視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)中的應(yīng)用

文｜北京文安科技發(fā)展有限公司 周 立

監(jiān)控?cái)z像頭的不斷增加，監(jiān)控時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，給監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。如何及時(shí)了解前端視頻設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)故障，并檢測(cè)惡意遮擋與破壞監(jiān)控設(shè)備等不法行為？應(yīng)用視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)是解決這一問(wèn)題的最好辦法——借助智能視頻分析技術(shù)，可以對(duì)視頻圖像出現(xiàn)的雪花、滾屏、模糊、偏色、畫面凍結(jié)、增益失衡和云臺(tái)失控等常見(jiàn)攝像頭故障以及惡意遮擋和破壞監(jiān)控設(shè)備等不法行為做出準(zhǔn)確判斷，檢測(cè)前端攝像頭常見(jiàn)故障與視頻圖像質(zhì)量的低下，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的有效維護(hù)。

1 核心技術(shù)

視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)采用視頻圖像分析的方法來(lái)檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中存在的各種視頻常見(jiàn)故障。故障類型主要可以分為視頻信號(hào)缺失、視頻清晰度異常、視頻亮度異常、視頻噪聲、視頻雪花、視頻偏色、畫面凍結(jié)、PTZ運(yùn)動(dòng)失控八種。對(duì)視頻信號(hào)缺失、畫面凍結(jié)兩種故障的檢測(cè)可以通過(guò)人工設(shè)計(jì)的基于視頻圖像比對(duì)的方法得出結(jié)論。對(duì)PTZ運(yùn)動(dòng)失控的檢測(cè)則是由故障檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，然后通過(guò)對(duì)視頻圖像的運(yùn)動(dòng)分析來(lái)檢測(cè)是否有故障。對(duì)其他五種故障的檢測(cè)，是通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，讓機(jī)器來(lái)模擬人的視覺(jué)反應(yīng)，檢測(cè)視頻是否存在故障。針對(duì)這五種不同類型的視頻故障，設(shè)計(jì)五個(gè)不同的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的檢測(cè)器，每個(gè)檢測(cè)器負(fù)責(zé)分析一段視頻是否存在某一種故障，以及這種故障的嚴(yán)重性。具體的做法是在實(shí)際運(yùn)行的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中提取大量的視頻片斷，包括正常視頻以及存在各種故障的視頻，形成訓(xùn)練樣本，并模擬人類視覺(jué)特性，針對(duì)不同故障類型提取大量視頻圖像特征參數(shù)，用以訓(xùn)練得到診斷不同故障的檢測(cè)器。在分析階段，獲取需要分析的一段固定長(zhǎng)度的視頻，根據(jù)用戶設(shè)定的該路視頻的檢測(cè)項(xiàng)目，使用不同的故障檢測(cè)器，提取相應(yīng)的視頻圖像特征，然后輸入到已訓(xùn)練好的故障檢測(cè)模型中，即可獲得對(duì)該段視頻的故障評(píng)價(jià)結(jié)果。

視頻清晰度包括：

◆ 對(duì)焦發(fā)生異常；

◆ 被偶然異物（如柳絮團(tuán)）遮擋；

◆ 被人為地遮蔽。

視頻亮度異常包括：

◆ 亮度過(guò)高；

◆ 增益控制紊亂（忽亮忽暗）。

視頻噪聲主要指噪聲、彩色帶狀滾屏的復(fù)合干擾。

視頻雪花包括：

◆ 雪花干擾；

◆ 折疊干擾。

視頻偏色包括：

◆ 黃、紫帶狀偏色；

◆ 單純性綠色偏色。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

引入視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)的，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從技術(shù)的角度來(lái)講，視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)作為智能視頻分析技術(shù)在大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面的典型應(yīng)用，是智能視頻監(jiān)控非常重要的組成部分。從應(yīng)用的角度來(lái)講，其更多的時(shí)候是作為獨(dú)立的一部分存在，運(yùn)行于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的控制中心，通過(guò)控制監(jiān)控中心矩陣主機(jī)的視頻切換輸出或連接數(shù)字視頻流媒體管理服務(wù)器來(lái)獲取前端所有攝像機(jī)的視頻信號(hào)，通過(guò)輪詢的方式對(duì)各路視頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。引入視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)無(wú)需添加其他設(shè)備，也不會(huì)破壞現(xiàn)有設(shè)備。視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)可以與現(xiàn)有的模擬、數(shù)字以及模數(shù)混合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)兼容，部署靈活方便。

3 系統(tǒng)建設(shè)效益

（1）節(jié)省大量人力和物力

視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)的應(yīng)用將使監(jiān)控人員從日常巡檢轄區(qū)內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)的工作中獲得極大程度的解放，最大限度地減輕建立24小時(shí)值班制度對(duì)轄區(qū)內(nèi)的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行人工切換巡檢的壓力，克服了人力監(jiān)控的人員疲勞的局限性。

（2）輔助運(yùn)行維護(hù)考核，大幅度提高系統(tǒng)治安監(jiān)控效率

視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)提供詳細(xì)的前端攝像機(jī)運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告，利用這些數(shù)據(jù)和圖片，業(yè)主、前端設(shè)備廠家或者運(yùn)營(yíng)商可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)的溝通，從而大大縮短前端設(shè)備維護(hù)單位的故障響應(yīng)時(shí)間，提高其服務(wù)積極性。視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)的引入可以使設(shè)備維護(hù)更新更有針對(duì)性，最大化地保證監(jiān)控系統(tǒng)的完好率，為監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供絕對(duì)保障。

（3）真正實(shí)現(xiàn)信息資源整合與共享

視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程多用戶訪問(wèn)以查詢處理結(jié)果信息，并實(shí)現(xiàn)了權(quán)限管理，最大程度地滿足了不同區(qū)域及時(shí)、可靠地查詢各區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況，并獲取相關(guān)區(qū)域內(nèi)處理數(shù)據(jù)的需求，使得信息資源得到了最大化的共享和互通，真正實(shí)現(xiàn)了在資源整合和數(shù)據(jù)共享的同時(shí)分區(qū)域具體化管理的目標(biāo)。

圖1 引入視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)有相當(dāng)多的城市為了加強(qiáng)對(duì)監(jiān)控圖像資源的利用和管理，相繼開(kāi)始建立城市治安電子防控管理規(guī)范。其中有不少地方規(guī)范都明文規(guī)定，必須建立監(jiān)控圖像資源的日常檢查和維護(hù)制度，及時(shí)排除故障，保證監(jiān)控圖像資源的安全。在傳統(tǒng)的人工“肉眼”巡檢的方式日漸變得難以滿足需求的情況下，基于視頻分析技術(shù)的視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)為用戶監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)提供了更加可靠和完善的解決方案。它的出現(xiàn)不僅為大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了比較好的視頻圖像質(zhì)量保障，同時(shí)也使得智能視頻分析技術(shù)的應(yīng)用從實(shí)時(shí)異常事件檢測(cè)與行為分析向監(jiān)控系統(tǒng)后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理方面的進(jìn)一步拓展。視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)作為智能視頻分析技術(shù)在安防系統(tǒng)維護(hù)中的典型應(yīng)用，其應(yīng)用必然隨著監(jiān)控系統(tǒng)的日益擴(kuò)大化而得到大面積的推廣，也必然會(huì)成為未來(lái)市場(chǎng)中一個(gè)非常重要的細(xì)分，廣泛應(yīng)用于政府、公安、交通、金融、電力等多種行業(yè)。