本发明涉及计算机图像处理领域，尤其涉及摄像设备的动态成像质量评价技术。
背景技术：
对于观测组合(摄像单元 观测信息处理单元)摄像单元来说，要观测的目标分为动态目标和静态目标。静态目标是静止不动的，与静态目标相比，动态目标有更多的不确定性，对观测组合摄像单元的软硬件性能要求也更高，这就导致一些非静止状态异常情况的不可控，例如，静态场景变化的素数数量较少，所占用的传输带宽小，一旦有运动场景出现，每一帧图像都有较多变化，所需带宽激增，如果设计不够充分，会出现图像卡顿、马赛克、延迟等异常现象。因此，为了使设计出的观测组合的成像效果满足要求，需要对观测组合的成像质量进行评价。但是，对成像质量进行评价通常采用主观判断的方式，受参与评价人员的主观影响较大，缺乏量化的评价标准，导致评价结果准确度不高。
因此，针对以上不足，需要提供一种新型的静态和动态相结合的成像质量评价系统及评价方法。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于现有的成像质量评价受参与评价人员的主观影响较大，缺乏量化的评价标准，导致评价结果准确度不高，针对现有技术中的缺陷，提供一种成像质量评价系统及成像质量评价方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种成像质量评价系统，包括：静态测试卡、动态测试卡、补光灯及调速电机；
所述静态测试卡上设置有明暗两部分实景图、灰阶图和三线靶；
所述动态测试卡上设置有包括若干个扇区的西门子星形图案；
所述补光灯用于观测时对所述静态测试卡/动态测试卡进行补光；
所述调速电机用于带动所述动态测试卡旋转。
可选地，所述系统还包括：底座和支架，所述底座和支架用于支撑所述调速电机的传动轴。
可选地，所述补光灯的数量为八个，分别位于静态测试卡和动态测试卡的四个角。
可选地，所述灰阶图为13阶灰阶图。
可选地，所述三线靶的最小线宽为摄像单元最小分辨的条纹间隔整数倍。
可选地，所述动态测试卡上设置有包括36个扇区的西门子星形图案。
本发明还提供了一种采用上述系统进行成像质量评价的方法，包括：
静态成像质量评价：
利用摄像单元观测所述静态测试卡，并记录观测数据；
动态成像质量评价：
保持所述动态测试卡呈静止状态，利用摄像单元观测所述动态测试卡，并记录观测到的可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径r0；
控制调速电机，使其按照一定速度旋转，利用摄像单元观测所述动态测试卡，并记录观测到的可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径r；
根据r/r0的值评价动态成像质量。
可选地，所述方法还包括：
控制调速电机，改变其旋转速度，利用摄像单元观测所述动态测试卡，并记录观测到的可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径r；
根据r/r0的值评价动态成像质量。
实施本发明的成像质量评价系统及成像质量评价方法，具有以下有益效果：
将静态和动态成像质量评价结合起来，能够更好地检验观测组合整体软硬件性能，提高观测组合的研制水平，提高观测组合的实战能力。
附图说明
图1是本发明实施例一的静态测试卡的结构示意图，其中a表示明暗实景图，b表示灰阶图，c表示三线靶；
图2是图1中的灰阶图；
图3中图1中的三线靶；
图4是本发明实施例一的静态测试的环境布设图；
图5是本发明实施例一的动态测试卡的结构示意图；
图6是本发明实施例一的动态测试的系统的正视图；
图7为图6的侧视图；
图8是本发明实施例一的动态测试的环境布设图；
图9是本发明实施例一的西门子星形的一个扇区；
图10是动态测试过程中摄像单元观测到的采样图像，其中(a)为静止情况，(b)为理想动态测试情况，(c)为实际动态测试情况。
其中，1表示单元测试设备，2表示固定板，3表示led灯，4表示底座和支架，5表示动态测试卡，6表示调速电机，7表示传动轴，8表示控制器，9表示摄像单元，10表示观测信息处理单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供的成像质量评价系统包括静态测试卡、动态测试卡、8个补光灯、调速电机以及底座和支架；
如图1、图2和图3所示，所述静态测试卡上设置有明暗两部分实景图、13阶灰阶图和三线靶；
如图5所示，所述动态测试卡上设置有包括36个扇区的西门子星形图案；
如图6所示，所述补光灯用于观测时对所述静态测试卡/动态测试卡进行补光，8个补光灯分别位于静态测试卡和动态测试卡的四个角；
所述调速电机用于带动所述动态测试卡旋转；
所述支架底部固定在底座上，所述静态测试卡/动态测试卡固定在所述支架顶部用于支撑所述调速电机的传动轴。
如图4所示，静态测试时，将摄像单元对准所述静态测试卡的正面，摄像单元到测试卡的距离以3m为例(可根据实际适当调整)，连接观测信息处理单元与单元测试设备，完成环境布置。所述单元测试设备1可以显示图像，包括实时显示图像、将视频或图像自动保存至本地、对视频进行回放，以及对摄像单元参数的显示，包括曝光情况、增益、温度、视场大小等等。
将设备按图4所示布设好后，给摄像单元加电，摄像单元开始观测静态测试卡，对明暗实景图、13阶灰阶图以及最小线宽为3.45mm整数倍的三线靶进行观测，记录观测数据。通过摄像单元显示的图像，如图2中最左侧一列带标注的图像，可以清晰分辨三线靶的类型，据此可以直接判断出该类型三线靶的线宽，根据观测数据对摄像单元的静态成像质量进行评价。亦可改变摄像单元与测试卡的距离，进行比较实验。
