專(zhuān)利名稱(chēng)：一種視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種攝像機(jī)故障檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
初始階段對(duì)于監(jiān)控?cái)z像機(jī)的故障發(fā)現(xiàn)主要依賴(lài)人工排查，以規(guī)模為1000的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)為例，每天有專(zhuān)人依次察看1000個(gè)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的實(shí)時(shí)畫(huà)面，發(fā)現(xiàn)其中發(fā)生故障的攝像機(jī)；除人工排查之外，現(xiàn)有某些視頻轉(zhuǎn)接傳輸設(shè)備上的信號(hào)無(wú)報(bào)警功能。以上問(wèn)題缺陷主要體現(xiàn)在(1)人工排查的工作方式非常落后；( 隨著監(jiān)控?cái)z像機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，人工排查勞動(dòng)強(qiáng)度迅速增加，可行性越來(lái)越低；C3)隨著監(jiān)控?cái)z像機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，人工排查的頻率逐漸降低，故障被遺漏或沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)逐步提高，以交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)為例，交通事故發(fā)生后調(diào)取錄像時(shí)才發(fā)現(xiàn)事發(fā)地附近的攝像機(jī)故障無(wú)法正常錄像的情況；(4)視頻傳輸設(shè)備的信號(hào)報(bào)警功能單一，只能簡(jiǎn)單區(qū)分信號(hào)是否中斷，對(duì)于視頻發(fā)生干擾、抖動(dòng)、模糊等其它問(wèn)題都無(wú)法做出反應(yīng)；(5)視頻傳輸設(shè)備的信號(hào)報(bào)警功能沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，只能實(shí)現(xiàn)局部的報(bào)警，缺乏通用性。自2003年以來(lái)，我國(guó)用于保障社會(huì)安全的攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論從規(guī)模還是數(shù)量上都有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。主要城市以10000為量級(jí)的公共監(jiān)控?cái)z像機(jī)網(wǎng)絡(luò)已比較普遍，攝像機(jī)中的大部分都無(wú)法被監(jiān)控人員實(shí)時(shí)觀察到，同時(shí)也放大了攝像機(jī)故障幾率的影響假設(shè)攝像機(jī)平均三年發(fā)生一次故障，那么一個(gè)500個(gè)攝像機(jī)組成的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并維修故障，平均3個(gè)月(100天)就有50臺(tái)攝像機(jī)處于故障中?？捎^的絕對(duì)故障數(shù)量和難以保障的實(shí)時(shí)觀察時(shí)間之間的矛盾使中等以上規(guī)模的攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)急需有效的故障主動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，在沒(méi)有視頻診斷系統(tǒng)以前，這種主動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制一般是由某個(gè)監(jiān)控值班人員定期逐個(gè)的觀察所有攝像機(jī)的畫(huà)面，用紙筆記錄下發(fā)生故障的攝像機(jī)以及故障的情況，再把記錄反饋給維修部門(mén)，這樣繁瑣、原始的工作方式是人們所不愿接受的。目前的監(jiān)控?cái)z像機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為純模擬、純數(shù)字(相機(jī)直接輸出數(shù)字信號(hào))、模數(shù)混合三類(lèi)。