CN102131101A - 智能视频图像质量自动分析***及其分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能视频图像质量自动分析***及其分析方法，所述***包括控制装置、视频分析装置和连接图像采集装置的视频矩阵；其特征在于所述控制装置与视频分析装置通讯，负责将视频图像分析的指令请求发送给视频分析装置，并接受视频分析装置分析的结果显示给用户；所述视频分析装置与视频矩阵通讯，根据控制装置的指令从视频矩阵中获取视频图像，对视频图像进行分析，得到视频图像的分析结果，将视频图像的分析结果传输给控制装置。该***测量精度高，重复性、一致性好，***性价比高、可靠性好。指标算法科学先进，判定精确率达到 90% 以上。

Description

智能视频图像质量自动分析***及其分析方法

技术领域

本发明属于视频监控技术领域，涉及一种视频监控设备的故障检测方面，特别是一种智能视频图像质量自动分析***及其分析方法。

背景技术

视频监控是安全防范***的重要组成部分，以其直观、准确、及时和信息内容丰富而广泛应用于交通、民防、社区、商场等多种场合。视频监控是一种防范能力较强的综合***。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。

现有技术中视频监控设备由于大多安装在外场，很容易受到环境因素(潮湿、灰尘等)以及其他人为恶意破坏等因素；另外还有其自身的设备老化问题；伴随出现各种故障，如黑屏、蓝屏、马赛克、干扰条纹、扰动、雪花、焦距无法调整、移动无效等，另外视频在传输和变换的过程当中，由于受到各种因素的干扰，可能出现画面扰动、条纹等现象。然而，由于监控设备没有自动检测图像质量的功能，很多监控设备出现问题后没有人发现，仍然传送着错误的画面，这就给监控管理带来了很多不便，监控人员无法及时的发现案情，阻止案件的发生，进而影响城市治安和社会的稳定。

发明内容

本发明目的在于提供一种智能视频图像质量自动分析***，解决了现有技术中视频监控设备发生故障无法提示视频监控使用者、以及摄像头画面质量无法监测等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种智能视频图像质量自动分析***，包括控制装置、视频分析装置和连接图像采集装置的视频矩阵；其特征在于所述控制装置与视频分析装置通讯，负责将视频图像分析的指令请求发送给视频分析装置，并接受视频分析装置分析的结果显示给用户；所述视频分析装置与视频矩阵通讯，根据控制装置的指令从视频矩阵中获取视频图像，对视频图像进行分析，得到视频图像的分析结果，将视频图像的分析结果传输给控制装置。

优选的，所述控制装置与视频分析装置间设置交换机，所述交换机分别连接视频分析装置和连接图像采集装置的视频矩阵，所述控制装置通过交换机分别与视频分析装置、视频矩阵通讯。

优选的，所述视频分析装置内设置图像导入模块、图像检测模块和输出模块；所述图像导入模块用于将视频图像导入视频分析装置内，并对视频图像进行预处理；所述图像检测模块用于对视频图像的参数进行检测，并汇总到输出模块中输出；所述输出模块用于将视频图像的参数通过连接线传输给控制装置。

优选的，所述图像检测模块包括单色屏检测模块、清晰度检测模块、马赛克检测模块、云台检测模块、摄像机参数检测模块。

优选的，所述单色屏检测模块用于检测视频图像中每个像素在RGB颜色模式中各分量的比重，判断视频图像是否存在黑屏、蓝屏、灰屏现象；所述清晰度检测模块用于对视频图像的边缘特征进行检测，判断视频图像的清晰度；所述马赛克检测模块用于检测视频图像中的马赛克现象；所述云台检测模块用于检测云台转动方向和转动情况；所述摄像机参数检测模块根据视频图像的清晰度变化判断摄像机焦距变化信息。

优选的，所述图像导入模块设置有视频输入接口，所述视频输入接口与视频矩阵通过VGA线直接连接，接受6路模拟视频输入。

优选的，所述控制装置、交换机、视频分析装置和视频矩阵构成视频监控局域网，所述视频分析装置和视频矩阵间通过交换机进行网络通讯。

优选的，所述控制装置通过数字输入输出接口与视频矩阵数字输入输出接口连接，所述视频矩阵的视频信号通过连接线连入视频分析装置的视频信号输入接口，所述视频分析装置的控制信号发送端口与控制装置的RS232接口连接。

