攝像機(jī)檢測(cè)平臺(tái)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

胡錦添，蔡俊濤，劉藍(lán)軒（廣州市光機(jī)電技術(shù)研究院，廣東廣州510663）

攝像機(jī)檢測(cè)平臺(tái)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

胡錦添，蔡俊濤，劉藍(lán)軒
（廣州市光機(jī)電技術(shù)研究院，廣東廣州510663）

攝像機(jī)質(zhì)量檢測(cè)及認(rèn)證是安防行業(yè)中重要的一環(huán)，針對(duì)目前檢測(cè)流程的繁瑣步驟和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問(wèn)題，研發(fā)了一個(gè)智能化的攝像機(jī)檢測(cè)平臺(tái)。利用VS 2010+OpenGL+COM組件技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)檢測(cè)平臺(tái)軟件控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化。

攝像機(jī)；檢測(cè)平臺(tái)；MP-C154；DeckLink；COM組件

0　引言

經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，中國(guó)安防行業(yè)已形成具有一定規(guī)模的高增長(zhǎng)行業(yè)，在“平安城市”建設(shè)與“智慧城市”建設(shè)的積極推動(dòng)下，各類安防產(chǎn)品與系統(tǒng)逐漸滲透到人們的日常生活中。其中，攝像機(jī)是整個(gè)安防系統(tǒng)中最重要的組成部分，隨著數(shù)字技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)已逐漸被高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)所取代。然而，攝像機(jī)種類繁多，品質(zhì)良莠不齊，因此信息系統(tǒng)工程面臨著視頻監(jiān)控產(chǎn)品和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題及其檢測(cè)、測(cè)試的問(wèn)題[1]。高清攝像機(jī)由于檢測(cè)設(shè)備復(fù)雜，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，因此，隨著高清攝像機(jī)的廣泛應(yīng)用，開(kāi)發(fā)一種智能化的攝像機(jī)檢測(cè)平臺(tái)變得十分必要，使第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)可快速客觀地對(duì)這類攝像機(jī)的圖像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，有力地推動(dòng)我國(guó)安防行業(yè)監(jiān)控行業(yè)健康快速的發(fā)展。

1　測(cè)試要求

攝像機(jī)的檢測(cè)流程繁瑣，檢測(cè)項(xiàng)目較多，包括清晰度檢測(cè)、照度檢測(cè)、色彩還原性檢測(cè)、逆光補(bǔ)償檢測(cè)、球型失真檢測(cè)、耗電量檢測(cè)等，本項(xiàng)目建立專業(yè)先進(jìn)的前端攝像機(jī)產(chǎn)品性能測(cè)試平臺(tái)，可檢測(cè)的內(nèi)容涵蓋所有前端攝像機(jī)產(chǎn)品（包括模擬攝像機(jī)、高清攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、特殊攝像機(jī)等）的成像質(zhì)量與性能參數(shù)[2-3]。操作過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，盡量規(guī)避人為操作所引入的操作誤差，使機(jī)器裝夾與拆卸過(guò)程簡(jiǎn)單化，解決多種產(chǎn)品不同的接口，在一套綜合測(cè)試系統(tǒng)上都能夠使用。同時(shí)按照現(xiàn)有國(guó)標(biāo)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)購(gòu)置標(biāo)準(zhǔn)圖卡，可按攝像頭實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行智能場(chǎng)景變換，可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行快速性能驗(yàn)證，同時(shí)可建立一套客觀的安防監(jiān)控?cái)z像機(jī)參數(shù)比較方案與視頻安防監(jiān)控產(chǎn)品評(píng)價(jià)體系。為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化和減少操作等主觀誤差硬件平臺(tái)采用高精度多軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，配合不同的圖形采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程數(shù)據(jù)的全自動(dòng)采集與存儲(chǔ)。

2　主要程序流程

由于平臺(tái)采用全閉環(huán)的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，確保了平臺(tái)能高速、高精度地移動(dòng)到每一個(gè)檢測(cè)位置。并同時(shí)采集攝像機(jī)當(dāng)前的圖像數(shù)據(jù)顯示在監(jiān)測(cè)屏幕上，整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流示意圖

