網絡攝像機測量方法20110920163000

1、網絡攝像機測量方法為了適應網絡攝像機的研發(fā)需要，在三個階段需要借助實驗室來完成相關工作。選擇方案時，需要對比不用方案的圖像效果。在產品開發(fā)階段，需要在實驗室完成圖像效果調試。在產品維護階段，需要在競品分析和用戶環(huán)境對比測試中不斷完善產品一、最低照度：定義：攝像機輸出端之視頻信號幅度減少到額定輸出電平的一半時，在特定景物上的照度。額定輸出電平對制式是（峰峰值），制是（峰峰值）（從消隱電平到峰值白電平）。測試環(huán)境部署如下：燈箱圖燈箱圖最低照度測試使用儀器說明:燈箱一個，用于提供穩(wěn)定均勻的光源。要求照度可調節(jié)，色溫可調節(jié)（范圍待定，至少要滿足照度色溫支持310）0；K反射式灰階測試圖一張。彩色監(jiān)視器

2、一臺。用于顯示攝像機的模擬圖像，輸入匹配75Q電阻；示波器一臺。用于測量攝像機模擬輸出電平；PC一套，包括顯示器。用于顯示攝像機的數(shù)字圖像，并對數(shù)字圖像進行分析;Photoshop軟件，或其他類似的圖像分析工具。用于數(shù)字圖像進行分析；照度計一個。白紙或者黑色物體。用于獲取攝像機模擬輸出的額定電平。最低照度測試環(huán)境說明：1.以上測試工作在暗房中完成。測試圖需要使用反射式灰階測試圖，且物體照度為：2000IX土。注意：用照度計在測試圖中心測量，接收器指向攝像機方向。物體照度的不均勻性應小于且光源相關色溫應為：土。攝像機中白平衡參數(shù)配置應設置為自動，或者設置為手動并調節(jié)為土攝像機拍攝反射式灰階測試圖

3、時，要使箭頭限定的邊框與監(jiān)視器上在欠掃描方式下所顯示的圖像邊緣剛好一致。攝像機聚焦控制應為自動或手動方式，而且調到最佳聚焦。攝像機光圈控制應為手動方式，且將光圈設置為最大。為取得攝像機額定輸出電平，可在燈箱中反射式灰階測試圖后方增加一個受照白卡或一塊黑色區(qū)域，同時調整鏡頭焦距，這時該測量并不一定要使測試圖的邊框正好充滿整個屏幕。攝像機中增益控制應置于“”。攝像機光濾波器應置于“開”位置。測量方法：1.模擬信號輸出-測量方法：a測試部署如圖1，將反射式灰階測試圖卡固定在可調節(jié)燈箱中，使用照度計測量灰度測試圖卡中心位置，照度在2000IX土；b拍攝條件如上最低照度測試環(huán)境說明；c通過示波器測量攝像

4、機的模擬輸出電平。保持照度不變的情況下調整屏幕大小或改變焦距條件或增加受照白卡或黑色區(qū)域物體以得到額定輸出電平；d調節(jié)燈箱照度，用示波器監(jiān)視模擬輸出端之視頻信號幅度，當其視頻信號（黑電平至白電平）幅度減少到額定輸出電平的一半時，用照度計測量反射式灰階測試圖中心的照度值，獲取到攝像機的最低照度指標。.照度值以勒克斯為單位表示。2數(shù).字信號-測量方法：測試部署和拍攝條件同模擬信號測量方法；b在攝像機模擬輸出額定電平的基礎上，連接攝像機的預覽圖像并截圖。使用等類似圖像處理工具對截圖的中間灰階進行分析，得出此時的亮度值；降低照度，連接攝像機的預覽圖像并截圖。使用等類似圖像處理工具對截圖的中間灰階進行分

