线阵相机测试系统和方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202410019153.4(22)申请日 2024.01.05(71)申请人 浙江双元科技股份有限公司地址 310015 浙江省杭州市莫干山路1418-41号2号楼(72)发明人 阮永蔚史良悦钟洪萍胡美琴(74)专利代理机构 北京市隆安律师事务所 11323专利代理师 杨云(51)Int.Cl.H04N 17/00(2006.01)(54)发明名称一种线阵相机测试系统和方法(57)摘要本发明公开了一种线阵相机测试系统及方法，系统包括光源、辐照计以及控制设备；控制设备控制光源关闭，按照预先计算获得。

2、的时域图像曝光时间组控制待测试线阵相机采集预设数量的暗场时域图像，并设置待测试线阵相机的输出信号位；控制设备控制开启所述光源，在设定的光照强度下根据时域图像曝光时间组控制待测试线阵相机采集预设数量的明场时域图像，并在采集过程中根据灰度值变化调整待测试线阵相机的输出信号位，计算明场时域图像的光子数；根据暗场时域图像及其相关参数、明场时域图像及其相关参数以及光子数，计算时域相关参数并绘制时域相关曲线图；该系统能够能够降低获取图像的误差，提高后续参数计算的准确性。权利要求书3页 说明书17页 附图3页CN 117528066 A2024.02.06CN 117528066 A1.一种线阵相机测试系统。

3、，其特征在于，包括光源、辐照计以及控制设备；所述控制设备控制所述光源关闭，按照预先计算获得的时域图像曝光时间组控制待测试线阵相机采集预设数量的暗场时域图像，并设置所述待测试线阵相机的输出信号位，将所述暗场时域图像及其对应的起始数位进行存储，所述时域图像采集曝光时间组包括多个曝光时间；所述控制设备控制开启所述光源，在设定的光照强度下根据所述时域图像曝光时间组控制所述待测试线阵相机采集预设数量的明场时域图像，并在采集过程中根据灰度值变化调整所述待测试线阵相机的输出信号位，通过所述辐照计获取每个明场时域图像辐照度，根据所述辐照度计算所述明场时域图像的光子数，将计算获得的光子数、所述明场时域图像及其对。

4、应的起始数位进行存储；所述控制设备根据所述暗场时域图像及其对应的起始数位、所述明场时域图像及其对应的起始数位以及所述光子数，计算时域相关参数并绘制时域相关曲线图。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制设备控制所述光源在设定光照强度下，测试获得待测试线阵相机的输出信号饱和曝光时间，根据待测试线阵相机的最小曝光时间和所述输出信号饱和曝光时间，确定时域图像采集曝光时间组；所述时域图像曝光时间组包括从所述最小曝光时间依次等值增大至所述输出信号饱和曝光时间。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述控制设备控制所述待测试线阵相机在每个曝光时间下分别采集两张暗场时域图像，并设置所述待测。

5、试线阵相机输出所述暗场时域图像为输出信号的第0位至第Bp1位，其中，Bp为待测试线阵相机输出信号的像素位深；对采集的暗场时域图像进行存储并记录对应的曝光时间。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述控制设备根据所述时域图像曝光时间组控制所述待测试线阵相机采集预设数量的明场时域图像，并在采集过程中根据灰度值变化调整所述待测试线阵相机的输出信号位，包括：初始时，设置所述待测试相机输出所述明场时域图像的灰度值为输出信号的第0位至第Bp1位，其中，Bp为待测试线阵相机输出信号的像素位深；控制所述待测试相机在从最小曝光时间开始，依次在每个曝光时间下分别采集两张明场时域图像，并在每次采集明场时域。

6、图像之后检测是否出现灰度值溢出；出现灰度值溢出且所述输出信号的起始位数小于待测试相机输出信号数位与像素位深之差时，将所述待测试相机输出信号的起始位数和末位数加1并继续采集明场时域图像，直到完成所有的曝光时间下明场时域图像的采集。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制设备读取所述暗场时域图像和明场时域图像，并基于EMVA1288标准和起始数位分别计算相应的曝光时间下的暗场时域输出信号的数字量化值和明场时域输出信号的数字量化值，以所述明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化值之差为纵坐标，光子数为横坐标绘制灵敏度曲线；基于EMVA1288标准，根据所述暗场时域输出信号的。

7、数字量化值和明场时域输出信号的数字量化值分别计算相应曝光时间下的暗场时域输出信号的数字量化方差和明场时域输出信号的数字量化方差，以所述明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化值之差为纵坐标，明场时域输出信号的数字量化方差和暗场时域输出信号的数字量权利要求书1/3 页2CN 117528066 A2化方差之差为横坐标，绘制光子转移曲线图。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制设备基于所述EMVA1288标准，根据所述暗场时域输出信号的数字量化方差和时间的曲线进行拟合获得的直线斜率计算暗电流；在线性区间内获取多个暗场时域输出信号的数字量化值和明场时域输出信号的数字量化值。

