視頻異常診斷技術(shù)在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用

谷玉奎

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平在不斷提高，對(duì)于安全問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注。由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏有效的監(jiān)控管理手段，導(dǎo)致事故頻發(fā)，制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，和人民生活水平進(jìn)一步提高。因此，全面實(shí)施視頻監(jiān)控體系也提高了安全系數(shù)。本文以典型的監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合視頻診斷技術(shù)的實(shí)際情況，提出了新一種視頻異常診斷系統(tǒng)的模型，分析分布式系統(tǒng)模型在監(jiān)控中遇到的問(wèn)題和解決的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】視頻異常診斷技術(shù)；視頻監(jiān)控；應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】TN91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）01—0134-01

1 前言

隨著平安城市的不斷推進(jìn)，視頻監(jiān)控項(xiàng)目更多的走進(jìn)人們的視野中。無(wú)數(shù)的攝像頭監(jiān)控著我們的生活，遍布在城市的每個(gè)角落，不間斷錄像和監(jiān)視，這些視頻監(jiān)控系統(tǒng)也為城市的治安作出了突出的貢獻(xiàn)。例如十字路口的監(jiān)控系統(tǒng)，無(wú)論是遇到什么情況，任何一個(gè)角度，視頻監(jiān)控系統(tǒng)都會(huì)把所發(fā)生的一切錄下來(lái)。但是由于一些客觀原因，也會(huì)給監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)一些的困擾，供電故障、網(wǎng)絡(luò)故障、天氣原因、設(shè)備出現(xiàn)故障等，以上情況都會(huì)導(dǎo)致無(wú)法正常拍錄，無(wú)法正常提供關(guān)鍵的視頻數(shù)據(jù)，以備事后分析和判斷。

傳統(tǒng)的作法就是使用人工檢查，監(jiān)控單位會(huì)安排一定數(shù)量的人員定期巡查每一個(gè)設(shè)備，是否出現(xiàn)一些問(wèn)題，及時(shí)預(yù)防一些問(wèn)題的發(fā)生。這種作法的效率比較低，而且及時(shí)性比較差，無(wú)法及時(shí)了解目前監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況。根據(jù)以上情況，相關(guān)專(zhuān)家提出使用新的監(jiān)控技術(shù)，利用分布式的視頻異常診斷系統(tǒng)模型對(duì)視頻質(zhì)量進(jìn)行診斷。分布式系統(tǒng)模型會(huì)根據(jù)攝像頭自動(dòng)拍攝的情況進(jìn)行檢測(cè)，使用智能的算法，對(duì)視頻進(jìn)行分析，對(duì)視頻進(jìn)行分析后對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄。利用視頻異常診斷技術(shù)，客戶(hù)能夠及時(shí)有效的預(yù)防由于視頻采集和傳輸過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題而影響監(jiān)控系統(tǒng)的錄入質(zhì)量。另外，一旦發(fā)生問(wèn)題，可以技術(shù)迅速的處理，保障監(jiān)控系統(tǒng)有效的運(yùn)行，輕松進(jìn)行維護(hù)。

2 視頻異常診斷技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題及解決

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是為了安全提供了一定的保障，也是安全防范系統(tǒng)重要的組成部分。分布式視頻異常診斷技術(shù)是具有較強(qiáng)的綜合性，視頻異常診斷技術(shù)以直觀、準(zhǔn)確和豐富信息內(nèi)容應(yīng)用在生活每個(gè)角落中。最近幾年，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及圖像的處理，傳輸技術(shù)也發(fā)生了飛速的發(fā)展，視頻異常診斷技術(shù)也有很大的發(fā)展。常見(jiàn)的視頻異常類(lèi)型分為很多種類(lèi)，視頻清晰度異常，視頻亮度異常，視頻噪聲異常，視頻偏色和視頻抖動(dòng)其他視頻異常情況。

2.1 視頻清晰度異常檢測(cè)