优选的，所述视频分析装置的控制信号发送端口通过网络交换机与控制装置的RS232接口连接；所述控制装置的指令由数字输入输出接口输出后通过网络交换机与视频矩阵数字输入输出接口连接。

本发明的视频矩阵可以为现有产品，通过将视频图像从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道显示。可以有一个M×N矩阵，可以同时支持M路图像输入和N路图像输出。

本发明技术方案智能视频图像质量自动分析***中视频分析装置可以实现对视频图像质量进行自动检测与分析，特别涉及对视频图像黑屏、蓝屏、灰屏、清晰度、马赛克、云台上下转动、云台左右转动、摄像机焦距八项质量指标进行自动分析检测。

本发明可以通过视频图像质量自动分析***检测并反馈结果，通过使用计算机视觉分析技术和图像识别技术，极大地提高了设备维护效率，由以前无目的、无针对性的巡检到设备故障自动检测、自动报警，提高了外场监控设备的巡检效率，提升了视频监控***智能化水平。

本发明弥补了视频图像自身无法自动检测出错误画面并报警的缺陷，从而提供一种自动分析图像质量的视频分析仪，能够根据要求定时定期的对监控视频图像进行检测，自动分析形成结果，并形成判定结果报表，及时反馈给维保人员，从而提高外场摄像机的巡检效率，提升视频监控***智能化水平。

本发明视频图像质量自动分析***的控制装置为一台嵌入视频图像质量自动分析程序的工控机，其中检测程序可对输入的视频图像自动进行“黑屏、蓝屏、灰屏、清晰度、马赛克、云台上下转动、云台左右转动、摄像机焦距”等八项质量指标的检测。

视频图像各个质量指标的自动分析程序算法描述如下：

(1)分析视频图像中每个像素在RGB颜色模式中各分量的比重，判断是否存在黑屏、蓝屏、灰屏三种现象；

(2)图像清晰度越高，其图像纹理越清晰，边缘特征越明显，反之亦然；基于这一理论，本***提出基于边缘特征的视频图像清晰度检测算法，实现对图像清晰度的检测和分析；

(3)在视频图像中，马赛克表现为一系列形状一致、颜色分布均匀的矩形块；根据马赛克自身的特点，本***提出基于区域增长的视频图像马赛克检测算法；

(4)云台在每个方向转动一定角度后，视频图像背景必然会发生变化；本***提出基于背景分离的帧间差分比较算法检测云台在上下左右四个方向上是否正常转动；

(5)摄像机焦距在收缩的过程当中，得到的视频图像清晰度是按照一定规律来变化的，本***提出基于清晰度变化的算法来检测摄像机焦距是否能正常放大或者缩小。

检测指标既有单帧指标，又有连续多帧指标，判定依据充分，合理。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

本发明技术方案中***可快速测试视频传输信道，测试结果可直接以图形或数据形式显示在控制装置的计算机屏幕上，也可打印出相应的图形或数据。本发明***测量精度高，重复性、一致性好，***性价比高、可靠性好。指标算法科学先进，判定精确率达到90％以上。

本发明视频分析装置通过标准串口与视频矩阵连接使用，控制装置的工作界面友好。视频分析装置结构简单、实现方便可靠，能对视频图像进行自动分析检测，并及时反馈信息，从而对监控设备实现有效合理的监管，提高提高了外场监控设备的巡检效率，，且不影响原有视频矩阵键盘的正常工作。本发明***通用性强，能使用于不同品牌、不同规格的视频监控***。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例视频图像质量自动分析***的***架构图；

图2为本发明实施例视频图像质量自动分析***的另一***架构图；

图3为本发明实施例视频图像质量自动分析***的视频矩阵、控制装置、视频分析装置接口连接图；

图4为本发明实施例视频图像质量自动分析黑屏的方法流程图；

图5为本发明实施例视频图像质量自动分析灰屏的方法流程图；

图6为本发明实施例视频图像质量自动分析蓝屏的方法流程图；

图7为本发明实施例视频图像质量自动分析清晰度的方法流程图；

图8为本发明实施例视频图像质量自动分析马赛克的方法流程图；

图9为本发明实施例视频图像质量自动分析云台转动情况的方法流程图；

图10为本发明实施例视频图像质量自动分析摄像机焦距调节情况的方法流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例

