简介

        对比度检测概率（Contrast detection probability，CDP）指的是相机系统在其视场内能正确识别一个物体对比度的能力。举例来说，ADAS（advanced driver asistance systems，高级驾驶辅助系统）必须能够在它们的视场内识别出不同的物体。如果不能正确识别，系统可能会误判并给出错误的调整导致危险发生。我们要始终记住一点，对系统的CDP测试非常重要，它能够确保高性能和安全性。

ADAS系统必须能感知四周环境 

CDP的背景

        在2019年9月IEEE-P2020第一版白皮书发布之前，汽车工业界都缺乏用来测试和评估其相机系统图像质量的国际标准。和手机相机系统类似，刚开始的时候并没有一个专门的标准来衡量手机相机的图像质量，因此IEEE P1858被制定出来了。但手机的相关图像质量标准并不适合于汽车领域。汽车领域有其自身的特殊应用场景和要求，例如鱼眼，多摄像头，HDR，高低温等。因此IEEE-P2020工作组就此诞生。

        IEEE-P2020工作组定义了一系列专门的关键性能指标（KPI），其中包含了CDP。并发布了白皮书，概括了工作组对于汽车图像质量测试和规范的国际标准所做的工作。

        CDP是工作组进行的工作中最重要的KPI。2018年，Marc Geese博士首次展示了CDP是被设计为独立于被测组件的，因此一个测试组能够在不同的子系统上（例如镜头，sensor，挡风玻璃等）进行相同的测试。

为何更倾向于使用CDP而非SNR

        传统上，我们习惯用SNR来描述一个相机在重现一个场景的对比度时的性能。但对于一个有极高动态范围的环境来说，如ADAS经常会碰到的（例如场景中有闪烁的灯），SNR值在这些场景中并不是整系统性能的最佳描述指标。

        SNR是一个公认的用来衡量目标信号和造成信号模糊的背景噪声两者的指标。但不幸的是想要直接将SNR值关联到应用上非常困难。因此，尽管工程师对他们所对标的工业场景所要求的SNR很熟悉，这些值本身仍然无法被直接关联到一个图像系统任务上用来检测特定场景下的具体的对比度。但CDP能够提供这个缺失的信息，因此极大地改进了设计需求，这些需求可以基于事实而非“最佳猜测”来判断。

         SNR drop问题也是在ADAS相机中常常发生的问题。SNR drop是由于多重曝光HDR算法产生了非线性SNR曲线的现象。这个问题在多张图像被融合的亮度高的区域中很常见。一个SNR drop的例子如下图（相比于黑暗的区域，噪声在图像的明亮区域更普遍）：

         当使用SNR值来预测ADAS系统该如何表现的时候，还存在另一个问题。举个例子，这些SNR drop不会考虑场景中其他元素，比如相机和物体之间的大雾或灰尘。

 当使用SNR时，诸如大雾或灰尘之类考虑不到的不同因素。对于汽车工业界，这些因素会很快变成安全问题。

        CDP的发展，是SNR不足以应对汽车工业界所要求的性能指标的结果。不像SNR，CDP直接将被测系统连接了起来，并且无论自然条件如何都能描述系统的性能表现。CDP也能使用相同的度量衡提供处多个图像质量组件的概况。

如何进行CDP测试

        CDP相对来说是比较新的概念，市场上仅有有限的工具能够用来测量CDP并提供精确的结果。举例来说，较有代表性的图像质量测试会使用测试图卡，但这种方法只能提供出一个综合场景（sythetic scene）中有限个的数据点。然而对于动态场景(dynamic scene)，比如被汽车摄像头所感知到的场景，需要使用来自场景的海量的数据点。为了在测试实验室中创建出动态场景，一种DTS被工程师所研发。

动态测试台DTS（Dynamic Test Stand）

        本质上来看，DTS相比于测试实验室环境中的综合场景，能够测试很多的动态场景。在测试实验室中，DTS能够精确重建驾驶条件，而在一个不可预测的户外环境或使用单张测试图卡的方式来说，要重建这些条件非常困难。

        CDP的DTS测试使用留个分离的照明盒，每个盒子带有36个灰块，216种不同的强度，动态范围是120dB。每个盒子能够同时显示不同强度等级的光，可以构建出在自然环境中汽车摄像头所面对的相似的测试场景。一个图像集能够为CDP提供大量的数据点，因此能为被测系统的完整性能表现给出更多的洞察。

 完整的DTS设备

 DTS中对比度检测盒，用于评估相机的CDP性能

        DTS集成了用于评估CDP的专用分析软件。软件根据从被测设备收集到的数据点创建出热图（heat map）。这些热图所展示的每个数据点根据系统在一个宽的亮度和对比度范围中的表现绘制。黄色表示系统性能表现很高，蓝色表示较低的性能表现。有一个重要的地方需要注意，每种被测系统的需求不同，因此即便是热图看起来性能表现较低，但实际上对于特定的被测相机仍然是可接受的。

 一个单次曝光系统的结果，在高对比度和亮度时表现良好

 一个HDR系统的结果，通过整合三次曝光提升了性能表现

DTS和CDP评估的好处

        DTS和其评估软件能够为汽车厂商提供一种可靠的方式来分析他们的系统，并且使用在测试实验室中所得到的结果来评估他们设计上的性能表现和安全性。其他好处包括：

        每种测量都有大量数据点

        避免很多路测

        验证已完成产品的规范性

        允许制造商通过热图能够轻松制定规格需求

        输出CDP,OECF和PDF（probability density function）结果为xml格式文件

        DTS也能够产生闪烁的光序列来评估相机系统对变化光强的响应。

最后

以上就是碧蓝烧鹅为你收集整理的图像质量评估(6) -- 对比度检测概率（CDP）简介CDP的背景为何更倾向于使用CDP而非SNR如何进行CDP测试的全部内容，希望文章能够帮你解决图像质量评估(6) -- 对比度检测概率（CDP）简介CDP的背景为何更倾向于使用CDP而非SNR如何进行CDP测试所遇到的程序开发问题。

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