解析视频质量诊断关键技术

    背景

　　近年来，中国视频监控市场受平安城市建设、北京奥运会、上海世博会、广州亚运会、深圳大运会等安保项目以及各行业视频监控需求快速增长等因素的刺激和拉动，取得了快速发展，整个市场规模迅速扩大。“十二五”期间，随着平安城市建设等各项政策的继续开展和深化，以及交通、教育、金融等各个行业用户的安防意识的不断增强，视频监控市场将保持强劲增长。在这些如平安城市建设、上海世博会等大规模项目中以及即将到来的G20峰会，面对数以万计的前端摄像头，其日常维护的矛盾日趋激烈。

　　监控系统的作用要有效发挥出来，需要以高质量的监控画面为基础，如果监控点拍摄的图像因为各种故障无法传回系统；或者传回来的图像质量很差，将严重影响监控系统的效用。目前视频监控系统采集视频过程中存在的问题：

　　l、摄像机老化，摄像机或镜头故障造成的视频信号图像模糊，亮度异常，无视频信号等故障。

　　2、摄像机受到外部干扰，产生雪花点，条纹干扰等异常情况。

　　3、人为破坏造成的摄像机拍摄方向偏离，不能提取到正常的监控现场视频。

　　4、系统网络故障造成的信号时断时续，重要事件没有录像。

　　当前，数量庞大的视频监控设备的运维工作都是完全靠人工检测和处理，监测难度大，故障处理不及时，而且运维工作量巨大，导致运维的成本不断增加，使得视频监控系统的使用效果大打折扣，严重影响了安全保障工作的有效开展。因此，如何提高视频监控系统运维工作的效率，建设智能化的视频监控质量诊断系统将成为视频监控行业发展的趋势。

　　视频质量诊断技术

　　随着科技的发展，计算机技术的不断提升，智能视觉技术应运而生，可以有效的解决传统视频监控行业的问题，为安防行业提供了更为广阔的应用方向。它和以往的监控技术有本质的区别，其主要特征是采用计算机视觉的方法，在几乎不需要人为干预的情况下，通过对摄像机拍录的图像序列进行自动分析来对图像的质量作出诊断，既能完成日常管理又能在异常情况发生的时候及时做出反应。更形象地说，智能视觉监控系统能够看，看被监控场景中目标物体的行为;能够想，想目标物体的行为意味着什么;能够说，把想的结果用自然语言的形式表达出来。因此智能视觉监控系统取代了监控任务中人的大部分工作，是新一代的具有高度智能的监控技术。

　　视频质量诊断系统是视频质量诊断技术在监控系统维护中的一种应用，是一套智能化视频故障分析与预警系统，根据用户要求，采用轮巡的方式，依次从前端设备中获取一定时长的实时码流，进行解码分析，进而判断视频图像中是否存在质量故障问题，对视频图像中存在的质量问题进行智能分析、判断和预警，在短时间内对大量的前端设备进行检测，诊断的结果会保存在指定的数据库中。用户可以通过系统配套的客户端查看所有的诊断结果，生成所需的报表，及时提供给运维单位，以尽快对故障设备进行检修。视频质量诊断分析系统是监控系统故障维护大系统的一部分，采用定期轮询的方式进行工作，这与实时检测报警的智能系统不同。视频质量诊断系统的核心价值在于：对既有安防系统进行运营维护，及时掌握每个摄像机的工作情况;及时提醒修复重点监控区域的损坏摄像机，将风险扼杀在萌芽期;对下属业务部门安防建设项目进行工程考核，促使其提高工程质量;对安防系统维修工程进行考核，提高设备修复率。

　　视频质量诊断系统采用先进的科学的视频质量诊断技术，应用计算机视觉(Computer Vision)算法，能对常见摄像机故障进行检测，做出准确判断并发出报警信息。早期的视频质量诊断技术具有8项诊断功能，分别是：信号丢失、图像模糊、亮度异常、图像偏色、雪花噪声、条纹干扰、画面冻结、以及PTZ失控。根据项目现场反馈的摄像机故障问题发现，8种诊断功能已经不足以满足对前端的全面检测需求。随着科学的发展，研发人员以摄像机故障问题为基础，进行新的算法开发，增加检测项，并且把原有的检测项进行拆分，对有问题的检测项进行算法改进，形成更加完善的检测功能。以海康威视为例，目前视频质量诊断技术已经能够检测17项功能，包括拆分出的亮度过亮、过暗，以及场景变更、视频抖动、视频剧变、取流异常等新增功能。PC版视频质量诊断系统可以在模拟视频系统和数字视频系统中集中部署，支持web查询网站进行历史记录查询和故障统计分析，性能稳定可靠。

