ISO 165052019Amd 12021 ORP、FeV、MTF10分钟（11）hor、MTF10分钟（11）ver标准立项发展报告

道路车辆—摄像头监控系统的人机工效与性能要求及测试程序第1号修正案标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Roadvehicles—ErgonomicandperformanceaspectsofCameraMonitorSystems—Requirementsandtestprocedures—Amendment1:ORP,FeV,MTF10MIN(1:1)/hor,MTF10MIN(1:1)/ver摘要随着汽车电子技术的快速发展，摄像头监控系统（CameraMonitorSystems,CMS）正逐步取代传统光学后视镜，成为提升行车安全性和改善空气动力学性能的关键技术路径。为规范CMS系统的人机工效设计与性能测试方法，国际标准化组织（ISO）发布了ISO16505:2019标准，并在此基础上形成第1号修正案ISO16505:2019/Amd1:2021。本报告对该修正案的立项背景、核心技术指标、修订内容及行业应用价值进行系统阐述。报告重点分析了光学参考点（ORP）、视野范围（FeV）以及调制传递函数（MTF10MIN(1:1)/hor与MTF10MIN(1:1)/ver）等关键参数的技术内涵与测试方法，深入剖析了该修正案对CMS系统图像质量评价体系的完善与提升。报告指出，该修正案的发布填补了CMS系统在水平与垂直方向分辨率量化评价方面的国际标准空白，为全球范围内CMS系统的设计、验证和认证提供了统一的技术依据，对推动汽车智能化与安全化发展具有重要的指导意义。关键词：摄像头监控系统；人机工效；光学参考点；视野范围；调制传递函数；国际标准；道路车辆Keywords:CameraMonitorSystems;Ergonomics;OpticalReferencePoint;FieldofView;ModulationTransferFunction;InternationalStandard;RoadVehicles一、引言1.1研究背景随着全球汽车产业向智能化、电动化和网联化方向深度转型，车辆安全辅助系统的技术迭代与标准完善日益成为行业关注的焦点。在取代传统后视镜的技术路径中，摄像头监控系统（CMS）凭借其更宽广的视野范围、更小的风阻系数以及更好的恶劣天气适应性，已成为全球主要汽车制造商重点布局的前沿技术方向。2020年，联合国欧洲经济委员会（UNECE）发布了关于CMS系统的第46号法规修订版（UNR46），首次允许在乘用车和商用车中以摄像头监控系统替代传统光学后视镜，这为CMS系统的市场化应用扫清了法规障碍。然而，CMS系统的安全性与可用性在很大程度上取决于其能否为驾驶员提供与传统后视镜相当甚至更优的视觉信息。因此，制定统一的人机工效要求和性能测试程序，成为保障CMS系统质量与安全的关键前提。1.2标准修订的必要性ISO16505:2019作为CMS系统领域的基础性国际标准，系统规定了摄像头监控系统在视野范围、图像质量、显示方式、亮度与对比度、色彩还原等方面的最低要求及相应的测试方法。然而，随着CMS系统产品形态的多样化以及图像传感器技术的快速进步，业界对于图像分辨率的量化评价方法提出了更高需求，特别是在水平与垂直方向上分别进行调制传递函数（MTF）测试的方法论尚不够明确。在此背景下，ISO/TC22/SC35（道路车辆技术委员会—照明与信号分技术委员会）组织成员国专家对ISO16505:2019进行了系统复审，决定以修正案（Amendment）形式对标准进行补充和完善。该修正案即ISO16505:2019/Amd1:2021，于2021年7月27日正式发布。