高清摄像机测试方法.doc

GA ××××—××××
GA
中华人民共和国公安部 发布
1.1.1.1　 ××××-××-××实施
××××-××-××发布
通用型应用高清电视摄像机 测量方法

（征求意见稿-2010.7.26）
GA ×××－××××

中华人民共和国公共安全行业标准
ICS
A 94

1
GA ×××—××××
前 言
本标准的全部技术内容为强制性。
本标准由全国安全防范报警系统标准化技术委员会(SAC/TC100)提出并归口。
本标准主要起草单位：
本标准主要起草人：
本标准与 年 月 日 首次发布。
目 录
前 言 1

目 录 2
通用型应用高清电视摄像机 测量方法 3
1 范围 3
2 规范性引用文件 3
3 测量仪器 3
3.1 照度计 3
3.2 示波器 4
3.3 高清视频测量仪 4
3.4 电视测试信号发生器 4
3.5 测试卡 4
3.6 彩色数字监视器 4
3.7 图形工作站 4
3.8 显示器 4
4 术语和定义 5
4.1 通用型应用高清电视摄像机 5
5 条件 5
5.1 环境条件 5
5.2 测量条件 5
5.3 摄像条件 5
5.4 摄像机设定条件 5
6 测量方法 6
6.1 分辨力 6
6.2 分辨率 8
6.3 亮度鉴别等级 9

6.4 最低可用照度 11
6.5 最低照度 12
6.6 信噪比 14
6.7 彩色失真 15
6.8 几何失真 17
6.9 传输特性 18
6.10 帧率 19
6.11 延时 20
6.12 最大连接数和最大码流 20
6.13 编码标准 20
参考文献 22
通用型应用高清电视摄像机 测量方法
1 范围
本标准适用于通用型应用高清电视摄像机的测量。
本标准规定了通用型应用高清电视摄像机的术语、定义、测试图、试验条件及测定方法，以便对测量结果进行比较。所设计的测量方法是为了通过该装置的镜头输入端和任何电输出端子（例如：RJ-45、SDI），能够对摄像机的性能进行评价。
本标准不规定各种参数的限额值。

2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 6996.1 透射式电视综合测试图
GB 6996.2 透射式电视线性测试图型 A 型
GB 6996.3 透射式电视线性测试图型 B 型
GB 6996.12 透射式电视灰度测试图型 A 型
GB/T 11463-1989 电子测量仪器可靠性试验
GB 12338-90 黑白通用型应用电视摄像机测量方法
GB 14861-1993 应用电视设备安全要求及试验方法
GB/T 15466-1995 应用电视术语
GB/T 15865-1995 摄像机(PAL/SECAM/NTSC)测量方法
第1部分:非广播单传感器摄像机
SJ/T 10658-1995 通用型应用电视设备环境要求及试验方法
SMPTE 292M-1996 串行数字接口高清电视系统
CEA 639-2003 消费型便携式摄像机或视频摄像机低照度性能
GB/T 19953-2005 数码照相机分辨率的测量
GB 20815-2006 视频安防监控数字录像设备
GB.T 20090.2-2006 信息技术 先进音视频编码 第2部分 视频
SJT 11324-2006 数字电视接收设备术语
GB/T 17626.2-2006 电磁兼容 试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB 9254-2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法

3 测量仪器
3.1 照度计
测量范围：1×10-2～1×1061x；
精度：±2%。
3.2 示波器
频带宽度：不低于3-5GHz或传输速率包含1.485Gb/s的专用示波器；
亮度通道：50KHz-30MHz；
色差通道：50KHz-15MHz。
3.3 高清视频测量仪
频率响应：1MHz-30MHz±4dB；
视频噪声测量范围：-20～-70dB；
频率范围：不少于1GHz；
测量精度：±1dB。
3.4 电视测试信号发生器
产生可调条格、点格等信号。
3.5 测试卡
各种标准测试卡。
3.6 彩色数字监视器
图像分辨率：不小于1920 x 1200；
图像分辨力：不小于1000TVL；
灰度鉴别等级：不小于1024级；
亮度鉴别等级：不小于10级；
图像重显率：100%；
输入接口：DVI-D、HDMI、HD-SDI、SDI、SDI(4:2:2 10比特和4:4:4 10 或12比特)、复合、Y/C、RGB/YPBPR等。
3.7 图形工作站
中央处理器：不少于双核（6MB二级高速缓存）最高3.33GHz（1333MHz FSB，64位）英特尔® 至强® 处理器（1333MHz FSB，64位）；
系统内存：不少于4G（四通道全缓冲DIMM ECC内存）；
显卡：不少于2个PCI Express x16 Gen2图形卡；
高清视频采集卡：可采集DVI-D、HDMI、HD-SDI、SDI、SDI(4:2:2 10比特和4:4:4 10 或12比特)、复合、Y/C、RGB/YPBPR等输入信号。
3.8 显示器
分辨率：不小于1920 x 1080；
动态对比度：不小于80000：1；
响应时间：不大于3ms；

