解析視頻質(zhì)量診斷關(guān)鍵技術(shù)

背景

近年來，中國視頻監(jiān)控市場受平安城市建設、北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會、深圳大運會等安保項目以及各行業(yè)視頻監(jiān)控需求快速增長等因素的刺激和拉動，取得了快速發(fā)展，整個市場規(guī)模迅速擴大?！笆濉逼陂g，隨著平安城市建設等各項政策的繼續(xù)開展和深化，以及交通、教育、金融等各個行業(yè)用戶的安防意識的不斷增強，視頻監(jiān)控市場將保持強勁增長。在這些如平安城市建設、上海世博會等大規(guī)模項目中以及即將到來的G20峰會，面對數(shù)以萬計的前端攝像頭，其日常維護的矛盾日趨激烈。

監(jiān)控系統(tǒng)的作用要有效發(fā)揮出來，需要以高質(zhì)量的監(jiān)控畫面為基礎(chǔ)，如果監(jiān)控點拍攝的圖像因為各種故障無法傳回系統(tǒng);或者傳回來的圖像質(zhì)量很差，將嚴重影響監(jiān)控系統(tǒng)的效用。目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集視頻過程中存在的問題：

• 攝像機老化，攝像機或鏡頭故障造成的視頻信號圖像模糊，亮度異常，無視頻信號等故障。
  

• 攝像機受到外部干擾，產(chǎn)生雪花點，條紋干擾等異常情況。
  

• 人為破壞造成的攝像機拍攝方向偏離，不能提取到正常的監(jiān)控現(xiàn)場視頻。
  

• 系統(tǒng)網(wǎng)絡故障造成的信號時斷時續(xù)，重要事件沒有錄像。
  

當前，數(shù)量龐大的視頻監(jiān)控設備的運維工作都是完全靠人工檢測和處理，監(jiān)測難度大，故障處理不及時，而且運維工作量巨大，導致運維的成本不斷增加，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用效果大打折扣，嚴重影響了安全保障工作的有效開展。因此，如何提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)運維工作的效率，建設智能化的視頻監(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。

視頻質(zhì)量診斷技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，計算機技術(shù)的不斷提升，智能視覺技術(shù)應運而生，可以有效的解決傳統(tǒng)視頻監(jiān)控行業(yè)的問題，為安防行業(yè)提供了更為廣闊的應用方向。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算機視覺的方法，在幾乎不需要人為干預的情況下，通過對攝像機拍錄的圖像序列進行自動分析來對圖像的質(zhì)量作出診斷，既能完成日常管理又能在異常情況發(fā)生的時候及時做出反應。更形象地說，智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)能夠看，看被監(jiān)控場景中目標物體的行為;能夠想，想目標物體的行為意味著什么;能夠說，把想的結(jié)果用自然語言的形式表達出來。因此智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)取代了監(jiān)控任務中人的大部分工作，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)維護中的一種應用，是一套智能化視頻故障分析與預警系統(tǒng)，根據(jù)用戶要求，采用輪巡的方式，依次從前端設備中獲取一定時長的實時碼流，進行解碼分析，進而判斷視頻圖像中是否存在質(zhì)量故障問題，對視頻圖像中存在的質(zhì)量問題進行智能分析、判斷和預警，在短時間內(nèi)對大量的前端設備進行檢測，診斷的結(jié)果會保存在指定的數(shù)據(jù)庫中。用戶可以通過系統(tǒng)配套的客戶端查看所有的診斷結(jié)果，生成所需的報表，及時提供給運維單位，以盡快對故障設備進行檢修。視頻質(zhì)量診斷分析系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)故障維護大系統(tǒng)的一部分，采用定期輪詢的方式進行工作，這與實時檢測報警的智能系統(tǒng)不同。視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的核心價值在于：對既有安防系統(tǒng)進行運營維護，及時掌握每個攝像機的工作情況;及時提醒修復重點監(jiān)控區(qū)域的損壞攝像機，將風險扼殺在萌芽期;對下屬業(yè)務部門安防建設項目進行工程考核，促使其提高工程質(zhì)量;對安防系統(tǒng)維修工程進行考核，提高設備修復率。

視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)采用先進的科學的視頻質(zhì)量診斷技術(shù)，應用計算機視覺(Computer Vision)算法，能對常見攝像機故障進行檢測，做出準確判斷并發(fā)出報警信息。早期的視頻質(zhì)量診斷技術(shù)具有8項診斷功能，分別是：信號丟失、圖像模糊、亮度異常、圖像偏色、雪花噪聲、條紋干擾、畫面凍結(jié)、以及PTZ失控。根據(jù)項目現(xiàn)場反饋的攝像機故障問題發(fā)現(xiàn)，8種診斷功能已經(jīng)不足以滿足對前端的全面檢測需求。隨著科學的發(fā)展，研發(fā)人員以攝像機故障問題為基礎(chǔ)，進行新的算法開發(fā)，增加檢測項，并且把原有的檢測項進行拆分，對有問題的檢測項進行算法改進，形成更加完善的檢測功能。以海康威視為例，目前視頻質(zhì)量診斷技術(shù)已經(jīng)能夠檢測17項功能，包括拆分出的亮度過亮、過暗，以及場景變更、視頻抖動、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查詢網(wǎng)站進行歷史記錄查詢和故障統(tǒng)計分析，性能穩(wěn)定可靠。