如图1和图2所示，该智能视频图像质量自动分析***，包括控制装置、视频分析装置和连接图像采集装置的视频矩阵；所述控制装置与视频分析装置通讯，负责将视频图像分析的指令请求发送给视频分析装置，并接受视频分析装置分析的结果显示给用户；所述视频分析装置与视频矩阵通讯，根据控制装置的指令从视频矩阵中获取视频图像，对视频图像进行分析，得到视频图像的分析结果，将视频图像的分析结果传输给控制装置。

如图2所示，所述控制装置与视频分析装置间可以设置交换机，所述交换机分别连接视频分析装置和连接图像采集装置的视频矩阵，所述控制装置通过交换机分别与视频分析装置、视频矩阵通讯。

视频分析装置内设置图像导入模块、图像检测模块和输出模块；所述图像导入模块用于将视频图像导入视频分析装置内，并对视频图像进行预处理；所述图像检测模块用于对视频图像的参数进行检测，并汇总到输出模块中输出；所述输出模块用于将视频图像的参数通过连接线传输给控制装置。所述图像检测模块包括单色屏检测模块、清晰度检测模块、马赛克检测模块、云台检测模块、摄像机参数检测模块。

所述单色屏检测模块用于检测视频图像中每个像素在RGB颜色模式中各分量的比重，判断视频图像是否存在黑屏、蓝屏、灰屏现象；所述清晰度检测模块用于对视频图像的边缘特征进行检测，判断视频图像的清晰度；所述马赛克检测模块用于检测视频图像中的马赛克现象；所述云台检测模块用于检测云台转动方向和转动情况；所述摄像机参数检测模块根据视频图像的清晰度变化判断摄像机焦距变化信息。

图像导入模块设置有视频输入接口，所述视频输入接口与视频矩阵通过VGA线直接连接，接受6路模拟视频输入。所述控制装置、交换机、视频分析装置和视频矩阵构成视频监控局域网，所述视频分析装置和视频矩阵间通过交换机进行网络通讯。

在实际应用时，所述控制装置通过数字输入输出接口与视频矩阵数字输入输出接口连接，所述视频矩阵的视频信号通过连接线连入视频分析装置的视频信号输入接口，所述视频分析装置的控制信号发送端口与控制装置的RS232接口连接。当然，在局域网环境中，所述视频分析装置的控制信号发送端口通过网络交换机与控制装置的RS232接口连接；所述控制装置的指令由数字输入输出接口输出后通过网络交换机与视频矩阵数字输入输出接口连接。

本发明视频分析装置为一台嵌入视频图像质量自动分析程序的工控机，其中检测程序可对输入的视频图像自动进行“黑屏、蓝屏、灰屏、清晰度、马赛克、云台上下转动、云台左右转动、摄像机焦距”等八项质量指标的检测。

视频图像各个质量指标的自动分析程序算法描述如下：

(1)分析视频图像中每个像素在RGB颜色模式中各分量的比重，判断是否存在黑屏、蓝屏、灰屏三种现象。

具体的说，如图4所示，当视频分析装置获取到视频图像后，循环计算视频图像的像素点的像素值，判断R/G/B三个分量像素值是否都小于黑色有效阈值。即当第一个像素点的像素值，然后判断第一个像素点的像素值的R/G/B三个分量像素值是否都小于黑色有效阈值，条件成立时，有效像素点数量增加，继续遍历下一像素点。当有效像素点数量超过阈值时，表示有效像素点数量的像素值符合黑屏条件，可以判断视频图像为黑屏；否则遍历完成时有效像素点数量低于阈值时为非黑屏。

与此同理，如图5所示，当视频分析装置获取到视频图像后，循环计算视频图像的像素点的像素值，判断R/G/B三个分量像素值是否相同来判断是否灰屏。如图6所示，当视频分析装置获取到视频图像后，循环计算视频图像的像素点的像素值，判断R/G/B三个分量像素值是否同时满足R＜10，G＜10，B＞200这三个条件判断是否蓝屏。

