智慧城市视频图像质量诊断系统解决方案

智慧城市视频图像质量诊断系统解决方案

智能化设备管理可以按照网络拓扑结构部署多台设备管理服务器，分区域对设备进行实时的巡检，这样可以大大提高系统的维护效率，尽可能做到在设备发生故障时，在不超过10分钟的时间内被监测到并告警。

目前对于视频丢失、编码器设备断线、服务器故障、硬盘故障等设备状态的监测还是比较容易实现的，而对于一些软性故障如视频信号质量问题的监测很难实现，因视频质量引起的系统软故障是系统故障的主要组成部分，对系统的正常使用同样会造成恶劣影响。

大型视频监控系统图像质量诊断平台能够较好的解决这一问题，它能够在3-5秒钟内对一路图像的信号质量进行监测，包括信号干扰、图像过白、过黑、聚焦模糊、画面冻结等质量问题的监测和告警，同时能够针对不同时间段设置不同监测标准，如夜间降低对图像过黑监测的阀值，白天则提高对图像过黑监测的阀值等。我们通过视频质量分析监测算法开发专门的分析服务器，对视频信号质量进行不间断的循环分析监测，对出现视频质量问题将在客户端界面上告警提示，或者通过WEB网站对相关故障信息进行查询与统一管理。

现状分析

根据某市公安局监控图像资源使用管理规定，在加强对监控图像资源的日常管理方面，须“建立监控图像资源的日常检查和维护制度及时排除故障，保证监控图像资源的安全运行。”为规范全市公共安全图像资源系统建设、运行和维护工作，某市特别制定了《某市公共图像资源系统建设与运行维护考核办法》，并对公共安全图像资源系统建设与运行维护管理和人员经费保障等工作进行日常考核、年终考评，根据考核得分进行分类排名。这在某方面促进了视频监控制度的建立与监控值守人员的配备。然而，面对众多的监控点，单凭分局监控中心十几个监视屏和几个值班人员，以传统的人工“肉眼”巡检的方式难以兼顾。

·人工维护工作不仅费时费力，而且效果不好，视频信号在出现不同的常见故障后，往往不能及时地被维护人员发现，形成了部分的摄像机要么没有录像资料被保存，要么即便有录像资料，也是质量很差，无法从中获取有价值的信息内容;

·由于显示屏数量有限，维护人员往往在一个监视屏同时监看多台摄像机或随机抽取摄像头显示，造成部分监控点被漏看或被忽视;

·维护人员存在一定的不稳定性、随意性和局限性，加上人的注意力有限、容易疲劳，会被其他事物干扰，使得这样的人工检查结果也不具客观性。

因此，如何保证大规模摄像头的完好工作，基于视频分析技术的视频图像质量诊断系统为解决这一问题提供了良好的解决方案。

建设目标

本方案应用先进的机器学习和计算机视觉技术，仿真人类的视觉系统，针对某市公共安全图像资源前端摄像头出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见摄像头故障以及恶意遮挡和破坏监控设备的不法行为做出准确判断，并自动记录所有的检测结果，生成报表。用户可通过互联网查询终端统计查询历史信息，并可根据摄像头所在分局或派出所、品牌、故障类型、故障严重程度等不同属性进行故障数和故障率的统计分析，以便轻松维护市公共安全图像资源系统。

技术路线

将视频故障分成视频信号缺失、视频清晰度异常、视频亮度异常、视频噪声、视频雪花、视频偏色、画面冻结、PTZ运动失控八种类型。其中视频信号缺失、画面冻结两种故障可通过人工设计的基于视频图像比对的方法得出结论;PTZ运动失控则是由故障检测系统发出运动指令，然后通过对视频图像的运动分析

来检测是否有故障;而对于其他的五种故障，很难通过人工设定规则的方法来检测，这就需要通过机器学习的方法，让机器来模拟人的视觉反应，检测视频是否存在故障。

视频质量诊断系统采用了视频图像分析的方法来检测监控系统中存在的各种视频常见故障。针对这五种不同类型视频故障，我们设计了五个不同的基于机器学习的检测器，每个检测器负责分析一段视频是否存在某一种故障，以及这种故障的严重性。

在实际运行的视频监控系统中提取大量的视频片断，包括正常视频以及存在各种故障的视频，形成训练样本，并模拟人类视觉特性，针对不同故障类型提取了大量视频图像特征参数，用以训练得到诊断不同故障的检测器。在分析阶段，获取需要分析的一段固定长度的视频，根据用户设定的该路视频的检测项目，使用不同的故障检测器，提取相应的视频图像特征，然后输入到已训练好的故障检测模型中，即可获取对该段视频的故障评价结果。

这五种检测器可以检测到的视频故障如下：

·视频清晰度异常检测：对焦发生异常;被偶然异物遮挡(如柳絮团);被人为地蒙蔽;

·视频亮度异常检测：亮度过高;增益控制紊乱(忽亮忽暗);

·视频噪声检测：噪声、彩色带状滚屏的复合干扰;

·视频雪花检测：雪花干扰;折叠干扰;

·视频偏色检测：黄、紫带状偏色;单纯性绿色偏色;自然绿色场景，不误报。

系统架构

关于视频图像质量诊断系统的前端分析功能，核心技术基本都是依据视频的常见故障类型来确定故障的诊断项。而判断此系统的好坏在于系统是否能与管理应用有效结合。

本系统由视频图像质量前端诊断系统和视频图像质量诊断后端综合管理系统组成。其中，视频图像质量前端诊断系统负责进行视频质量分析，设置诊断计划，按诊断计划中的摄像头列表和检测项目逐路切换视频，对视频进行质量的分析诊断，最终向后端综合管理系统输出一条对该摄像头的质量诊断结果以及一张视频截图。

视频图像质量诊断后端综合管理系统负责提供摄像头管理、摄像头区域管理、品牌管理、用户管理、日志管理等各种系统配置和管理功能，负责接收视频图像质量前端诊断系统的分析结果并存入数据库，同时负责提供基于WEB的历史记录查询和统计分析功能。

视频诊断综合管理系统提供了基于Web服务的历史检测记录的查询和统计分析功能，用户可在任何一台可访问综合管理服务器的其他主机上，通过在网络浏览器中键入相应网址访问查询网站，进行历史查询、统计分析以及系统管理工作。

系统建设效益

通过系统的建设，节省大量人力和物力

视频图像质量诊断系统的应用将极大的解脱监控人员日常巡检辖区内监控点的工作，同时也避免了因巡检时快速切换画面而导致的精神疲劳。

辅助运行维护考核，大幅度提高公安系统治安监控效率

视频质量诊断系统的应用提供数据与图片支持，系统可及时发现前端设备故障，并自动生成各种类型的报表对故障程度进行呈现，提供详细的前端摄像机运行状态报告，并可以导出与打印，极大地方便对大型视频监控系统的维护和管理工作。系统所得数据与图片通过与前端设备厂家、商家或者运营商的及时反馈，可以有针对性的进行设备的维护更新，这将最大化的保证监控系统的完好率，提高监控系统运行效率。

避免重复建设，节约信息化资金