8、进行线性拟合，根据拟合获得直线计算线性误差；根据所述光子转移曲线图进行拟合计算相机系统增益；在线性区间内获取多个光子数以及明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化值之差进行线性拟合获得光响应曲线，计算所述光响应曲线的斜率获得响应度，根据所述响应度和相机系统增益获得量子效率；根据所述光子数计算信噪比；根据所述相机系统增益和暗场时域输出信号的数字量化值计算满阱容量；根据所述暗场时域输出信号的数字量化值方差、相机系统增益以及量子效率计算绝对灵敏度阈值；根据所述光子数和信噪比绘制信噪比曲线；根据所述暗场时域输出信号的数字量化值绘制暗场输出信号曲线图；根据光子数和线性误差绘制非线性度曲线。

9、。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制设备还用于控制开启所述光源并设置光照强度，查找所述光子转移曲线图上饱和输出信号的数字量化值乘以50%的点对应的横坐标光子数，根据对应的横坐标光子数计算空域曝光时间，在固定的所述空域曝光时间下采集预设数量的明场空域图像并存储；控制设备控制关闭所述光源，在固定的所述空域曝光时间下采集预设数量的暗场空域图像并存储；所述控制设备根据所述明场空域图像和所述暗场空域图像计算空域相关参数并绘制空域相关曲线。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述空域曝光时间通过以下公式进行计算：；其中，t为空域曝光时间，为光子转移曲线图上饱和输出信号的数字量化值乘以。

10、50%的点对应的横坐标光子数，是明场时域图像上每个像素的面积，是光源的波长，E为光照强度。9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制设备基于所述EMVA1288标准，根据所述明场空域图像和所述暗场空域图像计算空域方差、行空域方差、列空域方差、像素空域方差、行空域暗场方差、列空域暗场方差以及像素暗场空域方差；根据所述空域方差、行空域方差、列空域方差、像素空域方差、行空域暗场方法、列空域暗场方差以及像素暗场空域方差，计算暗信号不均匀性、行相关暗信号不均匀性、像素相关暗信号不均匀性、光响应不均匀性、行相关光响应不均匀性、像素相关光响应不均匀性，并绘制PRNU半对数直方图、DSNU半对数直方图。

11、、PRNU半对数累计直方图、DSNU半对数累计直方图、水平方向PRNU频谱图、水平方向DSNU频谱图以及水平方向断面图。10.一种应用于如权利要求19任一所述系统的线阵相机测试方法，其特征在于，包括：控制设备控制光源关闭，按照预先计算获得的时域图像曝光时间组控制待测试线阵相机采集预设数量的暗场时域图像，并设置所述待测试线阵相机的输出信号位，将所述暗场权利要求书2/3 页3CN 117528066 A3时域图像及其对应的起始数位进行存储，所述时域图像采集曝光时间组包括多个曝光时间；控制设备控制开启所述光源，在设定的光照强度下根据所述时域图像曝光时间组控制所述待测试线阵相机采集预设数量的明场时域图。

12、像，并在采集过程中根据灰度值变化调整所述待测试线阵相机的输出信号位，通过所述辐照计获取每个明场时域图像辐照度，根据所述辐照度计算所述明场时域图像的光子数，将计算获得的光子数、所述明场时域图像及其对应的起始数位进行存储；控制设备根据所述暗场时域图像及其对应的起始数位、所述明场时域图像及其对应的起始数位以及所述光子数，计算时域相关参数并绘制时域相关曲线图。权利要求书3/3 页4CN 117528066 A4一种线阵相机测试系统和方法技术领域0001本发明涉及线阵相机测试领域，尤其设计一种线阵相机测试系统和方法。背景技术0002EMVA1288是欧洲机器视觉协会（European Machine V。

13、ision Association）制定的一个标准，用于描述和定义数字相机的性能参数和测试方法，它包括了一系列的测试方法和报告规范，以便准确测量和报告相机的性能参数，例如分辨率、噪声、动态范围、灵敏度、饱和度等。0003线阵相机是一种常用的获取图像的设备，通常用于工业、科学和医疗场景中。为了评估线阵相机的性能，需要对其进行参数测试和性能评估。为了确保不同制造商的线阵相机之间可以进行公平的性能比较，需要一种标准化的测试方法。0004专利文献CN 102253594 B公开了一种基于EMNA1288标准的相机性能测试平台，用于对被测相机进行性能测试，包括积分球、暗箱、设置于暗箱中的光功率计、计算机。

