监控摄像头测试

在过去的几十年里，安防和视频监控摄像头行业经历了爆炸式增长。 如今，为了保障公众安全，大多数公共场所都处于监控之下，且每天都有更多摄像头被安装。然而，必须认识到，关键并不在于摄像头的数量，而在于其图像处理的质量。如果缺乏高画质，安防摄像头系统的性能和安全性将大打折扣。

2018年，IEC技术委员会TC79正式发布了首项国际公认的安防摄像头和视频监控性能测试标准。我司许多工程师均为TC79成员，并积极参与了该标准的制定工作。该标准， IEC 62676-5，深入概述了相机和Video系统必须达到的性能阈值，才能被视为适合公众/消费者使用。这些阈值是通过根据标准中确立的各项关键性能指标（KPI）对系统进行测试来分析得出的。

关键绩效指标（KPI）概述

安防监控摄像头主要用于保障安全。因此，在将摄像头系统推向市场之前，必须对所有关键绩效指标（KPI）进行全面测试。 在该标准中，TC79委员会概述了八项图像质量性能测试，用于评估安防摄像机系统最重要的关键绩效指标（KPI），包括Resolution、最低照度/低照度性能、动态范围、红外照明、几何畸变、遮蔽眩光以及最大帧率。 影响摄像机整体性能的其他因素还包括白平衡、信噪比（SNR）、图像处理和色彩输出。

IEC 62676-5-1 环境测试

TC79委员会目前正在制定该标准的补充条款，重点关注周围环境对这些摄像系统可能产生的影响。许多安防摄像机安装在室外，自然必须应对温度波动和湿度变化。这些环境挑战可能会影响图像和Video质量，尤其是Resolution和噪点。 IEC 62676-5-1 将概述在不同温度和湿度条件下评估摄像机性能的测试方法。

KPI测试方法

在测试相机关键性能指标（KPI）时，必须遵循标准中描述的程序，以确保获得最准确的结果。该标准提供了简要概述、相机设置以及各项KPI的一般测试方法。我们将讨论测试方法以及我们用于测试和分析的设备。

Resolution

用于 Resolution 测量，IEC 62676-5 的应用 ISO 12233:2000 作为测量分辨率性能的要求依据。 安防摄像机可通过两种不同方法进行测试，第一种是视觉分辨率法。鉴于视频监控摄像机的水平和垂直 Resolution 要求，该方法采用倾斜边缘 Test Charts。此类倾斜边缘 Test Charts 虽广泛可用，但必须基于 ISO 12233 标准，以符合 IEC 62676-5 标准。

另一种分辨率测量方法是基于正弦波的SFR法（s-SFR)。该方法在 ISO 12233:2014 中首次提出，采用西门子星测试图标来评估 Resolution。借助西门子星测试图标，可以准确分析摄像机的水平、垂直及对角线 Resolution。

当我们根据 IEC 62676-5 标准测量 Resolution 时，首先需确定相机的几何 Distortion。若几何 Distortion 超过 15%，该标准不建议采用视觉 Resolution 法（使用倾斜边缘）进行测量。 在这种情况下，该标准建议采用SFR测量法。对于倾斜边缘测量，我们使用Test Charts TE170 或 TE095；对于西门子星标，我们使用 TE253 或 TE253 9x。请注意，根据该标准，西门子星形测试图的四个角和中心处必须均有星点。

低照度/最小Illumination

安防摄像头测试中最重要的关键绩效指标之一是 低光 性能，以及 ISO 19093 概述了低光性能测试的方法。然而，在 IEC 62676-5 最初发布时，该 ISO 标准尚未最终定稿。 因此，IEC 标准的主体部分未引用 ISO 19093，但该标准现已成为该标准的附录，并被推荐用于低光测试。

低光照KPI的目标是确定相机在何种最低光照水平下仍能提供可接受的图像质量。 该标准提到了两种测量低光照条件的不同方法。基本方法是使用反射式灰度测试标靶，测量不同灰度级别的降噪效果。另一种方法是使用 OECF 灰度补丁图，然后测量并比较亮补丁与暗补丁的图像质量。

ISO 19093 还引用了 TE42-LL 反射式Test Chart，由Image Engineering独家生产。该Test Chart专为低光环境测试优化，包含多种灰度及其他测试目标，用于测量其他低光关键性能指标（KPI），这也是我们在测量低光性能时所使用的Test Chart。

动态范围

动态范围（KPI）用于评估相机在同一张图像中再现场景明暗细节的能力。它采用 ISO 14524 以及 ISO 21550 作为安防摄像机系统动态范围测量的基准。根据该标准，动态范围的测量有两种方法。第一种是视觉动态范围测试，需要使用反射式灰度图表。第二种方法更为先进，需要使用透明的 OECF 灰度块图表，且灰度块数量最好超过 24 个。 反射式测试图在略低于 60 dB / 1,000:1 时显示的对比度较低，而透明测试图则可显示高达 134 dB / 5,000,000:1 的对比度。

我们用于测量安防摄像头动态范围的测试图表是透明的 TE269C. 该Test Chart包含36个灰度块，对比度高达134 dB。C版已根据IEC 62676-5标准的精确规范进行调整，使其成为视频监控摄像机动态范围测量的顶级Test Chart之一。