本系統(tǒng)在Windows平臺(tái)下利用Visual Studio 2010開(kāi)發(fā)工具和C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)完成，并使用Mi?crosoft SQL Server 2008作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理后臺(tái)。開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)在于對(duì)MP-C154運(yùn)動(dòng)控制卡與DeckLink視頻采集卡的控制。

MP-C154四軸運(yùn)動(dòng)控制卡能提供很好的直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，以及連續(xù)運(yùn)動(dòng)性能，有助于完成更高要求的脈沖序列控制并完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模式。其通過(guò)dll的形式提供客制化的API函數(shù)，方便程序的二次開(kāi)發(fā)，函數(shù)庫(kù)伴隨驅(qū)動(dòng)程序被自動(dòng)安裝在系統(tǒng)中，使用時(shí)，必須在所開(kāi)發(fā)程序中包含指定的頭文件“c154.h”，MP-C154的程序調(diào)用過(guò)程如圖2所示。

圖2　MP-C154程序流程圖

調(diào)用MP-C154的API函數(shù)對(duì)檢測(cè)平臺(tái)的X軸進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)控制，其代碼如下：

DeckLink視頻采集卡提供穩(wěn)定的、跨平臺(tái)的SDK，包括底層的硬件控制和方便開(kāi)發(fā)人員使用的高層接口，接口以MicrosoftCOM組件的形式提供，在Windows操作平臺(tái)下，其作為系統(tǒng)注冊(cè)的本地COM接口[4]。功能性API通過(guò)對(duì)象接口來(lái)訪問(wèn)，每一個(gè)系統(tǒng)對(duì)象可能被繼承并通過(guò)大量的對(duì)象接口進(jìn)行訪問(wèn)，開(kāi)發(fā)者可直接利用對(duì)象接口而無(wú)需關(guān)心對(duì)象底層的管理。每一個(gè)對(duì)象接口類均擁有一個(gè)稱為接口ID的GUID，在平臺(tái)本地COM組件的支持下，接口ID可用于獲得一個(gè)指向系統(tǒng)輸出接口對(duì)象的句柄，實(shí)際上就是API函數(shù)的入口點(diǎn)。SDK提供了一套穩(wěn)定的接口訪問(wèn)DeckLink的底層硬件。要在Windows平臺(tái)中使用DeckLink API，需要在所開(kāi)發(fā)的程序中包含指定的接口定義文件“DeckLinkAPI.idl”，DeckLink的程序調(diào)用過(guò)程如圖3所示。

圖3　DeckLink程序流程圖

在采集圖像的過(guò)程中，通過(guò)API函數(shù)讀取每一幀圖像的字節(jié)，然后把圖像從YUV顏色空間轉(zhuǎn)換為RGB顏色空間，最后保存為BMP非壓縮圖像格式文件，以便于導(dǎo)入到后期的圖像分析軟件，采集過(guò)程代碼如下：

3　軟件結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

攝像機(jī)檢測(cè)平臺(tái)軟件系統(tǒng)的組成包括以下模塊：人員信息管理模塊、交互界面模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、視頻采集模塊、圖像顯示模塊，如圖4。

各模塊的功能分別如下。

人員信息管理模塊：檢測(cè)人員或業(yè)務(wù)人員的個(gè)人信息錄入，以及待測(cè)產(chǎn)品相關(guān)信息錄入，包括產(chǎn)品名稱、型號(hào)、類型、廠家、檢驗(yàn)項(xiàng)目等。

交互界面模塊：主要是為系統(tǒng)用戶提供簡(jiǎn)單清晰的操作方式，包括視頻輸入格式的選擇、圖像采集、圖像保存、運(yùn)動(dòng)控制卡的操作、攝像機(jī)當(dāng)前位置的顯示、圖像的實(shí)時(shí)顯示等，如圖5所示。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊：使用ADO接口訪問(wèn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MS SQL Server 2008，包括數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和數(shù)據(jù)的基本操作（查詢、寫入、讀取、刪除、更新等），操作數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)時(shí)間、人員信息、產(chǎn)品信息、圖像數(shù)據(jù)、編號(hào)ID等。