5、析，得出此時的亮度值2.循環(huán)執(zhí)行第三步直到等于的，用照度計測量反射式灰階測試圖中心的照度值，獲取到攝像機的最低照度指標。記錄說明：測試結果增加當前的環(huán)境、鏡頭參數(shù)配置等，否則視為無效。二、最高照度：定義：攝像機輸出端之視頻信號幅度增大，并不超過額定值的15（0或%在此規(guī)定值以下之臨界限幅值）時，在特定景物上的照度；測試部署同圖1。測試儀器同-最低照度測試儀器說明。測試環(huán)境同-最低照度測試說明。測試方法:1.模擬信號輸出-測量方法：a測試部署如圖，將反射式灰階測試圖卡固定在可調節(jié)燈箱中，使用照度計測量灰度測試圖卡中心位置，照度在2000IX土%b拍攝條件如上最低照度測試環(huán)境說明；c通過示波器測量

6、攝像機的模擬輸出電平。保持照度不變的情況下調整屏幕大小或改變焦距條件或增加受照白卡或黑色區(qū)域物體以得到額定輸出電平；d調節(jié)燈箱照度，用示波器監(jiān)視模擬輸出端之視頻信號幅度，當其視頻信號（黑電平至白電平）幅度減少到額定輸出電平的一半時，用照度計測量反射式灰階測試圖中心的照度值，獲取到攝像機的最低照度指標。.照度值以勒克斯為單位表示。數(shù)字信號測量方法：測試部署和拍攝條件同模擬信號測量方法；b在攝像機模擬輸出額定電平的基礎上，連接攝像機的預覽圖像并截圖。使用等類似圖像處理工具對截圖的中間灰階進行分析，得出此時的亮度值；增加照度，連接攝像機的預覽圖像并截圖。使用等類似圖像處理工具對截圖的中間灰階進行分析

7、，得出此時的亮度值2.循環(huán)執(zhí)行第三步直到等于的，用照度計測量反射式灰階測試圖中心的照度值，獲取到攝像機的最咼照度指標。.記錄說明：測試結果增加當前的環(huán)境、鏡頭參數(shù)配置等，否則視為無效。名詞說明：開花：當固態(tài)攝像器件的像素受強光照射時，所產生的電子數(shù)大于所能存儲的電子數(shù)，就產生“開花”。多出的電子會分散進入鄰近的光電元件，結果使出現(xiàn)在電視屏幕上的景物的咼亮度區(qū)增大。拖尾：當固態(tài)攝像器件的一小塊面積受強光照射時，即會產生拖尾，這使圖像上有一垂直或水平條通過這一面積。三、分辨力：定義：對一幀等寬的黑白相間的線條之圖像，分辨其黑白線條最小寬度的能力，常用測試圖上鑒別出的每幀高度重的最大線數(shù)表示。水平分

8、辨力：在與圖像高度相等的水平尺寸內的垂直黑白條數(shù)（線）。-垂-直分辨力：圖像高度范圍內水平黑白條數(shù)。測試部署如下圖：圖2分辨率測試儀器說明：（標注為藍色字體的測試設備，為在上一個測試環(huán)境的基礎上，新引入的設備）燈箱一個，用于提供穩(wěn)定均勻的光源。要求照度可調節(jié)，色溫可調節(jié)（范圍待定，至少要滿足照度02色溫支持）02.4和:136:格9式的反射式分辨率測試圖各一張。彩色監(jiān)視器一臺。用于顯示攝像機的模擬圖像，輸入匹配75Q電阻；示波器一臺。用于測量攝像機模擬輸出電平；PC一套，包括顯示器。用于顯示攝像機的數(shù)字圖像，并對數(shù)字圖像進行分析；Photoshop軟件，或其他類似的圖像分析工具。用于數(shù)字圖像進