二、标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO16505:2019/Amd1:2021||标准名称|Roadvehicles—ErgonomicandperformanceaspectsofCameraMonitorSystems—Requirementsandtestprocedures—Amendment1:ORP,FeV,MTF10MIN(1:1)/hor,MTF10MIN(1:1)/ver||中文译名|道路车辆—摄像头监控系统的人机工效与性能要求及测试程序—第1号修正案：光学参考点、视野范围、10分钟弧视角水平/垂直调制传递函数||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||分类号|人类工效学（Ergonomics）||发布日期|2021年7月27日||国别|国际组织||语种|英语|该修正案以电子版加密PDF格式发行，文件约1分钟可完成下载，需安装FileOpen插件并在联网状态下打开，限制累计3台电脑共打印5次，售价为144.0元人民币。三、核心技术内容3.1修正案的总体框架ISO16505:2019/Amd1:2021修正案在保持原标准总体框架不变的基础上，主要针对以下三个方面进行了补充和细化：光学参考点（OpticalReferencePoint,ORP）的统一定义与标定方法、视野范围（FieldofView,FeV）的精确测量要求，以及调制传递函数（ModulationTransferFunction,MTF）在水平与垂直方向上的量化测试指标。修正案的核心贡献在于将原本笼统的图像清晰度要求细化为可在实验室环境中重复验证的具体技术参数。3.2光学参考点（ORP）的标准化定义光学参考点（ORP）是CMS系统校准与验证的基准坐标系原点，用于统一描述摄像头安装位置、观察角度和显示区域之间的空间关系。修正案明确规定了ORP的确定方法及其在整车坐标系中的定位规则，要求所有CMS系统的视野计算和图像映射均以ORP为基准进行。ORP的标准化具有重要意义：首先，它为不同制造商生产的CMS系统提供了可比的性能评估基准；其次，它使得CMS系统的视野范围计算能够在计算机辅助设计（CAD）环境中进行仿真验证；再者，它为后续的MTF测试提供了统一的光学参考系。3.3视野范围（FeV）的要求细化视野范围（FieldofView,FeV）是评价CMS系统能否满足驾驶员观察需求的核心指标。修正案在ISO16505:2019原有视野要求的基础上，细化了各区域视野的边界定义和最小角度要求，特别是针对不同车辆类型（M类乘用车和N类商用车）的差异化需求做出了更为精确的规定。修正案要求视野范围的计算必须考虑驾驶员的眼点位置（EyePoint）、摄像头的安装位置以及显示器的安装位置三者的空间关系，并要求在所有规定的负载条件下进行验证。此外，修正案还引入了视野范围内障碍物遮挡的量化评估方法，确保CMS系统在实际使用环境中的信息完整性。3.4调制传递函数（MTF）的量化评价调制传递函数（MTF）是评价光学成像系统分辨率性能的经典指标，反映了系统在不同空间频率下对图像对比度的保持能力。修正案引入的MTF10MIN(1:1)/hor（水平方向）和MTF10MIN(1:1)/ver（垂直方向）指标，分别评价CMS系统在水平方向和垂直方向上对应于10角分（10arcmin）空间频率的调制传递性能。10角分空间频率的选择具有明确的工效学依据。根据对视力的研究，标准视力（20/20）对应的最小分辨角约为1角分（1arcmin），而10角分的空间频率对应于驾驶员在动态驾驶情境中识别关键道路目标（如行人、车辆轮廓、路缘等）所需的实际分辨能力。该指标以1:1的宽高比进行测试，确保水平与垂直方向上的分辨率评价具有一致的基准。MTF10MIN(1:1)/hor与MTF10MIN(1:1)/ver的测试程序主要包括以下步骤：1.测试图卡准备：采用符合ISO12233标准的高对比度分辨率测试图卡，图卡上布置有不同空间频率的正弦波或方波图案；2.成像采集：将CMS摄像头固定于测试台架上，调节至标称工作状态，对测试图卡进行成像采集；3.图像分析：通过专用分析软件对采集到的图像进行处理，计算水平方向和垂直方向上在10角分空间频率处的调制传递函数值；4.