CN101500177A

CN101500177A - 视频监控系统检测方法及其装置

Info

Publication number: CN101500177A
Application number: CNA2009101032174A
Authority: CN
Inventors: 祝贵军
Original assignee: Chongqing Academy of Metrology and Quality Inspection
Current assignee: Chongqing Academy of Metrology and Quality Inspection
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: CN101500177B

Abstract

本发明提供一种视频监控系统检测方法及其装置，由信号源发生装置产生标准清晰度电视测试信号与高清晰度测试信号；将所述测试信号接入被测视频监控系统的视频通道，被测视频监控系统的视频指标由基于计算机单板机控制的自动分析仪对视频数据进行采集、分析和测试；测试结果以图形、数据形式显示。本发明能够更加科学、客观评价数字视频设备信号指标，可对视频监控系统的随机信噪比、同步幅度、白条幅度、亮度非线性、幅频特性等视频指标进行测试，同时具有显示被测视频图像的功能，能够产生11级灰度等级信号，满足视频监控领域检测要求。并且结构简单、使用方便、检测成本较低，适用于现场检测并填补了国内外视频监控工程检测领域无专用检测仪器的空白。

Description

视频监控系统检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种视频监控系统的检测方法及其装置。

背景技术

视频监控系统是公安机关和其它相关部门直观了解和掌握监控区域的治安动态，有效提高社会治安管理水平的主要技术手段之一。视频监控系统工程的可靠性、准确性及质量关系到公安机关和其它相关部门获取证据的质量。视频监控系统工程主要包括摄像机、显示设备和存储设备等组成部份。视频监控系统工程的质量主要体现在摄像机的水平清晰度、输出信噪比、最低照度、传输通道信噪比，和显示设备的水平清晰度、灰度等级、实时显示黑白电视图像水平清晰度、实时显示彩色电视图像水平清晰度，以及存储设备监视图像的水平清晰度、回放图像水平清晰度、回放信号信噪比等指标。由于我国视频监控系统还处于发展阶段，存在着诸多问题。表现在工程建设水平不高、工程质量不能令人满意，某些工程虽然已经投入使用，但监控功能名存实亡，不能正常运行。如某地商场发生一起抢劫案，因为摄取的视频图像太模糊，根本无法取得一点有用的信息，增大了破案的难度。某调查资料显示，安防监控系统运行正常，能够起到重要作用的仅仅占48％；部分项目运行正常，尚可以使用的系统占30％；有22％的系统运行一段时间后发生故障，相当大的一部分视频监控系统工程不能实现预期的目的。对于视频监控系统工程中出现的上述问题，除了技术应用的水平不高，地区发展不平衡等因素外，工程建设过程中的施工管理和工程质量控制存在缺陷，缺乏有效的质量检测仪器也是其中的主要原因。

目前，虽然有一些检测机构已经开展视频监控系统工程的检测工作，但由于没有具备主要指标检测能力的专用检测装置，不具完善的软硬件测试手段，难以进行现场检测，无法对其功能和性能进行全面测试；加之现有标准对检测方法和检测仪器没有提出详细说明和要求，检测时往往以主观评价为主，客观评价的指标很少。其结果是测量数据重复性差，不同的检测单位(甚至同一检测单位)对同一工程检测结果出入很大，无法对视频监控系统工程质量进行客观、科学和权威的评价。因此，研制对视频监控系统工程进行质量检测的方法及其能够客观、真实评价视频监控系统工程质量的检测装置，对视频监控系统工程进行质量检测是非常必要的。

现有技术中，已有的视频监控系统检测仪器如美国制造的“SecuriTESTTM PRO”安防测试仪，如同电工用的万用表，只有双绞线测试、视频彩条发生器及摄像头编码等几种简单功能，准确度低，是一种针对视频监控系统安装和故障定位的简单测试仪器，无法检测信噪比、清晰度、灰度等级等主要技术指标，根本不能满足检测需求。广播电视系统中虽然有一些仪器设备可用于视频监控系统的检测，但通常价格昂贵，笨重，不适宜现场检测。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种针对视频监控系统工程的功能和性能进行全面测试的方法，以及可进行现场检测的视频监控系统检测装置。

