自动对焦指标测试

1、对焦成功率测试

1.1、测试目的

本测试旨在测量一键对焦系统的对焦成功几率。为了评估这些措施，应对最终确定的图像进行多次测量并进行比较。

1.2、测试设备

内窥摄像系统、灯箱、专用固定支架、多种测试卡（包括SFRplus, eSFR-ISO和新的AutoFocus测试卡）、显示屏

1.3、测试软件

无

1.4、测试环境

保证光线照度为 600 Lux±100 Lux

1.5、测试步骤

步骤1 参数调试到最佳（一般采用默认参数）；

步骤2 调节灯箱光源为指定光源环境，将测试卡置于灯箱中；

步骤3 将摄像系统固定，保证摄像系统其光轴与测试卡平面垂直，测试卡正好落到画面中。

步骤4 在画面稳定的条件下手动调焦到失焦，按键对焦，肉眼判断是否对焦成功，循环操作100次，并记录成功次数；

步骤 5 计算对焦成功率，更换测试卡重复步骤3、4。计算三种色卡平均对焦成功率。

步骤 6 不使用色卡在3d仿真场景下进行上述测试，同时选择符合内窥场景的3-5种距离重复测试并记录。

注意：为了避免因为使用者造成的震动对拍摄结果有影响，调整失焦和操作相机时使用定时或者遥控。

2、对焦一致性测试和精度测试

2.1、测试目的

相机上的光学系统在焦点上对焦后，前后清晰的范围有一定的距离（通常这被称为景深，或焦深）。照相机中的自动对焦系统，需要在每一次的拍摄时，都保持准备的对焦距离。本测试旨在测量不同距离下一键对焦系统的对焦一致性。为了评估这些措施，应对最终确定的图像进行多次测量并进行比较。

2.2、测试设备

内窥摄像系统、灯箱、专用固定支架、多种测试卡（包括SFRplus, eSFR-ISO和新的AutoFocus测试卡）、显示屏、图像采集卡、pc机

2.3、测试软件

抓图软件、imatest4.4+

2.4、测试环境

保证光线照度为 600 Lux±100 Lux

2.5、测试步骤

步骤1 参数调试到最佳（一般采用默认参数）；

步骤2 调节灯箱光源为指定光源环境，将测试卡置于灯箱中；

步骤3 将摄像系统固定，保证需要使相机的取景和测试卡保持平行，不能出现人为的倾斜（左右倾斜、上下倾斜以及旋转倾斜），相机取景框的上下两边要卡住测试卡图案区域的黑边区域，适当露出一些白边，保证软件能够正确识别测试卡中的各种元素。

步骤4 在画面稳定的条件下通过拍摄多张图像，第次都失焦，再重新对测试卡对焦，保存每次对焦成功后的图像，我们可以判断相机的对焦重复性的好坏。通过计算每张图像的MTF50的数据(它对应于每张图像的清晰度，是一种常用的图像质量测试方法)，我们可以判断每张图像之间的清晰度差异，也可以反应到对焦的准确性和重复性；对于同一测试卡，我们可以改变不同距离进行多组测试，每组距离采集图像不少于10张，去除一个MTF50最大值、一个MTF50最小值，计算MTF50最小值与最大值差。详细说明如下

在上述曲线图中，X轴位置表示从测试卡到照相机的距离。着色数据标记在每个位置垂直方向上扩展显示在该距离拍摄的图像计算出的MTF50值。自动对焦系统在给定的距离的对焦一致性可以通过分析MTF50值在该距离处落点的重复性给出。落点的范围越窄，自动对焦的一致性越好。为了确定系统的一致性与距离的关系，测试需要在不同位置进行，如上图。

