随着基础电路结构与CMOS集成电路工艺技术的发展,CMOS图像传感器(CMOS Imaging Sensor:CIS)在功耗、尺寸、图像质量等方面获得了很大提升,目前在安全防护、工业测量、航空航天、生物医学、天文观测、商业摄影等领域得到了广泛的应用,已经超越电荷耦合器件CCD,成为了成像器件的主体。随着CIS应用技术的不断深入,对其性能参数指标的测量也变得越来越重要。本文在研究欧洲机器视觉协会的图像传感器及数字相机测试的通用标准EMVA 1288的基础上,设计了CIS性能参数测试系统的总体方案,系统总体包括光源及控制部分、待测CMOS数字相机、计算机软件三大部分。为了得到测试系统必须的高均匀面光源,从实用性出发,设计了在积分球出光口处外接圆形筒形成暗室的结构方案。为了增加光源输出面的均匀性,外接圆筒内表面设计有一定结构的螺纹。依据光学原理,使用光学仿真软件ASAP详细仿真设计了该面光源结构,并根据仿真结果在实验室研制了相应的面光源系统,实验测试结果表明,直径为20mm的圆面光源均匀性达96%,各项技术指标均优于现有的光源方案,且具有更好的实用性。在实验室研制的CIS性能参数测试系统硬件平台基础上,使用Visual Studio2013集成开发软件和C++编程语言,设计了配套的测试软件。软件主要分为三大模块:界面交互模块、图像采集控制与接收模块、图像处理与参数计算模块。通过研究时间噪声的特点及测量方法,提出了一种测量时间噪声的新方法——双帧特性法,减少了测量时间,提高了测量结果的稳定性。论文对软件功能进行了详细说明,实现了CIS光电响应曲线、量子效率、信噪比、动态范围、时间噪声、暗电流、空间非均匀性等性能指标的测量。最后对结果进行了测试与分析,结果表明各项指标达到了预定的要求。