视频监控及质量诊断

宣继涛

（西南科技大学城市学院 四川省绵阳市 621000）

当前的社会发展过程中，越来越多的技术被应用到现实生活之中，特别是在信息化技术不断普及的今天，技术的有效支撑使得很多行业都步入了发展的快车道。在安防行业之中，视频监控的发展在很大的程度上促进了安防行业的进步，安防市场也因此不断扩大，不仅仅是国家注重社会生活之中的安防建设，诸如进行平安城市等等项目建设，提升视频监控的覆盖程度，而且普通的社会群众也对于视频监控有着很大的重视，比如有着越来越多的人们会在自己的家中进行视频监控的安装，这样可以最大程度的保障私人财产的安全性。安防行业中视频监控的需求增加，也带来了对于视频质量的更高要求，而且视频监控的重要组成部分——前端摄像头的种类也非常多，设备数量可能会多达百万级别，这就对于后续的维护工作带来了挑战，进行适配性广、效果好的视频监控及质量诊断系统开发，已经具有极大的紧迫性，其相关的研发有着非常重要的现实意义[1]。

1 视频监控及质量诊断系统的整体架构

在该视频监控及质量诊断系统中，主要的是运用高度模块化的形式进行整体的构建设计，使得视频质量诊断的整个过程进行有效的功能划分，具体的可以分成三个功能部分，分别是视频质量诊断分析、业务的处理应用以及系统的管理，各个部分进行相对应的功能模块设计。而在整个视频监控及质量诊断系统中，会有着四个层级的设置，具体包括了应用层、业务的逻辑层、业务的支撑层与设备的接入层，下面对于各个层级的内容进行分析。在应用层之中，该层面主要的是来完成不同的用户交互操作过程，实际的运用工作人员，可以在这个层面进行诸如诊断任务设置、预案管理等等过程，而且在该系统的应用层中，还会有视频质量诊断结果管理，对于故障信息的查询，以及相关数据的统计功能[2]。

对于业务的逻辑层来说，其主要的是完成对于视频质量诊断的工作，在这个层面中，该系统能够调度相关的功能模块，首先对于异常的视频信息数据进行获取，这些信息数据多数是系统根据故障设定来自动截取的片段，接着在把异常的视频数据传输到视频分析位置后，开启视频数据的切换分析模式，在视频质量诊断算法的调用分析下，确认视频质量是否符合要求，最后就会把具体的诊断结果进行输出，交由相关的工作人员进行后续工作。在业务支撑层中，其主要的是对于用户的交互需要进行满足，使得上层的业务和用户可以进行有效的交互，这主要有系统可以提供的不同类型的视频接口，在网络连接服务上的有效运用，以及用户可以进行信息数据查询的数据库构建，用户能够在该层面获取一些更具人性化的服务。在设备的接入层中，该部分主要是为适配于不同的摄像设备而构建的，对于目前市面上较为主流并且应用范围广的摄像设备，系统都能够进行有效的接入，并且进行相关的视频质量诊断工作。

2 对于视频监控及质量诊断不同功能模块的分析

在该视频监控及质量诊断系统中，其主要实现的功能有六个方面：

第一个方面是该系统可以有效的接入目前市场上主流的IP 摄像头设备,支持ONVIF、GB28181 联网协议，而且支持海康、大华、宇视、中兴、三星等设备,非常方便于管理。

第二个方面是该系统能够对摄像头出现的常见图像质量故障,比如设备的连通性、画面偏色、信号缺失、清晰度故障、亮度故障、条纹干扰、场景变换、画面冻结、云台失效等等故障，有效的实现对上述视频图像故障类型进行巡检、诊断与分析。对于检测到的视频图像质量故障，有着能够提供详细的智能故障分析功能，为用户的运维管理工作提供详尽的故障解决参考信息[3]。

第三个方面是视频诊断在检测到设备出现异常状态后，会自动生成报警记录，并且以声音和文字方式通知运维人员及时处理。

第四个方面是该系统能够对图像质量故障进行分析、统计，并建立统一的故障分析库，为故障的排除提供准确可靠的依据，在发送设备图像质量故障报警时，可以针对每一个不同的异常故障给出具体的原因描述，方便运维人员对该设备故障的进行排除解决。