最大视角：不小于170°/160°；
刷新率：不小于120Hz；
视频接口：HDMI 、HDCP (DVI-D) 、VGA、S-Video、复合视频、分量视频等。

4 术语和定义
4.1 通用型应用高清电视摄像机
图像清晰度在水平和垂直两个方向近似为模拟电视系统图像清晰度的2倍，图像格式大于1280x720，能不在外界触发情况下连续输出通用视频图像的装置。
通用型应用高清电视摄像机，按输出高清电视视频图像接口可分为网络型和非网络型两种。

5 条件
5.1 环境条件
所有测量应在厂家规定的条件下进行。
测量中的环境条件，至少环境温度和相对湿度，应与测量结果一同报告。
应允许有适当的升温时间。
5.2 测量条件
除非另有规定，应根据要测量的特性，摄像机拍摄不同的测试图，并通过测量摄像机的输出信号来完成测量。
对每一测试图应连同其照明条件（照明强度、光源的相关色温等……）一起加以规定。
可允许用透射式测试图代替反射式图，但在有疑问的情况下应使用反射式测试图。
除非另有说明，所有测量应在自动方式下进行。
5.3 摄像条件
除非另有说明，摄像条件如下：
——反射式测试图的物体照度应为：2 000 lx±5%。
注：用照度计在测试图中心测量，接收器指向摄像机方向。
——透射式测试图峰白亮度应为：635 cd/m²±5%。
——物体照度的不均匀性应小于5%。
——光源相关色温应为：3100 K0±100 K0。
——摄像机拍摄测试图时，要使箭头限定的边框与电视监视器上在欠扫描方式下所显示的图像边缘或显示器上所显示图像的边缘刚好一致。
——测试用镜头组件光学分辨能力要大于摄像机的分辨能力。其镜头的焦距不小于等效焦距（使用1/3inch像面的摄像机时的焦距不小于6mm）。
——测试用显示装置分辨能力要大于摄像机的分辨能力，亮度等级不小于10级，图像重显率达到100%。
5.4 摄像机设定条件
除非另有说明，摄像机设定条件如下：
——白平衡应手动或自动置于3100 K0±100 K0。
——聚焦控制应为自动或手动方式，而且应为最佳聚焦。
——光圈控制应为自动或手动方式。
——如果有增益控制，应置于“0dB”增益。
——如果有光滤波器，应置于“开”位置。
——网络型高清摄像机，除上述摄像机设定条件外，还需设定分辨率、最大曝光时间、视频编码格式、最大码流限制、码流类型，在各个测试环节中需详细规定，并与测量结果一同报告。参数设定如下：

项目
设定值
备注
分辨率
（厂家设定值）

最大曝光时间
1/25s
如没有此曝光时间，按厂家设定值测量
视频编码格式
（厂家设定值）

码流类别
（厂家设定值）
主码流/子码流
位率类型
定码率

码流限制
（厂家设定值）

AGC
（厂家设定值）

——网络型高清摄像机，在图形工作站中对摄像机输出图像进行软件判断时，图像格式应设置为bmp或jpg格式。

6 测量方法
6.1 分辨力
6.1.1 特性说明
摄像机输出一帧等宽黑白相间的线条之图像，分辨其黑白线条最小宽度的能力。
6.1.2 测量方法
a) 设备安排及测试图如图一所示；
b) 摄像机摄取TE97、TE117清晰度测试卡的测试图，用目视法观察监示器或显示器上图像中心楔上能分辨的最大线数。

