阅读说明：本技术 一种用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统 (System for testing video and audio out-of-step time of digital camera ) 是由 宋明 李鹍 王俊飞 张天宇 姚珍富 张强 李苏雯 乔静怡 侯克冰 张俊凯 张利飞 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统,由显示终端、数字条码显示模块、高速拍摄模块、智能分析模块和音频信号发生模块、音频采集分析模块等部分组成。数字条码显示模块、高速拍摄模块和智能分析模块组成视频时延测试单元,音频信号发生模块和音频采集分析模块组成音频时延测试单元,智能分析模块计算视频时延和音频时延之间的差值,即被测摄像机的视音频失步时间；视频时延测试单元和音频时延测试单元,通过视频时延测试单元形成独立视频通路,进行视频时延测试；音频时延测试单元形成独立的音频通路,进行音频时延测试。本发明系统能实时、快速地计算数字摄像机视音频失步时间,有很好的重复性。(The invention provides a system for testing video and audio step-out time of a digital camera, which comprises a display terminal, a digital bar code display module, a high-speed shooting module, an intelligent analysis module, an audio signal generation module, an audio acquisition and analysis module and the like. The digital bar code display module, the high-speed shooting module and the intelligent analysis module form a video time delay test unit, the audio signal generation module and the audio acquisition and analysis module form an audio time delay test unit, and the intelligent analysis module calculates the difference value between the video time delay and the audio time delay, namely the video and audio step-out time of the tested camera; the video time delay testing unit and the audio time delay testing unit form an independent video channel through the video time delay testing unit to carry out video time delay testing; the audio time delay test unit forms an independent audio channel to carry out audio time delay test. The system of the invention can calculate the video and audio out-of-step time of the digital camera in real time and rapidly, and has good repeatability.)

一种用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统

技术领域

本发明涉及视频监控技术领域，具体而言，涉及一种用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统。

背景技术

目前，在视频监控系统领域，视频图像的质量与视频的流畅性是最重要的技术指标，但是数字视频监控摄像机同时具备音频的编码功能，在某些特定场合音频与视频具有同样的重要性，音频也作为一种重要的监控数据，需要同时记录声音和图像。这就需要保证声音与图像的同步。由于音频与视频采用了不同编码技术、封装格式，视音频的最终呈现上会出现不同步，因此，需要准确的测试视音频的失步时间来判定数字摄像机视音频的同步性。音频信号超前视频信号90ms或者音频信号滞后视频信号185ms时，就会比较明显的体会到。

现有测试数字视频监控摄像机的视音频失步主要是在视频流上打音频标签，然后通过视频帧率来计算音频的时延，这类测试方法存在两大问题：1)音频的时延依赖于视频的帧率，音频的时延是视频每帧时间间隔的整数倍；2)在视频流中打上音频标签的视音频序列在传输给被测数字视频监控摄像机时存在失步的风险。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统，旨在借解决如何高精度的测试数字视频监控摄像机的视音频失步时间的问题。

一个方面，本发明提出了一种用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统，包括：

显示终端，其与一被测摄像机连接；

视频时延测试单元，包括数字条码显示模块、高速拍摄模块和智能分析模块，所述数字条码显示模块用于提供第一时间标记，所述被测摄像机拍摄所述数字条码显示模块上的所述第一时间标记，并将所述第一时间标记输出至所述显示终端，作为第二时间标记进行显示；所述高速拍摄模块同时拍摄所述第一时间标记和第二时间标记，并输出时间标记图像至所述智能分析模块；所述智能分析模块用于输出所述第一时间标记和第二时间标记之间的时间差，作为视频时延；

音频时延测试单元，包括音频信号发生模块和音频采集分析模块，所述音频信号发生模块分别与所述音频采集分析模块、被测摄像机和智能分析模块连接，所述音频信号发生模块用于输出第一音频信号，并将所述第一音频信号分别输出至所述音频采集分析模块和被测摄像机；所述音频采集分析模块接收所述第一音频信号和所述被测摄像机输出的第二音频信号，并输出音频时延，所述音频采集分析模块还用于将所述音频时延输出至所述智能分析模块；

