廖 亮 賀雪彬 曾展宏

（威凱檢測技術(shù)有限公司 廣州 510663）

引言

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是傳統(tǒng)攝像機(jī)與網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)相結(jié)合的新一代產(chǎn)品，授權(quán)用戶可以通過移動網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時查看監(jiān)控畫面。由于老人、孩子的自理能力一般都比較差，如果沒有專人在場看護(hù)很容易發(fā)生危險。因此，監(jiān)護(hù)人為了能夠隨時了解家里發(fā)生的情況，都已經(jīng)開始使用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。

據(jù)權(quán)威報告顯示，消費(fèi)者在選購網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品時，首要考慮的兩大因素：一是價格，二是圖像質(zhì)量。價格很直觀，消費(fèi)者可以直接選擇，而網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的圖像質(zhì)量，就需要專業(yè)的試驗(yàn)才能評價，其中圖像分辨能力即圖像分辨率又是衡量網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品圖像質(zhì)量的一個重要參數(shù)。

由于家用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)目前沒有對應(yīng)的認(rèn)證監(jiān)管方式，所以市面上的家用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品在圖像分辨率上存在嚴(yán)重的“虛標(biāo)”現(xiàn)象。因此，如何通過科學(xué)合理的試驗(yàn)方法來評價網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的圖像分辨能力，而不是消費(fèi)者通過人眼的感觀來判斷其清晰與否，就顯得尤為重要。

1 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)

家用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品沒有專門對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，目前行業(yè)內(nèi)可參考的標(biāo)準(zhǔn)有三類，分別是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36840-2018《信息技術(shù) 緊縮嵌入式攝像頭通用規(guī)范》[1]，工信部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1607-2016《移動終端圖像及視頻傳輸特性技術(shù)要求和測試方法》[2]，公安部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 1127-2013《安全防范視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)通用技術(shù)要求》[3]和GA/T 1128-2013《安全防范視頻監(jiān)控高清晰度攝像機(jī)測量方法》[4]。

其中，GB/T 36840-2018和YD/T 1607-2016的技術(shù)要求一致，都是通過“視覺分辨率”來考核。其規(guī)定：標(biāo)稱像素總數(shù)低于2 000萬不應(yīng)低于像高分辨率即理論極限分辨率的65 %（家用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)標(biāo)稱像素在100萬至800萬之間，因此2 000萬像素以上的產(chǎn)品，本文不做考慮）。

圖1 測試圖卡和光源箱

圖2 測試環(huán)境參數(shù)

而GA/T 1127-2013和GA/T 1128-2013則是通過“分辨力”來考核。其規(guī)定：不同標(biāo)稱清晰度等級的中心水平分辨力應(yīng)滿足不同要求，例如：200萬像素（高清晰度攝像機(jī)）的中心水平分辨力應(yīng)不低于900線。

針對以上兩種考核方法，我們分別驗(yàn)證其結(jié)果合理性，并使用數(shù)字圖像測試軟件Imatest[5]和傳統(tǒng)目視法來分析對比試驗(yàn)結(jié)果，為評價家用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)產(chǎn)品的圖像分辨能力提供一定的參考方法。

本文購買?？低暺煜碌摹拔炇逼放频漠a(chǎn)品作為樣品，型號為CS-C6CN-3B2WFR，清晰度為1 080 P（像素為200萬）。

2 方法比較

2.1 視覺分辨率考核方法的試驗(yàn)過程

測試環(huán)境的主要兩個參數(shù)：環(huán)境照度要求700～1 200 lx、光源色溫可選6 500±100 K，4 000±100 K，2 856±100 K。實(shí)測光源箱的照度為1 091 lx，色溫6 520 K。測試圖卡和光源箱如圖1所示，測試環(huán)境參數(shù)如圖2所示。

安裝“螢石云視頻”APP軟件，使網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與無線網(wǎng)絡(luò)匹配，打開APP軟件并調(diào)整好鏡頭與測試圖卡的距離，使得測試圖卡完全顯示在顯示窗口邊界內(nèi)，然后通過APP軟件獲取測試圖卡的圖像，如圖3所示。

圖3 測試圖卡圖像

通過目視法觀察圖3的中心水平方向分辨率在800～850 LW/PH之間，中心垂直方向分辨率在500～600 LW/PH之間。使用Imatest軟件測得圖3的中心水平方向分辨率為894.8 LW/PH，如圖4所示；中心垂直方向?yàn)榉直媛蕿?84.3 LW/PH，如圖5所示。對比可以看出使用Imatest軟件得出的值更精準(zhǔn)。

2.2 分辨力考核方法的試驗(yàn)過程

測試環(huán)境的主要兩個參數(shù)：環(huán)境照度要求2 000±100 lx、光源色溫可選6 500±100 K，5 100±100 K，3 100±100 K。實(shí)測光源箱的照度為1 907 lx，色溫6 466 K。測試圖卡和光源箱如圖6所示，測試環(huán)境參數(shù)如圖7所示。