9、行分析；照度計一個。視頻采集卡一張。用于將攝像機的模擬信號轉換成數(shù)字信號分辨力測試環(huán)境說明：以上測試工作在暗房中完成。測試圖需要使用反射式分辨率測試圖卡，且物體照度為：2000IX土。注意：用照度計在測試圖中心測量，接收器指向攝像機方向。物體照度的不均勻性應小于且光源相關色溫應為：土。攝像機中白平衡參數(shù)配置應設置為自動，或者設置為手動并調節(jié)為土攝像機拍攝反射式灰階測試圖時，要使箭頭限定的邊框與監(jiān)視器上在欠掃描方式下所顯示的圖像邊緣剛好一致。攝像機聚焦控制應為自動或手動方式，而且調到最佳聚焦。攝像機光圈控制應為手動方式，且將光圈設置為最大。攝像機中增益控制應置于“”。攝像機光濾波器應置于“開”位

10、置。10反.射式分辨率測試圖卡有4:和316:兩9種格式，需根據被測攝像機的分辨率進行相應的選擇。11測.試中使用的顯示器和監(jiān)視器的分辨力，均應分別大于被測攝像機的數(shù)字和模擬輸出分辨力；測量方法：（模擬與數(shù)字信號測量均適用）a測試部署如圖1，將反射式分辨率測試圖卡固定在可調節(jié)燈箱中，使用照度計測量灰度測試圖卡中心位置，照度在；b拍攝條件如分辨力測試環(huán)境說明，攝像機調整鏡頭焦距，要使測試圖的邊框正好充滿整個屏幕。i使用目測法，分辨力在監(jiān)視器顯示上做出評價?；蛲ㄟ^視頻采集卡，將攝像機的模擬信號轉換成數(shù)字信號,在上進行分析，此時分析方法同數(shù)字信號的分析方法；連接顯示攝像機的編碼圖像，并置于全屏狀態(tài)，

11、使用目測法，分辨力在顯示屏上作出評價。水平分辨力定義為相應于對垂直條可見度極限的線數(shù)，實際的數(shù)應為為上、下、以及四周的極限線數(shù)的最小值，并且要求在最大分辨力之內，線條不應存在發(fā)糊、彩紋干擾和幾何失真等異常情況。垂直分辨力定義為相應于水平條可見度極限的線數(shù)；四、灰階度：（或亮度鑒別等級）定義：圖像中從最黑到最白之間所能區(qū)別的亮度級數(shù)。測試部署同圖1-最低照度測試部署?；译A度測試儀器說明：（標注為藍色字體的測試設備，為在上一個測試環(huán)境的基礎上，新引入的設備）燈箱一個，用于提供穩(wěn)定均勻的光源。要求照度可調節(jié)，色溫可調節(jié)（范圍待定，至少要滿足照度，色溫支持）0KodakQ-14反射式灰階測試圖一張。擁

12、有17級別的灰階。彩色監(jiān)視器一臺。用于顯示攝像機的模擬圖像，輸入匹配75Q電阻；示波器一臺。用于測量攝像機模擬輸出電平；PC一套，包括顯示器。用于顯示攝像機的數(shù)字圖像，并對數(shù)字圖像進行分析；Photoshop軟件，或其他類似的圖像分析工具。用于數(shù)字圖像進行分析；照度計一個。視頻采集卡一張。用于將攝像機的模擬信號轉換成數(shù)字信號。測試環(huán)境同-最低照度測試說明測量方法：（模擬信號和數(shù)字信號測量，均適用）測試部署如圖，將灰度測試圖卡（或KodakQ-14測試卡）固定在燈箱中，使用照度計測量灰度測試圖卡中心位置，照度在200；0l，模擬信號使用目測法，觀察各個灰階等級，在監(jiān)視器顯示上做出評價?；蛲ㄟ^視頻

13、采集卡，將攝像機的模擬信號轉換成數(shù)字信號，在上進行分析，此時分析方法同數(shù)字信號的分析方法；數(shù)字信號分析方法：連接顯示攝像機的編碼圖像，并置于全屏狀態(tài)，首先采用目視法，主觀對各個灰階等級進行判斷，然后對編碼圖像進行截圖，使用軟件打開截圖，在每個灰度條中截取大小大于的灰度塊，讀出所截取的每個灰度塊的灰度值，若兩相鄰灰階之間的灰度值差大于8，則認為這兩個灰階是可以分辨的，從而可以得到從黑到白可分辨的灰階的級數(shù)。五、亮度信號噪聲比：定義：亮度通道的噪聲特性，視頻信號中有用信號幅度峰-峰值與隨機雜波有效值之比，用信噪比表達。測試部署如下圖：圖3信噪比測試儀器說明：（標注為藍色字體的測試設備，為在上一個測

