海康威視：解析視頻質量診斷關鍵技術

【中國數字視聽網訊】背景

近年來，中國視頻監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視頻監控需求快速增長等因素的刺激和拉動，取得了快速發展，整個市場規模迅速擴大。“十二五”期間，隨著平安城市建設等各項政策的繼續開展和深化，以及交通、教育、金融等各個行業用戶的安防意識的不斷增強，視頻監控市場將保持強勁增長。在這些如平安城市建設、上海世博會等大規模項目中以及即將到來的G20峰會，面對數以萬計的前端攝像頭，其日常維護的矛盾日趨激烈。

監控系統的作用要有效發揮出來，需要以高質量的監控畫面為基礎，如果監控點拍攝的圖像因為各種故障無法傳回系統;或者傳回來的圖像質量很差，將嚴重影響監控系統的效用。目前視頻監控系統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控現場視頻。

系統網絡故障造成的信號時斷時續，重要事件沒有錄像。

當前，數量龐大的視頻監控設備的運維工作都是完全靠人工檢測和處理，監測難度大，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，使得視頻監控系統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，如何提高視頻監控系統運維工作的效率，建設智能化的視頻監控質量診斷系統將成為視頻監控行業發展的趨勢。

視頻質量診斷技術

隨著科技的發展，計算機技術的不斷提升，智能視覺技術應運而生，可以有效的解決傳統視頻監控行業的問題，為安防行業提供了更為廣闊的應用方向。它和以往的監控技術有本質的區別，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量作出診斷，既能完成日常管理又能在異常情況發生的時候及時做出反應。更形象地說，智能視覺監控系統能夠看，看被監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，把想的結果用自然語言的形式表達出來。因此智能視覺監控系統取代了監控任務中人的大部分工作，是新一代的具有高度智能的監控技術。

視頻質量診斷系統是視頻質量診斷技術在監控系統維護中的一種應用，是一套智能化視頻故障分析與預警系統，根據用戶要求，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量故障問題，對視頻圖像中存在的質量問題進行智能分析、判斷和預警，在短時間內對大量的前端設備進行檢測，診斷的結果會保存在指定的數據庫中。用戶可以通過系統配套的客戶端查看所有的診斷結果，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。視頻質量診斷分析系統是監控系統故障維護大系統的一部分，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不同。視頻質量診斷系統的核心價值在于：對既有安防系統進行運營維護，及時掌握每個攝像機的工作情況;及時提醒修復重點監控區域的損壞攝像機，將風險扼殺在萌芽期;對下屬業務部門安防建設項目進行工程考核，促使其提高工程質量;對安防系統維修工程進行考核，提高設備修復率。

視頻質量診斷系統采用先進的科學的視頻質量診斷技術，應用計算機視覺(Computer Vision)算法，能對常見攝像機故障進行檢測，做出準確判斷并發出報警信息。早期的視頻質量診斷技術具有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、以及PTZ失控。根據項目現場反饋的攝像機故障問題發現，8種診斷功能已經不足以滿足對前端的全面檢測需求。隨著科學的發展，研發人員以攝像機故障問題為基礎，進行新的算法開發，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�？低�視為例，目前視頻質量診斷技術已經能夠檢測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版視頻質量診斷系統可以在模擬視頻系統和數字視頻系統中集中部署，支持web查詢網站進行歷史記錄查詢和故障統計分析，性能穩定可靠。

視頻質量診斷技術的應用

視頻監控系統已經不再僅限于應用在政府、銀行、公安、軍隊等部門，隨著社會的發展，視頻監控已經迅速廣泛地融入到民用領域，越來越大規模的監控系統，越來越多的監控畫面，傳統方式下的人工排查監控故障已經不現實，視頻質量診斷技術在安防領域的作用日益凸顯，在公安、司法、交通、金融等主流行業中均有普遍應用。

視頻監控是公安行業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，公安行業在視頻監控的建設已經取得了很大的成就，在社會公共事業及治安管理等方面發揮出很大的作用。天網項目、平安城市項目中攝像頭數量巨大，維護管理難度也隨之增加。某平安城市項目，攝像頭數目高達上萬個，人工監控顯然無法實現，而據權威機構統計，目前平安城市項目中的攝像頭正常的數量只占全部的50%-60%。在這樣的情況下，視頻質量診斷就顯得十分重要。通過視頻圖像智能分析方法，對監控系統的中攝像頭常見故障進行準確判斷，快速發現問題。大大提高視頻的使用效率及時高效的對整個監控系統進行維護，及時提供維修報表，提升監控系統的運維效率。。視頻質量診斷系統做出診斷后，會對診斷結果進行統計分析。一般會按照區域、故障類型以及故障率來進行統計。用戶根據統計結果生成相應的報表，以便考核下級單位和后期維護。

從目前行業應用和產品的發展趨勢來看，我們已經能夠看出視頻質量診斷技術顯示的巨大的市場價值。

視頻質量診斷技術面臨的問題

隨著日益增多的項目需求，攝像機的數量急劇增多，視頻質量診斷技術受到越來越多用戶的關注。雖然目前視頻質量診斷技術已經廣泛應用于各個行業平臺中，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問題等待改善。

對于視頻是否出現質量問題，業界也沒有給出統一的標準，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，監控畫面呈現的是黑白圖像，加上燈光影響，視頻質量診斷很難對監控畫面進行準確的判斷，產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對監控畫面造成影響，可以較為準確地發現問題。

在檢測準確度方面，對于一些畫面，可能會產生誤報。例如清晰度檢測，當畫面場景是一大片單色區域，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量問題如部分陰影等，視頻質量診斷系統可能未開通檢測功能，也有可能檢出率較低。

另外，對于視頻質量診斷系統來說，攝像機數目越多，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。

結束語

視頻質量診斷技術的出現使人們從傳統的人工診斷轉變為智能診斷，從監控“攝錄畫面”發展為查看事件結果，無論從哪方面看，都是質的飛躍。

隨著人們對安防行業的巨大需求，行業應用的深入，天網項目、平安城市建設的落實，大量的監控設備的落實在提升安防力量的同時為監控系統的維護帶來了巨大挑戰。所謂沒有挑戰就沒有發展，即使目前視頻質量診斷技術雖然還存在一些缺陷，但是從長遠發展來看，視頻質量診斷技術在將來的安防行業中是必不可少的一部分。視頻質量診斷作為智能視頻分析技術在安防系統維護中的典型應用，作為監控系統的一部分，它正在不斷升級和完善，最大化地保障監控系統的完好率，為系統的穩定運行以及后期故障處理提供絕對保障。

作者：�？低�視研究院產品技術支持工程師 胡小瑩

（編輯：daisy）