第五个方面是该系统可以按日期、设备品牌、设备标签、设备分组、诊断类型查询历史、诊断记录和报警记录，及该次诊断的图像依据来进行有效区分、对比[4]。

第六个方面是该系统可以采用多角度、多条件的方式进行及时、详尽的统计分析，比如按日、月、年等条件显示设备故障趋势图；按品牌、分组等条件显示设备故障对比图，为运维人员后续选用高品质的视频设备提供有力的参考依据，并且可以统计故障累积的实际时间。

视频监控及质量诊断系统要实现上述功能，就需要有相对应的六个模块进行支撑：

（1）首先来说，需要处理因为背景模型不合适而引起的视频质量误诊断问题，该系统中的视频质量诊断算法，主要的是依据单帧、两帧临近时刻的视频帧图像，来进行视频质量的不同诊断需要，也因此不会有对于背景模型的依赖，那么在实际的诊断过程中，就不用进行背景的更新和背景的建模，这样就会避免误检测情况的出现。

（2）在该视频监控及质量诊断系统中，要完成视频质量诊断工作，主要是由多台服务器进行的，这些服务器性能极高，各个服务器的配置均相同，在进行实际的视频质量诊断工作中，会把相关的任务平均分配给各个服务器，这样就会极大的缩短检测、诊断时间，达到诊断快速、准确的目标。而且对于用户来说，只需要在交互界面设置好诊断预案，那么该系统就会自动按照预案运行，节省了用户的人力投入[5]。

（3）在该系统中非常重视对于视频质量诊断结果的存储设计，用户每次首先接触到的是最近的视频质量诊断结果，并且会优先的提供出现问题的判定，同时会满足不同摄像设备的分类视频质量诊断结果存储，比如用户更换了摄像设备，那么该系统就会另行开辟出空间存储新的摄像设备视频质量诊断结果，便于用户的实际查阅。

（4）在该系统的故障信息存储部分，会有着曾经连接的所有存在问题的摄像设备的故障信息记录，系统可以基于卷积神经网络模型的机器训练和学习，有效的“记忆”视频质量故障图像，那么在以后的视频质量诊断中就可以更加迅速的检测到出现问题的部分。同时在用户的交互界面，可以分出多个屏幕进行视频、图像的对比，用户能够更加直观的发现问题。

（5）对于该系统来说，为用户提供了更加自主化的设定，用户能够依据自己的需要，来进行不同时间段、不同区域、不同品牌等等的摄像设备的故障出现次数以及出现频率的统计，而且能够以用户需要的形式来进行展示，使得用户对于视频监控设备运行的状况有着直观的了解。

（6）在该系统中，会有着对于视频质量诊断结果的详细解释，并给出视频质量出现故障的可能原因，这样就会极大的便于工作人员进行维修工作，而且在系统的预案管理部分，用户能够便捷的设定检测开始的时间、检测的项目等等，系统会对预案进行自动化的执行[6]。

视频监控及质量诊断系统的有效运行，离不开摄像头质量的检测的系统，顾名思义摄像头的质量检测的系统，其实属于可以进行质量的检测、分析以及进行预警的智能化系统，对摄像头连通性，或者是视频的图像可能出现的雪花、抖动、云台是否转动以及视频信号丢失等常见的摄像头的故障，与视频的信号被干扰、其相关的图像质量下降，可以进行非常准确的分析。摄像头质量检测系统功能主要有：

（1）信息数据的查询以及进行相关的统计，第一个方面就是有关信息的查询，该功能一个重要的创新就是有着对于历史检测记录的保存，那么用户就能够查询到需要的以往的数据信息；第二个方面是对于设备信息数据的统计和分析，该系统可以对于设备的实际情况进行有效评估；第三个方面是进行相关状况的数据表格输出，也就是根据用户的需求，可以把已经得出的结论按照简单明了的形式进行纸质文件的输出。

