解析視頻質(zhì)量診斷關(guān)鍵技術(shù)

背景

　　近年來(lái)，中國(guó)視頻監(jiān)控市場(chǎng)受平安城市建設(shè)、北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、廣州亞運(yùn)會(huì)、深圳大運(yùn)會(huì)等安保項(xiàng)目以及各行業(yè)視頻監(jiān)控需求快速增長(zhǎng)等因素的刺激和拉動(dòng)，取得了快速發(fā)展，整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大。“十二五”期間，隨著平安城市建設(shè)等各項(xiàng)政策的繼續(xù)開(kāi)展和深化，以及交通、教育、金融等各個(gè)行業(yè)用戶(hù)的安防意識(shí)的不斷增強(qiáng)，視頻監(jiān)控市場(chǎng)將保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)。在這些如平安城市建設(shè)、上海世博會(huì)等大規(guī)模項(xiàng)目中以及即將到來(lái)的G20峰會(huì)，面對(duì)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的前端攝像頭，其日常維護(hù)的矛盾日趨激烈。

　　監(jiān)控系統(tǒng)的作用要有效發(fā)揮出來(lái)，需要以高質(zhì)量的監(jiān)控畫(huà)面為基礎(chǔ)，如果監(jiān)控點(diǎn)拍攝的圖像因?yàn)楦鞣N故障無(wú)法傳回系統(tǒng)；或者傳回來(lái)的圖像質(zhì)量很差，將嚴(yán)重影響監(jiān)控系統(tǒng)的效用。目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集視頻過(guò)程中存在的問(wèn)題：

　　l、攝像機(jī)老化，攝像機(jī)或鏡頭故障造成的視頻信號(hào)圖像模糊，亮度異常，無(wú)視頻信號(hào)等故障。

　　2、攝像機(jī)受到外部干擾，產(chǎn)生雪花點(diǎn)，條紋干擾等異常情況。

　　3、人為破壞造成的攝像機(jī)拍攝方向偏離，不能提取到正常的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)視頻。

　　4、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障造成的信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)，重要事件沒(méi)有錄像。

　　當(dāng)前，數(shù)量龐大的視頻監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)維工作都是完全靠人工檢測(cè)和處理，監(jiān)測(cè)難度大，故障處理不及時(shí)，而且運(yùn)維工作量巨大，導(dǎo)致運(yùn)維的成本不斷增加，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用效果大打折扣，嚴(yán)重影響了安全保障工作的有效開(kāi)展。因此，如何提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)維工作的效率，建設(shè)智能化的視頻監(jiān)控質(zhì)量診斷系統(tǒng)將成為視頻監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

　　視頻質(zhì)量診斷技術(shù)

　　隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提升，智能視覺(jué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，可以有效的解決傳統(tǒng)視頻監(jiān)控行業(yè)的問(wèn)題，為安防行業(yè)提供了更為廣闊的應(yīng)用方向。它和以往的監(jiān)控技術(shù)有本質(zhì)的區(qū)別，其主要特征是采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)的方法，在幾乎不需要人為干預(yù)的情況下，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)拍錄的圖像序列進(jìn)行自動(dòng)分析來(lái)對(duì)圖像的質(zhì)量作出診斷，既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時(shí)候及時(shí)做出反應(yīng)。更形象地說(shuō)，智能視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)能夠看，看被監(jiān)控場(chǎng)景中目標(biāo)物體的行為;能夠想，想目標(biāo)物體的行為意味著什么;能夠說(shuō)，把想的結(jié)果用自然語(yǔ)言的形式表達(dá)出來(lái)。因此智能視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)取代了監(jiān)控任務(wù)中人的大部分工作，是新一代的具有高度智能的監(jiān)控技術(shù)。

