摘要：棋盘格视觉标定板作为测试成像系统性能的标准图样，在评估图像清晰度、分辨率、色彩还原、畸变等参数方面具有不可替代的作用。其核心功能体现在多个重要场景：成像质量检测：能够精准检测摄像头或镜头的成像质量，为产品质量把控提供科学依据。算法校准：对图像处理算法进行校准，

棋盘格视觉标定板的核心功能与本质

棋盘格视觉标定板作为测试成像系统性能的标准图样，在评估图像清晰度、分辨率、色彩还原、畸变等参数方面具有不可替代的作用。其核心功能体现在多个重要场景：成像质量检测：能够精准检测摄像头或镜头的成像质量，为产品质量把控提供科学依据。算法校准：对图像处理算法进行校准，确保算法的准确性和稳定性。设备比较：有效比较不同设备的图像表现，帮助用户选择最适合的设备。品质控制：在研发或生产过程中进行严格的品质控制，保障产品的一致性和可靠性。

棋盘格视觉标定板的多元应用领域

不同测试目的下的棋盘格视觉标定板图案选择

清晰度校准（MTF/分辨率）

USAF1951：常用于光学系统和成像设备性能测试，尤其适用于镜头分辨率与清晰度的精准检测，可检测极限分辨率，在光学仪器、显微系统中应用广泛。国仪光子在相关技术研发中，也会采用此类高精度的标定图案，确保产品的光学性能达到行业领先水平。ISO12233：分为2000线对的基础版和4000线对的增强版，主要用于图像传感器、相机及光学系统的分辨率和空间频率响应（SFR）测试，为国仪光子在图像传感器的研发和测试中提供了重要的技术支持。IEEE Target：常用于模拟成像系统分辨率测试，能够有效检测相机系统从原始图像中再现精细细节的能力，在工业视觉、医学影像等领域发挥着重要作用。西门子星：可单个出现或组成多元素星标，星标的对数可根据需求定制。在光学仪器分辨率和对比度测试方面功能强大，通过分析图像中不同位置的细节保留情况，评估光学系统在不同空间频率下的分辨率表现。正弦西门子星：半径方向上的灰度值按正弦函数规律变化，视觉上呈现黑白渐变效果。更侧重于对光学系统进行全面、准确的分辨率分析，尤其是在不同空间频率和方向上的性能评估，并且对图像后期处理算法的敏感度较低，抗噪性较好。SFR：SFR空间频率响应，核心图案通常为倾斜边缘（如45°斜边）或周期性条纹图案。通过分析边缘扩散函数（ESF）和线扩散函数（LSF）计算MTF值，在手机摄像头、数码相机的画质评测中，可量化镜头的锐度表现，准确判断图像边缘的清晰程度。朗奇刻线：由等间距、黑白交替的平行条纹（光栅）组成，通过分析光栅在成像系统中的变形、模糊或衍射现象，评估光学系统的像差、聚焦状态及空间频率响应，可用于天文望远镜主镜校准等特殊场景。

畸变标准

棋盘格 Checkboard OpenCV：通过识别棋盘格角点的二维像素坐标与三维世界坐标的对应关系，求解相机内参（焦距、主点、畸变系数）和外参（旋转矩阵、翻译向量）。广泛应用于无人机航拍相机的畸变校正、工业视觉中测量物体尺寸前的相机校准、自动驾驶的双目测距、3D重建中的深度图生成等领域。圆点 Halcon：利用圆的几何中心与三维世界坐标的对应关系，求解相机内参、外参与畸变参数，相比棋盘格更适合高精度定位场景。常用于半导体晶圆检测相机的校准、显微成像系统的畸变校正、自动驾驶激光雷达与相机联合标定等。同心圆 同心方：通过几何对称性和多层嵌套结构，为高精度视觉系统提供亚像素级的定位基准。同心圆适用于单点定位与径向畸变校正，同心方在三维坐标变换、多相机协同标定时更具优势，两者均广泛应用于半导体、医疗、汽车等工业场景。Kalibr/AprilGrid：通过编码AprilTag标签与网格阵列的设计，即使部分被遮挡也可通过剩余标签的空间关系推算全局坐标。编码信息识别使标定过程转向自动化，尤其适用于需要融合相机、IMU、激光雷达等多源数据的复杂系统，在自动驾驶、无人机、医疗设备等对精度与实时性要求苛刻的场景中，已成为多传感器标定的标准方案。ChArUco：将传统棋盘格的黑白方格替换为AprilTag编码标签，同时保留棋盘格的角点检测特性，如果部分标签遮挡时可通过角点拓扑关系补全。主要应用于单相机高精度内参与畸变标定，尤其适用于工业视觉、AR/VR、双目立体视觉等对像素级精度要求的场景。