本发明的目的是这样实现的：视频监控系统检测方法，由信号源发生装置产生标准清晰度电视测试信号与高清晰度测试信号；将所述测试信号接入被测视频监控系统的视频通道，被测视频监控系统的视频指标由基于计算机单板机控制的自动分析仪对视频数据进行采集、分析和测试；测试结果以图形、数据形式显示。所述自动分析仪用于检测信号源发生装置输出的标准信号经过被测视频监控系统后信号的质量，对视频监控系统的随机信噪比、同步幅度、白条幅度、亮度非线性、幅频特性等视频指标进行测试。

本发明方法中，对被测视频监控系统的视频信号进行测试时，先将一行视频信号(64μs)分为2048个取样点，取样间隔为31.25ns；取样点电平经A/D转换器量化后送入计算机进行快速处理，从而完成对视频通道的测试；信号源发生装置和视频自动分析仪都采用12bit的A/D转换器。

一种视频监控系统检测装置，由信号源发生装置和自动分析仪两部分构成，主要用于检测视频监控系统终端设备、传输系统的各项视频指标，并能够对监控图像进行监视。信号源发生装置和自动分析仪分别装在两个机箱中。所述信号源发生装置采用大规模集成电路，主要由行计数器、场计数器、地址存贮器、场时间逻辑器、彩色调制器、A/D转换器、滤波器、正弦波发生器和副载波发生器构成；各种测试信号根据标准的定义采用画图板、PHOTOSHOP等图像软件绘制成标准测试信号，保存为BMP文件软件，再通过图像编辑软件将位图文件自行转换成复合标准的YUV444、YUV422二进制文件存贮在三个大规模数据存贮器中，Y、U、V分量数据进入一大规模彩色调制器进行视频信号合成，视频合成信号经12bit的A/D转换器、滤波器后输出测试信号。

所述自动分析仪用于视频指标测试；它主要由信号放大电路、同步分离电路、取样、锁相、色度、亮度滤波器开关、取样保持电路、A/D转换器和单板机和显示屏构成；被测信号通过输入端口输入放大电路，一路信号到同步分离、取样、锁相和取样保持电路，一路信号经放大器、色度、亮度滤波器、放大电路和取样保持电路后经A/D器获得量化数据送计算机处理后在显示屏上显示测量数据。

所述信号源发生装置中还设有1080i、1080p、720p三种格式的高清电视测试信号发生器。

相比现有技术，本发明具有如下特点：

I、本发明通过设计高清复合测试图信号和标清复合测试图信号，以及斜波信号输出，将所述测试信号接入被测视频监控系统的视频通道，被测视频监控系统的视频指标由基于计算机单板机控制的自动分析仪对视频数据进行采集、分析和测试；测试结果以图形、数据形式显示。本发明方法能够更加客观、科学地评价数字视频设备信号指标，对视频通道的随机信噪比、同步幅度、白条幅度、亮度非线性、幅频特性等视频指标进行测试，由显示器显示被测视频图像，具有检测功能齐全，检测结果直观的特点。

II、采用本发明装置能对安防监控系统的性能和各种视频设备进行测试及验收，可按国家标准要求的指标进行测试，在安防监控系统的工程施工中进行测试，也可用于调试。

III、本发明的信号源发生装置能够产生11级灰度等级信号，满足视频监控领域检测要求(广播电视领域现有仪器一般只能产生9级灰度等级信号)。

IV、本发明的信号源发生装置和自动分析仪的结构简单、使用方便、检测成本较低，适用于现场检测，并填补了国内外视频监控工程检测领域无专用检测仪器的空白。

附图说明

图1是本发明中信号源发生装置的一种实施方式原理方框图；

图2是本发明中自动分析仪的一种实施方式的原理方框图；

图3是图1的前面板示意图；

图4是图1的后面板示意图；

图5是图2的前面板示意图；

图6是图2的后面板示意图；

图7是本发明用于检测视频监控系统通道信噪比连接示意图；

图8是本发明用于检测显示设备水平清晰度连接示意图；

图9是本发明用于检测摄像机最低照度时的连接示意图；

图10是本发明用于检测存储设备回放信号信噪比时的连接示意图。

具体实施方式

本发明涉及的视频监控系统检测方法，是通过信号源发生装置(1)提供检测所需的高清和标清复合测试图信号、灰场信号、11级灰度信号、斜波信号等标准测试信号，输出的信号信噪比为70dB，满足视频监控系统检测需要；将所述测试信号接入被测视频监控系统的视频通道，被测视频监控系统的视频指标由基于计算机单板机控制的自动分析仪(2)对视频数据进行采集、分析和测试；测试结果以图形、数据形式显示。所述自动分析仪(2)用于检测信号源发生装置(1)输出的标准信号经过被测视频监控系统后信号的质量，对视频监控系统的随机信噪比、同步幅度、白条幅度、亮度非线性、幅频特性等视频指标进行测试。

