CN103905817B - 基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统，包括VideoMASTER视频测量仪，VideoMASTER视频测量仪包括测量电脑主机、多块数据采集卡、显示器，数据采集卡上设置两个视频信号输入端口；测量电脑主机内设置基于LabVIEW的视频测量平台，基于LabVIEW的视频测量平台包括硬件配置模块、数据采集模块、数据分析模块、数据显示模块、数据存储模块、报告生成模块。本测量系统能实现模拟复合、标高清分量、VGA等格式以及数字HDMI、DVI等格式的视频信号的自动测量。

Description

基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统

技术领域

本发明涉及视频信号测量的技术领域，特别涉及一种基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统。

背景技术

随着电视技术的发展，出现了多种类型的视频信号，主要有模拟/数字、复合/分量、标清/高清等形式。各种类型视频信号参数的测试对相关视频设备的研制开发至关重要。视频技术的发展促进了视频测试水平的提升，反过来，视频测试能力的增强又为视频技术的更新创造了条件。

随着数字技术的发展，目前绝大多数视频信号都是以数字方式生成。但这绝不意味着不再需要模拟方式的测量。比如，接收高清数字信号的机顶盒的主要输出方式之一就是提供模拟的高清分量信号Y、Pb、Pr。再有，视频信号参数的测量是由模拟方式发展为数字方式，人们已习惯于模拟参数的表述方式。例如，在高清数字分量彩条信号中，已不再存在色度信号，也就不再有色度幅度和相位的概念，其失真由分量信号幅度的误差产生和体现。但我们很难从视频分量的幅度误差直接看出彩条信号所对应图像的色调及色饱和度的失真。人们还是希望借助于模拟方式的概念，给出色度幅度及色度相位误差，以形象地表述出信号的质量状况。

从以上情况的分析可以看出，随着视频技术的发展，特别需要能完成模拟/数字、复合/分量、标清/高清视频信号参数综合测试的设备。世界上公认的视频信号参数测量的优良设备，美国Tektronix公司的VM700T视频测量装置也仅能进行标清视频参数的测量，且目前已经废型；VM6000自动视频测量系统也只能进行高清模拟分量信号的测试。从视频测量的深入研究上，很需要一种能完成模拟/数字、复合/分量、标清/高清视频信号参数综合测试的设备。另外，为了适应当前快节奏的工作方式，根据实际情况选择测量项目，并能自动生成测试报告的需求也应是必不可少的。所以，需要提供一种基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统，该测量系统是基于LabVIEW的视频测量平台，具有全新的操作界面和测量界面，对VideoMASTER视频测量仪进行二次开发，实现对视频信号的自动测量，并能对测量数据进行数据处理。本测量系统取代了手工记录测量数据和人工处理测量数据，降低了对测量人员业务水平的要求，提高了测量结果的一致性。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统，包括VideoMASTER视频测量仪，所述VideoMASTER视频测量仪包括测量电脑主机、多块数据采集卡、显示器，所述的数据采集卡上设置两个视频信号输入端口；所述测量电脑主机内设置基于LabVIEW的视频测量平台，所述基于LabVIEW的视频测量平台包括：

硬件配置模块，对所述的数据采集卡进行配置，配置的项目包括视频信号的类型、选择测量的通道、视频信号的格式、视频信号的制式；

数据采集模块，在所述硬件配置模块完成对所述数据采集卡的配置后，控制所述的数据采集卡采集由所述硬件配置模块传输的视频信号的波形数据和视频信号的图像数据；

数据分析模块，接收所述数据采集模块采集的视频信号的波形数据，并对该视频信号的波形数据按照所选择的测量项目依次进行测量得到实测值，再利用基于LabVIEW的数据处理函数对所述实测值进行运算处理生成测量结果；所述测量结果包括表格数据和矢量图数据；所述表格数据中包括标称值、实测值、误差、不确定度；

数据显示模块，实时显示由所述数据采集模块传输的视频信号的波形数据和视频信号的图像数据、由所述数据分析模块传输的测量结果；

数据存储模块，保存由所述数据分析模块传输的测量结果中的表格数据和测量结果中的矢量图数据；

报告生成模块，利用基于LabVIEW的Office工具包创建报告模板，调用所述数据存储模块中的表格数据和矢量图数据，生成Word格式或者Excel格式的测量报告。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的测量系统设置基于LabVIEW的视频测量平台，具有全新的测量界面，显示测量得到的实测值的同时，还显示视频信号测量参数的标称值、误差和测量不确定度，根据测量结果直接可以判断视频信号的质量，提高测量可信度，降低人为错误。