如图6和图7所示，动态测试时，可将动态测试卡5安装在固定板上，在固定板2的四个角分别安装一个led补光灯3，在控制器8的控制下，调速电机6通过其传动轴7带动动态测试卡5转动，传动轴可以通过底座和支架4来支撑，其中，动态测试卡可选用ye0220测试卡，由具有36个扇区的西门子星形组成。
如图8所示，将摄像单元对准动态测试卡正面中心处，摄像单元9到测试卡的距离以3m为例(可根据实际情况适当调整)，连接观测信息处理单元10与单元测试设备，完成环境布置。
将设备按图8所示布设好后，摄像单元加电，保持动态测试卡呈静止状态，利用摄像单元观测测试卡，在单元测试设备中用软件记录图9中的r0的值，r0的理论值不大于40mm。然后给调速电机及控制器通电，使调速电机以一定的速度(单位r/s)旋转，再次利用摄像单元观测测试卡，并记录观测数据。
摄像单元探测器的单个像元尺寸以6.5μm为例，焦距以11.3mm为例，则对在指定距离下成像大小为单个像元所对应的物体尺寸计算公式如下：
其中，λ为单个像元尺寸，f为探测器焦距，s为物体距离探测器光心(即摄像单元光学镜片的中心)距离，l为待计算的物体尺寸。
以动态测试卡可分辨最小条纹间距对应为2个像元进行计算，根据计算，在3m远的距离处，摄像单元最小分辨的条纹间隔应为3.45mm。
西门子星形中36个扇区均匀分布，每个扇区对应的弧度值为5°，如图9所示。弧长l＝n×π×r/180，其中n是圆心角度数，r是半径，l是圆心角弧长。取l＝3.45mm，计算可知r≈40mm。
当测试卡以恒定速度转动时，在3m远的距离通过摄像单元进行观测，摄像单元的采样图像可能为图10所示：静态(转速为0)情况下，r＝r0，理想动态测试情况下r＝r1，实际动态测试情况下r＝r2。
摄像单元观测采样图像如图10所示，r0、r1、r2为可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径，其数值大小可作为图像动态性能的判断依据。r/r0越接近1，说明摄像单元的动态性能越好。
实施例二
本实施例提供了一种采用实施例一所述的成像质量评价系统进行成像质量评价的方法，所述方法包括静态成像质量评价和动态成像质量评价两部分。
静态成像质量评价：
利用摄像单元观测所述静态测试卡，并记录观测数据；
动态成像质量评价：
保持所述动态测试卡呈静止状态，利用摄像单元观测所述动态测试卡，并记录观测到的可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径r0；
控制调速电机，使其分别按照1r/s和2r/s的速度旋转，利用摄像单元在两个转速下分别观察摄像单元对动态测试卡成像的清晰程度，并记录观测到的可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径r，根据观测结果可知，动态测试卡处于静态时，成像的清晰程度更好，动态测试卡处于旋转运动状态时，转速较慢的情况下成像效果比较好。
根据r/r0的值评价动态成像质量。
根据静态成像质量评价结果与动态成像质量评价结合综合判断成像质量。
综上所述，本发明实施例的成像质量评价系统及采用该系统进行成像质量评价的方法具有以下效果：
(1)采用静态和旋转运动的动态成像质量评价相结合方式，提高了成像质量评价的准确性和效率；
(2)采用设计定量指标(例如明暗实景图、灰阶图、三线靶、r/r0等)比较观测图像质量，能够得出更精准的测试结论；
(3)能够实现高的性价比。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种成像质量评价系统，其特征在于，包括：静态测试卡、动态测试卡、补光灯及调速电机；
所述静态测试卡上设置有明暗两部分实景图、灰阶图和三线靶；
所述动态测试卡上设置有包括若干个扇区的西门子星形图案；
所述补光灯用于观测时对所述静态测试卡/动态测试卡进行补光；
所述调速电机用于带动所述动态测试卡旋转。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：底座和支架，所述底座和支架用于支撑所述调速电机的传动轴。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述补光灯的数量为八个，分别位于静态测试卡和动态测试卡的四个角。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述灰阶图为13阶灰阶图。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述三线靶的最小线宽为摄像单元最小分辨的条纹间隔整数倍。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述动态测试卡上设置有包括36个扇区的西门子星形图案。
7.采用权利要求1所述的系统进行成像质量评价的方法，其特征在于，包括：
静态成像质量评价：
利用摄像单元观测所述静态测试卡，并记录观测数据；
动态成像质量评价：
保持所述动态测试卡呈静止状态，利用摄像单元观测所述动态测试卡，并记录观测到的可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径r0；
控制调速电机，使其按照一定速度旋转，利用摄像单元观测所述动态测试卡，并记录观测到的可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径r；
根据r/r0的值评价动态成像质量。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
控制调速电机，改变其旋转速度，利用摄像单元观测所述动态测试卡，并记录观测到的可分辨西门子星形条纹黑色部分的最小同心圆半径r；
根据r/r0的值评价动态成像质量。
技术总结