一种视频监控系统检测装置，由信号源发生装置(1)和自动分析仪(2)两部分构成，主要用于检测视频监控系统终端设备、传输系统的各项视频指标，并能够对监控图像进行监视。信号源发生装置(1)和自动分析仪(2)分别装在两个机箱中，一是方便携带，二是可将测试信号源和分析仪分置于传输网络的两端进行测试，以方便工程测量与验收。

信号源发生装置(1)用于产生标准清晰度电视测试信号与高清晰度测试信号；采用大规模集成电路，主要由行计数器、场计数器、地址存贮器、场时间逻辑器、彩色调制器、A/D转换器、滤波器、正弦波发生器和负载波发生器构成，行频起始触发器分别连接行计数器和场计数器，地址存贮器存入的Y、U、V分量数据通过彩色调制器进行电视信号合成，调整出的数字信号经过A/D转换器和滤波器输出标准测试信号；正弦波发生器和负载波发生器与彩色调制器相连。信号源发生装置(1)主要提供检测所需的高清和标清复合测试图信号、灰场信号、11级灰度信号、斜波信号等标准测试信号，同时具有显示被测视频图像的功能。其原理框图如图1所示。各种不同的测试信号存贮在三个大规模分量存贮器EPROM芯片中，信号内容可根据需要进行更换或擦除，Y、U、V分量数据进入一大规模彩色调制器芯片进行视频信号合成，保证了信号的严格定时及彩色相位的准确性。调制出来的数字信号经A/D转换后送入数字滤波器，为满足视频指标测试的要求，A/D转换器采用了12bit的A/D转换器，其输出的电平最大误差为±0.25mv。通过滤波器后输出的信号信噪比可达70dB，完全满足视频监控系统检测需要。

信号源发生装置(1)的标准清晰度电视测试信号可设计多种，如：1)复合测试图信号(GB/T17309.1—1998《电视广播接收机测量方法》3.2.1)；2)CCIR17行信号，主要用于测量视频图像电平、亮度非线性指标、K系数指标；3)CCIR330行信号，主要用于测量彩色微分增益DG、彩色微分相位DG指标；4)灰场信号，主要用于信噪比的测量；5)灰度阶梯信号，符合安防监控系统标准要求的11阶灰度等级信号，主要用于图像对比度测量；6)CCIR18行信号，主要用于频响测试，共6阶波形信号依次为0.5MHz、1.0MHz、2MHz、4MHz、4.8MHz、5.8MHz，用于检测水平清晰度线，分别对应于38.5线、79线、158线、379线和458线；7)亮度斜波信号，其波形满足《DVD视盘机通用规范》中6.3。1.6亮度信噪比；8)黑场信号，即视频电平为0的测试信号，这种信号用以检测系统的箍位功能。

参见图3，信号源发生装置(1)的前面板设计有：①液晶显示屏、②指示灯、③标清信号选择键、④高清信号选择键、⑤高清信号格式选择键和⑥高清信号帧频选择键等。其中，①液晶显示器用于显示测试信号图像；10个信号选择键---③标清信号选择键：每个键可选择它对应的上下两个信号，切换按键时左边的两个指示灯会上下跳动，灯亮表示当前被选中的信号；④高清信号选择键：每个键可选择它对应的上下两个信号，切换按键时左边的两个指示灯会上下跳动，灯亮表示当前被选中的信号；⑤高清信号格式选择键：切换按键时，图像格式依次变换1080i—1080p—720p，指示灯亮表示当前被选中的信号格式；⑥高清信号帧频选择键：切换按键选择帧频50Hz或60Hz，1080i可选择的帧频有50Hz和60Hz；1080p可选择的帧频有50Hz和60Hz；720p固定帧频为50Hz。