14、試環(huán)境的基礎上，新引入的設備）燈箱一個，用于提供穩(wěn)定均勻的光源。要求照度可調節(jié)，色溫可調節(jié)（范圍待定，至少要滿足照度02色溫支持）0反射式白色測試圖一張。彩色監(jiān)視器一臺。用于顯示攝像機的模擬圖像，輸入匹配75Q電阻；示波器一臺。用于測量攝像機模擬輸出電平；PC一套，包括顯示器。用于顯示攝像機的數(shù)字圖像，并對數(shù)字圖像進行分析；照度計一個。視頻采集卡一張。用于將攝像機的模擬信號轉換成數(shù)字信號。視頻雜波測量儀一臺。用于讀取攝像機模擬輸出的噪聲電壓。低通濾波器和高通濾波器各一個。IMATEST軟件。測試環(huán)境同最低照度測試說明測量方法：1.模擬信號-測量方法：測試步驟：a測試設備部署如圖，將反射式白色測

15、試圖卡固定在可調節(jié)燈箱中；.物體照度在最低照度級下進行（根據最低照度測量方法進行）。攝像機鏡頭聚焦應調至散焦的無窮遠。d攝像機輸出端接入視頻雜波測量儀，接通視頻雜波測量儀低通濾波器和高通濾波器。從測量儀上讀出噪聲電壓的有效值基準電平應為的白輸出圖像電平的幅度，即消隱電平與白電平之間的幅度。f信噪比計算為：.數(shù)字信號-測量方法：測試設備部署如圖，將白色測試圖卡固定在可調節(jié)燈箱中；物體照度在最低照度級下進行（根據最低照度測量方法進行）。.攝像機鏡頭聚焦應調至散焦的無窮遠。連接顯示攝像機的編碼圖像并截圖，然后用IMATEST軟件對截圖進行分析，計算出噪聲值;六、色彩還原度：定義：圖像中各種顏色/彩色

16、的還原能力。測試部署同圖1-最低照度測試部署。色彩還原度測試設備儀器說明：（標注為藍色字體的測試設備，為在上一個測試環(huán)境的基礎上，新引入的設備）燈箱一個，用于提供穩(wěn)定均勻的光源。要求照度可調節(jié)，色溫可調節(jié)（范圍待定，至少要滿足照度，色溫支持）0反射式24色標準測試圖卡一張。彩色監(jiān)視器一臺。用于顯示攝像機的模擬圖像，輸入匹配75Q電阻；示波器一臺。用于測量攝像機模擬輸出電平；PC一套，包括顯示器。用于顯示攝像機的數(shù)字圖像，并對數(shù)字圖像進行分析；照度計一個。視頻采集卡一張。用于將攝像機的模擬信號轉換成數(shù)字信號。5電阻一個。測試環(huán)境同-最低照度測試說明測量方法：（模擬信號和數(shù)字信號測量，均適用）測試

17、部署如圖，將反射式色標準圖卡固定在燈箱中，使用照度計測量灰度測試圖卡中心位置，照度在模擬信號使用目測法，各個顏色與原始色卡，在監(jiān)視器顯示上做出評價?；蛲ㄟ^視頻采集卡，將攝像機的模擬信號轉換成數(shù)字信號，在上進行分析，此時分析方法同下面數(shù)字信號的分析方法；數(shù)字信號測量，使用連接顯示攝像機的編碼圖像，并置于全屏狀態(tài)，首先采用目視法，對比攝像機的編碼圖像與彩色測試卡的色塊顯示，主觀進行判斷是否存在色彩偏差，然后對編碼圖像進行截圖，然后使用軟件打開截圖，在每個色塊中截取大小卡的色塊，將測試圖卡和所截取的色塊的色彩空間轉換成CIEL*a*b*色彩空間，測R、G、B值，用Photoshop軟件計算得出L*a