结果判定：将计算得到的MTF值与修正案规定的最低限值进行比较，判定CMS系统是否满足分辨率要求。修正案要求测试环境的光照条件应模拟典型驾驶场景（包括白天强光照和夜间低照度条件），确保MTF指标在实际使用范围内均能满足规定要求。四、标准修订的技术基础与行业背景4.1CMS系统技术发展现状近年来，CMS系统在乘用车和商用车领域均呈现出快速普及的趋势。据行业统计，2022年全球CMS系统市场规模约为12.6亿美元，预计到2028年将增长至32.8亿美元，年均复合增长率约为17.3%。奔驰Actros卡车、奥迪e-tron、雷克萨斯ES等车型已率先实现了CMS系统的量产搭载。在技术层面，CMS系统经历了从简单的模拟摄像头加显示屏方案到基于高分辨率数字图像传感器与AI图像处理算法的智能化方案演进。当前主流的CMS系统采用100万至800万像素的CMOS图像传感器，配合广角镜头、HDR（高动态范围）图像处理和LED防眩光控制等技术，能够在各种光照和天气条件下为驾驶员提供清晰、无畸变的车后环境图像。4.2图像质量评价体系的演进CMS系统图像质量的评价方法经历了从主观评价为主向客观量化评价转变的过程。早期阶段，CMS系统的图像质量主要依靠人工目视评价，这种方法虽然直观但在可重复性和可比性方面存在明显不足。随着数字图像处理技术的发展，基于MTF、信噪比（SNR）、动态范围等客观指标的评价方法逐渐成为主流。ISO16505:2019原版标准已引入了包括亮度、对比度、色彩还原、畸变、清晰度在内的多项图像质量参数，但对清晰度的量化评价主要采用MTF在单一方向上（通常为水平方向）的测定方法。第1号修正案正式引入了水平与垂直方向分别测定的MTF10MIN(1:1)指标，并明确了1:1画面宽高比条件下的测试规范，从而使得CMS系统的分辨率评价更加全面和精确。4.3与相关法规和标准的协调ISO16505:2019/Amd1:2021修正案的编制充分考虑了与联合国UNR46法规以及ISO/TC22/SC35分技术委员会其他标准的协调一致性。UNR46法规于2020年修订后，允许CMS系统替代传统后视镜，并规定了对视野范围、图像质量、显示比例等性能的最低要求。ISO16505:2019及其修正案则在UNR46法规的框架下，提供了更为详细和可操作的技术规范与测试方法，两者之间形成了"法规—标准"的层级互补关系。五、标准修订的主要参与机构5.1国际标准化组织道路车辆技术委员会（ISO/TC22）ISO/TC22是ISO下设的专门负责道路车辆领域标准制定的技术委员会，秘书处由法国标准化协会（AFNOR）承担。ISO/TC22下设多个分技术委员会（SC），其中SC35负责照明与信号相关标准的制修订工作，CMS系统标准即归属于SC35的工作范围。ISO/TC22/SC35的委员由来自各成员国的标准化专家组成，包括汽车制造商、零部件供应商、研究机构和检测认证机构的代表。SC35在CMS系统标准制定方面的核心工作，是平衡各方利益并通过协商一致的方式推进技术创新与安全监管的协调统一。5.2主要参与单位介绍——德国联邦公路研究所（BASt）在ISO16505:2019/Amd1:2021的编制过程中，德国联邦公路研究所（BundesanstaltfürStraßenwesen,BASt）作为德国标准化协会（DIN）下属标准制定委员会的核心技术支撑力量，深度参与了CMS系统试验方法和验证程序的研究与验证工作。成立背景与职能定位：BASt成立于1951年，是德国联邦交通与数字基础设施部（BMDV）下属的科技型研究机构，总部位于北莱茵-威斯特法伦州的贝吉施-格拉德巴赫（BergischGladbach）。BASt的核心职能涵盖道路基础设施安全、车辆技术安全、行为安全与人机工效、交通工程等多个领域，是德国在道路交通安全领域最重要的官方科研与咨询机构之一。在CMS标准制定中的角色与贡献：在ISO16505系列标准的制定过程中，BASt车辆技术研究部的专家团队利用其在光学测量和人机工效研究方面的深厚积累，承担了多项关键研究工作。