　　視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)是視頻質(zhì)量診斷技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)中的一種應(yīng)用，是一套智能化視頻故障分析與預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)用戶(hù)要求，采用輪巡的方式，依次從前端設(shè)備中獲取一定時(shí)長(zhǎng)的實(shí)時(shí)碼流，進(jìn)行解碼分析，進(jìn)而判斷視頻圖像中是否存在質(zhì)量故障問(wèn)題，對(duì)視頻圖像中存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行智能分析、判斷和預(yù)警，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大量的前端設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，診斷的結(jié)果會(huì)保存在指定的數(shù)據(jù)庫(kù)中。用戶(hù)可以通過(guò)系統(tǒng)配套的客戶(hù)端查看所有的診斷結(jié)果，生成所需的報(bào)表，及時(shí)提供給運(yùn)維單位，以盡快對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行檢修。視頻質(zhì)量診斷分析系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)故障維護(hù)大系統(tǒng)的一部分，采用定期輪詢(xún)的方式進(jìn)行工作，這與實(shí)時(shí)檢測(cè)報(bào)警的智能系統(tǒng)不同。視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的核心價(jià)值在于：對(duì)既有安防系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)維護(hù)，及時(shí)掌握每個(gè)攝像機(jī)的工作情況;及時(shí)提醒修復(fù)重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域的損壞攝像機(jī)，將風(fēng)險(xiǎn)扼殺在萌芽期;對(duì)下屬業(yè)務(wù)部門(mén)安防建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行工程考核，促使其提高工程質(zhì)量;對(duì)安防系統(tǒng)維修工程進(jìn)行考核，提高設(shè)備修復(fù)率。

　　視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)采用先進(jìn)的科學(xué)的視頻質(zhì)量診斷技術(shù)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)(Computer Vision)算法，能對(duì)常見(jiàn)攝像機(jī)故障進(jìn)行檢測(cè)，做出準(zhǔn)確判斷并發(fā)出報(bào)警信息。早期的視頻質(zhì)量診斷技術(shù)具有8項(xiàng)診斷功能，分別是：信號(hào)丟失、圖像模糊、亮度異常、圖像偏色、雪花噪聲、條紋干擾、畫(huà)面凍結(jié)、以及PTZ失控。根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)反饋的攝像機(jī)故障問(wèn)題發(fā)現(xiàn)，8種診斷功能已經(jīng)不足以滿(mǎn)足對(duì)前端的全面檢測(cè)需求。隨著科學(xué)的發(fā)展，研發(fā)人員以攝像機(jī)故障問(wèn)題為基礎(chǔ)，進(jìn)行新的算法開(kāi)發(fā)，增加檢測(cè)項(xiàng)，并且把原有的檢測(cè)項(xiàng)進(jìn)行拆分，對(duì)有問(wèn)題的檢測(cè)項(xiàng)進(jìn)行算法改進(jìn)，形成更加完善的檢測(cè)功能。以?？低暈槔?，目前視頻質(zhì)量診斷技術(shù)已經(jīng)能夠檢測(cè)17項(xiàng)功能，包括拆分出的亮度過(guò)亮、過(guò)暗，以及場(chǎng)景變更、視頻抖動(dòng)、視頻劇變、取流異常等新增功能。PC版視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)可以在模擬視頻系統(tǒng)和數(shù)字視頻系統(tǒng)中集中部署，支持web查詢(xún)網(wǎng)站進(jìn)行歷史記錄查詢(xún)和故障統(tǒng)計(jì)分析，性能穩(wěn)定可靠。

　　視頻質(zhì)量診斷技術(shù)的應(yīng)用

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不再僅限于應(yīng)用在政府、銀行、公安、軍隊(duì)等部門(mén)，隨著社會(huì)的發(fā)展，視頻監(jiān)控已經(jīng)迅速?gòu)V泛地融入到民用領(lǐng)域，越來(lái)越大規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)，越來(lái)越多的監(jiān)控畫(huà)面，傳統(tǒng)方式下的人工排查監(jiān)控故障已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)，視頻質(zhì)量診斷技術(shù)在安防領(lǐng)域的作用日益凸顯，在公安、司法、交通、金融等主流行業(yè)中均有普遍應(yīng)用。

　　視頻監(jiān)控是公安行業(yè)展開(kāi)社會(huì)保障及治安管理等工作的一個(gè)非常重要的方面，多年的平安城市建設(shè)，公安行業(yè)在視頻監(jiān)控的建設(shè)已經(jīng)取得了很大的成就，在社會(huì)公共事業(yè)及治安管理等方面發(fā)揮出很大的作用。天網(wǎng)項(xiàng)目、平安城市項(xiàng)目中攝像頭數(shù)量巨大，維護(hù)管理難度也隨之增加。某平安城市項(xiàng)目，攝像頭數(shù)目高達(dá)上萬(wàn)個(gè)，人工監(jiān)控顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，目前平安城市項(xiàng)目中的攝像頭正常的數(shù)量只占全部的50%-60%。在這樣的情況下，視頻質(zhì)量診斷就顯得十分重要。通過(guò)視頻圖像智能分析方法，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的中攝像頭常見(jiàn)故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。大大提高視頻的使用效率及時(shí)高效的對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，及時(shí)提供維修報(bào)表，提升監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)維效率。。視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)做出診斷后，會(huì)對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。一般會(huì)按照區(qū)域、故障類(lèi)型以及故障率來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。用戶(hù)根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果生成相應(yīng)的報(bào)表，以便考核下級(jí)單位和后期維護(hù)。

