視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷

宣繼濤

（西南科技大學(xué)城市學(xué)院 四川省綿陽市 621000）

當(dāng)前的社會發(fā)展過程中，越來越多的技術(shù)被應(yīng)用到現(xiàn)實生活之中，特別是在信息化技術(shù)不斷普及的今天，技術(shù)的有效支撐使得很多行業(yè)都步入了發(fā)展的快車道。在安防行業(yè)之中，視頻監(jiān)控的發(fā)展在很大的程度上促進了安防行業(yè)的進步，安防市場也因此不斷擴大，不僅僅是國家注重社會生活之中的安防建設(shè)，諸如進行平安城市等等項目建設(shè)，提升視頻監(jiān)控的覆蓋程度，而且普通的社會群眾也對于視頻監(jiān)控有著很大的重視，比如有著越來越多的人們會在自己的家中進行視頻監(jiān)控的安裝，這樣可以最大程度的保障私人財產(chǎn)的安全性。安防行業(yè)中視頻監(jiān)控的需求增加，也帶來了對于視頻質(zhì)量的更高要求，而且視頻監(jiān)控的重要組成部分——前端攝像頭的種類也非常多，設(shè)備數(shù)量可能會多達百萬級別，這就對于后續(xù)的維護工作帶來了挑戰(zhàn)，進行適配性廣、效果好的視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)開發(fā)，已經(jīng)具有極大的緊迫性，其相關(guān)的研發(fā)有著非常重要的現(xiàn)實意義[1]。

1 視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)的整體架構(gòu)

在該視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)中，主要的是運用高度模塊化的形式進行整體的構(gòu)建設(shè)計，使得視頻質(zhì)量診斷的整個過程進行有效的功能劃分，具體的可以分成三個功能部分，分別是視頻質(zhì)量診斷分析、業(yè)務(wù)的處理應(yīng)用以及系統(tǒng)的管理，各個部分進行相對應(yīng)的功能模塊設(shè)計。而在整個視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)中，會有著四個層級的設(shè)置，具體包括了應(yīng)用層、業(yè)務(wù)的邏輯層、業(yè)務(wù)的支撐層與設(shè)備的接入層，下面對于各個層級的內(nèi)容進行分析。在應(yīng)用層之中，該層面主要的是來完成不同的用戶交互操作過程，實際的運用工作人員，可以在這個層面進行諸如診斷任務(wù)設(shè)置、預(yù)案管理等等過程，而且在該系統(tǒng)的應(yīng)用層中，還會有視頻質(zhì)量診斷結(jié)果管理，對于故障信息的查詢，以及相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計功能[2]。

對于業(yè)務(wù)的邏輯層來說，其主要的是完成對于視頻質(zhì)量診斷的工作，在這個層面中，該系統(tǒng)能夠調(diào)度相關(guān)的功能模塊，首先對于異常的視頻信息數(shù)據(jù)進行獲取，這些信息數(shù)據(jù)多數(shù)是系統(tǒng)根據(jù)故障設(shè)定來自動截取的片段，接著在把異常的視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭曨l分析位置后，開啟視頻數(shù)據(jù)的切換分析模式，在視頻質(zhì)量診斷算法的調(diào)用分析下，確認視頻質(zhì)量是否符合要求，最后就會把具體的診斷結(jié)果進行輸出，交由相關(guān)的工作人員進行后續(xù)工作。在業(yè)務(wù)支撐層中，其主要的是對于用戶的交互需要進行滿足，使得上層的業(yè)務(wù)和用戶可以進行有效的交互，這主要有系統(tǒng)可以提供的不同類型的視頻接口，在網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)上的有效運用，以及用戶可以進行信息數(shù)據(jù)查詢的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，用戶能夠在該層面獲取一些更具人性化的服務(wù)。在設(shè)備的接入層中，該部分主要是為適配于不同的攝像設(shè)備而構(gòu)建的，對于目前市面上較為主流并且應(yīng)用范圍廣的攝像設(shè)備，系統(tǒng)都能夠進行有效的接入，并且進行相關(guān)的視頻質(zhì)量診斷工作。