測試步驟與2.1類似，區(qū)別是GA/T 1128-2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定攝像機(jī)須在最佳聚焦?fàn)顟B(tài)下才測試。由于樣品的鏡頭被固定膠粘住，所以先拆除固定膠，手動調(diào)節(jié)鏡頭，使得焦距處于最佳狀態(tài)，然后通過APP軟件獲取測試圖卡的圖像，如圖8所示。

通過目視法觀察圖8的中心水平方向分辨力介于1 100～1 250 LW/PH之間。通過Imatest軟件測得以上測試圖卡圖像B的中心水平分辨力為1 235 LW/PH，即1 235線，如圖9所示。對比可以看出使用Imatest軟件得出的值更精準(zhǔn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

圖4 中心水平方向分辨率

圖5 中心垂直方向分辨率

圖6 測試圖卡和光源箱

圖7 測試環(huán)境參數(shù)

根據(jù)圖像總分辨率（像素）=水平方向分辨率×垂直方向分辨率，因此圖4和圖5的圖像總像素約為53萬像素（894.8×584.3）。此值少于130萬，故不滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36840-2018或YD/T 1607-2016規(guī)定的“標(biāo)稱像素總數(shù)低于2 000萬不應(yīng)低于像高分辨率即理論極限分辨率的65 %”的要求。

圖9的圖像中心水平分辨力1 235線大于要求值900線，故滿足標(biāo)準(zhǔn)GA/T 1127-2013規(guī)定的“高清攝像頭的中心水平分辨力應(yīng)不低于900線”的要求。

圖8 測試圖卡圖像

從以上結(jié)果分析可以看出，針對同一個樣品，用不同的考核方法得出了截然相反的結(jié)果。

我們再目視觀察圖3和圖8，就可以發(fā)現(xiàn)兩個測試圖卡圖像存在明顯差異。經(jīng)過市場調(diào)查得知：由于攝像機(jī)產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中，受到顛簸等影響，鏡頭會產(chǎn)生偏移，使得焦距存在“虛焦”現(xiàn)象。這樣用戶在安裝使用攝像機(jī)時，顯示的圖像會很模糊，從而用戶會向攝像機(jī)銷售方投訴，并要求返廠維修。因此，攝像機(jī)制造企業(yè)在出廠時，會事先根據(jù)現(xiàn)實(shí)使用情況，調(diào)節(jié)好鏡頭焦距，并用固定膠簡單粘住鏡頭，這樣就可以避免以上情況，如圖10所示。

但是以上兩種考核方法的測試對象都是標(biāo)準(zhǔn)ISO 12233[6]規(guī)定的測試圖卡，因此與用戶的生活場景存在差異，如果鏡頭又被固定，無法自動調(diào)焦，那么必然使得拍出來的圖像存在“不真實(shí)”情況。

用視覺分辨率考核方法測試時，標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36840-2018或YD/T 1607-2016只要求“移動終端照相攝像設(shè)備應(yīng)被定位在合適的位置來適應(yīng)測試目標(biāo)”，因此網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)樣品為實(shí)際購樣時的狀態(tài)，未做調(diào)整，如圖1所示。

而用分辨力考核方法測試時，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 1128-2013規(guī)定，事先拆除了固定膠，并調(diào)節(jié)好鏡頭焦距，再進(jìn)行測試，如圖6所示。

通過上文分析，按照2.1視覺分辨率考核方法得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在異常的原因很可能是：焦距與測試圖卡不匹配，且鏡頭被固定，焦距無法調(diào)節(jié)。為了驗(yàn)證此猜想，用已拆除鏡頭上固定膠的樣品，重新按照2.1試驗(yàn)步驟進(jìn)行測試，獲得的測試圖卡圖像如圖11所示。

通過Imatest-3.4軟件測得圖11的中心水平方向分辨率為1 395 LW/PH，如圖12所示。中心垂直方向分辨率為1 097 LW/PH，如圖13所示。

根據(jù)圖像總分辨率（像素）=水平方向分辨率×垂直方向分辨率，因此圖12和圖13的圖像總像素約為153萬像素（1395×1097）。此值大于130萬，故滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36840-2018或YD/T 1607-2016規(guī)定的“標(biāo)稱像素總數(shù)低于2 000萬不應(yīng)低于像高分辨率即理論極限分辨率的65 %”的要求。

圖9 中心水平分辨力

圖10 帶固定膠的鏡頭

圖11 測試圖卡圖像

圖12 中心水平方向分辨率

圖13 中心垂直方向分辨率

4 結(jié)論

通過以上對比試驗(yàn)，我們可以得出以下結(jié)論：

1）依據(jù)公安部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA/T 1127-2013《安全防范視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)通用技術(shù)要求》和GA/T 1128-2013《安全防范視頻監(jiān)控高清晰度攝像機(jī)測量方法》的分辨力考核方法更合理；

2）如果使用GB/T 36840-2018或YD/T 1607-2016的視覺分辨率考核方法，測試時應(yīng)確保樣品鏡頭處于最佳聚焦?fàn)顟B(tài)；

3）使用Imatest軟件分析測試圖卡圖像一定程度上可以避免人眼觀察帶來的視覺誤差，從而得出的測試結(jié)果比目視法更精準(zhǔn)。