2022地面移動機器人視覺系統(tǒng)成像性能檢測方法

地面移動機器人視覺系統(tǒng)成像性能檢測方法目 次1圍 12范引文件 13語定義 14試求 25試法 36試果 11附錄A（料附）分辨測卡案元代號特和途 12附錄B（范附）地面動器視系成像能試錄表 13IPAGEPAGE11PAGEPAGE6地面移動機器人視覺系統(tǒng)成像性能檢測方法范圍（測試結(jié)果。本標準適用于具有可見光成像能力的地面移動機器人。規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GA/T1128—2013安全防范視頻監(jiān)控高清晰度攝像機測試方法YD/T1607—2016移動終端圖像及視頻傳輸特性技術(shù)要求和測試方法ISO7589:2002攝影感光度測定用光源日光、白熾鎢絲燈光和打印機規(guī)范（Photography—Illuminantsforsensitometry—Specificationsfordaylight,incandescenttungstenandprinter）ISO12233攝影電子靜物圖象成像分辨率和空間頻率響應(yīng)（PhotographyElectronicstillpictureimaging—Resolutionandspatialfrequencyresponses）術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1移動機器人 mobilerobot基于自身控制、可移動的機器人。[GB/T12643—2013，定義2.13]3.2地面移動機器人 groundmobilerobot在地面環(huán)境運行的一般采用輪式、履帶式、足腿式或蠕動式等行走方式的移動機器人。3.3視覺系統(tǒng) visionsystem通過視覺傳感器將環(huán)境可見光信號轉(zhuǎn)換成電信號來獲取環(huán)境圖像或視頻信息的機器人子系統(tǒng)。3.4分辨率 resolution顯示器或者照片上再現(xiàn)的測試圖中黑白相間的線條剛剛能被人眼所分辨的空間頻率。由于偽信號的影響，能夠再現(xiàn)的空間頻率要低于測試圖中相應(yīng)區(qū)域的空間頻率。注：改寫GB/T29298—2012，定義3.7。3.5色差 chromatism用白光進行成像時，因不同色光有不同折射率造成光路差別而引起的像差。3.6畸變 distortion由于橫向放大率隨視場大小而變化，從而引起的一種失去物像相似的相差。注1：畸變不影響像的清晰度。注2：改寫GB/T29298—2012，定義3.14。3.7灰階 grayscale機器人視覺系統(tǒng)對不同反射率（或透過率）的中性光譜（灰色光）的分辨能力。3.8幀頻 framerate機器人視覺系統(tǒng)單位時間輸出圖像序列中所包含的不重復(fù)的圖像幀數(shù)。注：單位為幀每秒（fps）。3.9延時 delay機器人光學(xué)鏡頭獲取圖像與視覺系統(tǒng)輸出圖像之間的時間差值。注：單位為毫秒（ms）。3.10碼率 bitrate機器人視覺系統(tǒng)單位時間輸出的視頻流數(shù)據(jù)位數(shù)。注：單位為千位每秒（Kbps）。環(huán)境溫度應(yīng)在-5℃～40℃。環(huán)境濕度應(yīng)不大于90%。照明測試應(yīng)在黑色（低反射率）的環(huán)境照度小于1Lux的環(huán)境中進行。200Lux。采用ISO7589:2002規(guī)定的日光型光源或白熾燈，并對測試標板均勻照明，測試標板任一部位的照度均不得超測試標板中心區(qū)平均照度的±10%。測試環(huán)境下可選用以下標準色溫：D65光源色溫6500K、泛光燈色溫3400K。實際測試環(huán)境的色溫標準偏差不大于200K。為最大限度降低炫光影響，應(yīng)避免照明光源發(fā)出光線直接射入被測機器人視覺系統(tǒng)的鏡頭。（待檢測機器人應(yīng)為完整產(chǎn)品。試驗前機器人應(yīng)進行適當?shù)念A(yù)熱。試驗中所使用的正常操作條件，應(yīng)按機器人制造商的說明。拍攝錄的像用視器示監(jiān)器滿以下件：a) 像素數(shù)不于840×2160；140DPI；178°；90%以上AdobeRGB350cd/m2；1000:1。取景鏡頭測試圖卡O移動機器人鏡頭測試圖卡O移動機器人圖1 移動器測現(xiàn)布示意圖曝光參數(shù)和調(diào)焦方式等不作限定。BMPTIFFRAW、PNG或JPEG測試卡采用ISO12233分辨率測試圖卡，如圖2所示，圖案單元的代號及其特征和用途參見附錄A。KD J1 K1KD J1 K1J2 圖2 分辨測圖卡判讀方法如下：5.1.1.15.1.1.3ISO100（LW/PH）；當ISO（（1）Rcalc

Rmes2/H(1)式中：Rcalc——被檢數(shù)碼照相機的分辨率計算值，單位為線數(shù)每像高（LW/PH）；Rmes——測試圖上分辨率測得值，單位為線數(shù)每像高（LW/PH）；H2——影像畫幅的高度，單位為毫米（mm）；H1——ISO分辨率測試圖的有效高度，單位為毫米（mm）。測試卡采用GA/T1128—2013色差測試圖卡，如圖3所示。圖3 色差試卡判讀方法如下：5.1.1.15.1.1.3CIELab（2）～（6）iL(i)(2)式中：△L(i)——明度差；L1(i)——第一次測試光源下方塊i的明度；L2(i)——第二次測試光源下方塊i的明度。方塊i的a通道色度差：a(i)(3)式中：△a(i)——綠/紅色度差；a1(i)——第一次測試光源下方塊i的綠/紅色度；a2(i)——第二次測試光源下方塊i的綠/紅色度。方塊i的b通道色度差：b(i)(4)式中：△b(i)——藍/黃色度差；bb1(i)——第一次測試光源下方塊i的藍/黃色度；b2(i)——第二次測試光源下方塊i的藍/黃色度。方塊總色差：b式中：