視頻清晰度異常與聚焦和鏡頭有關(guān)。監(jiān)控系統(tǒng)在工作中，由于聚焦不當(dāng)、鏡頭損壞和人為遮擋等原因引起拍攝圖像模糊。針對(duì)此種情況的解決辦法有：對(duì)攝像機(jī)清晰度進(jìn)行檢測(cè)，利用物理頻譜分析法，通過(guò)對(duì)圖像和各個(gè)頻段的比例關(guān)系，得到圖像清晰度指標(biāo)，然后進(jìn)行對(duì)比。

2.2 視頻亮度異常檢測(cè)

視頻監(jiān)控過(guò)程中由于亮度的問(wèn)題導(dǎo)致拍攝的畫(huà)面失真，無(wú)法識(shí)別。而亮度的問(wèn)題主要與攝像頭的故障、增益紊亂、照明條件過(guò)亮有關(guān)系。針對(duì)此種情況的解決辦法：對(duì)視頻圖像全面分析，將色彩分析利用直觀圖表現(xiàn)出來(lái)，利用機(jī)器來(lái)學(xué)習(xí)，將過(guò)亮或過(guò)暗用直觀圖表達(dá)出來(lái)，分析存在的問(wèn)題，對(duì)視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.3 視頻噪聲異常檢測(cè)

視頻監(jiān)控過(guò)程中影像聲音出現(xiàn)疊加的噪聲。這些現(xiàn)象都與線路老化和線路傳輸故障、接觸不良和受到電磁干擾有關(guān)。針對(duì)此種情況的解決辦法有：分析視頻中的高音區(qū)域，與無(wú)噪聲視頻的高音區(qū)進(jìn)行比較和選擇。選擇后的圖像再次做噪聲位置的統(tǒng)計(jì)，高頻分量分布比較廣泛且平均，則可以判斷成為是噪聲。一旦確定是噪聲，就可以針對(duì)線路、干擾和攝像頭一一排查解決問(wèn)題。

2.4 視頻偏色檢測(cè)

視頻偏色問(wèn)題與上面相同，都與線路、干擾和攝像頭故障有關(guān)系。針對(duì)此種情況的解決辦法有：將所拍攝到的視頻圖像的顏色空間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成HSV空間。H、S、V分別代表色調(diào)、飽和度、亮度。通過(guò)HSV空間將視頻圖像轉(zhuǎn)變?yōu)镹個(gè)區(qū)域，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)區(qū)域中色調(diào)和飽和度，然后將正常場(chǎng)景下的HSV空間的色調(diào)、飽和度統(tǒng)計(jì)出來(lái)，兩者互相比較，就能看出是否是偏色。

2.5 視頻抖動(dòng)檢測(cè)

視頻抖動(dòng)現(xiàn)象，是由于攝像機(jī)抖動(dòng)而引起的。解決辦法：可以提取視頻中的特征點(diǎn)，針對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，取得每個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。綜合所有的軌跡得出一個(gè)整體的移動(dòng)軌跡，當(dāng)多數(shù)的特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡相同，且做的是往返運(yùn)動(dòng)，則是抖動(dòng)情況出現(xiàn)，根據(jù)振幅情況來(lái)判定視頻抖動(dòng)的強(qiáng)弱過(guò)于激烈則需要報(bào)警。其他視頻異常檢測(cè)包括視頻缺失、畫(huà)面異常等，這些與攝像機(jī)工作損壞、人為破壞有關(guān)。解決此種情況的辦法是，在攝像機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，收錄統(tǒng)計(jì)圖像的直觀分布圖和幀差異，發(fā)現(xiàn)直方圖的分布信息量出現(xiàn)異常的情況，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

3 分布式系統(tǒng)模型視頻診斷技術(shù)的功能實(shí)現(xiàn)