所述智能分析模块还用于输出所述视频时延和音频时延之间的差值，作为所述被测摄像机的视音频失步时间。

进一步地，所述数字条码显示模块包括步进电机、转轮、皮带、条码，所述转轮设置两个，两所述转轮间隔预设间距；所述皮带套设在两所述转轮上，以使得两所述转轮同步转动；所述条码设置若干个，均匀的排列设置在所述皮带上；所述步进电机与其中一转轮连接，用于驱动所述转轮转动。

进一步地，所述条码上设置有编码，若干所述条码上的所述编码等差排列。

进一步地，所述条码上设置有编码范围为0-999。

进一步地，所述步进电机为一转速可调式电机。

进一步地，所述音频采集分析模块根据所述第一音频信号和第二音频信号之间的时间差，输出所述音频时延。

进一步地，所述智能分析模块包括图像抓取单元、条码识别器、主控制器和处理器，所述图像抓取单元用于抓取所述高速拍摄模块拍摄到所述时间标记图像，并将其抓取到的所述时间标记图像输出至所述条码识别器，所述条码识别器用于识别所述时间标记图像中的所述第一时间标记和第二时间标记；所述主控制器用于控制所述音频信号发生器，并控制所述图像抓取单元抓取所述时间标记图像时的时间间隔；所述处理器用于输出所述音频时延和视频时延之间的时间差。

进一步地，所述音频信号发生器包括控制器和正弦信号发生器。

进一步地，所述控制器与所述智能分析模块连接，所述控制器接收所述智能分析模块的控制指令，并根据所述控制指令控制所述正弦信号发生器正弦信号的频率和幅度。

进一步地，所述主控制器与所述控制器连接，所述主控制器用于控制所述控制器为所述音频信号发生器提供随机的声音信号模板，并调整所述第一音频信号的发送时间间隔。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置视频时延测试单元和音频时延测试单元，分别通过视频时延测试单元形成独立视频通路，以进行视频时延测试，通过音频时延测试单元形成独立的音频通路，以进行音频时延测试，并将视频时延和音频时延的测试结果进行时间差的计算，得出最终得出视音频失步时间，不仅能够实时地检测摄像机的视音频失真，还极大地减小了视音频失步时间测试结果的误差，提高了视音频失步时间测试结果的准确性。

进一步地，本发明的用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统使得视音频失步测试变的简单和准确，同时还能单独测试视频和音频的时延。本系统能根据误差的要求，最大可以使得视音频失步的误差能控制在毫秒级别。

进一步地，通过设置数字条码显示模块，以数字条码显示模块作为计算时间的参考，极大地提高了视频时延和音频时延结果的准确性。

进一步地，音频时延的测试方法采用可控的随机信号作为音频信号发生器的输出，模拟音频信号作为测试的输入，双模拟信号的测试，使得音频时延测量更为精准，误差可控在1％毫秒。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统的功能结构图；

图2为本发明实施例提供的数字条码显示模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的音频信号发生器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的音频信号示意图；

图5为本发明实施例提供的智能分析模块结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，本发明实施例提供了一种用于测试数字摄像机视音频失步时间的系统，包括：显示终端1、视频时延测试单元和音频时延测试单元，其中，显示终端1与一被测摄像机2连接，显示终端1与被测摄像机2之间进行数据传输，即，被测摄像机2将其拍摄到的图像数据输出至移动终端进行显示。

具体而言，视频时延测试单元包括数字条码31显示模块3、高速拍摄模块7和智能分析模块6，所述数字条码31显示模块3用于提供第一时间标记，所述被测摄像机2拍摄所述数字条码31显示模块3上的所述第一时间标记，并将所述第一时间标记输出至所述显示终端1，作为第二时间标记进行显示；所述高速拍摄模块7同时拍摄所述第一时间标记和第二时间标记，并输出时间标记图像至所述智能分析模块6；所述智能分析模块6用于输出所述第一时间标记和第二时间标记之间的时间差，作为视频时延。

