城市監(jiān)控系統(tǒng)攝像機重要指標的實用測試方法

摘 要：攝像機是城市監(jiān)控系統(tǒng)的前端關鍵部件，為提高攝像機選型測試的工作質量，文章分析了攝像機的清晰度、色彩還原度等重要指標特征，并結合實際項目測試案例，提出了具體實用的測試方法，對城市監(jiān)控系統(tǒng)項目建設具有重要的參考價值。

關鍵詞：攝像機；指標；實用；測試；方法

引言

隨著社會經濟的發(fā)展和信息時代的到來，利用智能技術手段的犯罪活動逐年增多，城市公共安全矛盾日益突出。為加強城市安防管理，2005年8月起，公安部依托“3111試點工程”和平安城市項目，不斷加快推進全國各地城市監(jiān)控系統(tǒng)的建設。據報道，武漢市的城市監(jiān)控系統(tǒng)整合安裝了25萬個街頭監(jiān)控攝像機，組成“不眨眼”的“天網”，大大提高了犯罪破案率，并于2013年榮獲全國綜合治理最高獎——長安杯，跨入全國最平安城市行列。

攝像機是城市監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵部件，用于實現系統(tǒng)的視頻圖像前端采集功能。攝像機的選型測評指標主要包括清晰度、色彩還原度、時延、視距、夜間抓拍、日夜虛焦、低照度效果、變動倍數、逆光補償、最低工作電壓等。下面將結合實際項目案例經驗，論述其中幾個重要指標的實用測試方法。

1 清晰度（TVL值）測試

圖像清晰度是指圖像上各細部影紋及其邊界的清晰程度，是人眼對攝像機客觀性能所生成圖像清晰程度的感知判斷。它可以用黑白相間線條的粗細來衡量，有標準的測試方法，其測量數據單位為電視線（TVLine），全高清屏幕最高可實現1080電視線。

本項測試用到ISO12233標準測試卡和Olympus Hyres3.1軟件。ISO12233標準測試卡測量高度20cm，要求只有約0.1毫米的誤差。Hyres軟件是業(yè)內常用的圖像清晰度檢測軟件，由奧林巴斯（Olympus）公司開發(fā)。

下面以S市平安城市項目為例說明TVL值測試方法，在指定的拍攝環(huán)境和拍攝角度下，攝像機分別用廣角、長焦兩種模式對目標（ISO12233標準卡）進行滿屏畫面抓圖，生成格式為JPG文件的圖像。使用Olympus Hyres 3.1測試軟件對圖像進行TVL演算分析，分別得出長焦、廣角模式下的TVL數值，然后根據TVL值多少的排名確定該攝像機的清晰度單項測試得分。

2 色彩還原度測試

色彩還原度是評價攝像機攝像效果的重要指標，它體現了攝像機所生成圖像對目標景象本來色彩的還原程度，但在現實環(huán)境中色彩偏差必然存在。本項測試以標準色卡為目標，測算攝像機在特定環(huán)境抓拍結果的色彩值與標準色彩值之間的偏差程度，評估其色彩還原能力。

本項測試用到燈箱、24色色卡（ColorChecker）以及Imatest測試軟件。ColorChecker 是業(yè)界的主流標準色卡，包括天藍、深綠、粉紅、橘黃等24個標準色彩圖塊。Imatest是權威的成像色彩分析軟件，該軟件取Color error （ΔE）為整個色系的偏移值，量化反映實際色彩值與標準值的差距，數值越大說明色彩越失真。一般要求ΔE值小于20，計算公式為ΔE=（ （L-L*）2+ （a-a*）2+ （b-b*）2 ）1/2，L*代表標準色塊亮度值，a*b*表示標準色塊坐標值，L、a、b為攝像機實際測試值，最后取各色塊ΔE的平均值。

測試時，將24色色卡置于燈箱正面中心，調節(jié)光源照度為600Lux左右，使色卡模板表面亮度相差較小，注意白色色塊不能出現過曝現象。調節(jié)攝像機位置，使其正對色卡，待畫面穩(wěn)定后，拍攝生成測試圖像。采用Imatest軟件的“colorcheck”功能來導入圖像文件，選擇合適的測試范圍，軟件將自動計算得出ΔE值。