2 對于視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷不同功能模塊的分析

在該視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)中，其主要實現(xiàn)的功能有六個方面：

第一個方面是該系統(tǒng)可以有效的接入目前市場上主流的IP 攝像頭設(shè)備,支持ONVIF、GB28181 聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，而且支持?？?、大華、宇視、中興、三星等設(shè)備,非常方便于管理。

第二個方面是該系統(tǒng)能夠?qū)z像頭出現(xiàn)的常見圖像質(zhì)量故障,比如設(shè)備的連通性、畫面偏色、信號缺失、清晰度故障、亮度故障、條紋干擾、場景變換、畫面凍結(jié)、云臺失效等等故障，有效的實現(xiàn)對上述視頻圖像故障類型進行巡檢、診斷與分析。對于檢測到的視頻圖像質(zhì)量故障，有著能夠提供詳細的智能故障分析功能，為用戶的運維管理工作提供詳盡的故障解決參考信息[3]。

第三個方面是視頻診斷在檢測到設(shè)備出現(xiàn)異常狀態(tài)后，會自動生成報警記錄，并且以聲音和文字方式通知運維人員及時處理。

第四個方面是該系統(tǒng)能夠?qū)D像質(zhì)量故障進行分析、統(tǒng)計，并建立統(tǒng)一的故障分析庫，為故障的排除提供準(zhǔn)確可靠的依據(jù)，在發(fā)送設(shè)備圖像質(zhì)量故障報警時，可以針對每一個不同的異常故障給出具體的原因描述，方便運維人員對該設(shè)備故障的進行排除解決。

第五個方面是該系統(tǒng)可以按日期、設(shè)備品牌、設(shè)備標(biāo)簽、設(shè)備分組、診斷類型查詢歷史、診斷記錄和報警記錄，及該次診斷的圖像依據(jù)來進行有效區(qū)分、對比[4]。

第六個方面是該系統(tǒng)可以采用多角度、多條件的方式進行及時、詳盡的統(tǒng)計分析，比如按日、月、年等條件顯示設(shè)備故障趨勢圖；按品牌、分組等條件顯示設(shè)備故障對比圖，為運維人員后續(xù)選用高品質(zhì)的視頻設(shè)備提供有力的參考依據(jù)，并且可以統(tǒng)計故障累積的實際時間。

視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)要實現(xiàn)上述功能，就需要有相對應(yīng)的六個模塊進行支撐：

（1）首先來說，需要處理因為背景模型不合適而引起的視頻質(zhì)量誤診斷問題，該系統(tǒng)中的視頻質(zhì)量診斷算法，主要的是依據(jù)單幀、兩幀臨近時刻的視頻幀圖像，來進行視頻質(zhì)量的不同診斷需要，也因此不會有對于背景模型的依賴，那么在實際的診斷過程中，就不用進行背景的更新和背景的建模，這樣就會避免誤檢測情況的出現(xiàn)。

（2）在該視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)中，要完成視頻質(zhì)量診斷工作，主要是由多臺服務(wù)器進行的，這些服務(wù)器性能極高，各個服務(wù)器的配置均相同，在進行實際的視頻質(zhì)量診斷工作中，會把相關(guān)的任務(wù)平均分配給各個服務(wù)器，這樣就會極大的縮短檢測、診斷時間，達到診斷快速、準(zhǔn)確的目標(biāo)。而且對于用戶來說，只需要在交互界面設(shè)置好診斷預(yù)案，那么該系統(tǒng)就會自動按照預(yù)案運行，節(jié)省了用戶的人力投入[5]。

（3）在該系統(tǒng)中非常重視對于視頻質(zhì)量診斷結(jié)果的存儲設(shè)計，用戶每次首先接觸到的是最近的視頻質(zhì)量診斷結(jié)果，并且會優(yōu)先的提供出現(xiàn)問題的判定，同時會滿足不同攝像設(shè)備的分類視頻質(zhì)量診斷結(jié)果存儲，比如用戶更換了攝像設(shè)備，那么該系統(tǒng)就會另行開辟出空間存儲新的攝像設(shè)備視頻質(zhì)量診斷結(jié)果，便于用戶的實際查閱。