具体而言，音频时延测试单元包括音频信号发生模块4和音频采集分析模块5，所述音频信号发生模块4分别与所述音频采集分析模块5、被测摄像机2和智能分析模块6连接，所述音频信号发生模块4用于输出第一音频信号，并将所述第一音频信号分别输出至所述音频采集分析模块5和被测摄像机2；所述音频采集分析模块5接收所述第一音频信号和所述被测摄像机2输出的第二音频信号，并输出音频时延，所述音频采集分析模块5还用于将所述音频时延输出至所述智能分析模块6。

具体而言，所述智能分析模块6还用于输出所述视频时延和音频时延之间的差值，作为所述被测摄像机2的视音频失步时间。

具体而言，音频信号发生模块4优选为一音频信号发生器

可以看出，通过设置视频时延测试单元和音频时延测试单元，分别通过视频时延测试单元形成独立视频通路，以进行视频时延测试，通过音频时延测试单元形成独立的音频通路，以进行音频时延测试，并将视频时延和音频时延的测试结果进行时间差的计算，得出最终得出视音频失步时间，不仅能够实时地检测摄像机的视音频失真，还极大地减小了视音频失步时间测试结果的误差，提高了视音频失步时间测试结果的准确性。

具体而言，显示终端1与被测摄像机2之间通过有线或者无线的方式连接通信，本领技术人员应当熟知两者之间的有线连接或者无线连接的方式，在此不做赘述。

具体而言，显示终端1可以为显示器、PC、笔记本等。

结合图2所示，所述数字条码31显示模块3包括步进电机34、转轮33、皮带32、条码31，所述转轮33设置两个，两所述转轮33间隔预设间距；所述皮带32套设在两所述转轮33上，以使得两所述转轮33同步转动；所述条码31设置若干个，均匀的排列设置在所述皮带32上；所述步进电机34与其中一转轮33连接，用于驱动所述转轮33转动。

具体而言，所述条码31上设置有编码，若干所述条码31上的所述编码等差排列。所述条码31上设置有编码范围为0-999。

具体而言，所述步进电机34为一转速可调式电机。

可以看出，通过设置数字条码31显示模块3，以数字条码31显示模块3作为计算时间的参考，极大地提高了视频时延和音频时延结果的准确性。

在具体实施时，数字条码31显示模块3包括步进电机34、转轮33、皮带32、条码31，条码31按照0～999编号，并均匀粘贴在皮带32上面，步进电机34带动转轮33转动，牵引皮带32运动使得条码31匀速移动。数字条码31显示模块3为被测摄像机2提供原始的时间标记，即为第一时间标记。

具体而言，调整被测摄像机2的成像，让条码31在显示终端1上清晰显示被拍摄的条码31图像，即为第二时间标记。

具体而言，音频信号发生模块4产生音频信号，即第一音频信号，频率在300kHz～3.4kHz之间，音频信号发生模块4产生的音频信号一路输入给被测摄像机2，一路输入音频采集分析模块5，被测摄像机2输出的音频信号发送给音频采集分析模块5，即被测摄像机2输出的音频信号为第二音频信号，第一音频信号和第二音频信号在音频采集分析模块5中计算两个音频输入的信号的时间差，即音频时延。

具体而言，高速拍摄模块7同时拍摄数字条码31显示模块3上的条码31和显示终端1上显示的条码31，把拍摄到的图像传送给智能分析模块6，计算出显示终端1上条码31和数字条码31显示模块3上条码31的时间差，即视频时延，最后计算视频时延和音频时延的差值，即为视音频失步时间。