在分布式系統(tǒng)模型中，可以設(shè)定一個(gè)開(kāi)始的時(shí)間，具體的操作方式為自動(dòng)診斷，也就是開(kāi)始診斷。循環(huán)針對(duì)間隔：是系統(tǒng)對(duì)某一個(gè)攝像頭視頻或者是某一個(gè)視頻文件進(jìn)行異常診斷室，提取相應(yīng)間隔的取幀數(shù)。對(duì)幀數(shù)的設(shè)置會(huì)改變系統(tǒng)由于進(jìn)行診斷操作時(shí)分配的壓力，默認(rèn)的幀數(shù)為S幀。系統(tǒng)診斷時(shí)間的實(shí)現(xiàn)：診斷時(shí)間可以分為兩種，一般系統(tǒng)默認(rèn)選擇的為即時(shí)方式，這樣開(kāi)始時(shí)間框就會(huì)失效。對(duì)清晰度、亮度、視頻抖動(dòng)的診斷可以設(shè)置一個(gè)閥值，每一個(gè)診斷指標(biāo)的閥值可以分別用兩個(gè)輸入框來(lái)接受數(shù)據(jù)，一參數(shù)的形式傳遞給算法，診斷視頻的質(zhì)量。

4 分布式視頻異常診斷技術(shù)的特點(diǎn)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的模型為分布式系統(tǒng)模型，主要結(jié)合視頻診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和實(shí)際需求來(lái)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)一套性?xún)r(jià)比比較高的方案。視頻異常診斷技術(shù)采用的是分布式結(jié)構(gòu)，從監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)獲取視頻，利用視頻診斷技術(shù)來(lái)完成監(jiān)控工作，然后在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布給用戶(hù)。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)提供的網(wǎng)絡(luò)狀況和需求，每一項(xiàng)服務(wù)都可以采用多種服務(wù)器來(lái)完成操作，集中部署在監(jiān)控中心。

4.1 視頻系統(tǒng)界面美觀

視頻界面操作美觀，界面友好，系統(tǒng)功能強(qiáng)大，視頻異常診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人性化，容易被用戶(hù)所接受，容易被用戶(hù)所掌握和使用。另外視頻監(jiān)控系統(tǒng)的算法優(yōu)異。視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用領(lǐng)先的視頻圖像處理算法，包括所有的視頻異常檢測(cè)情況，針對(duì)問(wèn)題及時(shí)解決。

4.2 視頻系統(tǒng)運(yùn)行安全

分布式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行安全。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能在不斷的被完善和擴(kuò)展。視頻質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)只需要從原有的監(jiān)控系統(tǒng)中獲取視頻數(shù)據(jù)，并不會(huì)對(duì)原有的系統(tǒng)造成影響。在系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行安全有很多級(jí)別的控制：權(quán)限控制、數(shù)據(jù)安全的控制和保障操作和安全控制等。

4.3 視頻系統(tǒng)易于擴(kuò)展

視頻監(jiān)控系統(tǒng)易于擴(kuò)展。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中主要采用分布式模塊結(jié)構(gòu)，所以更容易擴(kuò)展。隨著視頻異常診斷的任務(wù)不斷變化，所以需要不斷調(diào)節(jié)業(yè)務(wù)處理服務(wù)的數(shù)量，每個(gè)業(yè)務(wù)處理和服務(wù)支持的診斷數(shù)據(jù)根據(jù)并發(fā)診斷數(shù)量和硬件配置而不同。一般的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在正常的業(yè)務(wù)模式和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，可以采用一臺(tái)性能比較高的服務(wù)器，一個(gè)業(yè)務(wù)處理服務(wù)支持很多診斷任務(wù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)比較簡(jiǎn)單，功能比較完備，升級(jí)比較方便，有較長(zhǎng)的使用周期，能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)完成應(yīng)用需求。

5 結(jié)語(yǔ)

分布式系統(tǒng)模型診斷技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用比較廣泛。分布式系統(tǒng)模型有寬廣的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，能夠提高網(wǎng)絡(luò)安全性和穩(wěn)定性。視頻監(jiān)控中心業(yè)務(wù)的逐步開(kāi)展，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出更高的要求，只有不斷加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)整體的運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)分析，對(duì)視頻監(jiān)控也可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，提高運(yùn)營(yíng)管理和系統(tǒng)維護(hù)。

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