（4）在該系統(tǒng)的故障信息存儲部分，會有著曾經(jīng)連接的所有存在問題的攝像設(shè)備的故障信息記錄，系統(tǒng)可以基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的機器訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，有效的“記憶”視頻質(zhì)量故障圖像，那么在以后的視頻質(zhì)量診斷中就可以更加迅速的檢測到出現(xiàn)問題的部分。同時在用戶的交互界面，可以分出多個屏幕進行視頻、圖像的對比，用戶能夠更加直觀的發(fā)現(xiàn)問題。

（5）對于該系統(tǒng)來說，為用戶提供了更加自主化的設(shè)定，用戶能夠依據(jù)自己的需要，來進行不同時間段、不同區(qū)域、不同品牌等等的攝像設(shè)備的故障出現(xiàn)次數(shù)以及出現(xiàn)頻率的統(tǒng)計，而且能夠以用戶需要的形式來進行展示，使得用戶對于視頻監(jiān)控設(shè)備運行的狀況有著直觀的了解。

（6）在該系統(tǒng)中，會有著對于視頻質(zhì)量診斷結(jié)果的詳細解釋，并給出視頻質(zhì)量出現(xiàn)故障的可能原因，這樣就會極大的便于工作人員進行維修工作，而且在系統(tǒng)的預(yù)案管理部分，用戶能夠便捷的設(shè)定檢測開始的時間、檢測的項目等等，系統(tǒng)會對預(yù)案進行自動化的執(zhí)行[6]。

視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)的有效運行，離不開攝像頭質(zhì)量的檢測的系統(tǒng)，顧名思義攝像頭的質(zhì)量檢測的系統(tǒng)，其實屬于可以進行質(zhì)量的檢測、分析以及進行預(yù)警的智能化系統(tǒng)，對攝像頭連通性，或者是視頻的圖像可能出現(xiàn)的雪花、抖動、云臺是否轉(zhuǎn)動以及視頻信號丟失等常見的攝像頭的故障，與視頻的信號被干擾、其相關(guān)的圖像質(zhì)量下降，可以進行非常準(zhǔn)確的分析。攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)功能主要有：

（1）信息數(shù)據(jù)的查詢以及進行相關(guān)的統(tǒng)計，第一個方面就是有關(guān)信息的查詢，該功能一個重要的創(chuàng)新就是有著對于歷史檢測記錄的保存，那么用戶就能夠查詢到需要的以往的數(shù)據(jù)信息；第二個方面是對于設(shè)備信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，該系統(tǒng)可以對于設(shè)備的實際情況進行有效評估；第三個方面是進行相關(guān)狀況的數(shù)據(jù)表格輸出，也就是根據(jù)用戶的需求，可以把已經(jīng)得出的結(jié)論按照簡單明了的形式進行紙質(zhì)文件的輸出。

（2）對于設(shè)施出現(xiàn)問題的有效解決，解決問題就需要先發(fā)現(xiàn)問題，該系統(tǒng)可以及時的發(fā)現(xiàn)各種問題的存在，然后進行報警，在整個報警的過程中，不僅僅只是在系統(tǒng)界面上進行相關(guān)的顯示，還會直接的對于用戶進行通知，比如會向用戶發(fā)送手機信息、電子郵件等等，那么用戶就可以及時的知曉設(shè)備存在的問題，然后就能夠聯(lián)系相關(guān)的維修工作人員進行處理解決。

（3）對于檢測的有效管控，在這個功能中也存在兩個方面的運用，其一是用戶可以提前進行自動診斷預(yù)案的設(shè)置，在用戶設(shè)置好相關(guān)的預(yù)案之后，該系統(tǒng)會自動的進行執(zhí)行，對于攝像頭進行診斷；其二是可以及時的進行相關(guān)結(jié)果的通知，會把存在問題的圖像、視頻投放到用戶的監(jiān)控界面之中[7]。