首先，在模擬系統(tǒng)中，視頻轉(zhuǎn)接設(shè)備主要是指模擬視頻矩陣，目前只有少數(shù)矩陣提供了信號(hào)中斷報(bào)警功能，主要以蜂鳴器的方式報(bào)警，多用于設(shè)備的調(diào)試，當(dāng)矩陣連接的攝像機(jī)數(shù)量較多，或矩陣數(shù)量較多，或矩陣以層級(jí)方式連接的情況下(這些情況在中等以上規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中非常普遍)，很難根據(jù)報(bào)警聲音來(lái)判斷出現(xiàn)問(wèn)題的具體攝像機(jī)；其次，純數(shù)字監(jiān)控?cái)z像機(jī)網(wǎng)絡(luò)一般提供相機(jī)信號(hào)有無(wú)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，但對(duì)于模糊、對(duì)焦不準(zhǔn)、干擾、 抖動(dòng)等其它許多常見(jiàn)相機(jī)信號(hào)故障，則無(wú)法自動(dòng)識(shí)別，而且純數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)只支持同品牌的相機(jī)搭建，它的故障報(bào)警功能通用性較差；最后，模數(shù)混合攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將模擬攝像機(jī)的信號(hào)數(shù)字化后在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳播，這類(lèi)攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)由于要整合許多不同廠商的設(shè)備，也迫切需要通用的基于視頻的攝像機(jī)故障監(jiān)測(cè)功能
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)視頻質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)分析而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)各種視頻故障自動(dòng)檢測(cè)的視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)，包括診斷任務(wù)管理模塊、相機(jī)視頻接入模塊、相機(jī)視頻分割模塊、視頻質(zhì)量分析模塊及診斷結(jié)果管理模塊，所述診斷任務(wù)管理模塊與相機(jī)視頻接入模塊連接，所述相機(jī)視頻接入模塊依次連接相機(jī)視頻分割模塊、視頻質(zhì)量分析模塊，最后連接診斷結(jié)果管理模塊；所述視頻質(zhì)量分析模塊由清晰度檢測(cè)子模塊、亮度檢測(cè)子模塊、干擾檢測(cè)子模塊、信號(hào)缺失檢測(cè)單元、色彩平衡檢測(cè)單元、信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元及PTZ控制檢測(cè)單元組成；所述診斷任務(wù)管理模塊可由用戶定制診斷任務(wù)，通過(guò)診斷任務(wù)的產(chǎn)生和解析，指定在具體時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所需攝像機(jī)進(jìn)行視頻質(zhì)量診斷；所述相機(jī)視頻接入模塊按診斷任務(wù)安排的順序依次切換到指定的攝像機(jī)；所述相機(jī)視頻分割模塊通過(guò)分割算法在相機(jī)視頻接入模塊輸出的視頻流上以設(shè)置時(shí)間窗的方式實(shí)現(xiàn)識(shí)別場(chǎng)景的切換；所述視頻質(zhì)量分析模塊完成相應(yīng)的故障判斷并由診斷結(jié)果管理模塊得出最后的診斷結(jié)果。同時(shí)提供一種基于上述系統(tǒng)的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟(1)由用戶定制診斷任務(wù)，通過(guò)診斷任務(wù)的產(chǎn)生和解析，指定在具體時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所需攝像機(jī)進(jìn)行視頻質(zhì)量診斷；(2)通過(guò)相機(jī)視頻接入模塊按診斷任務(wù)安排的順序依次切換到指定的攝像機(jī)；進(jìn)一步通過(guò)分割算法在相機(jī)視頻接入模塊輸出的視頻流上以設(shè)置時(shí)間窗的方式實(shí)現(xiàn)識(shí)別場(chǎng)景的切換；(3)調(diào)用相應(yīng)的清晰度檢測(cè)子模塊、亮度檢測(cè)子模塊、干擾檢測(cè)子模塊、信號(hào)缺失檢測(cè)單元、色彩平衡檢測(cè)單元、信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元或PTZ控制檢測(cè)單元對(duì)視頻質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的故障判斷并由診斷結(jié)果管理模塊得出最后的診斷結(jié)果。