图像传感器在超高速、超高分辨率、医疗、军事及宇航等高端领域已经被广泛地应用。尤其在宇航、卫星遥测遥感等航天领域的应用中,测试图像传感器的关键性能指标是地面质保必需环节。通用的图像传感器的测试标准,主要利用图像传感器的灰度信号、光强数据分析噪声特性,得出图像传感器的各项主要参数。合理、稳定地测试图像传感器的各项主要参数,是保证图像传感器正常工作的前提。光子转换原理是描述图像传感器的信号噪声关系的基本理论,同时也是图像传感器测试的重要理论依据。本论文根据光子转换(Photon Transfer)理论和EMVA Standard 1288标准的部分思想设计了测试算法和参数估计软件。通过分析图像传感器输出的灰度数据与噪声信号的关系、将图像传感器的系统增益,暗电流,初始暗信号均值,初始暗信号方差等性能参数一并测出,并做到仅利用暗场灰度数据便可对图像传感器进行性能参数的测试,测试简单易行。论文概述了国内外图像传感器的发展情况及其测试工作的研究现状,介绍了明场测试方法及暗场测试的特点,之后对光子转换(Photon Transfer)理论进行了系统阐述,介绍了在图像传感器测试过程中的主要噪声,并结合光子转换理论分析了噪声信号与图像传感器输出的灰度值信号之间的关系,推导得出了暗场测试所需的数学模型。同时对自适应遗传算法进行分析,设计了结合暗场测试数学模型的CMOS图像传感器性能参数的测试方法。论文还设计了暗场下图像传感器的测试系统,结合自适应遗传算法和暗场测试所需数学模型编写了专用的测试软件。经过实验分析,本测试方法可以反演出CMOS图像传感器的性能参数,通过与基本遗传算法和暗场曲线转换法与本暗场测试方法进行对比,证实了本测试方法的有效性。暗场测试不需要采集明场灰度数据,从原理上避免了明场数据噪声对参数测量的影响,准确性更高,同时,暗场测试流程也相对简单,便于长期在线式跟踪观测,尤其适用于图像传感器的动态老炼等复杂环境下测试。