2、本发明的测量系统对于常用的视频图像信号（例如带有插入测试行的彩条信号、飞利浦测试卡信号、能效实验中的使用的极限八灰度信号和九窗口信号等）可以做到自动测量，节约时间和人力，提高测量工作效率。

3、本发明的测量系统自动生成规范的检定/校准证书或测量报告，省去手动编辑报告的过程，并且报告格式统一，在填写报告信息时可以直接调用数据库里的信息（委托方名称、地址等），使得测量资产在整个测试生命周期内可以得到复用。

4、本发明的测量系统从测量到生成校准证书都能自动完成，仅需要简单的操作，大大降低对测量人员业务水平的要求。

5、现有技术中显示波形通常采用示波器，显示图像需要外接一个电视屏幕，而本系统利用自身是虚拟仪器的优势，采用虚拟的显示方式达到同样的效果。

6、本发明利用VideoMASTER测量仪自带的函数，加上标识设置，使出具报告时调用数据更加准确、快捷。在报告生成模块工作时，测量人员不会感到延时。

7、本发明中VideoMASTER测量仪仅限于测量双通道输入的视频信号，而借助视频分配器可以扩展到对全通道的视频信号进行测量。

以下结合附图和具体实施例对本发明作详尽说明。

附图说明

图1是测量电脑主机的示意图；

图2是基于LabVIEW的视频测量平台的结构框图；

图3是硬件配置模块的前面板示意图；

图4是视频分配器的示意图。

具体实施方式

参见图1、图2，一种基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统，包括VideoMASTER视频测量仪，所述VideoMASTER视频测量仪包括测量电脑主机1、多块数据采集卡2、显示器，所述的数据采集卡上设置两个视频信号输入端口3；所述测量电脑主机内设置基于LabVIEW的视频测量平台4，所述基于LabVIEW的视频测量平台包括：

硬件配置模块5，对所述的数据采集卡进行配置，配置的项目包括视频信号的类型、选择测量的通道、视频信号的格式、视频信号的制式；

数据采集模块6，在所述硬件配置模块完成对所述数据采集卡的配置后，控制所述的数据采集卡采集由所述硬件配置模块传输的视频信号的波形数据和视频信号的图像数据；

数据分析模块7，接收所述数据采集模块采集的视频信号的波形数据，并对该视频信号的波形数据按照所选择的测量项目依次进行测量得到实测值，再利用基于LabVIEW的数据处理函数对所述实测值进行运算处理生成测量结果；所述测量结果包括表格数据和矢量图数据；所述表格数据中包括标称值、实测值、误差、不确定度；

数据显示模块8，实时显示由所述数据采集模块传输的视频信号的波形数据和视频信号的图像数据、由所述数据分析模块传输的测量结果；

数据存储模块9，保存由所述数据分析模块传输的测量结果中的表格数据和测量结果中的矢量图数据；

报告生成模块10，利用基于LabVIEW的Office工具包创建报告模板，调用所述数据存储模块中的表格数据和矢量图数据，生成Word格式或者Excel格式的测量报告。

本发明的测量系统是以视频测量技术、虚拟仪器技术、计算机技术、自动化技术、数据库技术以及报表生成技术为基础，针对VideoMASTER视频测量仪进行二次开发，创建全新的视频自动测量系统。本测量系统的测量对象为视频信号源（电视视频信号发生器），常见的视频信号源有电视测试信号发生器和电视图像信号发生器。电视测试信号发生器用来产生电视视频测试信号，包括阶梯波信号、阶梯波叠加载波、色度三电平、正弦平方脉冲和条、多波群信号等，用于测量电视传输非线性失真及线性失真、噪声；电视图像信号发生器用来产生各种电视图像信号，包括各种彩条信号，解码测试信号，白场、红场、蓝场、绿场信号，点格信号，棋盘等，用于调试、检验和维修电视接收机。

参见图1，在本实施例中，VideoMASTER视频测量仪是美国NI公司推出的新型视频测量设备，它可以对视频复合接口（CVBS）、分量接口（GBR）、VGA接口等模拟视频信号和HDMI和DVI接口等数字视频信号进行测试。与传统仪器不同，所述VideoMASTER视频测量仪实际上是一台虚拟仪器，虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。所述VideoMASTER视频测量仪包括测量电脑主机1、多块数据采集卡2、显示器，所述的数据采集卡上设置两个视频信号输入端口3。所述测量电脑主机类似电脑的主机，内部也设有CPU、主板、硬盘、显卡等部件，主板上主要提供以下几种接口：