14、控制系统和支架。该测试平台能够测试EMVA1288标准规定的全部参数，结构简单、成本低廉。0005专利文献CN 208724108 U公开了一种基于EMVA1288标准的相机性能测试装置，测试装置主要由LED平板光源、圆筒光路、光阑、相机转接环及相机暗室等几部分组成，结构紧凑，使整个测试装置能以便携式仪器的形式实现，与配套计算机软件结合可以全自动地完成EMVA1288全套参数测试。0006专利文献CN 103698682 B公开了一种基于FPGA技术的CMOS图像传感器测试装置，特别是一种基于EMVA1288测试标准的性能测试平台。该测试装置结构简单，测试流程方便快捷；装置中加入温控箱，无需整。

15、体移动测试装置即可改变待测试的CMOS图像传感器芯片的温度，使得待测试的CMOS图像传感器的高温性能测试更加方便快捷。0007上述专利提供的测试装置以及EMNA1288标准主要针对面阵相机或图像传感器，无法直接应用于线阵传感器，此外，绝大部分的相机饱和输出信号位深大于该相机获取图像的像素位深，使用常规的测试方法，如果对获取的所有图像都取输出信号的低位，那么会导致大于像素最大灰度值的输出信号数值全部都为最大灰度值，此时无法获取到饱和输出信号以及其他相关参数；如果对获取的所有图像都取输出信号的高位，那么会导致暗场图像或者灰度值小的眀场图像误差非常大，甚至会导致小于像素最大灰度值的输出信号全部为0，。

16、影响后续参数计算的准确性。发明内容0008本发明提供了一种线阵相机测试系统和方法，适用于线阵传感器，并能够有效降低获取图像的误差，提高后续参数计算的准确性。0009一种线阵相机测试系统，包括光源、辐照计以及控制设备；所述控制设备控制所述光源关闭，按照预先计算获得的时域图像曝光时间组控制待测试线阵相机采集预设数量的暗场时域图像，并设置所述待测试线阵相机的输出信号说明书1/17 页5CN 117528066 A5位，将所述暗场时域图像及其对应的起始数位进行存储，所述时域图像采集曝光时间组包括多个曝光时间；所述控制设备控制开启所述光源，在设定的光照强度下根据所述时域图像曝光时间组控制所述待测试线阵相。

17、机采集预设数量的明场时域图像，并在采集过程中根据灰度值变化调整所述待测试线阵相机的输出信号位，通过所述辐照计获取每个明场时域图像辐照度，根据所述辐照度计算所述明场时域图像的光子数，将计算获得的光子数、所述明场时域图像及其对应的起始数位进行存储；所述控制设备根据所述暗场时域图像及其对应的起始数位、所述明场时域图像及其对应的起始数位以及所述光子数，计算时域相关参数并绘制时域相关曲线图。0010进一步地，所述控制设备控制所述光源在设定光照强度下，测试获得待测试线阵相机的输出信号饱和曝光时间，根据待测试线阵相机的最小曝光时间和所述输出信号饱和曝光时间，确定时域图像采集曝光时间组；所述时域图像曝光时间组。

18、包括从所述最小曝光时间依次等值增大至所述输出信号饱和曝光时间。0011进一步地，所述控制设备控制所述待测试线阵相机在每个曝光时间下分别采集两张暗场时域图像，并设置所述待测试线阵相机输出所述暗场时域图像为输出信号的第0位至第Bp1位，其中，Bp为待测试线阵相机输出信号的像素位深；对采集的暗场时域图像进行存储并记录对应的曝光时间。0012进一步地，所述控制设备根据所述时域图像曝光时间组控制所述待测试线阵相机采集预设数量的明场时域图像，并在采集过程中根据灰度值变化调整所述待测试线阵相机的输出信号位，包括：初始时，设置所述待测试相机输出所述明场时域图像的灰度值为输出信号的第0位至第Bp1位，其中，Bp。

19、为待测试线阵相机输出信号的像素位深；控制所述待测试相机在从最小曝光时间开始，依次在每个曝光时间下分别采集两张明场时域图像，并在每次采集明场时域图像之后检测是否出现灰度值溢出；出现灰度值溢出且所述输出信号的起始位数小于待测试相机输出信号数位与像素位深之差时，将所述待测试相机输出信号的起始位数和末位数加1并继续采集明场时域图像，直到完成所有的曝光时间下明场时域图像的采集。0013进一步地，所述控制设备读取所述暗场时域图像和明场时域图像，并基于EMVA1288标准和起始数位分别计算相应的曝光时间下的暗场时域输出信号的数字量化值和明场时域输出信号的数字量化值，以所述明场时域输出信号的数字量化值和暗场时。

