數(shù)碼相機(jī)軟件系統(tǒng)測試方法研究

付浩，秦浩

（中國航空計(jì)算技術(shù)研究所，陜西西安，710068）

數(shù)碼相機(jī)軟件系統(tǒng)測試方法研究

付浩，秦浩

（中國航空計(jì)算技術(shù)研究所，陜西西安，710068）

數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)是航拍無人機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能直接影響航拍無人機(jī)的性能。數(shù)碼相機(jī)軟件則是數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，其質(zhì)量直接關(guān)系航拍任務(wù)完成度。本文分析數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)的軟件特點(diǎn)，總結(jié)測試難點(diǎn)，提出了一種針對(duì)狀態(tài)組合數(shù)量巨大的軟件的測試設(shè)計(jì)方法。

數(shù)碼相機(jī)；軟件測試；系統(tǒng)測試；測試需求分析；測試設(shè)計(jì)；測試充分性分析

0 引言

數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)是航拍無人機(jī)的關(guān)鍵部件，用來實(shí)時(shí)獲取選定目標(biāo)的圖像、圖形數(shù)據(jù)，并能通過激光測距，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的快速定位。數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)作為該系統(tǒng)的核心，其性能和可靠性對(duì)整個(gè)航拍無人機(jī)的任務(wù)執(zhí)行效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。為了保證數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)控制軟件的質(zhì)量和可靠性，降低軟件的出錯(cuò)概率，需要對(duì)其進(jìn)行充分、有效的測試。

由于在執(zhí)行航拍任務(wù)的過程中對(duì)不同地區(qū)中目標(biāo)的關(guān)注程度會(huì)有所不同，并且對(duì)同一地區(qū)中目標(biāo)的關(guān)注程度也可能發(fā)生改變，故在執(zhí)行任務(wù)的過程中數(shù)碼相機(jī)會(huì)進(jìn)行多次系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及拍攝模式的切換，任務(wù)的復(fù)雜性導(dǎo)致該軟件的復(fù)雜程度高，進(jìn)而軟件測試難度大。本文以航拍無人機(jī)數(shù)碼相機(jī)軟件系統(tǒng)測試為基礎(chǔ)，在分析系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換和拍攝模式組合的切換關(guān)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行測試設(shè)計(jì)，并分析該測試方法的充分性。通過采用這種測試方法，使具有復(fù)雜系統(tǒng)工作狀態(tài)和拍攝模式組合的數(shù)碼相機(jī)軟件系統(tǒng)測試的思路更清晰，測試的充分性也同時(shí)得以保證。

1 航拍無人機(jī)數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)概述

航拍無人機(jī)數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)具有復(fù)雜的系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及拍攝模式的切換關(guān)系，而作為典型的嵌入式實(shí)時(shí)軟件，它必須能快速響應(yīng)外部要求的系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換和拍攝模式切換等激勵(lì)。

數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)的基本工作過程是，在系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)入系統(tǒng)啟動(dòng)狀態(tài)（此狀態(tài)為系統(tǒng)自檢狀態(tài)，在自檢完成前無法進(jìn)入其他系統(tǒng)工作狀態(tài)）。在自檢完成后自動(dòng)進(jìn)入備份態(tài)，在備份態(tài)對(duì)系統(tǒng)控制人員根據(jù)航拍任務(wù)的實(shí)際情況發(fā)送的命令進(jìn)行解析和執(zhí)行，這些命令包括拍攝模式的切換和系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

拍攝模式有5種：可見光/不可見光切換【T1】、正向/負(fù)向連續(xù)變焦切換【T2】、大/小視場切換【T3】、是/否激光測距切換【T4】、是/否緊急測距切換【T5】。

系統(tǒng)工作狀態(tài)有10種：系統(tǒng)啟動(dòng)狀態(tài)【A0】、備份態(tài)【A1】、人工掃描態(tài)【A2】、自動(dòng)掃描態(tài)【A3】、姿態(tài)穩(wěn)定態(tài)【A4】、跟蹤態(tài)【A5】、搜索態(tài)【A6】、跟蹤/搜索態(tài)【A7】、鎖定態(tài)【A8】和回收態(tài)【A9】。

在整個(gè)任務(wù)過程中還要進(jìn)行視頻圖像的壓縮和存儲(chǔ)，并反饋當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)。

數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)在各工作狀態(tài)下可實(shí)現(xiàn)在各種拍攝模式組合下進(jìn)行航拍，因此數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)不僅能在不同系統(tǒng)工作狀態(tài)間轉(zhuǎn)換，還可在多種拍攝模式組合之間進(jìn)行切換。

針對(duì)數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要特殊說明的是：（1）從系統(tǒng)啟動(dòng)狀態(tài)A0只能進(jìn)入備份態(tài)A1，無法進(jìn)入其他任何狀態(tài)；（2）從任何狀態(tài)都無法再次進(jìn)入系統(tǒng)啟動(dòng)狀態(tài)A0；（3）在回收態(tài)A9不接收任何指令，無法進(jìn)入任何狀態(tài)。故數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)控制軟件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換序列包括75種，其轉(zhuǎn)換關(guān)系見圖1（其中A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8任意兩個(gè)狀態(tài)間可進(jìn)行直接切換，在圖中未畫出）。

2 測試需求分析

數(shù)碼相機(jī)軟件作為數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，其質(zhì)量對(duì)完成航拍任務(wù)十分關(guān)鍵，軟件測試是衡量軟件質(zhì)量水平最直接的辦法，也是軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵步驟。其中，功能測試是最重要的工作內(nèi)容之一，即對(duì)該軟件的10種系統(tǒng)工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換以及各種系統(tǒng)工作狀態(tài)下不同拍攝模式組合之間的切換進(jìn)行完整的測試，才能達(dá)到對(duì)該軟件的功能進(jìn)行充分測試的目的，這即為該數(shù)碼相機(jī)軟件系統(tǒng)測試的難點(diǎn)。本文就是闡述針對(duì)該難點(diǎn)的測試方法。

