基于LabVIEW和VideoMASTER的視頻自動測量系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于LabVIEW和VideoMASTER的視頻自動測量系統，包括VideoMASTER視頻測量儀，VideoMASTER視頻測量儀包括測量電腦主機、多塊數據采集卡、顯示器，數據采集卡上設置兩個視頻信號輸入端口；測量電腦主機內設置基于LabVIEW的視頻測量平臺，基于LabVIEW的視頻測量平臺包括硬件配置模塊、數據采集模塊、數據分析模塊、數據顯示模塊、數據存儲模塊、報告生成模塊。本測量系統能實現模擬復合、標高清分量、VGA等格式以及數字HDMI、DVI等格式的視頻信號的自動測量。
【專利說明】基于LabV IEW和V i deoMASTER的視頻自動測量系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及視頻信號測量的【技術領域】，特別涉及一種基于LabVIEW和VideoMASTER的視頻自動測量系統。
【背景技術】
[0002]隨著電視技術的發展，出現了多種類型的視頻信號，主要有模擬/數字、復合/分量、標清/高清等形式。各種類型視頻信號參數的測試對相關視頻設備的研制開發至關重要。視頻技術的發展促進了視頻測試水平的提升，反過來，視頻測試能力的增強又為視頻技術的更新創造了條件。
[0003]隨著數字技術的發展，目前絕大多數視頻信號都是以數字方式生成。但這絕不意味著不再需要模擬方式的測量。比如，接收高清數字信號的機頂盒的主要輸出方式之一就是提供模擬的高清分量信號Y、Pb、Pr。再有，視頻信號參數的測量是由模擬方式發展為數字方式，人們已習慣于模擬參數的表述方式。例如，在高清數字分量彩條信號中，已不再存在色度信號，也就不再有色度幅度和相位的概念，其失真由分量信號幅度的誤差產生和體現。但我們很難從視頻分量的幅度誤差直接看出彩條信號所對應圖像的色調及色飽和度的失真。人們還是希望借助于模擬方式的概念，給出色度幅度及色度相位誤差，以形象地表述出信號的質量狀況。
[0004]從以上情況的分析可以看出，隨著視頻技術的發展，特別需要能完成模擬/數字、復合/分量、標清/高清視頻信號參數綜合測試的設備。世界上公認的視頻信號參數測量的優良設備，美國Tektronix公司的VM700T視頻測量裝置也僅能進行標清視頻參數的測量，且目前已經廢型；VM6000自動視頻測量系統也只能進行高清模擬分量信號的測試。從視頻測量的深入研究上，很需要一種能完成模擬/數字、復合/分量、標清/高清視頻信號參數綜合測試的設備。另外，為了適應當前快節奏的工作方式，根據實際情況選擇測量項目，并能自動生成測試報告的需求也應是必不可少的。所以，需要提供一種基于LabVIEW和VideoMASTER的視頻自動測量系統。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種基于LabVIEW和VideoMASTER的視頻自動測量系統，該測量系統是基于LabVIEW的視頻測量平臺，具有全新的操作界面和測量界面，對VideoMASTER視頻測量儀進行二次開發，實現對視頻信號的自動測量，并能對測量數據進行數據處理。本測量系統取代了手工記錄測量數據和人工處理測量數據，降低了對測量人員業務水平的要求，提高了測量結果的一致性。
[0006]本發明的目的是由下述技術方案實現的:一種基于LabVIEW和VideoMASTER的視頻自動測量系統，包括VideoMASTER視頻測量儀，所述VideoMASTER視頻測量儀包括測量電腦主機、多塊數據采集卡、顯示器，所述的數據采集卡上設置兩個視頻信號輸入端口 ；所述測量電腦主機內設置基于LabVIEW的視頻測量平臺，所述基于LabVIEW的視頻測量平臺包括:
[0007]硬件配置模塊，對所述的數據采集卡進行配置，配置的項目包括視頻信號的類型、選擇測量的通道、視頻信號的格式、視頻信號的制式；
[0008]數據采集模塊，在所述硬件配置模塊完成對所述數據采集卡的配置后，控制所述的數據采集卡采集由所述硬件配置模塊傳輸的視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據；