20、域输出信号的数字量化值之差为纵坐标，光子数为横坐标绘制灵敏度曲线；基于EMVA1288标准，根据所述暗场时域输出信号的数字量化值和明场时域输出信号的数字量化值分别计算相应曝光时间下的暗场时域输出信号的数字量化方差和明场时域输出信号的数字量化方差，以所述明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化值之差为纵坐标，明场时域输出信号的数字量化方差和暗场时域输出信号的数字量化方差之差为横坐标，绘制光子转移曲线图。0014进一步地，所述控制设备基于所述EMVA1288标准，根据所述暗场时域输出信号的数字量化方差和时间的曲线进行拟合获得的直线斜率计算暗电流；在线性区间内获取多个说明书2/17 。

21、页6CN 117528066 A6暗场时域输出信号的数字量化值和明场时域输出信号的数字量化值进行线性拟合，根据拟合获得直线计算线性误差；根据所述光子转移曲线图进行拟合计算相机系统增益；在线性区间内获取多个光子数以及明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化值之差进行线性拟合获得光响应曲线，计算所述光响应曲线的斜率获得响应度，根据所述响应度和相机系统增益获得量子效率；根据所述光子数计算信噪比；根据所述相机系统增益和暗场时域输出信号的数字量化值计算满阱容量；根据所述暗场时域输出信号的数字量化值方差、相机系统增益以及量子效率计算绝对灵敏度阈值；根据所述光子数和信噪比绘制信噪比曲线；根据。

22、所述暗场时域输出信号的数字量化值绘制暗场输出信号曲线图；根据光子数和线性误差绘制非线性度曲线。0015进一步地，所述控制设备还用于控制开启所述光源并设置光照强度，查找所述光子转移曲线图上饱和输出信号的数字量化值乘以的点对应的横坐标光子数，根据对应的横坐标光子数计算空域曝光时间，在固定的所述空域曝光时间下采集预设数量的明场空域图像并存储；控制设备控制关闭所述光源，在固定的所述空域曝光时间下采集预设数量的暗场空域图像并存储；所述控制设备根据所述明场空域图像和所述暗场空域图像计算空域相关参数并绘制空域相关曲线。0016进一步地，所述空域曝光时间通过以下公式进行计算：；其中，t为空域曝光时间，为光子转。

23、移曲线图上饱和输出信号的数字量化值乘以50%的点对应的横坐标光子数，是明场时域图像上每个像素的面积，是光源的波长，E为光照强度。0017进一步地，所述控制设备基于所述EMVA1288标准，根据所述明场空域图像和所述暗场空域图像计算空域方差、行空域方差、列空域方差、像素空域方差、行空域暗场方法、列空域暗场方差以及像素暗场空域方差；根据所述空域方差、行空域方差、列空域方差、像素空域方差、行空域暗场方差、列空域暗场方差以及像素暗场空域方差，计算暗信号不均匀性、行相关暗信号不均匀性、像素相关暗信号不均匀性、光响应不均匀性、行相关光响应不均匀性、像素相关光响应不均匀性，并绘制PRNU半对数直方图、DSN。

24、U半对数直方图、PRNU半对数累计直方图、DSNU半对数累计直方图、水平方向PRNU频谱图、水平方向DSNU频谱图以及水平方向断面图。0018一种应用于上述系统的线阵相机测试方法，包括：控制设备控制光源关闭，按照预先计算获得的时域图像曝光时间组控制待测试线阵相机采集预设数量的暗场时域图像，并设置所述待测试线阵相机的输出信号位，将所述暗场时域图像及其对应的起始数位进行存储，所述时域图像采集曝光时间组包括多个曝光时间；控制设备控制开启所述光源，在设定的光照强度下根据所述时域图像曝光时间组控制所述待测试线阵相机采集预设数量的明场时域图像，并在采集过程中根据灰度值变化说明书3/17 页7CN 1175。

25、28066 A7调整所述待测试线阵相机的输出信号位，通过所述辐照计获取每个明场时域图像辐照度，根据所述辐照度计算所述明场时域图像的光子数，将计算获得的光子数、所述明场时域图像及其对应的起始数位进行存储；控制设备根据所述暗场时域图像及其对应的起始数位、所述明场时域图像及其对应的起始数位以及所述光子数，计算时域相关参数并绘制时域相关曲线图。0019本发明提供的线阵相机测试系统和方法，至少包括如下有益效果：（1）相机饱和输出信号大于像素位深的情况下，能够获取完整区间内输出信号的方法，相比原来的转化方法减小了误差，获取的图像结果更加准确；（2）基于理论性的EMVA1288测试标准，提炼为更加适用于线阵。