红外Illumination

许多安防摄像头都内置了红外（IR）补光灯，主要用于夜视功能，可测量摄像头与物体之间的距离，从而获得红外波段的Video输出电平。该标准要求使用白卡（白卡图案反射率需超过70%）来测试红外性能关键指标（KPI）。在IE，我们使用 TE285 根据标准要求调整的Test Chart，用于评估红外Illumination的工作视距。

Linear geometric distortion

在 IEC 62676-5 标准中，几何线性 Distortion 的测量基于 ISO 17850. 当图像中的直线出现变形或不自然的弯曲时，即发生图像失真。该安全标准采用网格图，通过测量距图像中心特定距离处水平或垂直直线的弯曲程度来评估Distortion。据此，可计算出不同距离下可接受的Distortion量。

当我们根据标准测量几何畸变时，我们会使用 TE251 Test Chart。这是一种用于测量几何Distortion的反射式Test Chart，与标准中描述的Test Chart相同。它采用白色背景上的黑色十字图案，用于测量水平线和垂直线。

面纱状眩光

许多安防摄像头系统安装在户外环境中，因此容易在图像或Video中捕捉到杂散光，尤其是阳光。这一挑战被称为“遮蔽效应” 眩光 并可能严重影响图像质量。IEC 62676-5 采用 ISO 18844 用于测量眩光 KPI。

ISO 和 IEC 标准建议使用在设计中集成了光阱的 Test Charts。这些光阱能吸收大量光线，从而形成比标准测试目标密度更高的目标区域。只有当眩光水平升高时，这些光阱的黑色水平才会受到影响。这样，就可以评估相机在不同眩光水平下的表现。

在实验室测量眩光时，我们使用 TE281 反射式Test Chart。该Test Chart基于IEC和ISO标准的要求，采用圆形集光器来捕获光线。

最高帧率

最高帧率KPI用于评估在不同光照条件下，图像传感器的捕获帧率能够满足要求的最高水平。该标准描述了一种测量方法，即使用可在设定间隔内开关的LED灯阵列来测量相机的帧率。

在 IE，我们使用以下方法测试安防摄像机系统的最高帧率： LED-Panel. 该设备采用一组 LED 阵列，可根据测量参数提供多种 Illumination 模式和频率。其工作原理基于 ISO 15781 但同样适用于 IEC 62676-5 标准。除了帧率外，LED-Panel 还能分析多种时序参数，例如拍摄时滞、负快门释放时滞、快门释放时滞、拍摄速率以及启动时间。

建立测试实验室

针对每项关键绩效指标（KPI），该标准都概述了测试安防摄像头时推荐的测试设置。在大多数情况下，当使用反射式Test Charts（例如用于Resolution测试的 TE42-LL 或用于眩光测试的 TE281）时，必须确保Test Chart受光均匀。 我们在测试实验室中使用 iQ-Flatlights 以及测试卡片支架来构建工作测试设置。我们的 iQ-Flatlights 由……提供技术支持 iQ-LED 该技术可让您生成自定义光谱。因此，您只需一个光源（用于反射式测试图），即可满足IEC 62676-5标准中规定的所有Illumination要求。

对于透明测试图表的Illumination，我们建议使用 LG3 灯箱。该光源与 TE269C 配合使用时，在高动态范围测量中效果尤为显著，因为它能够以超过 150000 lx 的照度照亮高对比度的测试目标。我们还提供 LE7 用于均匀（透明）照亮测试图表的灯箱。该设备采用iQ-LED技术，需配合TE269C或其他阶梯图表使用。为获得最佳效果，我们还建议使用LE7-IR版本。

如前所述，IEC 62676-5-1 是该标准的补充部分，将涵盖如何在不同天气环境下测试相机。目前，市场上唯一可用于在各种温度下测试相机的设备是 iQ-Climate Chamber. 我们使用该设备来测试安防摄像头对环境变化的反应。

最后，在分析结果时，我们使用 iQ-Analyzer-X 分析软件。您可以轻松上传图像测试结果，软件将为您指出待测KPI中可改进的方面。

如需了解有关测试设备或如何搭建实验室以进行规范的图像质量测试的更多信息，请参阅我们的测试实验室检查清单。您也可以联系我们的支持团队。

结论

如今，为了保障公众安全，大多数公共场所都已安装了监控设备，而且每天都有更多摄像头被安装。因此，这些摄像头必须经过测试并符合国际公认的性能标准，以确保其高质量和安全性。

安防摄像机行业采用的主要标准是 IEC 62676-5。该标准详细概述了摄像机和Video系统必须达到的性能阈值，才能被认可用于公共/消费领域。 这些阈值是通过测试系统的多种关键性能指标（KPI）来分析的，包括Resolution、最低照度/低照度性能、动态范围、红外照明、几何Distortion、遮蔽眩光以及最大帧率。

随着安防和监控摄像头日益融入我们的日常生活，有必要继续制定性能标准，以便制造商能够确保其产品无论在何种环境下都能保持高水平性能，并确保公众使用安全。