運(yùn)動(dòng)控制模塊：通過(guò)調(diào)用MP-C154的API函數(shù)向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)送控制指令，并定時(shí)讀取各軸編碼器的數(shù)值，轉(zhuǎn)換成攝像機(jī)的當(dāng)前絕對(duì)位置并刷新交互界面的位置信息，方便檢測(cè)人員通過(guò)當(dāng)前位置信息判斷下一步的操作?？刂?軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的精確運(yùn)動(dòng)，根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目移動(dòng)到相應(yīng)位置，同時(shí)微調(diào)以便達(dá)到精確聚焦。

視頻采集模塊：通過(guò)調(diào)用DeckLink的接口函數(shù)操作視頻卡，包括輸入視頻格式的設(shè)置、幀頻設(shè)置、開(kāi)始/停止采集，利用OpenGL圖形庫(kù)函數(shù)把采集的YUV圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)渲染在交互界面的指定區(qū)域中，當(dāng)測(cè)試人員調(diào)整攝像機(jī)到最佳狀態(tài)、焦距后，需要保存當(dāng)前圖像時(shí)，通過(guò)回調(diào)函數(shù)把當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)以BMP圖片格式保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中[5]。

圖像顯示模塊：當(dāng)需要查看數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)MFC自帶的圖形控件，把從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取的BMP格式圖像顯示在指定區(qū)域。

圖4　系統(tǒng)模塊組成

圖5　系統(tǒng)控制軟件界面

4　結(jié)論與展望

建立了一套智能化安防監(jiān)控視頻檢測(cè)系統(tǒng)，操作過(guò)程全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，更好地避免了人為操作所引入的操作誤差，解決多種產(chǎn)品不同的接口，在一套綜合測(cè)試系統(tǒng)上都能夠使用的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化，數(shù)據(jù)處理智能化。為平安城市與智慧城市的建設(shè)提供安防監(jiān)控前端采購(gòu)方面以可靠性的保證，同時(shí)對(duì)于促進(jìn)業(yè)內(nèi)測(cè)試技術(shù)改進(jìn)也可起到推動(dòng)的作用，為企業(yè)提供完善的檢測(cè)解決方案，進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，以及第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于高清攝像機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證、產(chǎn)品檢測(cè)、技術(shù)測(cè)試服務(wù)等。為擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，將研究加入智能檢測(cè)場(chǎng)景，使室內(nèi)場(chǎng)景能夠模擬不同的真實(shí)場(chǎng)景，以滿足不同的測(cè)試要求。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，建立一套客觀的安防監(jiān)控?cái)z像機(jī)參數(shù)比較方案與視頻安防監(jiān)控產(chǎn)品評(píng)價(jià)體系。

［1］孫玉麗.規(guī)范安防產(chǎn)品認(rèn)證保障安防產(chǎn)品質(zhì)量——淺談安防產(chǎn)品認(rèn)證監(jiān)管體系［J］.中國(guó)安防，2014（Z1）：90-94.

［2］GA/T 692-1.2009.安防監(jiān)控高清攝像機(jī)測(cè)量方法［S］.

［3］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［S］.

［4］張小栓，傅澤田，常虹.COM組件及其開(kāi)發(fā)流程［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2001（13）：166-169.

［5］賈振堂，張俊峰，韓艷芳.Windows環(huán)境下的立體視頻測(cè)試平臺(tái)技術(shù)［J］.電視技術(shù)，2007，31（09）：80-83.

(編輯：向飛)

System Development of the Camera Detecting Platform

HU Jin-tian，CAIJun-tao，LIU Lan-xuan
（Guangzhou Research Institute ofO-M-ETechnology，Guangzhou510663，China）

The camera quality testing and certification is an important partof the security industry.An intelligent camera testing platform was researched and developed in view of the present cumbersome steps of testing process and the non-uniform testing standards. Therefore，a control system of the testing platform wasdesigned by using the VS2010，OpenGL and COMmodule technology.Finally，it isdonemaking the testing processautomatic and intelligent.

camera；testing platform；MP-C154；DeckLink；COMmodule

TP391

A

1009－9492(2015)06－0106－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.028

2015－04－23

胡錦添，男，1986年生，廣東人，碩士，助理工程師。研究領(lǐng)域：機(jī)電控制中的人工智能。