26、相机的详细的实施步骤，降低了测试的复杂性，简约明了，容易复现，普适性强，能够提高生产效率；（3）系统的硬件成本低廉，安装过程操作简单。附图说明0020图1为本发明提供的线阵相机测试系统一种实施例的结构示意图。0021图2为本发明提供的线阵相机测试系统中采集明场时域图像时输出信号位一种实施例的流程图。0022图3为本发明提供的线阵相机测试方法一种实施例的流程图。具体实施方式0023为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。0024参考图1，在一些实施例中，提供一种线阵相机测试系统，包括光源1、辐照计2以及控制设备3；控制设备3控制光源1关闭，按。

27、照预先计算获得的时域图像曝光时间组控制待测试线阵相机4采集预设数量的暗场时域图像，并设置待测试线阵相机4的输出信号位，将所述暗场时域图像及其对应的起始数位进行存储，所述时域图像采集曝光时间组包括多个曝光时间；控制设备3控制开启光源1，在设定的光照强度下根据所述时域图像曝光时间组控制待测试线阵相机4采集预设数量的明场时域图像，并在采集过程中根据灰度值变化调整待测试线阵相机4的输出信号位，通过辐照计2获取每个明场时域图像辐照度，根据所述辐照度计算所述明场时域图像的光子数，将计算获得的光子数、所述明场时域图像及其对应的起始数位进行存储；控制设备3根据所述暗场时域图像及其对应的起始数位、所述明场时域图。

28、像及其对应的起始数位以及所述光子数，计算时域相关参数并绘制时域相关曲线图。0025具体地，光源1用于产生均匀的光照，辐射计2用于计算不同曝光时间下的辐照度，进而计算光子数，控制设备3可以为计算机，用于控制曝光时间、控制采集图像、存储图像以及参数计算。0026在一些实施例中，控制设备3还可以新建文件夹image用以保存图像，新建文件EMVA1288_Data.txt用以记录参数和图像路径。说明书4/17 页8CN 117528066 A80027具体地，采集明场时域图像和暗场时域图像，需首先选择合适的曝光时间组和光照强度。0028控制设备3控制光源1在设定光照强度下，测试获得待测试线阵相机的输出。

29、信号饱和曝光时间，根据待测试线阵相机的最小曝光时间和所述输出信号饱和曝光时间，确定时域图像采集曝光时间组；所述时域图像曝光时间组包括从所述最小曝光时间依次等值增大至所述输出信号饱和曝光时间。0029在一些实施例中，曝光时间的个数为x（x约等于50），该曝光时间数组的第一个值t0为待测试线阵相机所能达到的最小曝光时间，该组曝光时间的值依次等间距增大，同时，眀场时域图像需要获取少量组饱和输出信号值，因此，确定了一个合理的光照强度E之后，获取曝光时间数组T的方法为：确定待测试线阵相机所能达到的最小曝光时间tmin，令初始曝光时间t0=tmin。0030打开光源，在固定的光照强度E下，逐渐增加曝光时间。

30、，当输出信号刚达到饱和时，记录此时的曝光时间tsat。0031令曝光时间间隔t=(tsattmin)/(x2)向 下 取 整，曝光时间数组T的x个曝光时间为：ti=t0+i*t (i=0,1,.x1)。0032进一步地，采集暗场时域图像，具体为：控制设备3控制待测试线阵相机4在每个曝光时间ti=t0+i*t (i=0,1,.x1)下分别采集两张M行N列的暗场时域图像ydark_i0和ydark_i1，并设置待测试线阵相机4输出所述暗场时域图像为输出信号的第0位至第Bp1位，其中，Bp为待测试线阵相机输出信号的像素位深，待测试线阵相机的饱和输出信号的数位Bs大于像素位深Bp；对采集的暗场时域图像。

31、进行存储并记录对应的曝光时间，可以将保存图像到image文件夹中，记录参数曝光时间ti和图像路径。0033进一步地，采集明场时域图像，包括：打开光源1，固定光源1的光照强度E，打开辐射计2，在初始曝光时间t0处采集2张M行N列的明场时域图像y00和y01，对于线阵相机，所有的M都为1，每帧图像采集时读取辐射计2的辐照度示数E0_0和E0_1，然后根据光子数计算公式（1），计算单个像素面积的光子数：；（1）其中，是眀场时域图像上每个像素的面积，单位m2，是初始曝光时间，单位s，是光源的波长，单位为nm，E0_0和E0_1分别为2张明场时域图像的辐照度，单位W/m2，将明场时域图像保存到image。