（2）对于设施出现问题的有效解决，解决问题就需要先发现问题，该系统可以及时的发现各种问题的存在，然后进行报警，在整个报警的过程中，不仅仅只是在系统界面上进行相关的显示，还会直接的对于用户进行通知，比如会向用户发送手机信息、电子邮件等等，那么用户就可以及时的知晓设备存在的问题，然后就能够联系相关的维修工作人员进行处理解决。

（3）对于检测的有效管控，在这个功能中也存在两个方面的运用，其一是用户可以提前进行自动诊断预案的设置，在用户设置好相关的预案之后，该系统会自动的进行执行，对于摄像头进行诊断；其二是可以及时的进行相关结果的通知，会把存在问题的图像、视频投放到用户的监控界面之中[7]。

（4）设备管理以及用户的管理，实行的主要管理方式是把不同功能区域的摄像头进行分组，然后就可以依据一定的分类原则，进行有效的分组管理，这样会使得摄像头的检测、管理以及信息的查找更加便捷。

摄像头质量检测系统的主要特点有五个方面：

第一个方面是有着极高的准确精度，摄像头质量检测系统能够针对视频监控系统的视频信号进行深入分析，并且在该系统中设计了先进的故障检测模块，其对于相关的需要检测内容的检测准确率很高，那么在极高的准确精度下，摄像头质量检测系统可以在第一时间发现视频监控系统中的异常情况，并做出报警处理。

第二个方面是有着独特的球机运动失配的解决方案，对于球机的PTZ 运动过程来说，非常容易会出现关于视频监控系统的质量诊断误报，那么在摄像头质量检测系统的故障检测模块中，在实际的设备运行过程中，检测模块在工作之时，第一个步骤就是进行摄像头的运动状况分析，检查摄像头是不是处于一个PTZ 运动的过程之中，如果是那么就会再次对于摄像头的运动不敏感的问题来主要的完成诊断分析过程，在这种状况之下，因为主要检测的是运动是否符合要求，所以就可以避免运动的原因可能导致的误报结果的出现。

第三个方面是有着更加出色的环境适应能力，在摄像头质量检测系统中，其相关的算法模块会对于场景之中，由于车流、人流、季节、气候等等因素产生的光线、阴影变化不敏感，那么在这种状况之下，就能够使得视频监控系统适用于多种不同的室内外环境条件。

第四个方面是智能化的机器学习能力，在摄像头质量检测系统中，在其中心处理器中加入了基于学习的图像处理方法，在该算法的运行下，摄像头质量检测系统可以对于已经出现过的视频监控问题进行“记忆学习”，在相同的故障问题再次出现的情况下，就能够在瞬间进行确认，提升了摄像头质量检测系统的工作能力，将算法的有效性能做了进一步的提升。

第五个方面是自定义的检测流程，摄像头质量检测系统可以根据位置、时间、巡检次数、巡检项目、设备优先级等等要素，来进行一个设置预案的准备，在相关的管理工作人员进行预案审核、确认之后，摄像头质量检测系统会依据预案自动进行巡检摄像头的工作，这样不仅仅提升了系统的工作效率，而且在一定的程度上减少了人工进行巡检的次数，节省了人力资源，提升了视频监控的质量。通过摄像头质量检测系统，实际的用户不仅可以有效的预防，因为视频采集设备导致的图像质量问题，而且还能够及时的发现破坏监控系统的不法行为，同时可以迅速的进行设备故障的处理，在最大的程度上保障了视频监控系统的有效运行，帮助用户清楚掌握前端设备的运行情况，使得用户可以在更加轻松的状况下运维大型安防监控系统。同时也可以在最大的程度上，帮助用户减少相关资源的投入，提高视频监控系统的工作效率，并且合理的降低运维的成本投入。

3 结语

总的来说，对于视频监控及质量诊断系统的设计开发，符合了现阶段安防行业的发展需要，同时有助于安防行业相关技术更加深入的融入到相关设备中，提升了安防行业的技术进步水平，信息化、智能化、自动化逐步的成为了安防行业的发展目标，有效的推动了企业对于技术的研发。