18、*b*值，用下式計算各項色差值：明度差AL*=Li*-L2*色度差Aa*=a1*-a2*，b*=bi*-b2*總色差（AL*）2+（Aa*）2+（Ab*）21/2式中，L*、a1*b1*為測試圖卡的明度和色度。L2*、a2*、b2*為所拍圖像的明度和色度。附錄D色差測試計算程序（規(guī)范性附錄）CIE1976LAB（或L*a*b*）系統(tǒng)已成為世界各國正式采用，作為國際通用的測色標準。適用于一切光源色或物體色的表示與計算。其轉換步驟：RGB色彩空間轉換成CIEXYZ色彩空間，轉換式如下：X=0.490R+0.310G+0.200BY=0177R+0.812G+0.011BZ=0.000R+0.010

19、G+0.990B色彩空間，轉換式如下：*1/3L=116(Y/Y0)-16*1/31/3a=500(X/X0)-(Y/Y0)*1/31/3b=200(Y/Y0)-(Z/Z0)七、動態(tài)范圍：定義：動態(tài)范圍是靜態(tài)圖像或視頻幀中最亮色調與最暗色調的比值，而色調能呈現(xiàn)出圖像或幀中的精準細節(jié)?；蛘邔炔灰痖_花也不引起垂直亮道的最大照度級和受噪聲限制的最小信號電平對應的照度級之間的照度變化范圍。測試部署如下圖：測試卡攝像機較暗端的光源（L4）校亮端的光源測試卡攝像機較暗端的光源（L4）校亮端的光源（L3）監(jiān)視器（75歐姆）動態(tài)范圍測試儀器說明：（標注為藍色字體的測試設備，為在上一個測試環(huán)境的基礎上，新

20、引入的設備）兩組光源：第一組為燈箱一個，用于提供穩(wěn)定均勻的光源。要求照度可調節(jié)，色溫可調節(jié)（范圍待定，至少要滿足照度000,色溫支持00；另外還需要一組為亮度可調的照射等光源，如兩個亮度可調的白熾燈，并且要求該組光源的色溫也為00透射式灰階測試圖卡一張。反射式灰階測試圖卡兩張。彩色監(jiān)視器一臺。用于顯示攝像機的模擬圖像，輸入匹配75Q電阻；示波器一臺。用于測量攝像機模擬輸出電平；PC一套，包括顯示器。用于顯示攝像機的數(shù)字圖像，并對數(shù)字圖像進行分析；照度計一個。視頻采集卡一張。用于將攝像機的模擬信號轉換成數(shù)字信號。動態(tài)范圍測試環(huán)境說明：以上測試工作在暗房中完成。測試圖需要使用反射式灰階測試圖和透射

21、式灰階測試圖注意：用照度計在測試圖中心測量，接收器指向攝像機方向。物體照度的不均勻性應小于5且%光源相關色溫應為：3100；100。；攝像機中白平衡參數(shù)配置應設置為自動，或者設置為手動并調節(jié)為3100；100。；攝像機拍攝場景時，架設待測攝像機與兩張灰階測試圖中心同水平面高度，并保持與兩張灰階測試圖垂直平面呈90夾角，攝像機鏡頭視角要能涵蓋2套灰階測試圖，兩套灰階測試圖之間用屏幕相隔；攝像機聚焦控制應為自動或手動方式，而且調到最佳聚焦。攝像機光圈控制應為手動方式，且將光圈設置為最大。攝像機中增益控制應置于“0”。測量方法1（測量方法，適用于模擬信號）測試配置和測試環(huán)境，同圖和動態(tài)范圍測試環(huán)境說