3 時延測試

城市監(jiān)控系統(tǒng)對視頻圖像的實時性要求很高。事實上，網絡攝像監(jiān)控過程必然存在時延，這是因為編碼壓縮、網絡傳輸和解碼顯示等3個基本環(huán)節(jié)中，每個環(huán)節(jié)都需要一定的處理時間。目前各廠家大多采用H.264壓縮算法，圖像場景越復雜、運動物體越多、畫質越清晰，編解碼耗時就越多；前端監(jiān)控攝像頭越多，傳輸延時就越明顯。目前主流單路網絡攝像機延時約300ms，若多路同時工作有可能出現1s以上的延時。

本項測試重點評估網絡攝像機的實時編碼能力，測試過程用到毫秒級的時鐘軟件。測試時將攝像機直連電腦，在電腦上打開預覽顯示窗口，并運行時鐘軟件，然后將攝像機對準電腦屏幕，抓拍生成圖像，最后對比計算出時鐘軟件實際時間與預覽窗口中顯示時間的差值。

4 視距測試

不同于其他視頻監(jiān)控系統(tǒng)，城市監(jiān)控系統(tǒng)對每個攝像機能監(jiān)控的范圍要求較大，同時對監(jiān)控范圍內遠距離特定目標的清晰度要求也比較高，因此必須評估攝像機的視距。視距，即目標距離（Target Distance），是攝像機與目標點之間的距離。

本項測試用到標準視力表。測試時間選擇在天氣晴朗的中下午時分，測試地點選擇行人車輛較少的市區(qū)道路或廣場區(qū)域。測試時在路面的三個車道上分別放置標準視力表，相鄰視力表之間的距離約3.5米，攝像機與視力表的測試距離分別為100米、200米、300米。測試目標是只顯示一個車道上的標準視力表時，能看清大小為3.6cm*3.6cm（即自上而下第四行）的字體，清楚則得分，如能清楚顯示更小字體也可考慮加分。在不同距離條件下，每個車道的顯示情況單獨計分，最后取其合計分。S市平安城市項目當時的實際測試結果是：約70%的攝像機能清楚顯示100米距離的目標，但少于10%的攝像機能清楚顯示300米距離的目標。

5 夜間抓拍測試

城市監(jiān)控系統(tǒng)對夜間監(jiān)控功能有著很高的要求。這是因為城市內不同區(qū)域的夜間光線照度條件差異極大，行人車輛密集，運動軌跡多，要確保能在夜間對監(jiān)控范圍實施有效的監(jiān)控記錄，要求攝像機具備良好的夜間抓拍能力。

參考S市平安城市項目的測試經驗，本項測試選擇以50公里/小時速度行進的小型汽車為監(jiān)控目標，測試地點選擇行人車輛極少的市區(qū)道路或廣場區(qū)域，要求存在不同程度的夜間光線照度。測試時，先在離測試攝像機100米處、200米處、300米處分別放置距離參照物，小型汽車從起始點出發(fā)，加速至50公里/小時后保持勻速前進，臨近各處參照物時打開雙閃燈提示抓拍。以抓拍生成的圖像為評分對象，能清楚顯示車牌則得分，取三次抓拍合計得分。

6 結束語

為了提高城市監(jiān)控系統(tǒng)攝像機的測評工作效率，本文提出了一些重要指標的測試方法。不同于技術指標的理論分析，也不同于實驗室內的精確檢測，這些測試方法充分考慮了城市監(jiān)控系統(tǒng)的工程建設需要，選擇行業(yè)主流的測試工具，采取便于現場部署的測試措施，更具有實用性。當然，這些測試方法還存在著一定的片面性，測試過程描述也不夠完整全面，評估標準未必適用于所有的攝像機。相信隨著不斷地應用深入和優(yōu)化調整，本文提出的測試方法能演變成更完善并符合更多項目需要的測試方法體系。

參考文獻

[1]黑白通用型應用電視攝像機測量方法（國標GB12338-90）.

[2]彩色電視攝像機（PAL/SECAM/NTSC）測量方法（國際標準IEC1146-1-1994）.

[3]楊儒.IP Camera解析度及色彩還原測試方法，CPS中安網.

[4]勾蕊.1080P畫質70ms延時低延時高清視頻圖像，中關村在線.