32、文件夹中，将参数t0、和2张明场时域图像的路径写入EMVA1288_Data.txt中。0034此后，在每个曝光时间处分别采集2张M行N列的明场时域图像yi0和yi1，并在每张图像采集时读取辐射计2的辐照度示数，计算每个曝光时间下单个像素面积的光子数p_i。将明场时域图像保存到image文件夹中，将参数ti、p_i和2张明场时域图像的路径写到EMVA1288_Data.txt中。0035其中，由于相机饱和输出信号数位Bs大于该相机获取图像的像素位深Bp，因此控说明书5/17 页9CN 117528066 A9制设备3在采集过程中根据灰度值变化调整待测试线阵相机的输出信号位，具体为：初始时，设置。

33、所述待测试相机输出所述明场时域图像的灰度值为输出信号的第0位至第Bp1位，其中，Bp为待测试线阵相机输出信号的像素位深；控制所述待测试相机在从最小曝光时间开始，依次在每个曝光时间下分别采集两张明场时域图像，并在每次采集明场时域图像之前检测是否出现灰度值溢出；出现灰度值溢出且所述输出信号的起始位数小于待测试相机输出信号位深与像素位深之差时，将所述待测试相机输出信号的起始位数和末位数加1并继续采集明场时域图像，直到完成所有的曝光时间下明场时域图像的采集。0036具体地，参考图2，初始时将要输出图片的灰度值设置为为输出信号的第0位至第Bp1位，然后开始获取图像。由于随着曝光时间的增加，图片灰度值增大。

34、，如果此时灰度值溢出，那么调整输出图片的灰度值设置为输出信号的第1位至第Bp位，然后获取图像。随着曝光时间的增加，图片灰度值增大，如果此时灰度值溢出，那么调整输出图片的灰度值设置为输出信号的第2位至第Bp+1位.直到获取完所有的时域眀场图像。每次获取眀场时域图像，都将该明场时域图像的起始数位记录到EMVA1288_Data.txt中。0037具体地，每次采集明场时域图像之前，可以通过相应软件获取输出信号值的曲线，根据曲线判断是否出现灰度值溢出。0038假如某曝光时间下获取了一张图像，并记录了它的输出起始位为0，如果计算出这张图像的像素均值为217，那么该曝光时间下相机的输出信号就是217*20。

35、=217；假如某曝光时间下获取了一张图像，并记录了它的输出起始位为1，如果计算出这张图像的像素均值为158，那么该曝光时间下相机的输出信号就是158*21=316；假如某曝光时间下获取了一张图像，并记录了它的输出起始位为3，如果计算出这张图像的像素均值为205，那么该曝光时间下相机的输出信号就是205*23=1640；也就是说，相机输出信号数位是Bs位，而获取的图像只能是Bp位的，这时候为了避免溢出，只能变数位地去获取图像。但是计算相机的输出信号时，还是要算出Bs位的输出信号。0039进一步地，根据EMVA1288测试标准，完整的参数测试结果应该包括暗电流、线性误差、动态范围、相机系统增益、量。

36、子效率、响应度、信噪比、满阱容量、绝对灵敏度阈值、（行、列、像素相关）DSNU1288、（行、列、像素相关）PRNU1288、眀场空域方差、暗场空域方差等参数，以及光子转移曲线（PTC）、灵敏度、线性度、信噪比、暗信号、线性偏差、（水平、垂直方向）断面图、（水平、垂直方向）DSNU频谱图、（水平、垂直方向）PRNU频谱图、DSNU直方图、PRNU直方图、DSNU累计直方图、PRNU累计直方图等曲线。0040对于线阵相机，由于采集的图像在垂直方向高度为1，所以只跟垂直有关的参数和曲线图没有任何意义，因此可以去掉行相关DSNU1288、行相关PRNU1288、垂直方向断面图、垂直方向DSNU频谱图。

37、、垂直方向PRNU频谱图这几个参数和曲线图。0041此外，EMVA1288测试标准规定，水平方向断面图包括PRNU和DSNU的逐列最大值、最小值、平均值6条曲线，由于线阵相机行数为1，所以逐列最大值、最小值、平均值相同，因此只保留PRNU和DSNU的逐列平均值2条曲线即可。0042其中，暗电流、线性误差、动态范围、相机系统增益、量子效率、响应度、信噪比、满阱容量、绝对灵敏度阈值等参数以及光子转移曲线（PTC）、灵敏度、线性度、信噪比、暗信号、说明书6/17 页10CN 117528066 A10线性偏差等曲线图属于相机的时域特性，需要采集眀场时域图像和暗场时域图像（不同曝光时间下的眀场和暗场图。