[0009]數據分析模塊，接收所述數據采集模塊采集的視頻信號的波形數據，并對該視頻信號的波形數據按照所選擇的測量項目依次進行測量得到實測值，再利用基于LabVIEW的數據處理函數對所述實測值進行運算處理生成測量結果；所述測量結果包括表格數據和矢量圖數據；所述表格數據中包括標稱值、實測值、誤差、不確定度；
[0010]數據顯示模塊，實時顯示由所述數據采集模塊傳輸的視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據、由所述數據分析模塊傳輸的測量結果；
[0011]數據存儲模塊，保存由所述數據分析模塊傳輸的測量結果中的表格數據和測量結果中的矢量圖數據；
[0012]報告生成模塊，利用基于LabVIEW的Office工具包創建報告模板，調用所述數據存儲模塊中的表格數據和矢量圖數據，生成Word格式或者Excel格式的測量報告。
[0013]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0014]1、本發明的測量系統設置基于LabVIEW的視頻測量平臺，具有全新的測量界面，顯示測量得到的實測值的同時，還顯示視頻信號測量參數的標稱值、誤差和測量不確定度，根據測量結果直接可以判斷視頻信號的質量，提高測量可信度，降低人為錯誤。
[0015]2、本發明的測量系統對于常用的視頻圖像信號(例如帶有插入測試行的彩條信號、飛利浦測試卡信號、能效實驗中的使用的極限八灰度信號和九窗口信號等)可以做到自動測量，節約時間和人力，提高測量工作效率。
[0016]3、本發明的測量系統自動生成規范的檢定/校準證書或測量報告，省去手動編輯報告的過程，并且報告格式統一，在填寫報告信息時可以直接調用數據庫里的信息(委托方名稱、地址等)，使得測量資產在整個測試生命周期內可以得到復用。
[0017]4、本發明的測量系統從測量到生成校準證書都能自動完成，僅需要簡單的操作，大大降低對測量人員業務水平的要求。
[0018]5、現有技術中顯示波形通常采用示波器，顯示圖像需要外接一個電視屏幕，而本系統利用自身是虛擬儀器的優勢，采用虛擬的顯示方式達到同樣的效果。
[0019]6、本發明利用VideoMASTER測量儀自帶的函數，加上標識設置，使出具報告時調用數據更加準確、快捷。在報告生成模塊工作時，測量人員不會感到延時。
[0020]7、本發明中VideoMASTER測量儀僅限于測量雙通道輸入的視頻信號，而借助視頻分配器可以擴展到對全通道的視頻信號進行測量。
[0021]以下結合附圖和具體實施例對本發明作詳盡說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是測量電腦主機的示意圖；
[0023]圖2是基于LabVIEW的視頻測量平臺的結構框圖；[0024]圖3是硬件配置模塊的前面板示意圖；
[0025]圖4是視頻分配器的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]參見圖1、圖2，一種基于LabVIEW和VideoMASTER的視頻自動測量系統，包括VideoMASTER視頻測量儀，所述VideoMASTER視頻測量儀包括測量電腦主機1、多塊數據采集卡2、顯示器，所述的數據采集卡上設置兩個視頻信號輸入端口 3 ;所述測量電腦主機內設置基于LabVIEW的視頻測量平臺4，所述基于LabVIEW的視頻測量平臺包括:
[0027]硬件配置模塊5，對所述的數據采集卡進行配置，配置的項目包括視頻信號的類型、選擇測量的通道、視頻信號的格式、視頻信號的制式；
[0028]數據采集模塊6，在所述硬件配置模塊完成對所述數據采集卡的配置后，控制所述的數據采集卡采集由所述硬件配置模塊傳輸的視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據；
[0029]數據分析模塊7，接收所述數據采集模塊采集的視頻信號的波形數據，并對該視頻信號的波形數據按照所選擇的測量項目依次進行測量得到實測值，再利用基于LabVIEW的數據處理函數對所述實測值進行運算處理生成測量結果；所述測量結果包括表格數據和矢量圖數據；所述表格數據中包括標稱值、實測值、誤差、不確定度；
