数字视频图像评价方法

DVR 数字视频图像的评价方法及测评工具

近几年来，数字化图像监控技术和设备发展迅猛，新技术不断地涌现，设备性能不断地提高。DVR产品发展的速度令人瞩目，目前已经成为视频监控系统中的核心产品，完全取代了统治这个市场多年的模拟记录设备。从2000年开始DVR产品进入规模应用到今天，技术上已经有了翻天覆地的变化，压缩标准历经JPEG、MPEG-1、MPEG-4到今天的H.264算法，产品的集成度以及功能都有了巨大变化，产品的价格迅速降低。可以这样说，数字视频技术给安全监控市场带来了新的生机，使得安防产品的市场得到了迅速扩大。

然而由于相关的行业法规和标准的制定工作相对滞后，对这些数字监控设备图像质量的评估测试一直没有一套客观、通用的技术和方法，目前人们都是单纯采用主观方法对设备的主要技术指标进行评估，既不准确，也不客观，不同的人评估的结果有很大差异，再加上有些厂商在宣传上的误导，使得客户在选择产品时无所适从，有很大的盲目性，无法形成客观、可信的判断。

目前的问题是，大多数人们还是借用了模拟视频系统的图像质量评价方法来评价数字视频图像，这样很难对数字图像得出一个客观的评价结论。本文重点介绍数字图像的评价方法，供大家参考使用。

一、DVR产品的数字图像评估的意义

一般来说，DVR产品主要从产品的可靠性、产品的稳定性、产品的功能以及产品的性能几个方面进行评估。其中产品的性能方面，除了数字图像评估方法之外，其他项目的评估方法相对比较成熟，可以沿用相近电子产品的评估方法。值得注意的是在各个项目的评估中，应该是设备处于满负荷运行下，即：

1．每一路都应该接入音视频输入源；

2．同时开启产品的附加功能，比如叠字、移动侦测等等；

3．视频应该符合应用环境特征。

产品的可靠性和稳定性是最重要的，同时应该重点测试应用中需要的功能和相关的性能指标，不要落入误区来考察与应用无关的项目。

二、图像质量评估方法

图像质量的评估包括主观评价和客观评价两个部分，这两项指标同等重要。考察项

目主要是以下几个项目：

1．图像分辨率

数字图像的分辨率要考察水平和垂直两个方面，水平和垂直分辨率对评价数字图像质量同等重要，这是与模拟视频不同的地方。

2．图像帧率

数字图像的帧率测试不能够简单采用数帧的方法，这样的方法有很大的片面性，应该采用每帧都有标记的测试信号

3．图像压缩比

由于通常的产品压缩比是可以调节的，因此科学的方法是基于固定的压缩参数下进行测试，防止在低压缩比下测试，而在实际应用中设置为高压缩比。

4．图像质量评价

主要评价图像还原质量的真实程度和等级。

三、图像质量主观评价方法

主观评价方面，数字与模拟系统的评价重点不同，应主要从以下几方面进行评价：马赛克效应：还原图像中对于单色区域画面还原存在的色块；

边缘处理：对于图像中的物体边界还原的真实程度和线条（横、竖、斜方向）还原的真实程度，主要考察边界的对比度和变形情况；

颜色平滑度：还原图像中对于单色区域画面还原后的颜色层次丰富程度；

画面的还原性：指画面还原的真实性，包括画面的完整性、是否存在色差、对还原图像的整体接受程度（以上四项在对参考视频的全部内容评测后做出综合评价结果）；

快速运动图像处理：考察快速运动参考源下图像还原的连续性；

低照度环境图像处理：考察低照度环境图像还原的清晰度。

因为不在满负荷的状态下不能测试出真实的数据，所以要求在测试时所有路必须同时接入视频信号压缩，同时要打开回放、图标叠加、图像运动侦测等功能。评价应该采用专业人士和非专业人士共同组成的专家组来评价，对每个项目按照5分制打分。四、图像质量客观评价方法

图像质量的客观评价方法主要是考察图像还的分辨率和信噪比。就目前DVR产品而言，由于国家没有相应的标准，所以从技术上现在还没有一种有效的方法来测试准确的数据，根据现在的条件切实可行的方法就是制作参考视频源。

参考视频源的制作主要考虑数字图像压缩的特点、安防实际现场图像特征和监控环境的特征。在制作的时候可以选择不同应用领域的特征，这样的检测结果对于用户选择具有非常大的指导意义。对于监控环境的特征，应该覆盖固定镜头、慢速摇动镜头、快速摇动镜头、变焦等方面。参考视频源应该包括以下内容，用于不同目的的测试：测试帧率视频段：选取两段录像，分别为简单图像和快速运动图像，图像上每一帧上做好帧数标记；

音视频同步测试视频段：采用普通摄像头录制录像，录像中包括声音和图像，可以识别出音视频同步差异；

分辨率测试视频段：主要采用分辨率标准测试图来测试；

无运动：固定镜头，画面中应具有单色块（如墙壁），具有横、竖、斜方向的边缘或线条，没有运动物体；

简单运动：固定镜头，画面中应具有单色块（如墙壁），具有横、竖、斜方向的边缘或线条，有人在里面移动，人在画面中所占的比例应在1/4到1/5；

快速运动：固定镜头中目标快速移动（比如道路中的车辆），移动目标在画面中所占的比例应在1/4到1/5，画面中应具有单色块，具有横、竖、斜方向的边缘或线条；

低照度：夜间只能够辨清物体形状，有明显的噪点。

对于不同的产品按照实际使用的参数设置对标准视频源压缩，然后可以直接对比压缩比，同时对每个特征可以进行相应比对。

五、客观评价测试参考源

这里介绍一个参考测试源，这些内容制成了高清晰的DVD光盘，下面看看我们怎样利用参考测试源进行测试。详细的情况可以访问网站。

1．灰度等级测试图

这些图片主要用来测试灰度等级的还原情况。2．彩色颜色等级测试图

这些图片主要用来测试彩色还原以及彩色灰度等级的还原情况。

3．彩色图像测试图

这些图片主要用来测试彩色图像的还原情况，这些图片是专门测试视频压缩的标准