步骤 5 选择典型内窥场景距离，计算3个不同典型距离下MTF50最小值与最大值差值的平均

步骤 6 不使用色卡在3d仿真场景下进行上述测试，同时选择符合内窥场景的3-5种距离重复测试并记录。

此外对焦精度参照手动调焦至最佳清晰度，达到手动最佳清晰度的90%以上为判定标准。（参考满足2000线标准的20%的下限标准1600线的90%，做参考依据。）

注意：为了避免因为使用者造成的震动对拍摄结果有影响，调整失焦和操作相机时使用定时或者遥控。

3、对焦时间测试

3.1、测试目的

该指标旨在用作衡量相机系统自动对焦所需时间的一种方式。自动计算上升时间和稳定时间。此测量不提供有关自动对焦准确度或精确度的信息。为了评估这些措施，应对最终确定的图像进行多次测量并进行比较。

3.2、测试设备

内窥摄像系统、灯箱、专用固定支架、多种测试卡（包括SFRplus, eSFR-ISO和新的AutoFocus测试卡）、显示屏、图像采集卡、pc机

3.3、测试软件

抓图软件、imatest 4.4+

3.4、测试环境

保证光线照度为 600 Lux±100 Lux

3.5、测试步骤

步骤1 参数调试到最佳（一般采用默认参数）；

步骤2 调节灯箱光源为指定光源环境，将测试卡置于灯箱中；

步骤3 将摄像系统固定，保证摄像系统其光轴与测试卡平面垂直，测试卡正好落到画面中。

步骤4 在画面稳定的条件下手动调焦到失焦，使用抓图软件录制视频，然后按键对焦。

步骤 5 使用imatest 的SFR模块进行分析具体如下：

文件的选择和帧的选择：在SFR模块中选择一个视频文件。选择Plot metric with respect to time选项，然后选择一定范围的帧，需要跨越失焦到聚焦的过程，至少1-2秒。

区域选择：至少选择测试图像中的一个斜边。你可以选择多个斜边，但是最后输出的启动时间和稳定时间只基于第一个选择的区域计算，所有选择的区域都会显示在图表中。在区域选择时，注意所选的最后一帧应该是完成聚焦的。

选择输出的参数：在SFR模块的设置中，Secondary readout 参数将在输入时显示。具体设置见下图。

由于这里的AF测试是基于MTF数据的，所以建议将MTF的数据归一化为1.

数据输出：最后的输出图表如下。也可以保存为CSV格式或JSON格式。

最终的输出结果：

包括了MTF值基于时间变化的图表，横坐标是以秒为单位的时间，是从视频文件中得到的绝对时间。其它信息还包括：选择的分析区域示意，视频所选帖范围的始终点，总帧数，10%-90%的对焦过程的时间，稳定时间等。

在JASON的文件格式中记录了以下信息：

ImatestResults:

· AutoFocus:VideoDimensions:Width: Video width in pixels（视频帧的像素宽度）

· Height: Video height in pixels（视频帧的像素高度）

· InPoint: The selected in-point for the video in seconds（所选视频开始的时间）

· OutPoint: The selected out-point for the video in seconds（所选视频终止的时间）

· TotalTime: The total time evaluated （所选视频的总时长，等于终止时间减去开始时间）

· TotalFrames: The total number of frames analyzed. Depending on whether or not the video is variable frame-rate, this may not be equivalent to TotalTime*fram-rate.（所选视频的总帧数，因为有可能帧率是变化的，所以总帧数并不一定等于总时间*帧率）

· SettlingTime: The time taken for the specified metric to settle to +/- 5% of the mean in seconds（MTF的变化小于+/- 5%的时间）

· RiseTime: The time taken to go from 10% to 90% of the starting mean to the settled mean in seconds（起始平均到稳定后平均差值的10%至90%变化的用时）

· DampingRatio: The damping ratio of the measured state change

· Unit: The string name of the selected secondary readout（Secondary readout的单位）

· Time: An array of measured time values in seconds（测量时间以秒计的排序）

· Metric: The measured value for each point in time. In the units specified in Unit. （在某个时间点时的测量值，与MTF的单位相同）

步骤 6 不使用色卡在3d仿真场景下进行上述测试，同时选择符合内窥场景的3-5种距离重复测试并记录。

4. 极限对焦时间

极限对焦时间为0.5S，在腹腔镜0-300mm距离内，任意移动比如300，50，200......随机距离，满足0.5S对焦，对焦精度满足对焦精度评价标准，即为合格。