■ 文/ 陜西省計量科學(xué)研究院 胡大為 山濤 任軒 任智江 李姣姣

關(guān)鍵字：安防 圖像 清晰度 檢測

1 檢測現(xiàn)狀

在目前高清系統(tǒng)越來越普遍的情況下，系統(tǒng)檢測的參考價值與客戶的要求有一定的距離。從檢測的準(zhǔn)確性角度出發(fā)，應(yīng)該在檢測方法的標(biāo)準(zhǔn)化和檢測數(shù)值的精確度方面明確量化指標(biāo)，使其可操作。 精確度方面，分辨力按100TVL 一檔；檢測方法的標(biāo)準(zhǔn)化方面，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)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》是實驗室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境檢測，和現(xiàn)場有很大的不同?，F(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50198—2011《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》對于圖像質(zhì)量的清晰度要求是最小值（3.1.10 在攝像機(jī)標(biāo)準(zhǔn)照度下，系統(tǒng)的數(shù)字電視圖像質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）圖像質(zhì)量可按五級損傷制評定，圖像質(zhì)量不應(yīng)低于4 分。

2 ）峰值信噪比（PSNR）不應(yīng)低于32dB。

3 ）圖像水平清晰度不應(yīng)低于400 線。

4 ） 圖像畫面的灰度不應(yīng)低于8 級。

5 ） 經(jīng)智能化處理的圖像質(zhì)量不受本條第一款—第四款規(guī)定的限制。

目前各檢測機(jī)構(gòu)較為普遍的檢測方法是在攝像機(jī)前端通過檢測人員手持清晰度測試卡或手持固定測試卡的支架，站在所檢測監(jiān)控點位攝像機(jī)前方，通過對講機(jī)或電話接收監(jiān)控中心現(xiàn)場檢測人員指示，手動調(diào)整測試卡相對攝像機(jī)的高度、水平、角度，使圖像測試卡的圖像達(dá)到讀數(shù)的占屏比的要求。最終由監(jiān)控中心現(xiàn)場檢測人員主觀讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)。這種檢測方法存在的問題主要有以下方面：

1)前端與后端工作人員溝通耗費了大量的檢測時間，造成檢測效率低下。

2)前端檢測人員在檢測過程中難免發(fā)生晃動等行為，給主觀判斷帶來了很多不確定的誤差。

3)主觀評價行為操作較為復(fù)雜，按照GB 50198—2011《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中的要求，圖像質(zhì)量評價需要5 名評價人員，這在安防工程檢測現(xiàn)場工作中是難以實現(xiàn)的。

4)部分前端攝像機(jī)安裝位置過高且不能變焦，借助梯子又難以保證手持清晰測試卡的穩(wěn)定。

2 解決方案

根據(jù)以上檢測過程中存在的問題，筆者團(tuán)隊開發(fā)了一套用于安防工程圖像清晰度的檢測裝置。此裝置由圖像測試卡位置調(diào)節(jié)裝置（如圖1 所示）和數(shù)據(jù)處理平臺組成。其中圖像測試卡位置調(diào)節(jié)裝置由推車、電動推桿、電動云臺等部件組成，可實現(xiàn)對圖像測試卡的俯仰、升降、旋轉(zhuǎn)。能實現(xiàn)對安裝高度為4 米以下的攝像機(jī)前端的檢測時的圖像測試卡位置調(diào)節(jié)工作。整個調(diào)節(jié)檢測過程無需檢測人員接觸圖像測試卡，避免了抖動等情況的發(fā)生。另外，此裝置配備了工程寶，工程寶可直接與被測前端攝像機(jī)通訊，接收被測前端攝像機(jī)畫面，前端工作人員可參考接收畫面完成對測試卡的位置調(diào)節(jié)工作，大大減少了前端與后端檢測人員的溝通時間，提高了工作效率。在完成對圖像測試卡的位置調(diào)節(jié)工作后，后端的檢測人員可以開始檢測工作，利用本裝置的數(shù)據(jù)處理平臺，對后端需檢測畫面進(jìn)行截圖，并通過軟件對截圖進(jìn)行分析，通過多次分析取平均值作為檢測結(jié)果。

圖1 圖像測試卡位置調(diào)節(jié)裝置

3 方法驗證

3.1 驗證方法

為驗證本文提出的方法是否可行，結(jié)果是否可靠，設(shè)計了以下試驗方法：分別將1 倍、2 倍卡安裝固定在所研發(fā)的檢測裝置上，4 倍卡固定在實驗室，分別對3.6mm 定焦和廣角半球、4mm、8mm、12mm 筒形攝像機(jī)進(jìn)行測試，移動測試卡位置調(diào)節(jié)裝置使測試卡圖像最大程度鋪滿顯示屏，調(diào)整完成后通過平臺對測試卡圖像進(jìn)行截取，再通過圖像分析軟件對截圖進(jìn)行清晰度分析，進(jìn)行三次分析，分析后對三次測試結(jié)果去數(shù)學(xué)平均值作為清晰度測試結(jié)果。同時在測試時找5 名檢測人員依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對圖像進(jìn)行主觀評價，通過對比主觀評價結(jié)果和試驗清晰度測試結(jié)果確定方法是否有效。