所述清晰度檢測(cè)子模塊采用模式分類(lèi)的方法實(shí)現(xiàn)，即采集大量正常和異常場(chǎng)景的頻譜數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)場(chǎng)景信號(hào)能量在頻譜各段的分布規(guī)律，以此為特征設(shè)計(jì)分類(lèi)器，對(duì)檢測(cè)攝像機(jī)對(duì)焦不準(zhǔn)，或被柳絮灰塵等異物遮擋住鏡頭，或因惡意調(diào)整而使鏡頭面對(duì)地面或天空等等攝像機(jī)視野的信息量異常低下的情況作出識(shí)別。所述亮度檢測(cè)子模塊采用智能的分區(qū)檢測(cè)算法，通過(guò)分析各區(qū)域亮度的一致程度，用于檢測(cè)攝像機(jī)白平衡紊亂，或亮度調(diào)節(jié)過(guò)高過(guò)低，導(dǎo)致相機(jī)畫(huà)面過(guò)亮或者過(guò)暗的異常情況。所述干擾檢測(cè)子模塊在實(shí)現(xiàn)時(shí)首先通過(guò)3D頻譜分析以及2D紋理采集得到大量相關(guān)的特征，再通過(guò)特征篩選，確定和干擾問(wèn)題相關(guān)程度較高的特征，使用這些特征設(shè)計(jì)分類(lèi)器，并以該分類(lèi)器對(duì)待檢測(cè)視頻的干擾程度進(jìn)行判斷，用于檢測(cè)花屏(畫(huà)面出現(xiàn)雪花或者混亂花紋)、抖動(dòng)(畫(huà)面出現(xiàn)周期性振顫或不規(guī)則扭曲)、滾屏(畫(huà)面上下翻滾)等異常情況。所述信號(hào)缺失檢測(cè)單元采用圖像特征點(diǎn)匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)信號(hào)畫(huà)面的統(tǒng)一識(shí)別；用于檢測(cè)攝像機(jī)信號(hào)中斷的異常情況，如黑屏(屏幕全黑)，藍(lán)屏(屏幕呈藍(lán)色)，彩屏(屏幕為信號(hào)校驗(yàn)圖)以及其他特定圖像(比如黑屏中央顯示無(wú)信號(hào)字樣等等)。所述色彩平衡檢測(cè)單元在實(shí)現(xiàn)時(shí)采用智能的分區(qū)檢測(cè)算法，通過(guò)分析各區(qū)域色彩的一致性，避免因場(chǎng)景自身色彩較豐富而將正常的攝像機(jī)錯(cuò)誤的判斷為偏色的問(wèn)題，用于檢測(cè)攝像機(jī)畫(huà)面出現(xiàn)偏色的異常情況。所述信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元通過(guò)特征點(diǎn)匹配技術(shù)檢測(cè)視頻各幀畫(huà)面之間是否高度匹配，用來(lái)檢測(cè)攝像機(jī)畫(huà)面停止不再更新的異常情況。 所述PTZ控制檢測(cè)單元在實(shí)現(xiàn)時(shí)首先模擬操作人員向待檢測(cè)攝像機(jī)發(fā)送PTZ運(yùn)動(dòng)指令，再使用圖像的透視變換匹配技術(shù)來(lái)檢測(cè)畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)方式，從而確定攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能是否正常，用于檢測(cè)攝像機(jī)云臺(tái)控制失靈的異常情況。本發(fā)明所述的視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法的有益效果為通過(guò)設(shè)置診斷任務(wù)管理模塊、相機(jī)視頻接入模塊、相機(jī)視頻分割模塊、視頻質(zhì)量分析模塊及診斷結(jié)果管理模塊，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法，能夠有效運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)視頻質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)各種視頻故障自動(dòng)檢測(cè)問(wèn)題。


下面根據(jù)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的視頻接入模塊視頻流示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的相機(jī)視頻分割原理示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的清晰度檢測(cè)模塊原理圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的亮度檢測(cè)模塊原理圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例所述視