[发明专利]一种科学级CMOS相机性能测试系统和方法

说明书

本发明涉及一种科学级CMOS相机性能测试系统和方法，包括如下步骤：步骤1、用户界面模块接收用户的输入，并将用户的输入以请求的形式发送到流程控制模块；步骤2、流程控制模块解析用户的请求，调用相应的测试脚本，通过调用均匀光源系统与待测相机的接口，控制待测相机与均匀光源系统，实现制冷、设置配置值、控制曝光强度与曝光时间，成像，并进行具体测试，包括FPN测试、暗电流测试、增益、噪声、响应线性度与满阱容量测试、坏点测试。本发明充分考虑到了科学级CMOS相机的特性，针对其性能指标设计了对应的测试流程，能够为科学级CMOS相机的测试提供一套完整的测试方案。在测试方案设计无误的前提下，测试流程能够自动执行，极为有效地降低了研发人员的工作量。

技术领域

本发明涉及科学级CMOS相机性能测试以及控制系统领域，具体是指一套能够完成科学级CMOS相机自动测试的测试系统。系统整体采用软硬件协同设计的方法来进行架构，并为科学级CMOS相机的不同性能参数测试设计了四套完整的流程，能够协助研发人员对相机的各项性能指标进行系统的判断，且通过测试系统实现了测试流程的自动化，能够极大降低研发人员的工作量。

背景技术

科学级CMOS相机在空间观测、生物学和高能物理学等科研领域中有着极其广泛的应用。在开发科学级CMOS相机时，研发人员需对相机进行测试，获得相机的各项性能指标，据此对相机性能进行量化判断，判断相机是否能够满足实际应用场景中的需求。由于相机的性能指标测量过程较为繁琐，且各项指标之间具有不同程度的关联性，因此，虽然目前许多学者对科学级CMOS相机的各项性能指标的测试方法与优化方案进行了研究，但是尚没有一套能够对相机性能指标进行完整测试的系统和方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明设计了一种科学级CMOS相机性能测试系统和方法，采用了控制变量的方法，设计了对应的测试流程来对科学级CMOS相机的各项性能指标进行测试，并通过控制系统实现了测试流程的自动化。

本发明的测试方法设计了一套能够自动控制设备的脚本，并在此基础上向上封装，能够通过用户界面模块来对测试进行配置，控制测试流程的进行，极大地减轻了相机研发人员的工作量，并能够方便测试人员进行测试。

测试流程主要包括FPN(Fixed Pattern Noise，即固定模式噪声)测试、暗电流测试、增益、噪声、响应线性度、满阱容量测试以及坏点测试。这些指标会对图像的成图质量造成较大影响。低的FPN、低的暗电流、少的坏点数量、稳定的增益、低的噪声、好的响应线性度、符合标准的满阱容量对于高精度微光科学成像至关重要。

本发明设计了一套能够体现科学级CMOS相机性能的性能指标，并针对这些指标设计了相应的测试流程，实现了测试流程自动化。本发明将基于科学级CMOS成像系统的各个功能、性能相关指标综合成一些通用且可配置的测试流程，对FPN、坏点数量、增益、噪声等特性指标进行了全面的测试，实现了自动化设备控制与自动化数据处理。

测试系统主要由四部分组成：

1.用户界面模块，提供一个可视化的操作界面给用户，用户仅进行简单的操作，即可控制相机或查询相关数据以及测试操控；

2.流程控制模块，用于测试配置值设置，相机制冷温度控制，测试光源控制，相机拍摄控制，数据处理，生成测试报告以及全自动性能测试；

3.测试流程模块，用于FPN测试流程、暗电流测试流程、增益、噪声、响应线性度与满阱容量测试流程、坏点测试；

4.设备控制模块，包括均匀光源系统控制与相机控制，均匀光源系统可调节相机拍照时的曝光强度与曝光时间，同时能够获得光源系统的光照强度，相机控制基于相机SDK完成对相机的各种控制，包括调节相机的目标制冷温度、拍照增益等参数。

所述测试流程模块能够进行性能测试，包括FPN测试，暗电流测试，增益测试，噪声测试，响应线性度测试，满阱容量测试，以及坏点测试。