2022地面移动机器人视觉系统成像性能检测方法

地面移动机器人视觉系统成像性能检测方法目 次1围 12范引文件 13语定义 14试求 25试法 36试果 11附录A（料附）分辨测卡案元代号特和途 12附录B（范附）地面动器视系成像能试录表 13IPAGEPAGE11PAGEPAGE6地面移动机器人视觉系统成像性能检测方法范围（测试结果。本标准适用于具有可见光成像能力的地面移动机器人。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GA/T1128—2013安全防范视频监控高清晰度摄像机测试方法YD/T1607—2016移动终端图像及视频传输特性技术要求和测试方法ISO7589:2002摄影感光度测定用光源日光、白炽钨丝灯光和打印机规范（Photography—Illuminantsforsensitometry—Specificationsfordaylight,incandescenttungstenandprinter）ISO12233摄影电子静物图象成像分辨率和空间频率响应（PhotographyElectronicstillpictureimaging—Resolutionandspatialfrequencyresponses）术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1移动机器人 mobilerobot基于自身控制、可移动的机器人。[GB/T12643—2013，定义2.13]3.2地面移动机器人 groundmobilerobot在地面环境运行的一般采用轮式、履带式、足腿式或蠕动式等行走方式的移动机器人。3.3视觉系统 visionsystem通过视觉传感器将环境可见光信号转换成电信号来获取环境图像或视频信息的机器人子系统。3.4分辨率 resolution显示器或者照片上再现的测试图中黑白相间的线条刚刚能被人眼所分辨的空间频率。由于伪信号的影响，能够再现的空间频率要低于测试图中相应区域的空间频率。注：改写GB/T29298—2012，定义3.7。3.5色差 chromatism用白光进行成像时，因不同色光有不同折射率造成光路差别而引起的像差。3.6畸变 distortion由于横向放大率随视场大小而变化，从而引起的一种失去物像相似的相差。注1：畸变不影响像的清晰度。注2：改写GB/T29298—2012，定义3.14。3.7灰阶 grayscale机器人视觉系统对不同反射率（或透过率）的中性光谱（灰色光）的分辨能力。3.8帧频 framerate机器人视觉系统单位时间输出图像序列中所包含的不重复的图像帧数。注：单位为帧每秒（fps）。3.9延时 delay机器人光学镜头获取图像与视觉系统输出图像之间的时间差值。注：单位为毫秒（ms）。3.10码率 bitrate机器人视觉系统单位时间输出的视频流数据位数。注：单位为千位每秒（Kbps）。环境温度应在-5℃～40℃。环境湿度应不大于90%。照明测试应在黑色（低反射率）的环境照度小于1Lux的环境中进行。200Lux。采用ISO7589:2002规定的日光型光源或白炽灯，并对测试标板均匀照明，测试标板任一部位的照度均不得超测试标板中心区平均照度的±10%。测试环境下可选用以下标准色温：D65光源色温6500K、泛光灯色温3400K。实际测试环境的色温标准偏差不大于200K。为最大限度降低炫光影响，应避免照明光源发出光线直接射入被测机器人视觉系统的镜头。（待检测机器人应为完整产品。试验前机器人应进行适当的预热。试验中所使用的正常操作条件，应按机器人制造商的说明。拍摄录的像用视器示监器满以下件：a) 像素数不于840×2160；140DPI；178°；90%以上AdobeRGB350cd/m2；1000:1。取景镜头测试图卡O移动机器人镜头测试图卡O移动机器人图1 移动器测现布示意图曝光参数和调焦方式等不作限定。BMPTIFFRAW、PNG或JPEG测试卡采用ISO12233分辨率测试图卡，如图2所示，图案单元的代号及其特征和用途参见附录A。KD J1 K1KD J1 K1J2 图2 分辨测图卡判读方法如下：5.1.1.15.1.1.3ISO100（LW/PH）；当ISO（（1）Rcalc

Rmes2/H(1)式中：Rcalc——被检数码照相机的分辨率计算值，单位为线数每像高（LW/PH）；Rmes——测试图上分辨率测得值，单位为线数每像高（LW/PH）；H2——影像画幅的高度，单位为毫米（mm）；H1——ISO分辨率测试图的有效高度，单位为毫米（mm）。测试卡采用GA/T1128—2013色差测试图卡，如图3所示。图3 色差试卡判读方法如下：5.1.1.15.1.1.3CIELab（2）～（6）iL(i)(2)式中：△L(i)——明度差；L1(i)——第一次测试光源下方块i的明度；L2(i)——第二次测试光源下方块i的明度。方块i的a通道色度差：a(i)(3)式中：△a(i)——绿/红色度差；a1(i)——第一次测试光源下方块i的绿/红色度；a2(i)——第二次测试光源下方块i的绿/红色度。方块i的b通道色度差：b(i)(4)式中：△b(i)——蓝/黄色度差；bb1(i)——第一次测试光源下方块i的蓝/黄色度；b2(i)——第二次测试光源下方块i的蓝/黄色度。方块总色差：b式中：