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的干擾檢測(cè)模塊原理圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例所述視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的信號(hào)缺失檢測(cè)原理示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例所述視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的色彩平衡檢測(cè)模塊原理圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例所述視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明所述的視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)，包括診斷任務(wù)管理模塊1、相機(jī)視頻接入模塊2、相機(jī)視頻分割模塊3、視頻質(zhì)量分析模塊4及診斷結(jié)果管理模塊5，所述診斷任務(wù)管理模塊1首先與相機(jī)視頻接入模塊2連接，其中的相機(jī)視頻接入模塊2、相機(jī)視頻分割模塊3、視頻質(zhì)量分析模塊4依次連接，所述視頻質(zhì)量分析模塊4最后連接診斷結(jié)果管理模塊5 ；所述視頻質(zhì)量分析模塊4由清晰度檢測(cè)子模塊、亮度檢測(cè)子模塊、干擾檢測(cè)子模塊、 信號(hào)缺失檢測(cè)單元、色彩平衡檢測(cè)單元、信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元及PTZ控制檢測(cè)單元組成。如圖2所示，本發(fā)明所述的視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)于診斷任務(wù)管理模塊1與相機(jī)視頻接入模塊2的實(shí)現(xiàn)方式，首先，其中的診斷任務(wù)管理模塊1通過(guò)診斷任務(wù)的產(chǎn)生和解析，并且診斷任務(wù)由用戶定制，再指定在具體時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所需攝像機(jī)進(jìn)行視頻質(zhì)量診斷；然后，其中的相機(jī)視頻接入模塊2按診斷任務(wù)安排的順序依次切換到指定的攝像機(jī)，輸出本圖2所示的視頻信號(hào)，其中在每個(gè)攝像機(jī)停留的時(shí)間一般為5-8s，系統(tǒng)即根據(jù)這段時(shí)間內(nèi)相機(jī)的視頻畫(huà)面來(lái)評(píng)價(jià)各相機(jī)的視頻質(zhì)量。對(duì)于接入方式，為使系統(tǒng)具備很強(qiáng)的通用性則可設(shè)置模擬和數(shù)字兩種接入方式在模擬攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)下，相機(jī)視頻接入模塊2 通過(guò)視頻采集卡與攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)的中心矩陣相連，自動(dòng)控制矩陣將待診斷的攝像機(jī)視頻信號(hào)依次接入系統(tǒng)；在數(shù)字?jǐn)z像機(jī)網(wǎng)絡(luò)下，各攝像機(jī)的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字編碼后再由流媒體服務(wù)器負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，相機(jī)視頻接入模塊2通過(guò)流媒體服務(wù)器的解碼SDK依次解析各攝像機(jī)的數(shù)字視頻流，再將解碼后的視頻接入系統(tǒng)。如圖3所示，本發(fā)明所述的視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)于相機(jī)視頻分割模塊3的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，首先由于控制信號(hào)傳輸存在不可避免的遲延，相機(jī)視頻接入模塊盡管控制相機(jī)視頻之間的切換，但并不能準(zhǔn)確給出所輸出視頻流中各相機(jī)視頻間的分界時(shí)間點(diǎn)， 因此該模塊需要確定這些切換時(shí)間點(diǎn)的精確位置，即自動(dòng)識(shí)別視頻流中的場(chǎng)景切換；具體作法是通過(guò)分割算法在接入模塊輸出的視頻流上設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)度為1.25秒的時(shí)間窗，并以 0. 25s的間隔滑動(dòng)(即定位精度為0. 