BASt搭建了用于CMS系统视野范围和图像质量验证的专业试验台架，开发了基于机器视觉的MTF自动测试程序，并组织开展了多轮实验室间对比测试（InterlaboratoryComparison），验证了MTF10MIN(1:1)水平与垂直方向测试方法的重复性和再现性。BASt的研究成果为修正案中ORP标定方法、FeV验证流程以及MTF测试程序等技术内容的确定提供了关键的数据支撑。在UNR46法规协调中的作用：BASt同时作为德国在UNECEWP.29（世界车辆法规协调论坛）框架下的技术支持机构，深度参与了UNR46法规的修订工作。BASt在UNR46法规的CMS系统准入要求与ISO16505标准测试方法之间建立了有效衔接，确保了两者在技术指标和验证方法上的协调一致性。此外，BASt还承担着为德国联邦机动车交通管理局（KBA）提供CMS系统型式认证技术支撑的重要职能，其研究结论直接服务于德国的车辆准入管理体系。国际合作与成果：BASt与欧洲及全球多个国家的交通安全研究机构保持着密切合作关系，积极参与欧盟地平线（Horizon）研究计划中关于智能车辆传感器系统的研究项目。近年来，BASt在CMS系统测试方法研究方面发表的多篇学术论文和专题报告，已成为全球CMS系统标准制定和产品验证领域的重要参考资料。六、结论与展望6.1总结ISO16505:2019/Amd1:2021修正案的发布，是CMS系统国际化标准体系建设进程中的重要里程碑。该修正案通过对光学参考点（ORP）、视野范围（FeV）和水平/垂直方向调制传递函数（MTF10MIN(1:1)/hor与MTF10MIN(1:1)/ver）等核心参数的系统化规定，显著提升了CMS系统图像质量评价的科学性和可操作性，为全球CMS产业的技术进步和市场推广提供了坚实的技术基础。6.2标准的产业意义与应用价值从产业发展的角度来看，该修正案的实施将产生多方面的积极影响：-促进产业规范化：统一的测试方法和评价指标有利于规范CMS系统产品市场，引导制造商按照公认的技术要求进行产品开发和质量控制；-降低贸易壁垒：国际标准的统一为CMS系统产品的跨境流通提供了技术互认基础，有利于降低重复检测和认证成本；-保障用户安全：客观、严格的性能要求确保CMS系统能够为驾驶员提供安全、可靠的车后环境信息，降低因视觉信息不足或失真引发的交通事故风险。6.3未来展望随着CMS系统向更高分辨率、更广视野范围和更强环境适应能力的方向持续演进，ISO16505系列标准也将面临持续迭代更新的需求。展望未来，以下几个方面可能成为标准发展的重点方向：1.AI图像增强算法的验证方法：随着AI技术在CMS图像处理中的应用日益广泛，如何验证AI增强后的图像质量及其对驾驶员认知负荷的影响将成为新的标准化课题；2.功能安全与网络安全要求：CMS系统作为涉及行车安全的关键系统，其功能安全（ISO26262）与网络安全（ISO/SAE21434）要求的集成度将进一步提升；3.多传感器融合的评价框架：未来CMS系统可能集成摄像头、毫米波雷达和激光雷达等多种传感器，建立多传感器融合系统的综合性能评价框架是ISO/TC22/SC35面临的新挑战；4.动态场景下的性能评价：当前标准主要基于静态测试场景，开发在真实动态驾驶条件下CMS系统性能的评价方法，将有助于更全面地反映系统的实际工作表现。可以预见，随着CMS系统技术的迅猛发展和市场应用的持续扩大，ISO16505系列标准及其后续修正和改进版本将持续发挥其规范和引领作用，为全球汽车安全和智能化发展做出更为重要的贡献。参考文献[1]ISO16505:2019,Roadvehicles—ErgonomicandperformanceaspectsofCameraMonitorSystems—Requirementsandtestprocedures,InternationalOrganizationforStandardization,2019.[2]ISO16505:2019/Amd1:2021,Roadvehicles—ErgonomicandperformanceaspectsofCameraMonitor