结合图3所示，具体而言，所述音频信号发生模块4包括控制器41和正弦信号发生器42。所述控制器41与所述智能分析模块6连接，所述控制器41接收所述智能分析模块6的控制指令，并根据所述控制指令控制所述正弦信号发生器42正弦信号的频率和幅度。具体的，控制器41接受智能分析模块6的控制，控制器41能够调整正弦信号的频率和幅度，以及信号的发送。

结合图4所示，具体而言，所述音频采集分析模块5根据所述第一音频信号和第二音频信号之间的时间差，输出所述音频时延。具体的，音频采集分析模块5同时接收原始信号和处理后的信号，计算两个信号的时间差，即为音频的时延。音频采集分析模块5接收原始信号和处理后的信号，也即第一音频信号和第二音频信号，并计算两信号之间的差值△t，△t即为音频时延。

可以看出，音频时延的测试方法采用可控的随机信号作为音频信号发生模块4的输出，模拟音频信号作为测试的输入，双模拟信号的测试，使得音频时延测量更为精准，误差可控在1％毫秒。

具体而言，整个系统运行后，可以实时地检测摄像机的视音频失真，极大地提高了系统运行的效率和测试结果的准确性。

结合图5所示，具体而言，所述智能分析模块6包括图像抓取单元62、条码识别器64、主控制器61和处理器63，所述图像抓取单元62用于抓取所述高速拍摄模块7拍摄到所述时间标记图像，并将其抓取到的所述时间标记图像输出至所述条码识别器64，所述条码识别器64用于识别所述时间标记图像中的所述第一时间标记和第二时间标记；所述主控制器61用于控制所述音频信号发生模块4，并控制所述图像抓取单元62抓取所述时间标记图像时的时间间隔；所述处理器63用于输出所述音频时延和视频时延之间的时间差。

具体而言，所述主控制器61与所述控制器41连接，所述主控制器61用于控制所述控制器41为所述音频信号发生模块4提供随机的声音信号模板，并调整所述第一音频信号的发送时间间隔。

可以看出，音频时延的测试方法采用可控的随机信号作为音频信号发生模块4的输出，模拟音频信号作为测试的输入，双模拟信号的测试，使得音频时延测量更为精准，误差可控在1％毫秒。

具体而言，图像抓取单元62抓取高速拍摄模块7拍摄到图像。条码识别器64识别高速拍摄模块7拍摄到的两个条码31，根据条码31的移动速度计算出两个条码31之间的时间差，即为视频的时延。主控制器61通过控制音频信号发生模块4中的控制器41，为音频信号发生模块4提供随机声音信号模板，调整音频信号发送的时间间隔；同时还控制图像抓取单元62抓取时间间隔。处理器63收集音频采集分析模块5计算出的音频时延后与视频时延计算差值，即为视音频失步时间。

具体而言，系统正常运行后，高速拍摄模块同时拍摄到显示终端和数字条码显示模块上的条码，终端上条码为500，数字条码显示模块上条码为800，两者差值为200。智能分析模块计算高速拍摄模块连续两次拍摄的数字条码显示模块上两个条码的差值，连续拍摄数字条码显示模块上两个条码的差值为2，假设高速拍摄模块帧率为2000帧，两个条码的时间间隔为(1/2000)*2＝0.001s，知道条码时间间隔，视频的时延为200*0.001＝0.200s。音频信号发生模块设置音频信号的频率为3kHz，幅度为500mv，发送间隔为1s，音频信号发生器开始发送信号。音频采集分析模块接收音频信号发生器发送的信号，并记录开始时间0.000s，接收被测摄像机输出的音频信号，也记录时间0.100s，两者相减0.100-0.000＝0.100s，即为音频时延。视音频失步时延＝视频时延-音频时延＝0.200-0.100＝0.100s。

可以看出，本发明使得视音频失步测试变的简单和准确，同时还能单独测试视频和音频的时延。本系统能根据误差的要求，最大可以使得视音频失步的误差能控制在毫秒级别。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。