22、明。在暗室中一桌子的同一垂直平面上安裝套雙階灰度測試卡，其中套透射式灰階測試圖卡采用亮度可調的背光光源（燈箱）作為恒定參照，調整燈箱亮度，確保自正面中心確認白塊表面的發(fā)散照度為；另外套反射式灰階測試圖采用位于其正面的亮度可調的照射光源，以用于測定動態(tài)范圍的臨界值將攝像機的輸出信號連接到視頻監(jiān)視器與波形監(jiān)視器；調節(jié)反射式灰階測試圖正面的照射光源的亮度調整到。在這種照度下攝像機一般是會曝光過度的出廠的標準照度一般為0此時反射灰度卡的白色端條紋可能會出現(xiàn)層次混合，即有條或更多灰度條表現(xiàn)出相同的白色，而分辨不出亮度的差別再不斷緩慢降低反射式灰階測試圖正面的照射光源的亮度，并不斷從波形監(jiān)視器上觀察與記錄

23、反射灰度測試卡波形的頂電平。當頂電平因為光源照度降低而開始相應降低時，記錄此時的照度值如，這一照度值即為該攝像機動態(tài)范圍的上限。此時的攝像機應當正好可以分辨出亮度最大的白色條紋之間的亮度層次區(qū)別;然后再不斷緩慢降低反射式灰階測試圖正面的照射光源的亮度，并不斷從波形監(jiān)視器上觀察與記錄反射式灰階測試圖波形的頂電平。當頂電平不再因為光源照度降低而繼續(xù)相應降低時，記錄此時的照度值如2這一照度值即為該攝像機動態(tài)范圍的下限。此時攝像機拍攝的反射式灰階測試圖中在亮度最暗的2個灰黑色條紋之間的亮度層次區(qū)別，應當正好消失而混合成一塊黑色。在步驟和中，判斷亮度層次區(qū)別，也可以通過視頻采集卡，將攝像機的模擬信號轉換

24、成數(shù)字信號，在上進行顏色分析，此時分析方法同之前的灰階度測試數(shù)字信號分析方法；測試結果計算用上述實際測試方法計算動態(tài)范圍的公式如下：動態(tài)范圍如：用上述測試方法測得某攝像機的頂電平變化自開始至結束，由式可得動態(tài)范圍0查表可知對應比率為測量方法：（JEITA方法，適用于數(shù)字信號）測試部署和測試環(huán)境，同圖4和動態(tài)范圍測試環(huán)境說明：特別說明的，JEITA方法同時采用兩張反射式灰階測試卡并排放置，二者中間以屏幕相隔，用兩臺不同的照明光源分別照射屏幕兩側反射式灰階測試圖卡；將照度同時控制在20001x，記錄下此時的最亮的灰階級別的灰度值（使用PC的Photoshop等類似圖像分析工具進行分析）。對反射式灰

25、階測試圖卡的一端不斷增加照明強度，直到剛好可以區(qū)分出最亮的兩個灰階級別（在PC上可以用Photoshop等類似圖像分析工具分析兩個灰階條的灰度值差異小于8為判斷標準），測量出此時的照度值L3。然后對另外一組反射式灰階測試圖卡的一端不斷減少照明強度，直到最亮的灰階級別（白色）達到50IRE（也就是使最亮的灰階級別的灰度值下降50%）。測量出此時的照度值L4。測試結果計算用上述實際測試方法計算動態(tài)范圍的公式如下：動態(tài)范圍注：作為兩種色調的比值，動態(tài)范圍的單位可以是分貝、比特、檔，或者簡單以比率或倍數(shù)來表示。表1提供了各種單位之間的換算方法。比特檔kt準信換分貝11L22z6dB121-112s331i18db44EW偏X弗551L3132k30dB6f.W曲k3&.dB7112E123s42dBt25fi25&PPL5135lh4dB10IDi10241(J24rrftJdfl1】11f2Q朋測祜供dB12L1409ti72dB13It倆Slx78JB144t14J84isMx聃曲1515L3JJ6S3176te900616L65t536S,536e06dB3717L131?072131,072k102dBIft$1i2僖仲35JJ-44X曲閒沖9L冗叫；陰J38k1H420