力MTF值 Modulation Transfer Function

信噪比 SNR Signal Noise Ratio

動態范圍 Dynamic Range

最高照度 Maximum Illumination

最低照度 Minimal Illumination

光軸中心精度 Optical Axis Center Precision

自動增益 Automatic Gain Control

白平衡 White Balance

啟動時間 Startup Time

系統延時 System Delay

色彩還原 Color Rendition

炫光 Flare

鬼像 Ghost

MTF值以及衍生出的SFR值

由于參數較多，以下將分幾期，對這些參數進行詳細講解：

本期重點介紹攝像頭最重要的指標之一：MTF值以及衍生出的SFR值。

在介紹如何解讀MTF值或MTF曲線之前，先要弄明白幾個小問題：

1. 分辨率：又叫解像力，是指鏡頭清晰地再現被攝景物細節的能力；鏡頭的分辨率越高，所拍攝的影像越清晰、細膩。其單位是“線對╱毫米（lp/mm）”、“線寬/像高（LW/PH）”等。

2. 反差：又稱作銳利度，是鏡頭鮮明地再現被攝景物亮部、中灰、暗部層次、影紋細節、亮度對比的能力。反差高的鏡頭，成像輪廓鮮明、邊緣銳利，影調明朗如同刀削斧劈；反差低的鏡頭成像邊緣和輪廓比較“肉”，反應明暗對比的能力較差。分辨率和反差是攝影鏡頭的兩大重要指標。

3. 徑向與切向：在像場內的分辨率標板或光柵中的黑白線條，應按兩個主要方向放置，這兩個方向是檢驗光學成像系統的法定方向，也就是徑向和切向兩種。徑向就是平行于鏡頭成像圈半徑方向上的線條，切向就是平行于鏡頭成像圈切線方向上的線條。

4. 空間頻率：其單位是“線對╱毫米（ lp /mm）”、“線寬╱像高（ LW /PH）”等，MTF曲線的橫坐標就是空間頻率，lp /mm是指攝像頭在一毫米內能分辨出黑白條紋對的數目，其余單位的意義類似。

具體到解像力MTF值?（Modulation Transfer Function，簡稱MTF），是衡量鏡頭解析力的一個重要參數。MTF值定義是原來圖像的調制度M和經過鏡頭后成像的調制度M'之比：即MTF = M’/M

M’值小于M，故MTF的值小于1。MTF值越高，表示鏡頭的解析力越強，圖像的細節表現越好?MTF值越高，鏡頭的解析力越強，能夠更好地還原圖像的細節。

Modulation（M）調制度定義為：M= （Imax - Imin）/(Imax+ Imin)，其中Imax為最大亮度，Imin為最小亮度。比如Imax=100，Imin=1，則調制度M=99/101=0.98MTF值是與空間頻率有關的，MTF值隨著空間頻率的增加而變化的曲線，就是MTF曲線。

一般在實際應用中，MTF曲線越接近理想狀態（即從坐標零點到高空間頻率的MTF值都保持在較高水平），說明鏡頭的成像質量越好。相反，如果MTF曲線在高空間頻率處下降較快，說明鏡頭的解析力在高空間頻率處較差?。

如果經過鏡頭成像之后，影像是跟原物一模一樣的黑白明晰條紋（包括分辨率和銳度），這個鏡頭就有完美的解像力。然而，這樣完美的鏡頭是不存在的，一般的鏡頭成像效果是這樣的：

成像有兩個損失：（1）銳度降低了，黑白邊界變得模糊，這在一定程度上是由光波衍射造成的；（2）太密集的黑白條紋變得不可分辨，這是由于密集條紋銳度降低導致的結果，所以也跟衍射有關。銳度或對比度的丟失最終導致鏡頭的有限分辨率。

完美的鏡頭，也受光波衍射現象的限制。太陽下影子的邊緣不是完全清晰，總是有一定的模糊。這是因為光是一種電磁波，電磁波有衍射現象，經過物體的邊緣會偏離直線傳播的方向。鏡頭的口徑有一定大小，光線經過鏡頭光圈的邊緣也會發生衍射，使得黑白的邊界變得模糊。黑白條紋的頻率越高，衍射的影響越大，最終導致條紋成像的不可分辨。

人眼最低能識別的反差是0.05，一般選定MTF=0.05時的空間頻率值為目視分辨率；如下紫色曲線的鏡頭分辨率是70lp/mm,紅色曲線鏡頭分辨率是100lp/mm；

根據以上的描述，如果我們要計算MTF值，則需要計算不同的空間頻率下的響應值,需要拍很多張圖片呢才行，非常的不方便。為了簡化測試，更常用的操作是只拍一張照片，再計算SFR值，從SFR值再推算出MTF曲線。QCT 1128標準中的MTF值就是依據這種方法測算出來的。

SFR(Spatial Frequency Response)空間頻率響應：根據數學理論推導,人們發現只需要一個黑白的斜邊（刀口）即可換算出約略相等于所有空間頻率下的MTF。MTF常用于光學系統，而SFR常用于成像系統，成像系統包含一個光學系統。

SFR是測量隨著空間頻率的線條增加對單一影像所造成的影響，測試結果同時受鏡頭和感光器件以及處理程序的影響。

SFR不需要拍攝不同的空間頻率下的線對。它只需要一個黑白的斜邊（刃邊）即可換算出約略相等于所有空間頻率。

在SFR計算中最主要的幾步：求導+傅里葉變換

（1）SFR是通過這條斜邊的圖進行超采樣的到一條更加細膩的黑白變換的直線（ESF）。

（2）然后通過這條直線求導得到直線的變化率（LSF）。

（3）然后對將這個變化率進行FFT(DFT)變換就能得到各個頻率下的MTF的值。

最后再提下MTF50和MTF50P，這兩個指標是常用的表示成像設備視覺清晰度的參數。

依上面的分析，如果成像設備是個純粹的光學設備，則其MTF的最大值是在橫坐標（空間頻率）為零的位置，之后隨著空間頻率的變大，MTF值逐漸變小，MTF50是指MTF曲線上MTF為原點值50%時對應的空間頻率值，一定程度上可以表示成像系統獲取圖像細節的能力。

但目前在用的成像設備均會在光學成像后，再使用圖像處理軟件對圖像進行銳化，這就使得MTF的最大值并不出現在坐標原點處，表現在MTF曲線上，就是會有一個過沖，出現一個位置不在坐標原點的峰值，MTF50P是指峰值MTF降為50%時對應的空間頻率值。

MTF50P的結果值往往比MTF50更具參考性。 

實測出的MTF曲線。

QC/T 1128 測試項目