参见图4，信号源发生装置(1)的后面板设计有：①标注信号输出口、②外接信号输入口、③遥控接口、④内外信号选择开关、⑤高清信号输出口、⑥接地柱、⑦保险管和⑧音频信号输出和⑨电源开关等。

信号源发生装置(1)输出是分量输出，后面板上输出插座为BNC的Y、Pb、Pr输出，同时还带有1KHz及400Hz的音频测试信号输出，可供系统检测音频测试时用。

自动分析仪(2)对视频通道的视频指标进行测试；它主要由信号放大电路、同步分离电路、取样、锁相、色度亮度滤波器开关及放大电路、取样保持电路、A/D转换器和CPU处理器和显示屏构成；信号放大电路、同步分离电路、取样、锁相和取样保持电路依次相连，色度亮度滤波器开关及放大电路与取样保持电路的输入相连；取样保持电路的输出通过A/D转换器和CPU处理器相连，CPU处理器和显示屏相连。

自动分析仪(2)用于检测信号源发生装置(1)输出的标准信号经过系统后信号的质量，可对视频通道的随机信噪比、同步幅度、白条幅度、亮度非线性、幅频特性等23项视频指标进行测试，其原理框图如图2所示。视频自动分析仪(2)是基于计算机单板机控制的视频数据采集装置。在对视频信号进行测试时，先将一行视频信号(64μs)分为2048个取样点，取样间隔为31.25ns。取样点电平经A/D转换器量化后送入计算机进行快速处理，从而完成对视频通道的测试。自动分析仪(2)的测试结果以图形或数据形式显示在前面板(如图5所示)液晶屏幕上，也可打印出相应图形或数据作为检测记录。为配合视频监控检测装置，信号源发生装置(1)和视频自动分析仪(2)都采用12bit的A/D转换器，从而使整个视频监控系统检测装置的性能达到一个很高的水平(目前国外广播电视系统中准确度最高的电视信号测量仪器VM700也是采用的12bitA/D转换器)。

自动分析仪(2)的前面板如图5所示，有①前面板的液晶显示器、②电源指示灯、③采样灯、④不同步灯、⑤延迟电位器、⑥功能操作按键和⑦界面测试操作按键框；其中，①前面板的液晶显示器：显示被测信号的波形或者数据等；⑥功能操作按键框由5个快捷按键组成；⑦界面测试操作按键框用于切换不同按键完成需要的测试操作。视频自动分析仪(2)的后面板如图6所示，设有①视频输入端口用于输入视频测试信号，②外同步输入端口用于输入同步信号，③两个75欧姆负载端口，④同步选择开关进行指标测试时选择内同步，⑤打印机接口，⑥遥控接口、⑦⑧RS232接口，⑨接地柱，⑩保险管等。

例如，使用本发明视频监控系统检测装置检测视频监控系统时，信号源发生装置(1)输出标准测试信号到被测监控系统，由自动分析仪(2)检测通过系统后的测试信号质量，由此检测视频监控系统质量。

检测视频监控系统通道信噪比时，按图7连接仪器，将信号源发生装置(1)后面板的视频信号输出端通过视频传输线接到视频监控系统的视频通道输入端(摄像头输出端)，输入灰电平为0.35V，行同步信号为0.3V的50％的白电平复合视频信号即灰场信号，在监控中心视频输出端将视频信号接视频自动分析仪(2)的视频信号输入端，按操作方法调节仪器到视频信噪比检测能够状态，读取三次测量数据的平均值作为测量结果，其值应符合指标要求。

检测显示设备水平清晰度时，按图8连接仪器。将视频监控系统检测装置的信号源发生装置(1)输出标准复合测试图信号或多波群信号接到被检监视器上，观察监视器上能够分辨清楚的水平线数，即为该显示设备的水平分辨力，其值应符合技术要求。

检测摄像机最低照度时，按图9连接仪器，将视频监控系统检测装置的自动分析仪(2)测试图置于标准光谱色温光源箱上，距离摄像机3米远。使用F1.4的镜头(或按规定的条件)，关闭摄像机的自动增益控制，调节被摄物体的光亮度，使摄像机输出的视频信号幅度为最大值的50％，此时对应的光亮度即为最低照度，其值应符合技术要求。