圖1 數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系圖

依據(jù)被測軟件需求,從測試的角度出發(fā),確定被測軟件的測試屬性,明確被測系統(tǒng)的輸入輸出及其映射關(guān)系,建立被測軟件系統(tǒng)測試需求。該軟件系統(tǒng)測試應(yīng)覆蓋圖1中給出的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系的全部75種狀態(tài)轉(zhuǎn)換序列，且每個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換序列還需覆蓋各狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)所有可能的拍攝模式組合的切換情況。另外，測試中還要覆蓋到狀態(tài)轉(zhuǎn)換中禁止切換的狀態(tài)轉(zhuǎn)換序列（如無法從回收態(tài)轉(zhuǎn)入備份態(tài)等25種序列）。

表1 數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)工作模式

3 測試設(shè)計(jì)

基于上述測試需求分析，對(duì)數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)的測試用例設(shè)計(jì)從由當(dāng)前工作模式變換到后續(xù)工作模式的思路來進(jìn)行考慮。

在對(duì)測試難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析后，在測試設(shè)計(jì)中首先將系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換和拍攝模式組合的切換分成兩個(gè)方面進(jìn)行考慮:①系統(tǒng)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換方面，其測試設(shè)計(jì)策略是考察所有能夠轉(zhuǎn)換的情況和所有不能轉(zhuǎn)換的情況，即要考察所有系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的全組合。②拍攝模式組合的切換方面，在分析軟件特點(diǎn)后發(fā)現(xiàn)5類拍攝模式的切換沒有關(guān)聯(lián)關(guān)系，并且在軟件實(shí)現(xiàn)上是從各自不同的接口進(jìn)行輸入，故可將5類拍攝模式的切換分別進(jìn)行考察，這樣就將拍攝模式組合后進(jìn)行切換轉(zhuǎn)化為單個(gè)拍攝模式各自的切換，無需再考慮它們組合后再切換的情況。

基于以上策略，對(duì)整個(gè)軟件系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換和拍攝模式組合切換的測試已經(jīng)分解成2部分。（1）系統(tǒng)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，（2）5種拍攝模式的切換。對(duì)系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的測試用例設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的全組合進(jìn)行，參照表2進(jìn)行測試用例設(shè)計(jì)，需設(shè)計(jì)（10×10）＝100個(gè)測試用例。由于對(duì)拍攝模式組合的切換已經(jīng)轉(zhuǎn)化為對(duì)每個(gè)拍攝模式的切換，而每個(gè)拍攝模式只包含2種選擇，故只需對(duì)每個(gè)拍攝模式設(shè)計(jì)這2個(gè)測試用例來測試該條件下的2種模式的切換即可，共需設(shè)計(jì)2×5＝10個(gè)測試用例。

表2 工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換測試表

4 測試方法評(píng)價(jià)

以上測試方法將整個(gè)軟件按功能進(jìn)行分解后測試，大大地減少了測試工作量：由于每次工作模式轉(zhuǎn)換要考慮系統(tǒng)工作狀態(tài)和拍攝模式組合，而系統(tǒng)工作狀態(tài)又包含10種可能的選擇，拍攝模式包含5類，每類拍攝模式有兩種選擇，故拍攝模式組合有25種，即每個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)下都有25種拍攝模式組合情況，組合后的“工作狀態(tài)&拍攝模式”有10*25種。如果將系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換和拍攝模式組合切換綜合后進(jìn)行全組合的測試，需要（10*25）2＝102400個(gè)測試用例，這樣的測試工作量是令人難以接受的。在采用功能分解后，只需設(shè)計(jì)110個(gè)測試用例即可。

使用了功能分解的方法后，需要判別測試用例集是否足夠充分。在系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換上，由于是進(jìn)行了系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的全組合測試，從而保證了系統(tǒng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換方面的測試充分性。在拍攝模式組合切換上，由于5種拍攝模式之間并沒有相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，故單獨(dú)對(duì)各拍攝模式的切換進(jìn)行測試也保證了拍攝模式組合后再切換方面的測試充分性。這樣就保證了整個(gè)系統(tǒng)測試的充分性。

5 結(jié)束語

針對(duì)軟件特點(diǎn)進(jìn)行功能分解，然后對(duì)各功能獨(dú)立進(jìn)行測試的方法對(duì)數(shù)碼相機(jī)軟件進(jìn)行測試，在保證了測試充分性的前提下，大大降低了測試工作量,提高軟件測試效率。該方法能夠應(yīng)用于狀態(tài)組合數(shù)量巨大軟件的測試工作，是一種實(shí)用、有效的軟件測試方法。

[1]周偉明.軟件測試實(shí)踐[M].電子工業(yè)出版社.2008.

[2]郁蓮．軟件測試方法與實(shí)踐[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[3]高猛.實(shí)時(shí)嵌入式軟件系統(tǒng)測試需求建模研究.航天控制[J],2010，28（5）：64-69.

A System Testing Method for Software Embedded in Digital Camera System

Fu Hao,Qin Hao
(Aeronautic Computing Technique Research Institute,Xi’an Shaanxi,710068)

Digital Camera System(DCS) is an important part in the pilotless aircraft, and its performance directly affects the capability of the aircraft As the nerve center of the DCS, the quality of software embedded in DCS directly affects the total performance of the aircraft. This paper analyzes the characteristics of the software, summarizes the difficulties of software testing，give a test design method aimed to the software which has a great amount of states combination

digital camera system;software testing;system testing;test requirements analysis;test design;test adequacy analysis