38、像）来获取；（列、像素相关）DSNU1288、（列、像素相关）PRNU1288、眀场空域方差、暗场空域方差等参数以及水平方向断面图、水平方向DSNU频谱图、水平方向PRNU频谱图、DSNU直方图、PRNU直方图、DSNU累积直方图、PRNU累积直方图等曲线属于相机的空域特性，需要采集空域眀场图像和空域暗场（固定曝光时间下的若干眀场和暗场图像）图像来获取。0043具体地，控制设备读取所述暗场时域图像和明场时域图像，并基于EMVA1288标准和起始数位分别计算相应的曝光时间下的暗场时域输出信号的数字量化值和明场时域输出信号的数字量化值，以所述明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化。

39、值之差为纵坐标，光子数为横坐标绘制灵敏度曲线。0044通过以下公式计算曝光时间为ti的暗场时域输出信号的数字量化值y_dark_i(i=0,1,.x1)：；（2）；（3）其中，y_dark_ikn为曝光时间为ti时拍摄的第k张暗场时域图像第n列的灰度值，a为该图像的起始数位（对于暗场图像a=0），y_dark_ik为第k张暗场时域输出信号的数字量化值。0045利用下述公式计算曝光时间为ti的明场时域输出信号的数字量化值y_i(i=0,1,.x1)，:；（4）；（5）其中，yikn为曝光时间为ti时拍摄的第k张眀场时域图像第n列的灰度值，a为该图像的起始数位，y_ik为第k张明场时域输出信号的数。

40、字量化值；以每个明场时域输出信号的数字量化值与暗场时域输出信号的数字量化值之差yy_dark为纵坐标，光子数p为横坐标，绘制灵敏度曲线，正常情况下灵敏度曲线应该以基本不变的斜率递增，再平滑地趋于稳定，稳定后的纵坐标即为饱和输出信号的数字量化值(y_saty.dark_sat)。并在曲线图中标注用于线性拟合的曲线范围，即整个曲线线性部分的5%95%部分。0046基于EMVA1288标准，根据所述暗场时域输出信号的数字量化值和明场时域输出信号的数字量化值分别计算相应曝光时间下的暗场时域输出信号的数字量化方差和明场时域输出信号的数字量化方差，以所述明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字。

41、量化值之差为纵坐标，明场时域输出信号的数字量化方差和暗场时域输出信号的数字量化方差之差为横坐标，绘制光子转移曲线图。0047具体地，读取EMVA1288_Data.txt中的参数值和路径，根据获得的图像，利用下述公式计算曝光时间为ti的暗场时域输出信号数字量化方差：说明书7/17 页11CN 117528066 A11；（6）利 用下述 公 式计 算 曝 光时 间 为 ti的 明场 时 域 输 出 信 号数 字量 化 方 差:；（7）以明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化值之差yy_dark为纵坐标，明场时域输出信号的数字量化方差和暗场时域输出信号的数字量化方差之差为横坐标。

42、，绘制PTC（光子转移曲线图），正常情况下曲线应该先缓慢上升，当明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化值yy_dark之差达到饱和输出信号的数字量化值y_saty.dark_sat时再快速下降。并在曲线图中标注饱和信号点（最高点），以及用于线性拟合的曲线范围，即整个曲线上升部分的0%70%部分。0048进一步地，控制设备3基于所述EMVA1288标准，根据所述暗场时域输出信号的数字量化方差和时间的曲线拟合获得的直线斜率计算暗电流，即获得了纵坐标为暗场输出信号数字量化方差，横坐标为时间的曲线之后，对这个曲线进行拟合；在线性区间内获取多个暗场时域输出信号的数字量化值和明场时域输出。

43、信号的数字量化值进行线性拟合，根据拟合获得直线计算线性误差；根据所述光子转移曲线图进行拟合计算相机系统增益；在线性区间内获取多个光子数以及明场时域输出信号的数字量化值和暗场时域输出信号的数字量化值进行线性拟合获得光响应曲线，计算所述光响应曲线的斜率获得响应度，根据所述响应度和相机系统增益获得量子效率；根据所述光子数计算信噪比；根据所述相机系统增益和暗场时域输出信号的数字量化值计算满阱容量；根据所述暗场时域输出信号的数字量化值方差、相机系统增益以及量子效率计算绝对灵敏度阈值；根据所述光子数和信噪比绘制信噪比曲线；根据所述暗场时域输出信号的数字量化值绘制暗场输出信号曲线图；根据光子数和线性误差绘制。

44、非线性度曲线。0049具体地，暗电流I.mean即暗场时域输出信号的数字量化方差与时间曲线的线性拟合直线斜率。用最小二乘法拟合直线，在线性区间内获得一组等间隔曝光时间（texpi，2y.darki）的值（不少于6组，如果暗电流很小，则需选择更长的曝光时间）。0050假设拟合得到的直线为y=ax，则：；（8）；（9）；（10）；（11）；（12）；（13）暗电流也可以用均值法计算，即暗场时域输出信号的数字量化值与时间曲线的线性拟合直线斜率。但是如果相机有暗电流补偿的话，暗电流只能用方差法来估计。0051计算线性误差LE：说明书8/17 页12CN 117528066 A12在线性区间内获得n组（。