(i)2

(i)21/2 ()△(i)——總色彩還原誤差；△L(i)——明度差；△a(i)——綠/紅色度差；△b(i)——藍/黃色度差。平均色差：

E

(6)式中：△E——平均色彩還原誤差；△(i)——總色彩還原誤差。畸變測試測試卡采用YD/T1607—2016中畸變測試圖卡，如圖4所示。圖4 畸變試卡按照5.1.1.1的要求進行拍攝，將其保存為5.1.1.3規(guī)定的格式圖片。枕形畸變?nèi)鐖D5所示，桶形畸變?nèi)鐖D6所示，畸變值按公式（7）計算，畸變值大于0為枕形畸變，小于0為桶形畸變。式中：P

P(A1

A2)/2B100% (7)BA1——像面邊角畸變尺寸，單位為毫米（mm）；A2——像面邊角畸變尺寸，單位為毫米（mm）；B——正畸變像面中心畸變尺寸，單位為毫米（mm）；AA1BA2圖5 枕形變例AA2BA1圖6 桶形變例測試卡采用GA/T1128—2013中高清晰度電視灰階測試圖卡，如圖7所示。圖7 灰階試卡按照5.1.1.15.1.1.3≤10ms，取景測試場景分四種，分別為：1m/s0.01m/s曝光參數(shù)和調(diào)焦方式等不作限定。秒發(fā)生器應(yīng)具備外部控制接口，支持通過接口啟動和復(fù)位計時。被測機器人應(yīng)具備視頻圖像傳輸能力，應(yīng)將拍攝視頻圖像導(dǎo)出并保存到外部存儲介質(zhì)用于測試評價。導(dǎo)出視頻格式應(yīng)為：MP4、AVI、WMV、MOV或FLV。測試步驟如下：PAGEPAGE10PAGEPAGE1110s3fi，i=1,2,3；（8）式中：

F3

(8)F（fps）；f1——第一次圖像每秒變化間隔的圖像幀數(shù)，單位為幀每秒（fps）；f2——第二次圖像每秒變化間隔的圖像幀數(shù)，單位為幀每秒（fps）；f3——第三次圖像每秒變化間隔的圖像幀數(shù)，單位為幀每秒（fps）。測試步驟如下：10s3di，i=1,2,3kb；（9）式中：

Dd1

d3

d

(9)D（Kbps）；d1——第一次圖像每秒變化間隔的數(shù)據(jù)大小，單位為千字節(jié)（kb）；d2——第二次圖像每秒變化間隔的數(shù)據(jù)大小，單位為千字節(jié)（kb）；d3——第三次圖像每秒變化間隔的數(shù)據(jù)大小，單位為千字節(jié)（kb）。測試步驟如下：T120s片段內(nèi)秒發(fā)生器數(shù)值可觀察；T2；按公式（10）計算延時時間，單位為毫秒（ms）：T2(10)式中：Td——延時時間，單位為毫秒（ms）；T2——秒發(fā)生器最后的顯示時間，單位為毫秒（ms）；T1——拍攝視頻片段時間長度，單位為毫秒（ms）。缺陷定性測試拍攝目標物拍攝目標物為幾何體。測試過程在5.2.1.2規(guī)定的420s的視頻片段。在計算機上播放視頻片段，目視查看視頻，定性判別是否存在如表1所示缺陷，判別人員不少于3名，且為單數(shù)。按多數(shù)人員的結(jié)論作為定性結(jié)論。表1 缺陷定性判斷依據(jù)表序號缺陷類型缺陷表現(xiàn)1干擾有如下單個或多個表現(xiàn)：有噪波，即“雪花干擾”；有上下移動的黑白間隔水平橫條，即“黑白滾道”；有縱、斜、人字或波浪狀的條紋，即“網(wǎng)紋”；有不規(guī)則的閃爍、黑白麻點或“跳動點”。2馬賽克現(xiàn)象畫面有若干或許多小方格子組成的色塊出現(xiàn)。3流暢性不足有如下單個或多個表現(xiàn)：和拍攝的實際運動物體對比，明顯速度變慢；畫面出現(xiàn)跳躍，丟失一些畫面；停止在一個畫面上較長時間。4抖動整個視頻片段出現(xiàn)明顯的非正常畫面抖動現(xiàn)象。測試結(jié)果地面移動機器人視覺系統(tǒng)成像性能測試結(jié)果應(yīng)按附錄B記錄表填寫。附 錄 A（資料性附錄）分辨率測試卡圖案單元的代號、特征和用途表A.1給出了分辨率測試卡圖案單元的代號、特征和用途。表A.1 分辨測卡案元代號特和途圖案單元代號特征和用途J1100LW/PH～600LW/PH雙曲線，用于測量中心水平視覺分辨率。J2100LW/PH～600LW/PH雙曲線，用于測量中心垂直視覺分辨率。JD100LW/PH～600LW/PH45°雙曲線，用于測量45°視覺分辨率。K1500LW/PH～2000LW/PH雙曲線，用于測量中心水平視覺分辨率。K2500LW/PH～2000LW/PH雙曲線，用于測量中心垂直視黨分辨率。KD500LW/PH～1000LW/PH45°雙曲線，用于測量45°視覺分辨率。附 錄 B（規(guī)范性附錄）地面移動機器人視覺系統(tǒng)成像性能測試記錄表地面移動機器人視覺系統(tǒng)成像性能測試記錄表見表B.1。表B.1 地面移動機器人視覺系統(tǒng)成像性能測試記錄表被測試對象型號測試人員日期測試條件序號測試內(nèi)容測試結(jié)果備注