A）DP视频接口11，用于连接显示器；

B）网络接口12，用于联网；

C）USB接口13，用于连接键盘、鼠标、U盘等外部设备；

D）GPIB接口14、串行接口15、并行接口16。

所述数据采集卡插装在所述主板的卡槽内，数据采集卡分为模拟数据采集卡和数字视频采集卡。模拟数据采集卡上的两个视频信号输入端口为零通道（CH0）和一通道（CH1）。所述VideoMASTER视频测量仪可以使用WindowsXP或Windows7操作系统。本实施例中的VideoMASTER视频测量仪选用美国NI公司的PXIe-1062Q。

参见图2，在本实施例中，所述的基于LabVIEW的视频测量平台包括硬件配置模块、数据采集模块、数据分析模块、数据显示模块、数据存储模块、报告生成模块。基于LabVIEW的视频测量平台基本上分三部分：前面板、框图程序、图标/接线端口。前面板用于模拟真实仪器的前面板，框图程序则是利用图形语言对前面板上的控件对象进行控制，图标/接线端口用于定义子模块，从而实现大规模的模块化硬件控制与管理。

在本实施例中，被测视频信号源的输出端通过视频测试线连接至所述数据采集卡的视频信号输入端口，根据视频信号源输出的视频信号类型，所采用的连接方式有所不同。以下列举了几种常见的连接方式：

a.复合视频信号：将视频信号源的CVBS输出端通过BNC（75欧姆）视频测试线连接至模拟数据采集卡PXI-5124的CH0输入端。

b.S-Video视频信号：将S-Video视频信号的亮度分量输出端和色度分量输出端分别通过BNC（75欧姆）视频测试线连接至模拟数据采集卡PXI-5124的CH0和CH1输入端。

c.数字视频信号：将HDMI数字视频输出端通过HDMI连接线连接至HDMI数字视频采集卡的HDMI输入端，DVI接口的数字信号通过DVI—HDMI转换器转换成HDMI格式。

在本实施例中，测量人员根据被测视频信号源与所述数据采集卡的连接方式，通过所述硬件配置模块对所述数据采集卡进行配置，配置的项目有：被测视频信号的类型、选择测量的通道、被测视频信号的格式、视频信号的制式等。所述硬件配置模块的前面板如图3所示。

参见图2，在本实施例中，所述硬件配置模块完成对数据采集卡的配置后，硬件配置模块将接收的视频信号传输给所述数据采集模块，所述数据采集模块控制数据采集卡自动采集视频信号的波形数据和视频信号的图像数据；所述数据采集模块将视频信号的波形数据和视频信号的图像数据传输至所述数据显示模块，数据显示模块实时显示视频信号的波形数据，对波形数据的显示采用虚拟示波器的方式；数据显示模块实时显示视频信号的图像数据，对图像数据的显示采用虚拟电视屏显的方式。现有技术中显示波形通常采用示波器，显示图像需要外接一个电视屏幕，而本系统利用自身是虚拟仪器的优势，采用虚拟的显示方式达到同样的效果。测量人员可以通过显示器观察视频信号的波形数据和视频信号的图像数据。

在本实施例中，测量人员通过所述数据分析模块选择测量项目，所述数据分析模块接收所述数据采集模块采集的视频信号的波形数据，利用所述VideoMASTER视频测量仪配置的视频测量函数对测量人员选择的测量项目顺序进行测量，得到实测值；再利用基于LabVIEW的数据处理函数对所述实测值进行运算，生成测量结果。所述测量结果包括表格数据和矢量图数据，其中，表格数据中包括测量项目、标称值、实测值、误差、不确定度。

在本实施例中，所述VideoMASTER视频测量仪的视频测量函数中固化有每个测量项目的标称值，不允许随意改动。基于LabVIEW的数据处理函数通过对实测值与标称值进行运算，得出误差；运算公式：误差=标称值-实测值。所述数据分析模块将所述测量结果的表格数据和矢量图数据传输至所述数据显示模块，数据显示模块以电子表格（EXCEL）方式实时显示测量结果的表格数据、以图片方式实时显示测量结果的矢量图数据。

在本实施例中，数据存储模块9，保存由所述数据分析模块传输的测量结果中的表格数据和测量结果中的矢量图数据。所述数据存储模块利用所述VideoMASTER视频测量仪配置的写入文本文件函数将所述测量结果中的表格数据保存到文本文件中（*.txt），文本文件中包括标识和数据；所述数据存储模块利用所述VideoMASTER视频测量仪配置的写入图片文件函数将所述测量结果中的矢量图数据保存到图片文件中（*.jpg），图片文件的命名与文本文件中的标识相对应。本发明利用VideoMASTER测量仪自带的函数，加上标识设置，使出具报告时调用数据更加准确、快捷。在报告生成模块工作时，测量人员不会感到延时。