(i)2

(i)21/2 ()△(i)——总色彩还原误差；△L(i)——明度差；△a(i)——绿/红色度差；△b(i)——蓝/黄色度差。平均色差：

E

(6)式中：△E——平均色彩还原误差；△(i)——总色彩还原误差。畸变测试测试卡采用YD/T1607—2016中畸变测试图卡，如图4所示。图4 畸变试卡按照5.1.1.1的要求进行拍摄，将其保存为5.1.1.3规定的格式图片。枕形畸变如图5所示，桶形畸变如图6所示，畸变值按公式（7）计算，畸变值大于0为枕形畸变，小于0为桶形畸变。式中：P

P(A1

A2)/2B100% (7)BA1——像面边角畸变尺寸，单位为毫米（mm）；A2——像面边角畸变尺寸，单位为毫米（mm）；B——正畸变像面中心畸变尺寸，单位为毫米（mm）；AA1BA2图5 枕形变例AA2BA1图6 桶形变例测试卡采用GA/T1128—2013中高清晰度电视灰阶测试图卡，如图7所示。图7 灰阶试卡按照5.1.1.15.1.1.3≤10ms，取景测试场景分四种，分别为：1m/s0.01m/s曝光参数和调焦方式等不作限定。秒发生器应具备外部控制接口，支持通过接口启动和复位计时。被测机器人应具备视频图像传输能力，应将拍摄视频图像导出并保存到外部存储介质用于测试评价。导出视频格式应为：MP4、AVI、WMV、MOV或FLV。测试步骤如下：PAGEPAGE10PAGEPAGE1110s3fi，i=1,2,3；（8）式中：

F3

(8)F（fps）；f1——第一次图像每秒变化间隔的图像帧数，单位为帧每秒（fps）；f2——第二次图像每秒变化间隔的图像帧数，单位为帧每秒（fps）；f3——第三次图像每秒变化间隔的图像帧数，单位为帧每秒（fps）。测试步骤如下：10s3di，i=1,2,3kb；（9）式中：

Dd1

d3

d

(9)D（Kbps）；d1——第一次图像每秒变化间隔的数据大小，单位为千字节（kb）；d2——第二次图像每秒变化间隔的数据大小，单位为千字节（kb）；d3——第三次图像每秒变化间隔的数据大小，单位为千字节（kb）。测试步骤如下：T120s片段内秒发生器数值可观察；T2；按公式（10）计算延时时间，单位为毫秒（ms）：T2(10)式中：Td——延时时间，单位为毫秒（ms）；T2——秒发生器最后的显示时间，单位为毫秒（ms）；T1——拍摄视频片段时间长度，单位为毫秒（ms）。缺陷定性测试拍摄目标物拍摄目标物为几何体。测试过程在5.2.1.2规定的420s的视频片段。在计算机上播放视频片段，目视查看视频，定性判别是否存在如表1所示缺陷，判别人员不少于3名，且为单数。按多数人员的结论作为定性结论。表1 缺陷定性判断依据表序号缺陷类型缺陷表现1干扰有如下单个或多个表现：有噪波，即“雪花干扰”；有上下移动的黑白间隔水平横条，即“黑白滚道”；有纵、斜、人字或波浪状的条纹，即“网纹”；有不规则的闪烁、黑白麻点或“跳动点”。2马赛克现象画面有若干或许多小方格子组成的色块出现。3流畅性不足有如下单个或多个表现：和拍摄的实际运动物体对比，明显速度变慢；画面出现跳跃，丢失一些画面；停止在一个画面上较长时间。4抖动整个视频片段出现明显的非正常画面抖动现象。测试结果地面移动机器人视觉系统成像性能测试结果应按附录B记录表填写。附 录 A（资料性附录）分辨率测试卡图案单元的代号、特征和用途表A.1给出了分辨率测试卡图案单元的代号、特征和用途。表A.1 分辨测卡案元代号特和途图案单元代号特征和用途J1100LW/PH～600LW/PH双曲线，用于测量中心水平视觉分辨率。J2100LW/PH～600LW/PH双曲线，用于测量中心垂直视觉分辨率。JD100LW/PH～600LW/PH45°双曲线，用于测量45°视觉分辨率。K1500LW/PH～2000LW/PH双曲线，用于测量中心水平视觉分辨率。K2500LW/PH～2000LW/PH双曲线，用于测量中心垂直视党分辨率。KD500LW/PH～1000LW/PH45°双曲线，用于测量45°视觉分辨率。附 录 B（规范性附录）地面移动机器人视觉系统成像性能测试记录表地面移动机器人视觉系统成像性能测试记录表见表B.1。表B.1 地面移动机器人视觉系统成像性能测试记录表被测试对象型号测试人员日期测试条件序号测试内容测试结果备注