45、Hi,yiy.darki）的值（n不少于9组），线性区间是指5%饱和输出信号的数字量化值(y.saty.dark)的点到95%(y.saty.dark)的点。0052其中，Hi为曝光量，为物体表面某一面元接收的幅照度E在时间t内的积分。0053假设拟合得到的直线为y=a0+a1x，则：；（14）；（15）；（16）；（17）；（18）实际值与回归值之间的相对偏差：；（19）线性度误差为绝对偏差的平均值：；(20)然后基于EMVA1288测试标准给出的计算方法，计算动态范围，计算公式为：（无单位）；（21）或者（单位dB）；（22）计算相机系统增益K：相机系统增益K即光子转移曲线拟合直线的斜率。。

46、在线性区间内获得一组（yiy.darki，2yi2y.darki）的值，假设拟合得到的直线为y=ax，则：；（23）；（24）；（25）；（26）拟合出来的a值就是K值，其中xi=yiy.darki，yi=2yi2y.darki。0054计算量子效率，计算公式为：=R /K；（27）计算响应度R：即光响应曲线拟合直线的斜率，线性区间内的点用最小二乘法拟合直线，线性区间是指yy.dark=0的点到yy.dark=70%(y.saty.dark)的点。拟合方法：在线性区间内获得一组（pi，yiy.darki）的值（不少于9组），假设拟合得到的直线为y=ax，则：说明书9/17 页13CN 1175。

47、28066 A13；（28）；（29）；（30）；（31）拟合出来的a值就是R的值，其中xi=pi，yi=yiy.darki。0055进一步地，计算信噪比，包括理想信噪比SNRideal、理论信噪比SNR（p）、最大信噪比SNRmax和总信噪比SNR。0056理想信噪比SNRideal为理想情况下，假设量子效率等于1且噪声非常小计算出的信噪比。计算公式为：（单位：比例）；（32），或者：（单位：dB）（33）；理论信噪比SNR（p）是光子数的函数。计算公式为：（单位：比例）；（34）或者：（单位：dB）；（35）其中，（单位：DN2），是最终模数转换增加的均匀分布的量化噪声。0057最大信噪比。

48、SNRmax是p达到满阱容量时的最大可实现信噪比，计算公式为：（单位：比例）；（36）或者：（单位：dB）；（37）总信噪比SNRtotal是光子数的函数，计算公式为：（单位：比例）；（38）或者：（单位：dB）；（39）计算满阱容量e.sat，计算公式为：e.sat=(y.saty.dark)/K；（40）计算绝对灵敏度阈值p.min：即为满足 SNR=1 时的光子数均值，计算公式为：（单位：p）；（41）以电子为单位的绝对灵敏度阈值e.min为：（单位：e）；（42）绘制线性度曲线图：即灵敏度曲线。0058绘制信噪比曲线图：一个像素点的光子数p横坐标，信噪比SNR纵坐标（单位比例或者分贝）。

49、，根据理想信噪比SNRideal、理论信噪比SNR、总信噪比SNRtotal的计算公式，将绘制三条曲线，并将p.min、说明书10/17 页14CN 117528066 A14p.sat和每个p对应的实际信噪比绘制在图中。0059绘制暗场均值曲线图：以曝光时间texp为横坐标，暗场输出平均信号值y.dark为纵坐标，得到的曲线。0060绘制非线性度曲线图：在线性曲线线性拟合的曲线范围内，以一个像素点的光子数p横坐标，线性误差LE为纵坐标，得到的曲线。0061进一步地，控制设备3还用于控制开启光源1并设置光照强度E，查找光子转移曲线图上饱和输出信号的数字量化值乘以50%的点对应的横坐标光子数，即。

50、纵坐标为(y_saty.dark_sat)*50%的点对应的横坐标光子数，根据对应的横坐标光子数计算空域曝光时间，在固定的所述空域曝光时间下采集预设数量的明场空域图像并存储；控制设备控制关闭所述光源，在固定的所述空域曝光时间下采集预设数量的暗场空域图像并存储；所述控制设备根据所述明场空域图像和所述暗场空域图像计算空域相关参数并绘制空域相关曲线。0062其中，空域曝光时间通过以下公式进行计算：；（43）其中，t为空域曝光时间，为光子转移曲线图上饱和输出信号的数字量化值乘以50%的点对应的横坐标光子数，是明场时域图像上每个像素的面积，是光源的波长，E为光照强度。0063固定曝光时间不变，在此曝光时。