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Measurement methods for high definition cameras used
in security video surveillance
1范围
本标准规定了安全防范视频监控高清晰度摄像机的测量仪器、测量条件和测量方法。 本标准适用于安全防范视频监控高清晰度摄像机图像质量、传输特性等性能的测量。 本标准不对测量结果做符合性评判。
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/T 25724-2010安全防范监控数字视音频编解码技术要求
GB/T 27025检测和校准实验室能力的通用要求
GA/T 1127-2013安全防范视频监控摄像机通用技术要求
JJG 245光照度计检定规程 、
3术语、定义和缩略语 、一
3.1术语和定义
GA/T 1127-2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
最大亮度鉴别等级 maximum brightness identification level
摄像机在同一场景同一照度下分辨从黑到白之间亮度变化的能力。
3.1.2
非网络接口摄像机传输特性 transmission characteristic of non-IP Interfaced camera 描述非网络接口摄像机图像信号输出的一组指标值。
3.1.3
帧率 frame rate
网络接口摄像机输出图像序列中单位时间所包含的不重复的图像帧数。
3.1.4
延时 delay
网络接口摄像机输出图像与实际景象之间的时间差值。
3.1.5
最大输 出码率 maximum output stream
网络接口摄像机输出视频图像数据的最大能力。
注：单位为kbps。
3.2缩略语
GA/T 1127-2013中的以及下列缩略语适用于本文件。
PS封装（Program Stream封装）符合ISO/IEC 13818-1即MPEG-2 Part 1所定义的标准数据封 装格式。
4测量仪器
本标准中采用了以下测量仪器:光照度计、波形监测仪、视频测量仪、测试图、显示终端设备、图形工 作站、秒发生器、视频编码标准格式播放器。相应的性能与使用要求见附录A。
5测量条件
5.1环境条件
所有测量应在厂家规定的条件下进行，包括测量摄像机的使用环境、气候环境等。
应允许测量摄像机有适当的适应环境温度的时间。
5.2特性条件
除非另有规定，应根据要测量的特性，由测量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测试图，但在有疑问的情况下应使用反射式测试图j。
除非另有说明，所有测量应在设备安排完成后自动方式下进行。. ，…
所有测量都应满足可溯源性要求。
5.3摄像条件
除非另有说明，摄像条件如下：
a） 反射式测试图的物体照度应为：（2 000±100）lx；
注：用照度计在测试图中心测量，接收器指向摄像机方向。
b） 透射式测试图峰白亮度应为：（635士31.75）cd/m2；
c） 物体照度的不均匀性应小于5%；
d） 光源相关色温应为：（3 100±100-）K\（5 100±100）K° 或（6 500±100）K°；
e） 光源亮度为可调；
f） 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 缘或显示终端上所显示图像的边缘刚好一致；
g） 摄像机镜头组件光学分辨能力要满足摄像机分辨力要求。其镜头的焦距不小于等效焦距（使 用1/3 in像面的摄像机时的焦距不小于6 mm,F1.2）；
h） 显示终端设备分辨能力要满足摄像机的分辨力要求，亮度等级不小于10级，图像重显 率 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：
a） 图像尺寸，应为厂家指定值；
b） 白平衡，应手动或自动置于（3 100 + 100）K\（5 100±100）K° 或（6 500士 100）K°；
c） 聚焦控制，应为自动或手动方式,而且应为最佳聚焦；
d） AGC,应为厂家默认设置状态；
e） 电子快门时间，设置为1/25 s,如测量摄像机没有该项设置，应为厂家默认值；
f） 光圈控制，应为自动或手动方式；
g） 所测试的摄像机输出接口为主输出口。
5.5网络接口摄像机附加设定条件
网络接口摄像机，除满足5.4条件外，还需设定视频编码格式、码流类别、位率类型、码流、帧率、客 户端软件等配置。设定条件参数见表1。