[0030]數據顯示模塊8，實時顯示由所述數據采集模塊傳輸的視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據、由所述數據分析模塊傳輸的測量結果；
[0031]數據存儲模塊9，保存由所述數據分析模塊傳輸的測量結果中的表格數據和測量結果中的矢量圖數據；
[0032]報告生成模塊10，利用基于LabVIEW的Office工具包創建報告模板，調用所述數據存儲模塊中的表格數據和矢量圖數據，生成Word格式或者Excel格式的測量報告。
[0033]本發明的測量系統是以視頻測量技術、虛擬儀器技術、計算機技術、自動化技術、數據庫技術以及報表生成技術為基礎，針對VideoMASTER視頻測量儀進行二次開發，創建全新的視頻自動測量系統。本測量系統的測量對象為視頻信號源(電視視頻信號發生器)，常見的視頻信號源有電視測試信號發生器和電視圖像信號發生器。電視測試信號發生器用來產生電視視頻測試信號，包括階梯波信號、階梯波疊加載波、色度三電平、正弦平方脈沖和條、多波群信號等，用于測量電視傳輸非線性失真及線性失真、噪聲；電視圖像信號發生器用來產生各種電視圖像信號，包括各種彩條信號，解碼測試信號，白場、紅場、藍場、綠場信號，點格信號，棋盤等，用于調試、檢驗和維修電視接收機。
[0034]參見圖1，在本實施例中，VideoMASTER視頻測量儀是美國NI公司推出的新型視頻測量設備，它可以對視頻復合接口(CVBS)、分量接口(GBR)、VGA接口等模擬視頻信號和HDMI和DVI接口等數字視頻信號進行測試。與傳統儀器不同，所述VideoMASTER視頻測量儀實際上是一臺虛擬儀器，虛擬儀器技術就是利用高性能的模塊化硬件，結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。所述VideoMASTER視頻測量儀包括測量電腦主機1、多塊數據采集卡2、顯示器，所述的數據采集卡上設置兩個視頻信號輸入端口 3。所述測量電腦主機類似電腦的主機，內部也設有CPU、主板、硬盤、顯卡等部件，主板上主要提供以下幾種接口:[0035]A) DP視頻接口 11，用于連接顯示器；
[0036]B)網絡接口 12，用于聯網；
[0037]C)USB接口 13，用于連接鍵盤、鼠標、U盤等外部設備；
[0038]D) GPIB 接口 14、串行接口 15、并行接口 16。
[0039]所述數據采集卡插裝在所述主板的卡槽內，數據采集卡分為模擬數據采集卡和數字視頻采集卡。模擬數據采集卡上的兩個視頻信號輸入端口為零通道(CHO)和一通道(CH1)。所述VideoMASTER視頻測量儀可以使用Windows XP或Windows7操作系統。本實施例中的VideoMASTER視頻測量儀選用美國NI公司的PXIe_1062Q。
[0040]參見圖2，在本實施例中，所述的基于LabVIEW的視頻測量平臺包括硬件配置模塊、數據采集模塊、數據分析模塊、數據顯示模塊、數據存儲模塊、報告生成模塊。基于LabVIEff的視頻測量平臺基本上分三部分:前面板、框圖程序、圖標/接線端口。前面板用于模擬真實儀器的前面板，框圖程序則是利用圖形語言對前面板上的控件對象進行控制，圖標/接線端口用于定義子模塊，從而實現大規模的模塊化硬件控制與管理。
[0041]在本實施例中，被測視頻信號源的輸出端通過視頻測試線連接至所述數據采集卡的視頻信號輸入端口，根據視頻信號源輸出的視頻信號類型，所采用的連接方式有所不同。以下列舉了幾種常見的連接方式:
[0042]a.復合視頻信號:將視頻信號源的CVBS輸出端通過BNC (75歐姆)視頻測試線連接至模擬數據采集卡PX1-5124的CHO輸入端。
[0043]b.S-Video視頻信號:將S-Video視頻信號的亮度分量輸出端和色度分量輸出端分別通過BNC (75歐姆)視頻測試線連接至模擬數據采集卡PX1-5124的CHO和CHl輸入端。
[0044]c.數字視頻信號:將HDMI數字視頻輸出端通過HDMI連接線連接至HDMI數字視頻采集卡的HDMI輸入端，DVI接口的數字信號通過DVI—HDMI轉換器轉換成HDMI格式。
