6、基于图像修改的光度立体应用测试评估

基于图像修改的光度立体应用测试评估

1. 引言

测试对于系统开发至关重要，它能找出系统与环境交互中导致意外或不良行为的因素，其成本可占总开发成本的 50%。为降低成本，测试自动化应运而生，包括测试执行自动化和测试用例自动生成。

对于纯软件测试，自动化执行只需合适的框架；但对于包含硬件且与外界交互的系统，测试执行自动化需额外硬件模拟外界，成本高且通常只适用于特定被测系统。而直接测试系统本身，不仅成本高，还会延迟开发早期的测试。

因此，汽车等行业采用物理和 3D 模拟方法在各开发阶段测试系统。在自动驾驶领域，虚拟验证不可或缺，但基于模拟的测试是否足以检测故障，相关科学研究较少。

本文聚焦计算机视觉领域，特别是光度立体应用测试。这类应用通过不同角度或光照条件的图片提取 3D 模型，本文以肋条表面质量检测应用为例。肋条表面是模仿鲨鱼皮的微观结构，可减少阻力，应用于风力涡轮机、飞机等设备。任何肋条损伤都会降低减阻效果，可能需更换表面。

此前，我们利用图像修改框架生成测试用例，使用了模拟实际故障的修改操作符，如改变光照条件、像素缺失或旋转。本文重点比较手动旋转和图像修改框架旋转操作对肋条检测工具结果的影响，以验证基于图像修改的测试是否能反映实际情况。

2. 被测系统

被测系统是用于检测肋条表面质量的计算机视觉应用。肋条表面有高约 50 微米的微小对称结构，基于鲨鱼皮效应减少阻力。这些结构常用于航空业降低油耗，但会随时间磨损，需要工具评估其质量。

肋条表面检测工具基于光度立体原理，使用一个相机和多个光源，在不同光照条件下拍摄同一物体的图像，生成物体的 2.5D 模型，进而提取物体信息。该工具输出肋条的缺