表1网络接口摄像机设定条件参数
|
项目 |
配置 |
单位 |
备 注 |
|
视频编码格式 |
|
|
该项参数由厂家指定 |
|
码流类别 |
|
|
1. 类别是指：主码流/子码流两种类别； 2. 该项参数由厂家指定 |
|
位率类型 |
定码率 |
|
|
|
码流限制 |
|
M |
该项参数由厂家指定 ' |
|
帔率 |
|
fps |
该项参数由厂家指定 |
|
客户端软件 |
|
|
该软件由厂家零供 |
6测量方法
6.1分辨力
分辨力测试应符合以下要求：
a） 设备安排:非网络接口摄像机々辨力测量设备安排见图1,网络接口摄像机分辨力测量设备安 排见图2；
b） 测试图：高清晰度电视分辨力通用测试图（4 : 3）见图3,高清晰度电视分辨力通用测试图 （16 : 9）见图4,电子静态图像分辨力测试图见图5；
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3.5.4所要求；
d） 分辨力数值获取：
用目视法读取终端显示设备或图形工作站上图像中心楔上能分辨的最大线数。
图1非网络接口摄像机分辨力测量设备安排
图2网络接口摄像机分辨力测量设备安排
图3高清晰度电视分辨力通用测试图(4 : 3)
|
图4高清晰度电视分辨力通用测试图（16： 9） |
|
图5电子静态图像分辨力测试图 |
|
6.2图像尺寸
图像尺寸测试应符合以下要求：
a） 设备安排:非网络接口摄像机图像尺寸测量设备安排见图6,网络接口摄像机图像尺寸测量设 备安排见图7；
b） 测试图：高清晰度电视通用测试图（4 : 3）见图3,高清晰度电视通用测试图（16 : 9）见图4；
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3、5.4要求；
d） 图像尺寸数值获取：
1） 非网络接口摄像机通过波形监测仪，读取测量摄像机图像尺寸数值；
2） 网络接口摄像机通过厂家提供的客户端软件抓取一帧图像,再通过第三方软件对所抓取 的图像读取图像尺寸数值。
图6非网络接口摄像机图像尺寸测量设备安排
图7网络接口摄像机图像尺寸测量设备安排
6.3最大亮度鉴别等级
.最大亮度鉴别等级测试应符合以下要求：
a） 设备安排:非网络接口摄像机图像最大亮度鉴别等级测量设备安排见图8,网络接口摄像机最 大亮度鉴别等级测量设备安排见图9；
b） 测试图：高清晰度电视灰阶测试图（4 : 3》见图10,高清晰度电视灰阶测试图（16 : 9）见图11；
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3、5.4要求；
d） 最大亮度鉴别等级数值获取：
1） 非网络摄像机，用目视法读取终端显示设备上图像可分辨的最大灰阶数值即为最大亮度 鉴别等级数值；
2） 网络摄像机，用目视法读取图形工作站显示器上图像可分辨的最大灰阶数值即为最大亮 度鉴别等级数值。
终端显示设备
图8非网络接口摄像机图像最大亮度鉴别等级测量设备安排
图9网络接口摄像机最大亮度鉴别等级测量设备安排
图10高清晰度电视灰阶测试图（4： 3）
图11高清晰度电视灰阶测试图（16 : 9）
6.4最低可用照度
最低可用照度测试应符合以下要求：
a） 设备安排:非网络接口摄像机最低可用照度测量设备安排见图12、网络接B摄像机最低可用
照度测量设备安排见图13； t
b） 测试图：高清晰度电视通用测试图（4 ： 3）见图3、高清晰度电视通用测试图（16 :妙见图4、电
子静态图像分辨力测试图见图5； \ 卜孚
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3,5.4要求」 '
d） 最低可用照度数值获取：
1） 为模拟相同色温情况下照度下降的环境，降低环境光亮度，直到输出图像的分辨力不低 于5.3摄像条件下分辨力的70% ；
2） 读取照度计中数值。
终端显示设备
图12非网络接口摄像机最低可用照度测量设备安排
图13网络接口摄像机最低可用照度测量设备安排
6.5照度适应范围
照度适应范围测试应符合以下要求： 上
a） 设备安排:非网络接口摄像机最低可用照度测量设备安排见图14、贤络接口摄论机最低可用
照度测量设备安排见图15； 、- '
b） 测试图：高清晰度电视灰阶测试图（4 : 3）见图10、高清晰度电视灰阶测试图（16 : 9）见图11）
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3.5.4要求；
d） 照度适应范围数值获取：