[0045]在本實施例中，測量人員根據被測視頻信號源與所述數據采集卡的連接方式，通過所述硬件配置模塊對所述數據采集卡進行配置，配置的項目有:被測視頻信號的類型、選擇測量的通道、被測視頻信號的格式、視頻信號的制式等。所述硬件配置模塊的前面板如圖3所示。
[0046]參見圖2，在本實施例中，所述硬件配置模塊完成對數據采集卡的配置后，硬件配置模塊將接收的視頻信號傳輸給所述數據采集模塊，所述數據采集模塊控制數據采集卡自動采集視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據；所述數據采集模塊將視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據傳輸至所述數據顯示模塊，數據顯示模塊實時顯示視頻信號的波形數據，對波形數據的顯示采用虛擬示波器的方式；數據顯示模塊實時顯示視頻信號的圖像數據，對圖像數據的顯示采用虛擬電視屏顯的方式。現有技術中顯示波形通常采用示波器，顯示圖像需要外接一個電視屏幕，而本系統利用自身是虛擬儀器的優勢，采用虛擬的顯示方式達到同樣的效果。測量人員可以通過顯示器觀察視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據。
[0047]在本實施例中，測量人員通過所述數據分析模塊選擇測量項目，所述數據分析模塊接收所述數據采集模塊采集的視頻信號的波形數據，利用所述VideoMASTER視頻測量儀配置的視頻測量函數對測量人員選擇的測量項目順序進行測量，得到實測值；再利用基于LabVIEW的數據處理函數對所述實測值進行運算，生成測量結果。所述測量結果包括表格數據和矢量圖數據，其中，表格數據中包括測量項目、標稱值、實測值、誤差、不確定度。
[0048]在本實施例中，所述VideoMASTER視頻測量儀的視頻測量函數中固化有每個測量項目的標稱值，不允許隨意改動。基于LabVIEW的數據處理函數通過對實測值與標稱值進行運算，得出誤差；運算公式:誤差=標稱值-實測值。所述數據分析模塊將所述測量結果的表格數據和矢量圖數據傳輸至所述數據顯示模塊，數據顯示模塊以電子表格(EXCEL)方式實時顯示測量結果的表格數據、以圖片方式實時顯示測量結果的矢量圖數據。
[0049]在本實施例中，數據存儲模塊9，保存由所述數據分析模塊傳輸的測量結果中的表格數據和測量結果中的矢量圖數據。所述數據存儲模塊利用所述VideoMASTER視頻測量儀配置的寫入文本文件函數將所述測量結果中的表格數據保存到文本文件中(*.txt)，文本文件中包括標識和數據；所述數據存儲模塊利用所述VideoMASTER視頻測量儀配置的寫入圖片文件函數將所述測量結果中的矢量圖數據保存到圖片文件中(*.jpg)，圖片文件的命名與文本文件中的標識相對應。本發明利用VideoMASTER測量儀自帶的函數，加上標識設置，使出具報告時調用數據更加準確、快捷。在報告生成模塊工作時，測量人員不會感到延時。
[0050]在本實施例中，測量報告的內容分為基本信息和測量結果，上述基本信息通過基于LabVIEW中數據庫工具包預先保存在指定的數據庫中，便于報告生成模塊調用。所述基于LabVIEW中數據庫工具包中包括DB Tools Open Connection V1、DB Tools Select DataV1、Database Variant To Data Function、DB Tools Update Data V1、DB Tools InsertData VI> DB Tools Delete Data VI> DB Tools Close Connection VI 等函數。
[0051]在本實施例中，所述報告生成模塊利用基于LabVIEW的Office工具包創建Word格式或者Excel格式的測量報告。首先創建報告模板，對于創建Word格式的報告模板時，在添加信息的位置設置書簽，利用基于LabVIEW的Office工具包對報告模板進行編輯，按書簽位置添加委托方信息、測量儀器信息、測量環境條件等基本信息。添加測量結果時，報告生成模塊打開保存表格數據的文本文件，根據文本文件中的標識識別測量項目，然后根據測量項目的格式對測量數據進行調用，根據文本文件中的標識調用對應的保存矢量圖數據的圖片文件。
