基于此,智能视频检测技术在强烈的需求下,不断得到完善并投入到实际项目中,并发挥着越来越重要的作用。以北京朝阳区的图像信息系统为例,在建设数年后,系统运行和维护常常需要花费大量的时间和人力,并且不同的维护人员对图像质量是否合格判断不一。为解决此问题,该系统引入了东方网力的IVS视频诊断系统。借助该IVS诊断系统能对视频图像的各种参数进行检测,系统自动判断不符合标准的视频,并发出报警信息及形成统计报表。1台视频诊断服务器能完成5000路视频图像的自动巡检,耗时仅需1个多小时,为系统的维护带来了巨大的便利。
需求推动发展
朝阳区图像信息系统的视频诊断应用佐证了视频质量诊断系统在安防监控应用中的重要性。海康威视数字技术股份有限公司产品经理黄丹平说道:“目前已经有不少厂家开始涉足IPC系统诊断研发,目前主要采用后端统一检测诊断为主,在前端设备植入诊断算法的厂家还不多。现今已出现手提式的IPC系统诊断工具,能够对监控系统进行随机的视频质量诊断;也有系统型的,在整个监控系统中加入视频质量诊断设备,可随时对系统的视频质量进行检测,给出报表和统计图等。”
在数目庞大的监控系统面前,人工检测维护费时费力,效率低下,急需一种自动地、定时定期地对系统进行检测和提醒,以达到对监控资源的有效利用,因此,只要是监控点数目较多的系统都有集成视频质量诊断应用的需求。目前在公安部门、交通部门、电力行业、大型建筑群、“平安城市”项目、监控运维商(如电信/移动/监控集成商)等各行各业都对此应用有较大的需求。
视频质量诊断技术从初现端倪到现在,已历经了近十个年头,自进入数字化和网络化时代后,新技术为视频诊断提供了技术基础和环境,随着监控网络越来越大,视频诊断应用迎来了高速发展的局面。
技艺日进千里
视频质量诊断系统,其实质就是对图像效果的智能分析应用,是智能分析系统中的一部分。英思杰王会武直言,视频质量诊断的出现,改变了传统大型视频监控系统运行效率低下的现状,便于管理者及时发现视频监控故障,可加快事件响应速度,同时也缓解了人力的不足。
系统构成
基于视角不同,视频诊断系统组成表述有所不同:
按架构组成划分:可分为服务器和客户端,此种模式适用于后端纯软件分析系统,系统采用模块化设计,通过独立的服务器进行分析,再将检测结果在客户端中呈现出来;
按设备组成划分:可分为硬件系统和软件系统,其中软件系统又可划分为分析算法和管理软件;
按功能模块划分:包括视频质量轮询诊断模块、系统诊断信息查询模块、系统管理配置模块以及数据库(背景帧及诊断报表保存)。
算法奠定核心
视频质量诊断系统是通过从数据库中调取原始图像(正常图像信息)与实时视频图像进行比对后,判断实时视频流的图像画质是否处于正常状态。运算过程中,要想得出最准确、最接近实际的诊断信息,要求对运行的算法更深度的优化。因此,所有接受采访的厂家均一致认为,视频质量诊断系统的核心技术就是对各种不同类型的视频质量问题的检测算法。 据苏州科达科技有限公司营销中心副总经理刘志强介绍,截至目前,视频质量诊断系统可检测的异常视频类型有:视频源丢失、画面冻结、清晰度异常、亮度异常、过曝、噪声、偏色、遮挡、移位、条纹、聚焦异常以及云台失控等,这些异常现象是由不同的原因造成的,因此,视频诊断系统对不同的异常现象,所采用的诊断方式也不一样:
信号丢失、画面冻结:通常采用模板比对的方法进行检测;
云台失控:由诊断服务器发出云台运动指令,通过图像的运动情况来分析判断云台是否按照指令在运转; 对于其它几种故障,表现出来的现象不同,图像呈现的特点也不同,结合视频图像处理、人眼视觉模型、以及机器视觉的方法,分别设计不同的检测模块(检测器)。
从上可知,视频诊断更多的是采用比对的方式来判断图像是否出现异常。海康威视王丹平介绍到:“检测工具主要是应用计算机视觉(Computer Vision)算法,对监控系统中前端设备的常见图像质量故障问题进行诊断,通过大量的实际场景监控视频片段,对检测器进行训练。在诊断过程中,每种检测器提取相对应的图像特征,根据事先训练学习的判断法则,对故障的类型进行判定,同时确定故障的严重程度。对于出现误判、漏判的视频,可以加入到训练样本中,进行再训练再学习,以对检测器进行改进,进一步提高检测器性能。”
受核心算法的影响,不同厂家的视频诊断系统的诊断效果会略有差异。目前视频质量诊断工具能够对常见的视频质量问题进行比较准确检测的如黑屏、条纹干扰、雪花点、画面冻结等,精度能够达到80%-90%或更高。
为提高诊断的正确率,很多厂家都对自己的产品设计有诊断精度阀值调节,如东方网力的视频诊断模块对各项指标,提供0-100范围内的自定义设置,可根据实际应用调节报警阈值。通用情况下,算法的准确率能达到99%,漏报率小于0.5%,误报率小于1%,有很强的环境适应性和抗干扰能力。
诊断频率
视频质量诊断系统主要是以轮巡的方式进行,逐个覆盖监控系统中的每一个设备。影响单位时间内进行视频质量诊断次数的因素很多,主要有系统容量、硬件性能、检测算法运行速度、客户需求等。根据客户需求和实际情况,目前一般采用以下两种方式进行轮巡。
持续轮巡:就是循环地对系统中的每一个设备进行检测,只要设备出现故障即可很快得到发现并报警;
间歇性轮巡:为降低系统硬件资源的消耗,只在某一段时间进行轮巡;为能兼顾各种视频问题的检测,多采用在白天进行巡检。
兼容性与标准仍存较大问题
有待臻于完善
在各类项目的需求下,视频质量诊断技术日益受到厂家、用户的关注。现如今,专注视频诊断研发的厂家已不在少数,几乎做智能分析/平台开发的厂家或多或少支持视频诊断功能。大型项目毕竟少数,部分厂家认为没有必要在视频诊断上为少数的大型项目专门投入更大的人力、物力和财力,若需要时,与第三方厂家合作即可。另外,虽然客户对监控系统拥有更多功能的愿望,但更多功能意味着更多的投入。这些原因导致正在成长的视频诊断技术仍有很多问题有待完善。
硬件处理性能有限
无论软件算法如何优良,都是基于硬件实现的,硬件处理能力跟不上,再强大的软件处理功能也无法完全施展开来。就目前来说,制约视频质量诊断分析首要问题就是硬件。东方网力IVS产品部同仁指出,视频诊断是一个复杂的过程,第一,诊断过程需要占用大量的系统资源,这种实现模式会对后端资源带来较大压力,特别是随着高清图像的增多,对服务器的处理能力依赖性更强;第二,受网络带宽的制约,IPC系统诊断工具是基于PC的后端软件分析,由于需要网络将视频传输至后端,可能会带来丢包等问题。目前东方网力研发了基于4核可并发进行4路诊断的检测器,每小时能诊断3600路。在检测速度方面,无PTZ检测时,检测时间小于2.5秒,有PTZ检测时,检测时间小于4秒;为解决各类算法的同时运行,他们采用负载均衡原则,即一个系统中集成多个检测器(检测模块),系统将根据系统的实时负荷能力对视频流分流到空闲检测器中进行诊断,达到快速检测、充分利用系统资源的目的。