視頻質(zhì)量診斷技術(shù)的應用

視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不再僅限于應用在政府、銀行、公安、軍隊等部門，隨著社會的發(fā)展，視頻監(jiān)控已經(jīng)迅速廣泛地融入到民用領(lǐng)域，越來越大規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)，越來越多的監(jiān)控畫面，傳統(tǒng)方式下的人工排查監(jiān)控故障已經(jīng)不現(xiàn)實，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)中均有普遍應用。

視頻監(jiān)控是公安行業(yè)展開社會保障及治安管理等工作的一個非常重要的方面，多年的平安城市建設，公安行業(yè)在視頻監(jiān)控的建設已經(jīng)取得了很大的成就，在社會公共事業(yè)及治安管理等方面發(fā)揮出很大的作用。天網(wǎng)項目、平安城市項目中攝像頭數(shù)量巨大，維護管理難度也隨之增加。某平安城市項目，攝像頭數(shù)目高達上萬個，人工監(jiān)控顯然無法實現(xiàn)，而據(jù)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計，目前平安城市項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。通過視頻圖像智能分析方法，對監(jiān)控系統(tǒng)的中攝像頭常見故障進行準確判斷，快速發(fā)現(xiàn)問題。大大提高視頻的使用效率及時高效的對整個監(jiān)控系統(tǒng)進行維護，及時提供維修報表，提升監(jiān)控系統(tǒng)的運維效率。。視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)做出診斷后，會對診斷結(jié)果進行統(tǒng)計分析。一般會按照區(qū)域、故障類型以及故障率來進行統(tǒng)計。用戶根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果生成相應的報表，以便考核下級單位和后期維護。

從目前行業(yè)應用和產(chǎn)品的發(fā)展趨勢來看，我們已經(jīng)能夠看出視頻質(zhì)量診斷技術(shù)顯示的巨大的市場價值。

視頻質(zhì)量診斷技術(shù)面臨的問題

隨著日益增多的項目需求，攝像機的數(shù)量急劇增多，視頻質(zhì)量診斷技術(shù)受到越來越多用戶的關(guān)注。雖然目前視頻質(zhì)量診斷技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于各個行業(yè)平臺中，其能檢測出的功能也能基本滿足用戶的需求，它仍然面臨一些技術(shù)問題等待改善。

對于視頻是否出現(xiàn)質(zhì)量問題，業(yè)界也沒有給出統(tǒng)一的標準，所以用戶或者廠家對于檢測的準確度有自己的主觀判斷，主觀的差異導致診斷結(jié)果的差異。

由于算法的限制，在白天光照較好的情況下，檢測準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)量診斷很難對監(jiān)控畫面進行準確的判斷，產(chǎn)生的誤報率會比較高。因此，建議將巡檢的時間放在白天，這樣避免光照等其他原因?qū)ΡO(jiān)控畫面造成影響，可以較為準確地發(fā)現(xiàn)問題。

在檢測準確度方面，對于一些畫面，可能會產(chǎn)生誤報。例如清晰度檢測，當畫面場景是一大片單色區(qū)域，比如墻面、空曠馬路，也可能會被判斷為清晰度異常;偏色檢測，當畫面中存在大面積顏色鮮艷的物體時，也會被判斷為偏色圖片。

對于一些較為少見的視頻質(zhì)量問題如部分陰影等，視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)可能未開通檢測功能，也有可能檢出率較低。

另外，對于視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)來說，攝像機數(shù)目越多，巡檢所消耗的時間越長，針對大型項目的應用，目前采用的方案是多臺檢測服務器同時進行。

結(jié)束語

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“攝錄畫面”發(fā)展為查看事件結(jié)果，無論從哪方面看，都是質(zhì)的飛躍。

隨著人們對安防行業(yè)的巨大需求，行業(yè)應用的深入，天網(wǎng)項目、平安城市建設的落實，大量的監(jiān)控設備的落實在提升安防力量的同時為監(jiān)控系統(tǒng)的維護帶來了巨大挑戰(zhàn)。所謂沒有挑戰(zhàn)就沒有發(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，但是從長遠發(fā)展來看，視頻質(zhì)量診斷技術(shù)在將來的安防行業(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)維護中的典型應用，作為監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，它正在不斷升級和完善，最大化地保障監(jiān)控系統(tǒng)的完好率，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行以及后期故障處理提供絕對保障。