[0052]進一步的，所述VideoMASTER視頻測量儀配置的數據采集卡上只有兩個視頻信號輸入端口，只能測量雙通道的視頻信號，測量多通道的視頻信號需要借助于外部設備。參見圖4，在本實施例中，所述VideoMASTER視頻測量儀還包括視頻分配器17，所述視頻分配器設置多個視頻信號輸入端口 18。本實施例的視頻分配器設置十六個視頻信號輸入端口和兩個視頻信號輸出端口(CHO、CHl) 19，視頻分配器將多通道的視頻信號轉換成雙通道的視頻信號向數據采集卡傳輸，視頻分配器的兩個視頻信號輸出端口分別與所述數據采集卡上的兩個視頻信號輸入端口連接，實現三通道以上的視頻信號的測量。借助視頻分配器可以擴展到對全通道的視頻信號進行測量。
[0053]進一步的，在本實施例中，所述硬件配置模塊還用于對所述視頻分配器進行配置。硬件配置模塊同時對所述數據采集卡和視頻分配器進行配置。視頻分配器通過數據線與所述測量電腦主機的USB接口連接，通過USB接口可以對視頻分配器供電和配置。
[0054]本實施例的內容僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種基于LabVIEW和VideoMASTER的視頻自動測量系統，包括VideoMASTER視頻測量儀，所述VideoMASTER視頻測量儀包括測量電腦主機、多塊數據采集卡、顯示器，所述的數據采集卡上設置兩個視頻信號輸入端口 ；其特征是所述測量電腦主機內設置基于LabVIEff的視頻測量平臺，所述基于LabVIEW的視頻測量平臺包括: 硬件配置模塊，對所述的數據采集卡進行配置，配置的項目包括視頻信號的類型、選擇測量的通道、視頻信號的格式、視頻信號的制式； 數據采集模塊，在所述硬件配置模塊完成對所述數據采集卡的配置后，控制所述的數據采集卡采集由所述硬件配置模塊傳輸的視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據； 數據分析模塊，接收所述數據采集模塊采集的視頻信號的波形數據，并對該視頻信號的波形數據按照所選擇的測量項目依次進行測量得到實測值，再利用基于LabVIEW的數據處理函數對所述實測值進行運算處理生成測量結果；所述測量結果包括表格數據和矢量圖數據；所述表格數據中包括標稱值、實測值、誤差、不確定度； 數據顯示模塊，實時顯示由所述數據采集模塊傳輸的視頻信號的波形數據和視頻信號的圖像數據、由所述數據分析模塊傳輸的測量結果； 數據存儲模塊，保存由所述數據分析模塊傳輸的測量結果中的表格數據和測量結果中的矢量圖數據； 報告生成模塊，利用基于LabVIEW的Office工具包創建報告模板，調用所述數據存儲模塊中的表格數據和矢量圖數據，生成Word格式或者Excel格式的測量報告。
2.根據權利要 求1所述的測量系統，其特征在于:所述數據顯示模塊采用虛擬示波器顯示所述視頻信號的波形數據，所述數據顯示模塊采用電視屏顯顯示所述視頻信號的圖像數據。
3.根據權利要求1或2所述的測量系統，其特征在于:所述VideoMASTER視頻測量儀配置有寫入文本文件函數，用于將所述測量結果中的表格數據保存到文本文件中，所述文本文件中包括標識部分和數據部分。
4.根據權利要求3所述的測量系統，其特征在于:所述VideoMASTER視頻測量儀配置有寫入圖片文件函數，用于將所述測量結果中的矢量圖數據保存到圖片文件中，所述圖片文件的命名與所述文本文件中的標識部分相對應。
5.根據權利要求1或2所述的測量系統，其特征在于:所述VideoMASTER視頻測量儀還包括視頻分配器，所述視頻分配器設置多個視頻信號輸入端口。
6.根據權利要求5所述的測量系統，其特征在于:所述硬件配置模塊還用于對所述視頻分配器進行配置。
【文檔編號】H04N17/00GK103905817SQ201410156435
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】劉雷, 劉志剛, 韓東, 李志賢, 張艷麗, 蔣治國 申請人:中國電子科技集團公司第三研究所