（4）設(shè)備管理以及用戶的管理，實行的主要管理方式是把不同功能區(qū)域的攝像頭進行分組，然后就可以依據(jù)一定的分類原則，進行有效的分組管理，這樣會使得攝像頭的檢測、管理以及信息的查找更加便捷。

攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)的主要特點有五個方面：

第一個方面是有著極高的準(zhǔn)確精度，攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)能夠針對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信號進行深入分析，并且在該系統(tǒng)中設(shè)計了先進的故障檢測模塊，其對于相關(guān)的需要檢測內(nèi)容的檢測準(zhǔn)確率很高，那么在極高的準(zhǔn)確精度下，攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)可以在第一時間發(fā)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的異常情況，并做出報警處理。

第二個方面是有著獨特的球機運動失配的解決方案，對于球機的PTZ 運動過程來說，非常容易會出現(xiàn)關(guān)于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量診斷誤報，那么在攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)的故障檢測模塊中，在實際的設(shè)備運行過程中，檢測模塊在工作之時，第一個步驟就是進行攝像頭的運動狀況分析，檢查攝像頭是不是處于一個PTZ 運動的過程之中，如果是那么就會再次對于攝像頭的運動不敏感的問題來主要的完成診斷分析過程，在這種狀況之下，因為主要檢測的是運動是否符合要求，所以就可以避免運動的原因可能導(dǎo)致的誤報結(jié)果的出現(xiàn)。

第三個方面是有著更加出色的環(huán)境適應(yīng)能力，在攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)中，其相關(guān)的算法模塊會對于場景之中，由于車流、人流、季節(jié)、氣候等等因素產(chǎn)生的光線、陰影變化不敏感，那么在這種狀況之下，就能夠使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)適用于多種不同的室內(nèi)外環(huán)境條件。

第四個方面是智能化的機器學(xué)習(xí)能力，在攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)中，在其中心處理器中加入了基于學(xué)習(xí)的圖像處理方法，在該算法的運行下，攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)可以對于已經(jīng)出現(xiàn)過的視頻監(jiān)控問題進行“記憶學(xué)習(xí)”，在相同的故障問題再次出現(xiàn)的情況下，就能夠在瞬間進行確認，提升了攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)的工作能力，將算法的有效性能做了進一步的提升。

第五個方面是自定義的檢測流程，攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)可以根據(jù)位置、時間、巡檢次數(shù)、巡檢項目、設(shè)備優(yōu)先級等等要素，來進行一個設(shè)置預(yù)案的準(zhǔn)備，在相關(guān)的管理工作人員進行預(yù)案審核、確認之后，攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)會依據(jù)預(yù)案自動進行巡檢攝像頭的工作，這樣不僅僅提升了系統(tǒng)的工作效率，而且在一定的程度上減少了人工進行巡檢的次數(shù)，節(jié)省了人力資源，提升了視頻監(jiān)控的質(zhì)量。通過攝像頭質(zhì)量檢測系統(tǒng)，實際的用戶不僅可以有效的預(yù)防，因為視頻采集設(shè)備導(dǎo)致的圖像質(zhì)量問題，而且還能夠及時的發(fā)現(xiàn)破壞監(jiān)控系統(tǒng)的不法行為，同時可以迅速的進行設(shè)備故障的處理，在最大的程度上保障了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的有效運行，幫助用戶清楚掌握前端設(shè)備的運行情況，使得用戶可以在更加輕松的狀況下運維大型安防監(jiān)控系統(tǒng)。同時也可以在最大的程度上，幫助用戶減少相關(guān)資源的投入，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率，并且合理的降低運維的成本投入。

3 結(jié)語

總的來說，對于視頻監(jiān)控及質(zhì)量診斷系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)，符合了現(xiàn)階段安防行業(yè)的發(fā)展需要，同時有助于安防行業(yè)相關(guān)技術(shù)更加深入的融入到相關(guān)設(shè)備中，提升了安防行業(yè)的技術(shù)進步水平，信息化、智能化、自動化逐步的成為了安防行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，有效的推動了企業(yè)對于技術(shù)的研發(fā)。