基于LabVIEW的HDTV主控板自动测试系统设计

针对人工测试效率低、易受主观影响等不足，设计了基于LabVIEW的高清电视（HDTV）主控板自动测试系统。利用LabVIEW丰富的信号处理、虚拟仪器等图形化编程特点，开发音频及视频图像评价软件。采用基于梯度的结构相似性图像评价算法（GSSIM），提高了测试分析中对模糊失真图像的判别精度。该自动测试系统可大大提高测试效率，并保证产品测试指标的客观性和一致性。

高清电视（HDTV）已成为目前彩电市场的主力军，其核心部件是电视主控板。目前主控板出厂测试普遍采用人工测试方法，但存在如下不足：1）测试效率低，需要人工频繁更换测试工具，费时费力；2）评价主观性强，因依靠人的感官来评判产品好坏，容易造成产品质量参差不齐。因此，开发自动测试系统已成为HDTV生产企业的一项急迫任务。

本文以市场上一款液晶HDTV主控板为测试对象，采用LabVIEW图形化编程，设计测试软件，对采集到的音频、视频信号进行算法分析和评价，并设计友好的人机交互界面和数据管理软件模块，最终提高了产品测试效率，并保证产品质量分析的客观性、一致性。

1自动测试系统总体设计

典型高清电视系统框图如图1所示，主控板包括控制电路和时序电路两大部分。控制电路主要负责音视频信号的接收和处理，并转换为mini-LVDS标准信号；时序电路产生脉冲时序信号，实时将数字图像信号经行、列驱动电路送显示屏显示。

主控板是高清电视的核心部件，出厂前必须严格测试。本文设计的自动测试系统包含上位工控机、音视频信号源、音频采集卡、视频采集卡和可学习性遥控模块等，系统框图如图2所示。

图2中，CHROMA作为音视频信号发生源，通过RS-232与上位机通信，按照上位机命令，输出音视频信号。主控板输出的音频和视频信号分别经过音频采集卡、视频采集卡传输到上位工控机进行分析评价。在测试过程中，可学习型遥控器模块可以模拟红外遥控器，采用单片机开发，实现测试流程的自动切换。本文将重点阐述基于LabVIEW的测试软件设计。

2自动测试软件设计

自动测试软件是该系统的重要组成部分，经分析比较最终选定NI公司的LabVIEW作为开发软件，充分利用其丰富的信号处理、虚拟仪器等图形化编程工具，实现音频信号和图像信号分析算法的软件编程，并开发友善的用户界面，集控制和管理为一体，设计简易实用的HDTV主控板自动测试系统。限于篇幅，本文将重点介绍自动测试软件中的音频分析模块、图像分析模块，以及数据处理等模块。

2.1音频分析模块

音频分析是电视主板测试的一个重要方面，LabVIEW内部包含信号处理和分析的函数库，如各种波形生成VI、滤波函数、频谱测量、失真测量等函数，借助LabVIEW的虚拟仪器框架，可以进行图形化软件编程，搭建音频信号的处理和分析平台。

音频分析模块的输入信号是通过音频采集卡采集并调理的声音信号，信号源是固定频率的单频正弦信号。音频测试常用指标有：

1）信噪比（Signal to Noise）：输出信号的电压（功率）与同时输出的噪声电压（功率）的比，一般不应低于70 dB.

2）总谐波失真率（T.H.D）：输出信号比输入信号多出的额外谐波成分，是由于系统非线性造成的。当总谐波失真在1%以下，一般人耳分辨不出。

3）总谐波失真率+噪声（THD-N）：系统各种谐波造成的失真及器件内外部造成的噪声，一般要求在10%以下。

4）频谱分析：检测信号的谐波成分，对于单频信号来说，其频谱应只有基频。

基于LabVIEW的音频分析软件模块如图3所示。

为测试上述软件模块对音频信号分析的准确性，利用LabVIEW的波形生成器来模拟标准音频信号，并加入高斯白噪声和高频正弦噪声，合成为失真音频信号，再经过信噪比、失真测量、频谱测量等得到测试指标。

图4是音频测试模块的测试结果，给出了测试曲线并同步记录到音频测试文档中。本测试采用幅值为1 V、基频为1 kHz的正弦信号，加入高斯噪声和高频噪声后，经过音频分析得到检测出的基频为1 kHz，THD-N为7.34%，在允许范围（10%）内，THD为0.99%，也在允许范围内，信噪比为22.68dB，低于70 dB.因此，可以判定该主控板音频质量合格。

2.2图像分析模块

高清电视主板的视频输入端口有多种，如HDMI端口、COMP端口、VGA端口等，虽然输入端口很多，但测试的方法是一致的，即采用标准输入信号，通过对比输出质量偏差，来确定主控板质量是否符合出厂要求。

LabVIEW支持读取不同格式的图片，如JPEG、BMP、PNG格式，并且可以还原为像素图，便于进行算法分析。

结构相似性（SSIM）的评价算法是目前应用广泛的图像评价算法，比较符合人的视觉感受，且计算简便：