1） 非网络接口摄像机采用目视法读取终端显示设备上图像可分辨的最大亮度鉴别等级 数值；
2） 网络接口摄像机采用目视法读取图形工作站显示器上图像可分辨的最大亮度鉴别等级 数值；
3） 通过减弱光源亮度，直至不能区分测试图最高亮度灰阶和次一级亮度灰阶，记录照度值
（L1）；
4） 通过增加光源亮度，直至不能区分最低亮度灰阶和次一级亮度灰阶，记录照度值（L2）；
5） 照度适应范围值计算公式:照度适应范围值=20 log（L2/Ll）0
图14非网络接口摄像机最低可用照度测量设备安排
图15网络接口摄像机最低可用照度测量设备安排
6.6亮度信号信噪比
亮度信号信噪比测试应符合以下要求：
a） 设备安排：
1） 非网络接口摄像机，非网络接口摄像机亮度信号信噪比测量设备安排见图16；
2） 网络接口摄像机，网络接口摄像机亮度信号信噪比测量设备安排见图17;
3） 测试图:白平衡测试图见图18、光电转换函数测试图见图19。
b） 摄像条件及摄像机设定条件如5.3、5.4要求。
c） 亮度信号信噪比数值获取：
1） 非网络接口摄像机，通过波形监测仪和视频测量仪,读取亮度信号信噪比数值；
2） 网络接口摄像机,通过图形工作站软件拍摄一帧图像，计算亮度信号信噪比数值，亮度信 号信噪比计算公式:SNR=2O loglO［（SwHiTE —Sblack）/N瑚］。
注：其中SwhitE'SblacK'N瑚的计算方法，见附录B网络接口摄像机SNR参数计算说明。
图17网络接口摄像机亮度信号信噪比测量设备安排
6.7色彩还原误差
色彩还原误差测试应符合以下要求：
2) 计算要求对拍摄图像中每个色块截取面积不小于30%,将测试图和所截取色块的色彩空
色度差： Aa X (z)=ai X (i)—a2 X (i)
总色彩还原误差：Xa X6 X (/) = {[& X3)T + 0X(，)]2 + [&XG)]2}i/2
4) 对所有色块的进行算数平均，得到平均色彩还原误差h =avg\：AEXaXbX (，)]。
a） 设备安排:非网络接口摄像机传输特性测量设备安排见图22；
b） 测试图：高清晰度电视灰阶测试图（4 : 3）见图10、高清晰度电视灰阶测试图（16 : 9）见图11
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3.5.4要求；
d） 传输特性指标获取：
通过波形监测仪，按表2非网络接口摄像机传输特性测量表所列测量项，读取测量指标。
表2非网络接口摄像机传输特性测量表
|
检测项目 |
单位 |
检测结果 |
|
信号幅度 |
mV |
|
|
上升时间 |
PS |
|
|
下降时间 |
PS |
|
|
上升和下降时间的偏差 |
PS |
|
表2 （续）
|
检测项目 |
单位 |
检测结果 |
|
|
上冲 |
% |
|
|
|
下冲 |
% |
|
|
|
直流电平偏移 |
mV |
|
|
|
抖动 |
10 Hz高通滤波 |
UI |
|
|
100 kHz高通滤波 |
UI |
|
|
波形监测仪
图22非网络接口摄像机传输特性测量设备安排
6.9 帧率
帧率测试应符合以下要求：
a） 设备安排：网络接口摄像机帧率四量设备安排见图23；
b） 测量目标:钟摆或秒发生器；
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3.5.4要求；
d） 帧率数值获取：
1） 通过图形工作站软件进行视频录像，录像时间应〉120 s；
2） 通过图形工作站软件对视频录像进行单帧回放，前后两帧图片显示摆钟位置或秒发生器 读数有差异即计为一帧，回放时间应N120 s；
3） 随机选取一段20 s时长视频录像，计数出图像帧数值N,按以下公式计算帧率数值： 帧率= N/20（fps）。
图23网络接口摄像机帧率测量设备安排
6.10延时 '
延时测试应符合以下要求： ，
a） 设备安排:摄像机延时测量设备安排见图24； • I
b） 测量目标：图像工作站显示器； 、- 、
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3、5.4要求；
d） 延时数值获取：
1） 在图形工作站上安装精度误差绝对值《1 ms的秒发生器软件，图形工作站显示器同时显 示秒发生器软件运行界面及测量摄像机拍摄的目标物图像；
2） 启动秒发生器软件，计时时间220 s后，对图形工作站显示器的显示内容进行截图；
截图中图形工作站秒发生器软件界面的秒读数记为T1,测量摄像机拍摄的秒读数为T2,按 以下公式计算延时数值:延时= （T2-T1）O