图一

6.2 分辨率
6.2.1 特性说明
摄像机输出一帧图像的有效像素数，用水平和垂直方向的像素数的乘积表示。
6.2.2 测量方法：
a) 设备安排及测试图如图二所示；
b) 摄像机摄取TE178标准白测试卡的测试图；
c) 非网络接口摄像机通过专用示波器，直接读取其分辨率大小；
d) 网络接口摄像机通过软件进行抓图，再对所抓取图片，使用软件判读其分辨率大小。

图二

6.3 亮度鉴别等级
6.3.1 特性说明：
摄像机输出一帧图像中从最黑到最白之间所能区别的亮度级数。
6.3.2 测量方法：
a) 设备安排及测试图如图三所示；
b) 摄像机摄取TE153、TE165（11级）灰度测试卡的测试图，用目视法观察监示器或显示器上图像可分辨的最大亮度鉴别等级。

图三

6.4 最低可用照度
6.4.1 特性说明：
摄像机输出一帧图像分辨力，为符合5.3摄像条件分辨力的70%时物体的最小照度。
6.4.2 测量方法：
a) 设备安排及测试图如图四所示；
b) 摄像机摄取TE97、TE117分辨力测试卡的测试图；
c) 为了在不改变被观察的光的相关色温情况下模拟物体照度的下降，可在摄像机镜头前加中性密度滤光片；
d) 增加滤光片的密度（D），直到输出图像的分辨力应不低于5.3摄像条件下分辨力的70%；
e) 读出滤光片密度（D）的值，则最低可用照度值由以下公式计算：
f) 最低可用照度值=照度/滤光片衰减=2000/（10D）(lx)。

图四

6.5 最低照度
6.5.1 特性说明：
非网络接口摄像机输出电平为额定值的一半时，物体的最小照度。
6.5.2 测量方法：
a) 设备安排及测试图如图五所示；
b) 摄像机摄取TE153、TE165（11级）灰度测试卡的测试图；
c) 如果由于自动亮度控制不能得到额定输出电平，则可改变屏幕大小或变焦距条件或自加上白的或黑的物体以得出额定输出电平；
d) 为了在不改变被观察的光的相关色温情况下模拟物体照度的下降，可在摄像机镜头前加中性密度滤光片；
e) 增加滤光片的密度D），直到视频输出电平E’,减小到额定输出电平的一半为止，该额定输出电平对应于灰阶测试图中心白色区域电平；
f) 读出滤光片密度（D）的值，则最低照度值由以下公式计算：
g) 最低照度值=照度/滤光片衰减=2000/（10D）(lx)。

图五

6.6 信噪比
6.6.1 特性说明：
摄像机输出一帧图像中的噪声特性。
6.6.2 测量方法：
a) 设备安排及测试图如图六所示；
b) 摄像机摄取TE178标准白测试卡的测试图；
c) 非网络型摄像机通过专用示波器和高清视频测量仪，直接读取其信噪比大小（dB）；
d) 网络型摄像机通过图形工作站和视频测量仪，直接读取其信噪比大小（dB）。

图六

6.7 彩色失真
6.7.1 特性说明：
摄像机输出一帧图像中，样本原始色与重现色的色差。
6.7.2 测量方法：
a) 设备安排及测试图如图七所示；
b) 摄像机摄取TE188 TE226标准色彩还原测试卡的测试图，通过图形工作站软件进行抓图，再对所抓取图片，取测试卡中第13、14、15三个色块，每个色块中截取面积不小于30%，将测试图卡和所截取色块的色彩空间转换成CIE L*a*b*色彩空间。测出其R、G、B值，用下式计算各项色彩失真率（%）：
明度差 L*=L1*-L2*
色度差 a*=a1*-a2*
b*=b1*-b2*
总色彩还原误差 E*a*b*=[(L*)2+(a*)2+(b*)2]1/2
式中，L1*、a1*、b1*为测试图卡的明度和色度；L2* 、a2* 、b2*为所拍图像的明度和色度。
百分比色彩还原误差E=E*a*b*/标准色块的Lab均方根
对三个色块的E进行算数平均，得到平均色彩还原误差。

图七

6.8 几何失真
6.8.1 特性说明：
摄像机输出一帧图像中，重现图像与被摄景像相应位置之间的偏差，用百分数表示。
6.8.2 测量方法：
a) 设备安排及测试图如图八所示；
b) 摄像机摄取的T-01几何测试卡测试图和电视测试信号发生器产生的条格信号图像送至监示器，用目视法观察条格信号的交叉点与测试图上相应的标志圆的圆心偏离的最大值，按下式计算，用百分数表示。