　　视频质量诊断技术的应用

　　视频监控系统已经不再仅限于应用在政府、银行、公安、军队等部门，随着社会的发展，视频监控已经迅速广泛地融入到民用领域，越来越大规模的监控系统，越来越多的监控画面，传统方式下的人工排查监控故障已经不现实，视频质量诊断技术在安防领域的作用日益凸显，在公安、司法、交通、金融等主流行业中均有普遍应用。

　　视频监控是公安行业展开社会保障及治安管理等工作的一个非常重要的方面，多年的平安城市建设，公安行业在视频监控的建设已经取得了很大的成就，在社会公共事业及治安管理等方面发挥出很大的作用。天网项目、平安城市项目中摄像头数量巨大，维护管理难度也随之增加。某平安城市项目，摄像头数目高达上万个，人工监控显然无法实现，而据权威机构统计，目前平安城市项目中的摄像头正常的数量只占全部的50%-60%。在这样的情况下，视频质量诊断就显得十分重要。通过视频图像智能分析方法，对监控系统的中摄像头常见故障进行准确判断，快速发现问题。大大提高视频的使用效率及时高效的对整个监控系统进行维护，及时提供维修报表，提升监控系统的运维效率。。视频质量诊断系统做出诊断后，会对诊断结果进行统计分析。一般会按照区域、故障类型以及故障率来进行统计。用户根据统计结果生成相应的报表，以便考核下级单位和后期维护。

　　从目前行业应用和产品的发展趋势来看，我们已经能够看出视频质量诊断技术显示的巨大的市场价值。

　　视频质量诊断技术面临的问题

　　随着日益增多的项目需求，摄像机的数量急剧增多，视频质量诊断技术受到越来越多用户的关注。虽然目前视频质量诊断技术已经广泛应用于各个行业平台中，其能检测出的功能也能基本满足用户的需求，它仍然面临一些技术问题等待改善。

　　对于视频是否出现质量问题，业界也没有给出统一的标准，所以用户或者厂家对于检测的准确度有自己的主观判断，主观的差异导致诊断结果的差异。

　　由于算法的限制，在白天光照较好的情况下，检测准确度基本上可以控制在95%左右;晚上或者光照不足的情况下，监控画面呈现的是黑白图像，加上灯光影响，视频质量诊断很难对监控画面进行准确的判断，产生的误报率会比较高。因此，建议将巡检的时间放在白天，这样避免光照等其他原因对监控画面造成影响，可以较为准确地发现问题。

　　在检测准确度方面，对于一些画面，可能会产生误报。例如清晰度检测，当画面场景是一大片单色区域，比如墙面、空旷马路，也可能会被判断为清晰度异常;偏色检测，当画面中存在大面积颜色鲜艳的物体时，也会被判断为偏色图片。

　　对于一些较为少见的视频质量问题如部分阴影等，视频质量诊断系统可能未开通检测功能，也有可能检出率较低。

　　另外，对于视频质量诊断系统来说，摄像机数目越多，巡检所消耗的时间越长，针对大型项目的应用，目前采用的方案是多台检测服务器同时进行。

　　结束语

　　视频质量诊断技术的出现使人们从传统的人工诊断转变为智能诊断，从监控“摄录画面”发展为查看事件结果，无论从哪方面看，都是质的飞跃。

　　随着人们对安防行业的巨大需求，行业应用的深入，天网项目、平安城市建设的落实，大量的监控设备的落实在提升安防力量的同时为监控系统的维护带来了巨大挑战。所谓没有挑战就没有发展，即使目前视频质量诊断技术虽然还存在一些缺陷，但是从长远发展来看，视频质量诊断技术在将来的安防行业中是必不可少的一部分。视频质量诊断作为智能视频分析技术在安防系统维护中的典型应用，作为监控系统的一部分，它正在不断升级和完善，最大化地保障监控系统的完好率，为系统的稳定运行以及后期故障处理提供绝对保障。