25s)，時(shí)間窗有三個(gè)小時(shí)間區(qū)間組成即長(zhǎng)度為0. 5s 的區(qū)間A與區(qū)間B，以及長(zhǎng)度為0. 25s的區(qū)間G ；分割算法使用基于紋理特征聚類(lèi)的方法分別對(duì)區(qū)間A和區(qū)間B進(jìn)行場(chǎng)景一致性評(píng)價(jià)(即計(jì)算區(qū)間內(nèi)只包含同一場(chǎng)景視頻的概率)，假設(shè)相機(jī)視頻的切換發(fā)生在區(qū)間G，則A與B各自的一致性評(píng)價(jià)都很高，而A+B的一致性評(píng)價(jià)則很低；反之，如果視頻切換沒(méi)有發(fā)生在區(qū)間G，即區(qū)間A，B都屬于同一場(chǎng)景，則A+B的一致性評(píng)價(jià)仍然會(huì)很高。如圖4-9所示，本發(fā)明所述的視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)于作為系統(tǒng)核心的視頻質(zhì)量分析模塊4的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，用于對(duì)已經(jīng)分割好的各攝像機(jī)視頻片斷進(jìn)行各項(xiàng)視頻質(zhì)量的評(píng)價(jià)并發(fā)現(xiàn)其中發(fā)生故障的攝像機(jī)，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)方式為(1)其中的清晰度檢測(cè)子模塊對(duì)檢測(cè)攝像機(jī)對(duì)焦不準(zhǔn)，或被柳絮灰塵等異物遮擋住鏡頭，或因惡意調(diào)整而使鏡頭面對(duì)地面或天空等等攝像機(jī)視野的信息量異常低下的情況，當(dāng)相機(jī)發(fā)生這些異常時(shí)，視頻中的高頻信息量(即通常所說(shuō)的“細(xì)節(jié)”，細(xì)節(jié)越豐富，畫(huà)面越清晰)和正常情況相比將出現(xiàn)明顯下降，這種下降的具體幅度又和視頻所包含場(chǎng)景在正常情況下的總體信息量有關(guān)，該子模塊采用模式分類(lèi)的方法實(shí)現(xiàn)，即采集大量正常和異常場(chǎng)景的頻譜數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)場(chǎng)景信號(hào)能量在頻譜各段的分布規(guī)律，以此為特征設(shè)計(jì)分類(lèi)器；(2)其中的亮度檢測(cè)子模塊用于檢測(cè)攝像機(jī)白平衡紊亂，或亮度調(diào)節(jié)過(guò)高過(guò)低，導(dǎo)致相機(jī)畫(huà)面過(guò)亮或者過(guò)暗的異常情況。其主要實(shí)現(xiàn)方式為采用智能的分區(qū)檢測(cè)算法，通過(guò)分析各區(qū)域亮度的一致程度，避免因場(chǎng)景自身亮度較高或較低而對(duì)攝像機(jī)的亮度產(chǎn)生錯(cuò)誤的判斷結(jié)果；(3)其中的干擾檢測(cè)子模塊用于檢測(cè)花屏(畫(huà)面出現(xiàn)雪花或者混亂花紋)、抖動(dòng) (畫(huà)面出現(xiàn)周期性振顫或不規(guī)則扭曲)、滾屏(畫(huà)面上下翻滾)等異常情況；這些異常中，花屏類(lèi)異常主要表現(xiàn)在圖像2D空域上，而抖動(dòng)和滾屏類(lèi)異常則同時(shí)包含了時(shí)域和空域上的信息干擾，該子模塊在實(shí)現(xiàn)時(shí)首先通過(guò)3D頻譜分析以及2D紋理采集得到大量相關(guān)的特征， 再通過(guò)特征篩選，確定和干擾問(wèn)題相關(guān)程度較高的特征，使用這些特征設(shè)計(jì)分類(lèi)器，并以該分類(lèi)器對(duì)待檢測(cè)視頻的干擾程度進(jìn)行判斷。(4)其中的信號(hào)缺失檢測(cè)單元用于檢測(cè)攝像機(jī)信號(hào)中斷的異常情況，模擬/數(shù)字系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)信號(hào)的情況主要有以下幾種黑屏(屏幕全黑)，藍(lán)屏(屏幕呈藍(lán)色)，彩屏(屏幕為信號(hào)校驗(yàn)圖)以及其他特定圖象(比如黑屏中央顯示無(wú)信號(hào)字樣等等)；作為通用的無(wú)信號(hào)檢測(cè)模塊在實(shí)現(xiàn)時(shí)，該單元采用圖像特征點(diǎn)匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)信號(hào)畫(huà)面的統(tǒng)一識(shí)別，能夠有效避免傳輸干擾或多級(jí)系統(tǒng)信號(hào)疊加對(duì)于結(jié)果的影響；(5)其中的色彩平衡檢測(cè)單元用于檢測(cè)攝像機(jī)畫(huà)面出現(xiàn)偏色的異常情況，該單元在實(shí)現(xiàn)時(shí)采