式中：D —几何位置失真；△ —水平或垂直最大偏离值；k —测试图的图像高度。

图八

6.9 传输特性
6.9.1 特性说明：
非网络接口摄像机一帧图像的传输波形性能指标。
6.9.2 测量方法：
a) 设备安排及测试图如图九所示；
b) 摄像机摄取TE178标准白测试卡的测试图；
c) 摄像机通过专用示波器，直接读取如下表测量指标：

检测项目
单位
技术要求
检测结果
信号幅度
mv
800±80

上升时间
ps
≤270

下降时简
ps
≤270

上升和下降时间的偏差
ps
≤100

上冲
％
<10

下冲
％
<10

直流电平偏移
mv
±500

抖动
10Hz高通滤波
UI
<1

100kHz高通滤波
UI
<0.2

图九

6.10 帧率
6.10.1 特性说明：
网络接口型摄像机输出图像序列中每秒所包含的图像帧数。
6.10.2 测量方法：
a) 测试标板采用TE178标准白测试卡的测试图，并在测试卡前放置钟摆；
b) 采用厂方提供录像软件进行录像，录像时间≥120s ；用标准或厂方提供的播放器进行录像单帧回放，回放时间120s ；前后两帧图片的摆钟位置需有差异，如摆钟位置一样，按一帧计算；
c) 读出120s 内的单帧图片数N，然后用以下计算公式:
帧率=N/120（帧/s 或 fps）。

6.11 延时
6.11.1 特性说明：
网络接口型摄像机输出一帧图像与实际图像之间的时间差。
6.11.2 测量方法：
a) 在图形工作站上安装精确度≤1ms 的秒表发生器软件；
b) 摄像机摄取图形工作站显示器，并将图像输出至图形工作站显示。图形工作站应同时显示秒表发生器软件及摄像机摄取图像的秒表发生器；
c) 点击启动秒表发生器软件，进行计时，时间≥20s 后，对图形工作站显示器进行屏幕截图；
d) 对屏幕截图中的两个秒表发生器进行读数，秒表发生器读数为T1，摄像机摄取的秒表发生器读数为T2，，然后用以下计算公式:
延时=（T2-T1）/2 ±20（ms）。

6.12 最大连接数和最大码流
6.12.1 特性说明：
网络接口型摄像机输出一帧图像能提供同时浏览的最大数。
网络接口型摄像机输出一帧图像能提供同时浏览最大数时的码流。
6.12.2 测量方法：
a) 测试标板采用TE111B标准测试卡的测试图，并在测试卡前放置钟摆；
b) 在图形工作站中打开一个IE浏览器，对摄像机进行连接，输出预览图像；
c) 重复b)的操作，打开N个IE浏览器，直至第N+1个浏览器输出预览图像失败；
d) 然后在图形工作站上，通过软件查看，下载码率大小。

6.13 编码标准
6.13.1 特性说明：
网络接口摄像机输出一帧图像的编码标准是否符合相关国际标准。
-ISO/IEC 14496-10 AVC (H.264)
-ISO/IEC 14496 （MPEG-4)
6.13.2 测量方法：
a) 测试标板采用TE178标准白测试卡的测试图，并在测试卡前放置钟摆；
b) 采用厂方提供录像软件进行录像，录像时间≥120s ；
c) 用标准解码器进行录像单帧回放，回放时间120s ；
标准解码器采用测试设备标称的编码类型：
-ISO/IEC 14496-10 AVC (H.264)
-ISO/IEC14496 （MPEG-4)
d) 回放成功即为符合标准。

参考文献
YD/T 1171-2001 IP网络技术要求—网络性能参数与指标
YD/T 1607-2007 移动终端图像及视频传输特性技术要求和测试方法
JEITA TTR-4602B 摄像机测量方法
JEITA TTR-4605 摄像机测量方法（网络摄像机）
ISO 12233 Photography-Electronic still-picture
Cameras-Resolution measurements
ISO 15739 Photography-Electronic still-picture
imaging-Noise measurements
CEA-639 Consumer Camcorder or Video Camera Low Light
Performance
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