　　從目前行業(yè)應(yīng)用和產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，我們已經(jīng)能夠看出視頻質(zhì)量診斷技術(shù)顯示的巨大的市場(chǎng)價(jià)值。

　　視頻質(zhì)量診斷技術(shù)面臨的問(wèn)題

　　隨著日益增多的項(xiàng)目需求，攝像機(jī)的數(shù)量急劇增多，視頻質(zhì)量診斷技術(shù)受到越來(lái)越多用戶(hù)的關(guān)注。雖然目前視頻質(zhì)量診斷技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)平臺(tái)中，其能檢測(cè)出的功能也能基本滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，它仍然面臨一些技術(shù)問(wèn)題等待改善。

　　對(duì)于視頻是否出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，業(yè)界也沒(méi)有給出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以用戶(hù)或者廠(chǎng)家對(duì)于檢測(cè)的準(zhǔn)確度有自己的主觀判斷，主觀的差異導(dǎo)致診斷結(jié)果的差異。

　　由于算法的限制，在白天光照較好的情況下，檢測(cè)準(zhǔn)確度基本上可以控制在95%左右;晚上或者光照不足的情況下，監(jiān)控畫(huà)面呈現(xiàn)的是黑白圖像，加上燈光影響，視頻質(zhì)量診斷很難對(duì)監(jiān)控畫(huà)面進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，產(chǎn)生的誤報(bào)率會(huì)比較高。因此，建議將巡檢的時(shí)間放在白天，這樣避免光照等其他原因?qū)ΡO(jiān)控畫(huà)面造成影響，可以較為準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

　　在檢測(cè)準(zhǔn)確度方面，對(duì)于一些畫(huà)面，可能會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)。例如清晰度檢測(cè)，當(dāng)畫(huà)面場(chǎng)景是一大片單色區(qū)域，比如墻面、空曠馬路，也可能會(huì)被判斷為清晰度異常;偏色檢測(cè)，當(dāng)畫(huà)面中存在大面積顏色鮮艷的物體時(shí)，也會(huì)被判斷為偏色圖片。

　　對(duì)于一些較為少見(jiàn)的視頻質(zhì)量問(wèn)題如部分陰影等，視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)可能未開(kāi)通檢測(cè)功能，也有可能檢出率較低。

　　另外，對(duì)于視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，攝像機(jī)數(shù)目越多，巡檢所消耗的時(shí)間越長(zhǎng)，針對(duì)大型項(xiàng)目的應(yīng)用，目前采用的方案是多臺(tái)檢測(cè)服務(wù)器同時(shí)進(jìn)行。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　視頻質(zhì)量診斷技術(shù)的出現(xiàn)使人們從傳統(tǒng)的人工診斷轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄茉\斷，從監(jiān)控“攝錄畫(huà)面”發(fā)展為查看事件結(jié)果，無(wú)論從哪方面看，都是質(zhì)的飛躍。

　　隨著人們對(duì)安防行業(yè)的巨大需求，行業(yè)應(yīng)用的深入，天網(wǎng)項(xiàng)目、平安城市建設(shè)的落實(shí)，大量的監(jiān)控設(shè)備的落實(shí)在提升安防力量的同時(shí)為監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。所謂沒(méi)有挑戰(zhàn)就沒(méi)有發(fā)展，即使目前視頻質(zhì)量診斷技術(shù)雖然還存在一些缺陷，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，視頻質(zhì)量診斷技術(shù)在將來(lái)的安防行業(yè)中是必不可少的一部分。視頻質(zhì)量診斷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，作為監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，它正在不斷升級(jí)和完善，最大化地保障監(jiān)控系統(tǒng)的完好率，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及后期故障處理提供絕對(duì)保障。