景深标准

景深尺DOF测试板：可以精确测试镜头在特定设置下的景深限制、对焦范围、模糊区域定位。在镜头性能测试与校准中发挥着重要作用，在机器视觉领域，可用于校准多目相机、结构光相机或TOF相机的深度感知精度，确保三维重建或物体测距的准确性。

灰阶

灰阶：通常包含11级、16级、32级、64级等不同灰度梯度，可用于测试成像系统的噪声/信噪比、OEC白平衡、灰平衡、时域噪声、动态范围、曝光准确性等关键参数。灰度（反射率）：反射率可根据需求定制，范围为1%至99%，最常用的为18%灰，是自然界景物的平均反射率。常用于镜头摄像头检测、无人驾驶技术测试、远距离激光雷达测距、扫地机器人检测等领域。

色彩校准

24标准色卡：此款24色标准色卡，包含六级灰度色块，加色三原色（红、绿、蓝），减色三原色（黄、品、青)，以及肤色和模拟自然物体的真实色彩，标板有24个纯色块，从左到右再从上到下，分别标记为1至24。它是颜色校准和色彩管理的重要工具，主要用于手机摄像头、电视屏测试、摄影摄像领域。在工业生产中，可用于检测和校准机器视觉系统对颜色的识别和判断能力，例如在产品外观检测、颜色分类、印刷质量检测等方面。国仪光子在相关产品的研发和测试中，会利用24色标准色卡进行严格的色彩校准，确保产品的色彩表现符合行业标准。

测量

玻璃尺：一般用于工业视觉、机器人定位中，进行尺寸测量、坐标校准，为国仪光子在工业自动化领域的产品提供了精确的测量支持。十字分划板/网格分划板/同心圆分划板：一般用于光学仪器瞄准与校准，更广泛用于步枪瞄准镜、天文望远镜、显微镜的定位，工业测量与机械加工中辅助测量孔位、边缘的坐标偏差，在PCB板或半导体晶圆检测中定位缺陷位置等。

棋盘格视觉标定板的材质与工艺选择

棋盘格视觉标定板的性能与其基材以及表面工艺密切相关，不同的照明方式（背打光 vs 正打光）下，棋盘格视觉标定板的表现差异显著，因此需要根据使用环境和照明方式选择合适的材质。

透射式（背打光）

镀铬+石英玻璃：采用光刻工艺，最小线宽可达0.5μm。优先用于高精度、极端环境、特殊波段的标定场景，利用其纳米级表面质量和稳定物理化学特性，满足亚微米级以上的标定精度需求。石英玻璃具有高透过率（95%），尤其是在紫外和可见光区，且折射率均匀性好，光线通过时几乎无散射或偏折，能保证标定图案的光学信号完整传递至相机传感器，提升相机标定的坐标定位精度。镀铬+苏打玻璃：同样采用光刻工艺，图案精度高。材质透过率高（@550nm超过90%）、膨胀系数低、平整度高、表面粗糙度低，耐高温。适合教学实验、普通工业视觉检测等，满足基础常规成像标定需求。菲林：采用光绘工艺，图案精度较高，成本相对低，灰阶光密度可控制，会热胀冷缩，最大尺寸可达1.3x2.6m，防水。在400至700nm波段时，其透过率为83%。菲林+玻璃：采用光绘+无痕裱工艺，结合了菲林的精度和玻璃的硬度，成本比玻璃光刻低。适合做大尺寸且高精度的标定。感光油墨+玻璃：采用感光涂层工艺，感光涂层光密度值最大，OD超过5。