用智能的分區(qū)檢測(cè)算法，通過(guò)分析各區(qū)域色彩的一致性，避免因場(chǎng)景自身色彩較豐富而將正常的攝像機(jī)錯(cuò)誤的判斷為偏色的問(wèn)題；(6)其中的信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元用于通過(guò)特征點(diǎn)匹配技術(shù)檢測(cè)視頻各幀畫(huà)面之間是否高度匹配來(lái)檢測(cè)攝像機(jī)畫(huà)面停止不再更新的異常情況；(7)其中的PTZ控制檢測(cè)單元用于檢測(cè)攝像機(jī)云臺(tái)控制失靈的異常情況，具體的說(shuō)，即對(duì)帶有云臺(tái)控制的攝像機(jī)的上下左右運(yùn)動(dòng)機(jī)能進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)無(wú)法正常運(yùn)動(dòng)的情況； 該模塊在實(shí)現(xiàn)時(shí)首先模擬操作人員向待檢測(cè)攝像機(jī)發(fā)送PTZ運(yùn)動(dòng)指令，再使用圖像的透視變換匹配技術(shù)來(lái)檢測(cè)畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)方式，從而確定攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能是否正常。
權(quán)利要求
1.一種視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)，其特征在于包括診斷任務(wù)管理模塊、相機(jī)視頻接入模塊、 相機(jī)視頻分割模塊、視頻質(zhì)量分析模塊及診斷結(jié)果管理模塊，所述診斷任務(wù)管理模塊與相機(jī)視頻接入模塊連接，所述相機(jī)視頻接入模塊依次連接相機(jī)視頻分割模塊、視頻質(zhì)量分析模塊，最后連接診斷結(jié)果管理模塊；所述視頻質(zhì)量分析模塊由清晰度檢測(cè)子模塊、亮度檢測(cè)子模塊、干擾檢測(cè)子模塊、信號(hào)缺失檢測(cè)單元、色彩平衡檢測(cè)單元、信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元及PTZ 控制檢測(cè)單元組成；所述診斷任務(wù)管理模塊可由用戶定制診斷任務(wù)，通過(guò)診斷任務(wù)的產(chǎn)生和解析，指定在具體時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所需攝像機(jī)進(jìn)行視頻質(zhì)量診斷；所述相機(jī)視頻接入模塊按診斷任務(wù)安排的順序依次切換到指定的攝像機(jī)；所述相機(jī)視頻分割模塊通過(guò)分割算法在相機(jī)視頻接入模塊輸出的視頻流上以設(shè)置時(shí)間窗的方式實(shí)現(xiàn)識(shí)別場(chǎng)景的切換；所述視頻質(zhì)量分析模塊完成相應(yīng)的故障判斷并由診斷結(jié)果管理模塊得出最后的診斷結(jié)果。
2.一種基于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟(1)由用戶定制診斷任務(wù)，通過(guò)診斷任務(wù)的產(chǎn)生和解析，指定在具體時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所需攝像機(jī)進(jìn)行視頻質(zhì)量診斷；(2)通過(guò)相機(jī)視頻接入模塊按診斷任務(wù)安排的順序依次切換到指定的攝像機(jī)；進(jìn)一步通過(guò)分割算法在相機(jī)視頻接入模塊輸出的視頻流上以設(shè)置時(shí)間窗的方式實(shí)現(xiàn)識(shí)別場(chǎng)景的切換；(3)調(diào)用相應(yīng)的清晰度檢測(cè)子模塊、亮度檢測(cè)子模塊、干擾檢測(cè)子模塊、信號(hào)缺失檢測(cè)單元、色彩平衡檢測(cè)單元、信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元或PTZ控制檢測(cè)單元對(duì)視頻質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的故障判斷并由診斷結(jié)果管理模塊得出最后的診斷結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述清晰度檢測(cè)子模塊采用模式分類(lèi)的方法實(shí)現(xiàn)，即采集大量正常和異常場(chǎng)景的頻譜數(shù)據(jù)，學(xué)習(xí)場(chǎng)景信號(hào)能量在頻譜各段的分布規(guī)律，以此為特征設(shè)計(jì)分類(lèi)器，對(duì)檢測(cè)攝像機(jī)對(duì)焦不準(zhǔn)，或被柳絮灰塵等異物遮擋住鏡頭，或因惡意調(diào)整而使鏡頭面對(duì)地面或天空等等攝像機(jī)視野的信息量異常低下的情況作出識(shí)別。