图24摄像机延时测量设备安排
6.11最大输出码率
最大输出码率测试应符合以下要求：
a） 设备安排：网络接口摄像机最大输出码率测量设备安排见图25；
b） 测量目标:钟摆或秒发生器；
c） 摄像条件及摄像机设定条件:如5.3、5.4要求；
d） 最大输出码率数值获取：
1） 通过图形工作站软件连接测量摄像机,输出显示视频图像；
2） 重复以上操作，产生不同视频图像数据流，直至第N + 1个视频图像连接失败
3） 通过图形工作站软件读取测量摄像机数据下载值。
图25网络接口摄像机最大输出码率测量设备安排
6.12编码格式
编码格式测试应符合以下要求：
a） 设备安排:编码格式符合性测量设备安排见图26；
b） 测量目标:钟摆或秒发生器；
• c）摄像条件及摄像机设定条件:如5.3,5.4要求；
d） 视频编码标准格式播放器的要求见附录A.2.8；
e） 编码格式符合性获取：
1） 通过图形工作站录像软件进行视频录像，录像时间应2120 s；
2） 采用对应的视频编码标准格式播放器播放录像数据，持续时间应＞120 s；
3） 通过目视法观察记录的钟摆或秒发生器视频应正常播放。
GA/T 1128—2013
图26编码格式符合性测量设备安排
附录A
（规范性附录）
测量仪器要求
A.1基本要求
A.1.1测量使用的仪器设备，应满足国际、国家相关标准和规范计量要求，或通过有效手段保证仪器设 备满足功能测量要求、性能计量要求。
A.1.2应编制测量仪器设备的使用控制与管理程序，并应满足GB/T 27025相关要求。
A.2性能要求
A.2.1光照度计
A.2.1.1应满足JJG 245表1所规定的级别为“标准”级量程要求。
A.2.1.2 测量范围：（1X10-2~1X106）1xo
A.2.1.3测量精度：士 2%。
A.2.2波形监测仪 . %
A.2.2.1应至少具有SD SDI、HD SDI等数据输入接口，应具有RGB/YPB'pRr-（4 ： 2 ： 2 10比特和
4： 4： 4 10或12比特）分量输出接口。 >
A.2.2.2 数据速率：270 Mbps.1.485 Gbps,2.97 Gbps。
A.2.2.3 亮度通道范围：50 kHz~30 MHzo
A.2.2.4 色差通道范围：50 kHz〜15 MHz。
A.2.2.5 测量精度：士ldB。
A.2.3视频测量仪
A.2.3.1应至少具有RGB/YPBPR分量揄入接口。
A.2.3.2应至少具有测量6.6所列测量项目的分析软件。
A.2.3.3 频率响应：1 MHz~30 MHz（±4 dB）0
A.2.3.4 视频噪声测量范围：一70 dB〜一20 dB0
A.2.3.5频率范围：大于等于1 GHz。
A.2.3.6 测量精度：士 ldB。
A.2.4测试图
A.2.4.1测试图应采用根据相关标准生产的产品，相关要求参见附录C：测试图参考资料。
A.2.5显示终端设备
A.2.5.1应至少具有SD SDI.HD SDI等数据输入接口，应具有RGB/YPBPR （4 ： 2 ： 2 10比特和 4 ： 4 ： 4 10或12比特）分量输入接口。
A.2.5.2应满足测量所需要的图像显示分辨率。
A.2.5.3应满足测量所需要的图像显示分辨力。
A.2.5.4应满足测量所需要的图像显示灰度鉴别等级。
A.2.5.5应满足测量所需要的图像显示亮度鉴别等级。
A.2.5.6 图像重显率：100%。
A.2.6图形工作站
A.2.6.1应至少具有SD SDI、HD SDI等数据输入接口，应具有RGB/YPBPR (4 ： 2 ： 2 10比特和 4 ： 4 ： 4 10或12比特)分量输入接口。
A.2.6.2 应至少具有HDMI、DVI-D、VGA等输出接口。
A.2.6.3应具有满足测量需要的以太网接口。
A.2.6.4应满足测量所需要的视频图像数据编码、存储、回放等能力。
A.2.6.5应可安装测量所需要的视频图像数据存储、分析等软件，相关软件应经相关机构认证和许可。
A.2.6.6显示器的动态对比度不小于80 000 ： 1,响应时间不大于3 ms,最大可视角度不小于170°(水 平)/160°(垂直)，刷新频率不小于120 Hz。
A.2.7秒发生器
A.2.7.1安装于图形工作站。
A.2.7.2显示时间精度:应达到ms级。
A.2.8视频编码标准格式播放器 '
A.2.8.1安装于图形工作站，应能分别对符合以下编码标准的视频图像进行播放：
——支持 ISO/IEC 13818-1 MPEG2 PS 解封装；'