在本实施例中，测量报告的内容分为基本信息和测量结果，上述基本信息通过基于LabVIEW中数据库工具包预先保存在指定的数据库中，便于报告生成模块调用。所述基于LabVIEW中数据库工具包中包括DBToolsOpenConnectionVI、DBToolsSelectDataVI、DatabaseVariantToDataFunction、DBToolsUpdateDataVI、DBToolsInsertDataVI、DBToolsDeleteDataVI、DBToolsCloseConnectionVI等函数。

在本实施例中，所述报告生成模块利用基于LabVIEW的Office工具包创建Word格式或者Excel格式的测量报告。首先创建报告模板，对于创建Word格式的报告模板时，在添加信息的位置设置书签，利用基于LabVIEW的Office工具包对报告模板进行编辑，按书签位置添加委托方信息、测量仪器信息、测量环境条件等基本信息。添加测量结果时，报告生成模块打开保存表格数据的文本文件，根据文本文件中的标识识别测量项目，然后根据测量项目的格式对测量数据进行调用，根据文本文件中的标识调用对应的保存矢量图数据的图片文件。

进一步的，所述VideoMASTER视频测量仪配置的数据采集卡上只有两个视频信号输入端口，只能测量双通道的视频信号，测量多通道的视频信号需要借助于外部设备。参见图4，在本实施例中，所述VideoMASTER视频测量仪还包括视频分配器17，所述视频分配器设置多个视频信号输入端口18。本实施例的视频分配器设置十六个视频信号输入端口和两个视频信号输出端口（CH0、CH1）19，视频分配器将多通道的视频信号转换成双通道的视频信号向数据采集卡传输，视频分配器的两个视频信号输出端口分别与所述数据采集卡上的两个视频信号输入端口连接，实现三通道以上的视频信号的测量。借助视频分配器可以扩展到对全通道的视频信号进行测量。

进一步的，在本实施例中，所述硬件配置模块还用于对所述视频分配器进行配置。硬件配置模块同时对所述数据采集卡和视频分配器进行配置。视频分配器通过数据线与所述测量电脑主机的USB接口连接，通过USB接口可以对视频分配器供电和配置。

本实施例的内容仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于LabVIEW和VideoMASTER的视频自动测量系统，包括VideoMASTER视频测量仪，所述VideoMASTER视频测量仪包括测量电脑主机、多块数据采集卡、显示器，所述的数据采集卡上设置两个视频信号输入端口；其特征是所述测量电脑主机内设置基于LabVIEW的视频测量平台，所述基于LabVIEW的视频测量平台包括：

硬件配置模块，对所述的数据采集卡进行配置，配置的项目包括视频信号的类型、选择测量的通道、视频信号的格式、视频信号的制式；

数据采集模块，在所述硬件配置模块完成对所述数据采集卡的配置后，控制所述的数据采集卡采集由所述硬件配置模块传输的视频信号的波形数据和视频信号的图像数据；

数据分析模块，接收所述数据采集模块采集的视频信号的波形数据，并对该视频信号的波形数据按照所选择的测量项目依次进行测量得到实测值，再利用基于LabVIEW的数据处理函数对所述实测值进行运算处理生成测量结果；所述测量结果包括表格数据和矢量图数据；所述表格数据中包括标称值、实测值、误差、不确定度；

数据显示模块，实时显示由所述数据采集模块传输的视频信号的波形数据和视频信号的图像数据、由所述数据分析模块传输的测量结果；

数据存储模块，保存由所述数据分析模块传输的测量结果中的表格数据和测量结果中的矢量图数据；

报告生成模块，利用基于LabVIEW的Office工具包创建报告模板，调用所述数据存储模块中的表格数据和矢量图数据，生成Word格式或者Excel格式的测量报告。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于：所述数据显示模块采用虚拟示波器显示所述视频信号的波形数据，所述数据显示模块采用电视屏显显示所述视频信号的图像数据。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于：所述VideoMASTER视频测量仪配置有写入文本文件函数，用于将所述测量结果中的表格数据保存到文本文件中，所述文本文件中包括标识部分和数据部分。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于：所述VideoMASTER视频测量仪配置有写入图片文件函数，用于将所述测量结果中的矢量图数据保存到图片文件中，所述图片文件的命名与所述文本文件中的标识部分相对应。

5.根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于：所述VideoMASTER视频测量仪还包括视频分配器，所述视频分配器设置多个视频信号输入端口。

6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于：所述硬件配置模块还用于对所述视频分配器进行配置。