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述亮度檢測(cè)子模塊采用智能的分區(qū)檢測(cè)算法，通過(guò)分析各區(qū)域亮度的一致程度，用于檢測(cè)攝像機(jī)白平衡紊亂， 或亮度調(diào)節(jié)過(guò)高過(guò)低，導(dǎo)致相機(jī)畫(huà)面過(guò)亮或者過(guò)暗的異常情況。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述干擾檢測(cè)子模塊在實(shí)現(xiàn)時(shí)首先通過(guò)3D頻譜分析以及2D紋理采集得到大量相關(guān)的特征，再通過(guò)特征篩選，確定和干擾問(wèn)題相關(guān)程度較高的特征，使用這些特征設(shè)計(jì)分類(lèi)器，并以該分類(lèi)器對(duì)待檢測(cè)視頻的干擾程度進(jìn)行判斷，用于檢測(cè)花屏(畫(huà)面出現(xiàn)雪花或者混亂花紋)、抖動(dòng)(畫(huà)面出現(xiàn)周期性振顫或不規(guī)則扭曲)、滾屏(畫(huà)面上下翻滾)等異常情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述信號(hào)缺失檢測(cè)單元采用圖像特征點(diǎn)匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種無(wú)信號(hào)畫(huà)面的統(tǒng)一識(shí)別；用于檢測(cè)攝像機(jī)信號(hào)中斷的異常情況，如黑屏(屏幕全黑)，藍(lán)屏(屏幕呈藍(lán)色)，彩屏(屏幕為信號(hào)校驗(yàn)圖)以及其他特定圖像(比如黑屏中央顯示無(wú)信號(hào)字樣等等)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述色彩平衡檢測(cè)單元在實(shí)現(xiàn)時(shí)采用智能的分區(qū)檢測(cè)算法，通過(guò)分析各區(qū)域色彩的一致性，避免因場(chǎng)景自身色彩較豐富而將正常的攝像機(jī)錯(cuò)誤的判斷為偏色的問(wèn)題，用于檢測(cè)攝像機(jī)畫(huà)面出現(xiàn)偏色的異常情況。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元通過(guò)特征點(diǎn)匹配技術(shù)檢測(cè)視頻各幀畫(huà)面之間是否高度匹配，用來(lái)檢測(cè)攝像機(jī)畫(huà)面停止不再更新的異常情況。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視頻質(zhì)量診斷實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述PTZ控制檢測(cè)單元在實(shí)現(xiàn)時(shí)首先模擬操作人員向待檢測(cè)攝像機(jī)發(fā)送PTZ運(yùn)動(dòng)指令，再使用圖像的透視變換匹配技術(shù)來(lái)檢測(cè)畫(huà)面的運(yùn)動(dòng)方式，從而確定攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能是否正常，用于檢測(cè)攝像機(jī)云臺(tái)控制失靈的異常情況。
全文摘要
一種視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，包括診斷任務(wù)管理模塊、相機(jī)視頻接入模塊、相機(jī)視頻分割模塊、視頻質(zhì)量分析模塊及診斷結(jié)果管理模塊，所述視頻質(zhì)量分析模塊由清晰度檢測(cè)子模塊、亮度檢測(cè)子模塊、干擾檢測(cè)子模塊、信號(hào)缺失檢測(cè)單元、色彩平衡檢測(cè)單元、信號(hào)凍結(jié)檢測(cè)單元及PTZ控制檢測(cè)單元組成。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置上述模塊并同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法，能夠有效運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)視頻質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)各種視頻故障自動(dòng)檢測(cè)問(wèn)題。
文檔編號(hào)H04N17/02GK102176758SQ20111005343
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者林宇, 鄭翔, 陶海 申請(qǐng)人:北京文安科技發(fā)展有限公司