浅议视频异常诊断技术在视频监控中的应用

　　[摘要]本文在典型监控系统的基础上，结合现在的视频诊断技术和实际情况，提出了一种分布式的视频异常诊断系统模型，依此模型设计的系统能解决监控系统在运维中碰到的实际问题。
　　[关键词]视频监控、分布式、视频异常诊断、模块化
　　中图分类号: TN91文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)03(a)-0000-00
　　1背景
　　目前，随平安城市视频监控项目的推进，无数的摄像头遍布在城市的角落，昼夜不停的监视和录像，为改善社会治安作出了突出的贡献，但是由于一些外界的原因，比如供电故障、网络故障、恶劣天气、设备故障等等，都会导致视频无法正常使用，一旦在故障期出现案件，就无法提供关键视频数据用于事后分析和判断。
　　传统的做法是使用人工巡检，安排一定数量的人员每固定周期巡检各个设备，这种方法不仅效率低，而且及时性差。
　　根据目前监控行业运营的现状，我们提出了一种智能化的视频质量诊断系统，它按照诊断预案自动对摄像头进行检测，使用智能算法，对视频进行分析，记录所有的检测结果并产生预警。
　　利用这套系统，用户能够有效预防因视频采集设备、视频传输等环节导致的图像质量问题及所带来的损失，并及时发现破坏监控系统的不法行为。在设备、传输发生问题后，可以迅速进行处理，保障监控系统有效运行，轻松维护大型监控安防系统。常见图像异常问题
　　2常见问题及关键技术
　　常见的视频异常类型有视频清晰度异常、视频亮度异常、视频噪声异常、视频偏色、视频抖动以及其他视频信号异常。
　　1，视频清晰度异常检测，检测由于聚焦不当、镜头损坏、异物遮挡或人为蒙蔽引起的视野主体部分图像模糊/遮挡。
　　解决方法：
　　摄像机清晰度检测，采用频谱分析方法，通过图像频域各频段的比例关系，得到图像的清晰度指标，当视频清晰度指标低于设定阈值，启动报警程序。
　　2，视频亮度异常检测，检测由于摄像头故障、增益控制紊乱、照明条件异常或人为恶意遮挡等原因引起的画面过暗、过亮等。
　　解决方法：
　　以视频图像的灰度直方图为特征，采用机器学习的方法，分别对画面过暗和过曝两类视频图像的直方图进行学习，得到亮度检测分类器，对视频进行实时监测。
　　3，视频噪声异常检测，检测由于线路老化、传输故障、接触不良、电磁干扰等因素造成的视频图像叠加噪声。
　　解决方法：
　　分析视频中的高频区域，与无噪声视频的经验高频区域进行比较，进行一次筛选。筛选后的视频图像，进一步做噪声位置分布统计，如果图像中的高频分量占比较大并且位置分布均匀，则判断为噪声异常。
　　4，视频偏色检测，检测由于线路接触不良、外部干扰或摄像头故障等原因造成的视频画面偏色
　　解决方法：
　　将视频图像的颜色空间变换到HSV空间，并将视频图像分为m×n个区域，分别统计每个区域内的图像饱和度和色度，与在该场景下的正常视频的饱和度和色度进行比较，当所有区域的饱和度和色度都与正常视频出现差异且持续一段时间，则判定视频偏色。
　　5，视频抖动检测，检测摄像机抖动引起的画面抖动现象。
　　解决方法：
　　通过提取视频中的特征点，并对特征点进行跟踪，得到每个特征点的运动轨迹。综合所有特征点的轨迹，得到画面的整体移动轨迹，当绝大多数的特征点运动轨迹一致，并且轨迹呈往复运动，则判定视频出现抖动，往复运动的振幅强度判断视频的抖动程度，当抖动剧烈时及时报警。
　　6，其他视频信号异常检测，检测因前端摄像机工作异常、损坏、人为恶意破坏或视频传输环节故障而引起的间发性或持续性的视频缺失、画面冻结等现象。
　　解决方法：
　　摄像机运行过程中，持续统计图像的直方图分布的信息量，视频帧间差异等特征，如果发现直方图分布信息量出现异常，或长时间的无帧差现象，则输出报警信号。
　　3系统特点
　　系统结合当前视频诊断的技术发展趋势和实际需求，是一套整体性价比极高的设计方案。
　　系统采用分布式结构，从监控网络获取视频信号后，利用视频诊断服务器完成视频诊断功能，视频诊断服务器将诊断结果通过Web服务器发送给用户，并在数据库服务器中记录有关信息，用户可以通过Web页面监控系统状态，进行信息查询、统计，设置诊断预案，维护设备信息，进行系统管理等各种操作。利用Web服务器完成用户交互，利用数据库服务器存储诊断结果和系统配置。
　　依据用户网络状况和部署规模、需求，上述各个服务可以采用一台或多台服务器实现，可以集中部署在监控中心，或分布在各个分中心。
　　界面友好
　　系统功能强大，界面友好，软件设计人性化，易于被普通用户掌握、操作和使用
　　算法优异
　　采用领先的视频图像处理算法，能够检测几乎常规使用状况下的所有视频异常情况。
　　运行安全
　　作为已有监控系统功能的完善和扩充，质量诊断系统只需要从原有监控系统中获取视频数据即可，不会对已有系统的运行造成影响。
　　系统具有多级安全级别控制、操作人员权限控制、数据传输安全控制等，保障操作的安全和数据的安全。
　　易于扩展
　　系统采用模块式结构，扩展非常容易。随着诊断路数、诊断任务的变化，只需要调节业务处理服务的数量即可。每个业务处理服务支持的诊断数量根据并发诊断数量和服务器硬件配置而不同。在通常的业务模式和正常网络环境下，采用一台高性能服务器，一个业务处理服务可支持超过2400路/小时的视频诊断任务。
　　系统所采用的技术手段遵循业界标准，特别是提供了标准接口，使系统具有良好的兼容性，能够与其它系统连接，同时可适应今后的升级或扩展。
　　维护简单
　　系统具有完备的功能，易于升级扩展，具有较长的使用周期，能够在较长的时间段内满足应用需求
　　4总结
　　本文给出了一种应用于大型监控系统维护的系统模型和解决方案，并对其主要功能进行了介绍。
　　该系统投入之前，每一个巡检人员每天约能巡查2000个设备，例如某地区总共在线16000个设备，需要2个巡检人员，每个设备需要一个星期才能巡检一次。投入之后，每6个小时就可以自动巡检一次，只需要一个巡检人员，就可以做到设备的每天巡检。