检测存储设备回放信号信噪比时，按图10连接仪器。

本发明视频监控系统检测装置用于检测安防监控系统工程，能在现场对硬盘录像机、切换器、分配器、矩阵等设备的所有视频指标参数进行检测，具有检测功能齐全，能在监控中心测试分配网络的衰减、图像损伤、清晰度等指标进行测试。

Claims

1、视频监控系统检测方法，其特征在于，由信号源发生装置(1)产生标准清晰度电视测试信号与高清晰度测试信号；将所述测试信号接入被测视频监控系统的视频通道，被测视频监控系统的视频指标由基于计算机单板机控制的自动分析仪(2)对视频数据进行采集、分析和测试；测试结果以图形、数据形式显示；

所述自动分析仪(2)用于检测信号源发生装置(1)输出的标准信号经过被测视频监控系统后信号的质量，对视频监控系统的随机信噪比、同步幅度、白条幅度、亮度非线性、幅频特性等视频指标进行测试。

2、根据权利要求1所述视频监控系统检测方法，其特征在于，对被测视频监控系统的视频信号进行测试时，先将一行视频信号(64μs)分为2048个取样点，取样间隔为31.25ns；取样点电平经A/D转换器量化后送入计算机进行快速处理，从而完成对视频通道的测试；信号源发生装置(1)和视频自动分析仪(2)都采用12bit的A/D转换器。

3、实现权利要求1所述方法的视频监控系统检测装置，其特征在于，所述信号源发生装置(1)采用大规模集成电路，主要由行计数器、场计数器、地址存贮器、场时间逻辑器、彩色调制器、A/D转换器、滤波器、正弦波发生器和副载波发生器构成；各种测试信号根据标准的定义采用画图板、PHOTOSHOP等图像软件绘制成标准测试信号，保存为BMP文件软件，再通过图像编辑软件将位图文件自行转换成复合标准的YUV444、YUV422二进制文件存贮在三个大规模数据存贮器中，Y、U、V分量数据进入一大规模彩色调制器进行视频信号合成，视频合成信号经12bit的A/D转换器、滤波器后输出测试信号；

所述自动分析仪(2)主要用于视频指标测试；它主要由信号放大电路、同步分离电路、取样、锁相、色度、亮度滤波器开关、取样保持电路、A/D转换器和单板机和显示屏构成；被测信号通过输入端口输入放大电路，一路信号到同步分离、取样、锁相和取样保持电路，一路信号经放大器、色度、亮度滤波器、放大电路和取样保持电路后经A/D器获得量化数据送计算机处理后在显示屏上显示测量数据。

4、根据权利要求3所述的视频监控系统检测装置，其特征在于，所述信号源发生装置(1)中还设有1080i、1080p、720p三种格式的高清电视测试信号发生器。

5、根据权利要求3所述的视频监控系统检测装置，其特征在于，所述信号源发生装置(1)主要提供检测所需的高清和标清复合测试图信号、灰场信号、11级灰度信号、斜波信号等标准测试信号，同时具有显示被测视频图像的功能；各种不同的测试信号存贮在三个大规模分量存贮器EPROM芯片中，信号内容根据需要进行更换或擦除，Y、U、V分量数据进入一大规模彩色调制器芯片进行视频信号合成，保证了信号的严格定时及彩色相位的准确性。

6、根据权利要求3所述的视频监控系统检测装置，其特征在于，所述信号源发生装置(1)的标准清晰度电视测试信号，包括1)复合测试图信号；2)CCIR17行信号，主要用于测量视频图像电平、亮度非线性指标、K系数指标；3)CCIR330行信号，主要用于测量彩色微分增益DG、彩色微分相位DG指标；4)灰场信号，用于信噪比的测量；5)灰度阶梯信号，符合安防监控系统标准要求的11阶灰度等级信号，主要用于图像对比度测量；6)CCIR18行信号，用于频响测试，共6阶波形信号依次为0.5MHz、1.0MHz、2MHz、4MHz、4.8MHz、5.8MHz，用于检测水平清晰度线，分别对应于38.5线、79线、158线、379线和458线；7)亮度斜波信号；8)黑场信号，即视频电平为0的测试信号，这种信号用以检测系统的箍位功能。