3.2 驗證條件

測試應(yīng)在被測攝像機(jī)要求工作照度下進(jìn)行。測試的對象采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)視器，監(jiān)視器的水平清晰度不低于1000 電視線。驗證使用的工具主要有測試軟件和圖像測試卡。測試使用的軟件為測試卡廠家配套的iQtest 圖像分析軟件，iQtest 圖像分析軟件是一款功能強(qiáng)大且專業(yè)的圖像分析軟件?？蓪τ诙喾N圖像測試卡進(jìn)行圖像分析，除清晰度外還能對圖像的灰度和色彩進(jìn)行分析。

ISO12233 標(biāo)準(zhǔn)分辨率測試卡的型號規(guī)格為

NQ—10—100A 圖像：356x200mm 圖卡: 401x256mm

NQ—10—200A 圖像：712x400mm 圖卡:802x512mm

NQ—10—400A 圖像：1424x800mm 圖卡：1604x1024mm

試驗均在標(biāo)準(zhǔn)照度下進(jìn)行，采用如下的組合方案對各種不同型號的攝像機(jī)進(jìn)行清晰度測試：

1)配備3.6mm 定焦鏡頭的攝像機(jī)采用1 倍卡測試，距離距離攝像機(jī)0.2m ～0.5m；采用2 倍卡測試，距離攝像機(jī)0.4m ～1.0m。

2) 配備4mm 定焦鏡頭的攝像機(jī)采用1 倍卡，距離攝像機(jī)0.23m ～0.7m；采用2 倍卡，距離攝像機(jī)0.6m ～1.5m。

3) 配備8mm 定焦鏡頭的攝像機(jī)采用1 倍卡，距離攝像機(jī)0.5m ～1.5m；采用2 倍卡，距離攝像機(jī)1.2m ～3.0m。

4) 配備12mm 定焦鏡頭的攝像機(jī)采用2 倍卡，距離攝像機(jī)1.8m ～4.5m；采用4 倍卡，距離攝像機(jī)3.3m ～7m。

3.3 測試過程及數(shù)據(jù)

測試員測試結(jié)果甲乙丙丁五水平電視線（TVL） 700 800 700 900 900平均值（TVL） 860

依據(jù)驗證方法調(diào)整裝置并截取圖像如圖2 所示，并使用軟件對同一組楔形線進(jìn)行清晰度分析，3 次分析結(jié)果如圖3 所示。在對圖像進(jìn)行截取的同時，安排5 名檢測人員對同一組楔形線進(jìn)行了主觀評價，評價結(jié)果如表1。測試試驗依據(jù)上述的四種組合方案對于每個測試圖像在最遠(yuǎn)距離和最近距離分別進(jìn)行了采樣，并對采樣結(jié)果的四角的楔形線進(jìn)行了共計32 組的測試分析（部分測試結(jié)果如圖3 所示）。

圖2 前端設(shè)備采集圖像

圖3 測試軟件對于水平電視線評價結(jié)果；平均值870.75

3.4 驗證總結(jié)

通過對32 組測試結(jié)果進(jìn)行分析，對同一組楔形線分析時會因分析選取區(qū)域的差異存在100TVL 左右的偏差。但對同一采樣圖像的四角測試結(jié)果進(jìn)行比較，一致性較好，偏差在100TVL 以內(nèi)。同時對于不同測試距離的同一張測試卡的測試結(jié)果偏差在100TVL 以內(nèi)。同一攝像機(jī)組合使用的兩張測試卡測試結(jié)果偏差也在100TVL 以內(nèi)。軟件分析結(jié)果較為一致，同時對比主觀人員檢測結(jié)果，結(jié)果也較為接近都在100TVL 以內(nèi)。

4 結(jié)語

通過模擬驗證，本裝置和方法能按照設(shè)計預(yù)期完成安防圖像清晰度檢測工作。對比目前標(biāo)準(zhǔn)要求的圖像清晰度檢測方法，減少了人為造成的抖動帶來的影響，提高了檢測效率，并且為檢測提供了客觀的數(shù)據(jù)結(jié)果。而且在完成清晰度檢測的同時可完成對灰度色彩的客觀評價。雖然測試結(jié)果對比主觀評價結(jié)果一致性較好，但評價結(jié)果是否完全能替代目前的檢測方法，仍需在后續(xù)工作中通過大量的試驗和數(shù)據(jù)去驗證和考察論證。