支持 ISO/IEC 14496-10 AVC ( H. 264) Constrained Baseline Profile： Main Profile 和 High Profile解码，支持GB 28181对H.264解码要求的全部选项；
一支持 ISO/IEC 14496-2 Video(MPEG-4)Simple Profile 和 Advanced Simple Profile 解码，支持 GB 28181对MPEG-4解码要求的全部选项；
——支持GB/T 25724—2010 (SVAC)解码要求。
A.2.8.2播放器软件应共享开源，其中PS解封装、H.264/MPEG4解码处理代码任何组织或个人均可 通过公开渠道获取。
A.2.8.3播放器软件的选用应经相关机构认证和许可。
附录B
（规范性附录）
网络接口摄像机SNR参数计算说明
B.1参数说明
B. 1.1 Swhite
表示测量摄像机拍摄图19的图像中白色色块亮度信号值。
B.1.2 Sblack
表示测量摄像机拍摄图19的图像中黑色色块亮度信号值。
B. 1.3 Nmid
表示测量摄像机拍摄图19的图像中中性灰度色块噪声。
B.1.4 色块大小
测量摄像机拍摄图像的色块大小标示为mX〃，其中m和。分别为色块的长度和宽度的像素数。
B.1.5 g（x,y） .
表示色块中相应像素点&点）为白色或黑色色块的亮度值。 ,
B.2 SNR参数计算
B.2.1 Swhite 和 Sblack 计算公式
1 m n
Si = — N
w w
B.2.2 Nmid计算公式
i 二 一11 g& 点）一 S，|『
附录C
（资料性附录）
测试图参考资料
|
序号 |
名称 |
条款 |
型号 |
供应国家 |
|
1 |
高清晰度电视分辨率通用测试图（反 射式）（4 : 3） |
6.1、6.2、6.4 |
TE97A、TE117A、 TE17OA |
德国 |
|
2 |
高清晰度电视分辨率通用测试图（反 射式）（16 : 9） |
|||
|
3 |
高清晰度电视灰阶测试图（4 : 3）（反 射式） |
6.3、6.5、6.6 |
TE153A、TE223A、 TE197A |
|
|
4 |
高清晰度电视灰阶测试图（16 : 9） （反射式） |
|||
|
5 |
白平衡测试图 |
6.6、6.8 |
TE178A |
|
|
6 |
色彩还原测试图 |
6.7 |
TE188A |
|
序号 |
名称 |
条款 |
型号 |
S供应国家 |
|
1 |
高清晰度电视分辨率通用测试图（透 射式）（4 : 3） |
6.1、6.2、6.4 |
TE97D.TE117D. f TE17OD |
德国 |
|
2 |
高清晰度电视分辨率通用测试图（透 射式）（16 : 9） |
|||
|
3 |
高清晰度电视灰阶测试图（4 : 3）（透 射式） |
6.3、6.5、6.6 |
TE153D、TE223D、 TE197D |
|
|
4 |
高清晰度电视灰阶测试图（16 : 9） （透射式） |
|||
|
5 |
白平衡测试图 • |
6.6、6.8 |
TE178D |
|
|
6 |
色彩还原测试图 |
6.7 |
TE188D |
参考文献
[1] GB 28281安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求
[2] 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
[4] ISO/IEC 14496-2信息技术视听对象编码第2部分:视频
[5] ISO/IEC 14496-10信息技术音频-可视对象的编码第10部分:高级视频编码
[6] ISO 12233 Photography—Electronic still-picture cameras一Resolution measurements （电 子静态图像分辨力测试方法）
[7] ISO/IEC 13818-1 Information technology一Generic coding of moving pictures and associated audio information:Systems—Part 1 （信息技术 运动图像及其伴音信息的通用编码 第1部分： 系统
[9] JEITA TTR-4605摄像机测量方法（网络摄像机）
[10] CEA-639 Consumer camcorder or video camera low light performance（消费型便携式摄 像机或视频摄像机低照度性能）
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