反射式（正打光）

镀铬+光面陶瓷：采用光刻工艺，图案精度较高，材质平整度高、膨胀系数低、表面粗糙度较低。适用于耐磨蚀、高硬度的工业场景。镀铬+哑面陶瓷：采用光刻工艺，图案精度较高，材质平整度高、膨胀系数低。铬在哑光材质上，反射率更低。碳纤维：采用感光涂层工艺，材质轻、高强度、耐高温、耐腐蚀。适合大面积且要求重量轻的标定场景。哑光相纸：采用喷墨工艺，彩色，图案精度较低，尺寸可达1.6x30m。可裱背胶，为博物馆收藏级别，100%棉纤维，无酸，无木质素，成本较低。彩色菲林：采用油墨工艺，半透半反，彩色，成本较低。哑光PE膜：采用感光涂层工艺，类似纸张的厚度，图案精度较高，防水，OD超过5。

棋盘格视觉标定板的技术参数与特性

工艺与精度

不同的工艺和材料组合，会影响棋盘格视觉标定板的最小线宽和图案特征精度。例如，光刻工艺的铬+石英玻璃最小线宽可达0.5μm，图案特征精度为±5μm；而喷墨工艺的油墨+哑光相纸最小线宽为0.3mm，图案特征精度为±0.1mm。

尺寸与厚度

棋盘格视觉标定板的尺寸和厚度根据材料的不同而有所差异。一般根据测试图案大小或模具大小确定产品外观尺寸，产品外观轮廓可选择普通切割或激光切割，激光切割可以实现玻璃打孔，切圆或任意外形。玻璃和陶瓷外形尺寸精度可达±0.05mm，菲林、纸张等外形切割可要求精度在±1mm。

反射率与光密度

在玻璃铬棋盘格视觉标定板的制作中，不同的涂层会导致反射率和光密度的差异。亮铬反射率最高，棕铬反射率在不同波段基本保持在30%以内，蓝铬反射率最低，在650nm波段时反射率可低至1.8%，且蓝铬的光密度高于4.5，能更广泛匹配于各种测试需求。在陶瓷和玻璃的棋盘格视觉标定板中，光密度和对比度是固定的，但在菲林的制作中，光密度值可控，100%黑时OD超过4，灰阶时OD值可根据需求进行调整。

透过率

石英玻璃相较于苏打玻璃具有更高的透过率（95%），尤其是在紫外和可见光区，且折射率均匀性好，光线通过时几乎无散射或偏折，能确保棋盘格视觉标定板图案的光线高保真透过，减少光衰减和畸变，提升相机标定的坐标定位精度。菲林在400至700nm波段时，透过率为83%。

热膨胀系数

石英玻璃的热膨胀系数更低（约0.5×10⁻⁶/K），耐急冷急热性极佳，即使在高温环境中快速升温或降温，也能保持几何形状稳定，避免因玻璃形变导致标定图案坐标偏移。在高温工况（如冶金工业、热处理设备视觉系统）中，棋盘格视觉标定板不会因温度剧变而破裂或变形，确保标定参数长期有效。

表面平整度与粗糙度

玻璃熔融成型后表面平整度较好，石英玻璃熔融态粘度更高，成型后表面天然平整度极佳，且可通过超精密抛光实现纳米级平整度。陶瓷也可通过精密加工（如研磨、抛光）获得高平整度，但受材料致密性和加工工艺影响，平整度均匀性略低于玻璃。玻璃表面粗糙度较低，化学稳定性强，表面不易吸附杂质或被腐蚀，长期保持低粗糙度，适合极端环境下的高精度应用。陶瓷表面粗糙度略高，一般为0.1至1μm，精密抛光后可达0.2至0.7μm。

正负图形的选择与价格

根据自己的算法、环境适用性要求，可选择正负图形。在精度要求、外形大小一致的情况下，正负图形的棋盘格视觉标定板价格是相同的。正片工艺为图案遮光，背景透明；负片工艺为图案透明，背景遮光。

国仪光子的技术实力与定制化服务

国仪光子专注成像与显示质量检测，凭借其先进的技术和丰富的经验，已为消费类电子、智能驾驶、无人机、AR&VR、Vlog设备、智能家居、智慧办公、投影显示、机器视觉、三维成像、半导体检测、光场相机、高光谱成像、国防与航天等1600余家企业及科研院所提供定制化解决方案。在棋盘格视觉标定板的研发和生产过程中，国仪光子能够根据客户的具体需求，提供1对1的定制服务，助力客户实现成像与显示产品的精准标定与性能评价，从技术源头保障产品品质。无论是对于清晰度、畸变、景深、灰阶、色彩校准还是测量等不同的测试需求，国仪光子都能提供专业的解决方案，确保客户的产品在市场上具有竞争力。

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来源：国仪光子