(2)图像清晰度越高，其图像纹理越清晰，边缘特征越明显，反之亦然；基于这一理论，本***提出基于边缘特征的视频图像清晰度检测算法，实现对图像清晰度的检测和分析。

如图7所示，当视频分析装置获取到视频图像后，通过canny算法对视频图像进行边缘化处理，通过计算边缘化处理后的图像的像素点数量，通过判断边缘化处理后的图像的像素点数量是否大于阈值来判断视频图像的清晰度情况。

(3)在视频图像中，马赛克表现为一系列形状一致、颜色分布均匀的矩形块；根据马赛克自身的特点，本***提出基于区域增长的视频图像马赛克检测算法。

如图8所示，当视频分析装置获取到视频图像后，确定有效马赛克的最小边长，根据有效马赛克的最小边长确定扩张基准点，由扩张基准点形成需要进行马赛克判断的矩形，通过判断进行马赛克判断的矩形是否为有效马赛克来确定有效马赛克的数量，当有效马赛克的数量小于10时，表明视频图像中含有少量马赛克；当有效马赛克的数量大于10小于30时，表明视频图像中含有马赛克；当有效马赛克的数量大于30时，表明视频图像中含有大量马赛克。

(4)云台在每个方向转动一定角度后，视频图像背景必然会发生变化；本***提出基于背景分离的帧间差分比较算法检测云台在上下左右四个方向上是否正常转动。

如图9所示，当视频分析装置获取到视频图像后，通过连续多帧视频图像得到当前视频图像的背景；然后将云台下上左右方向转动一定角度继续计算连续多帧视频图像的背景，然后对云台转动前的视频图像背景和云台转动后的视频图像背景进行差分计算，判断云台转动前的视频图像背景和云台转动后的视频图像背景是否相同。当相同时，表明云台转动不正常。

(5)摄像机焦距在收缩的过程当中，得到的视频图像清晰度是按照一定规律来变化的，本***提出基于清晰度变化的算法来检测摄像机焦距是否能正常放大或者缩小。

如图10所示，当视频分析装置获取到视频图像后，通过连续多帧视频图像得到当前视频图像的背景；然后将调节摄像机焦距远近继续计算连续多帧视频图像的背景，然后对调节前后的视频图像背景进行差分计算，判断调节前后的视频图像背景是否相同。当相同时，表明摄像机焦距远近伸缩不正常。

本实施例的视频图像质量自动分析***可以为数字信号***和模拟信号***进行分析。如附图3所示，视频分析装置提供两个公共接口。一个接口为视频输入接口，可以同时采集6路模拟视频，在实际检测中，可以用5路做检测，1路做实时图像，用来从视频矩阵(模拟信号***)或者动态解码器(数字信号***)获取要分析的视频；另一个接口一方面接收前端***发来的视频分析信号，另一方面把视频图像质量检测分析结果发送给前端设备，以便显示分析。工作时，视频分析装置根据接收到的分析任务，获取待分析的视频数据，通过内置的视频图像质量自动分析程序检测八个质量指标，分析结果可通过公共接口反馈回前端，以便显示分析。

视频分析装置可单独安装，使用时只要符合视频分析仪的公共接口参数即可。视频分析装置可按照到数字信号和模拟信号***中。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能视频图像质量自动分析***，包括控制装置、视频分析装置和连接图像采集装置的视频矩阵；其特征在于所述控制装置与视频分析装置通讯，负责将视频图像分析的指令请求发送给视频分析装置，并接受视频分析装置分析的结果显示给用户；所述视频分析装置与视频矩阵通讯，根据控制装置的指令从视频矩阵中获取视频图像，对视频图像进行分析，得到视频图像的分析结果，将视频图像的分析结果传输给控制装置。

2.根据权利要求1所述的智能视频图像质量自动分析***，其特征在于所述控制装置与视频分析装置间设置交换机，所述交换机分别连接视频分析装置和连接图像采集装置的视频矩阵，所述控制装置通过交换机分别与视频分析装置、视频矩阵通讯。

3.根据权利要求2所述的智能视频图像质量自动分析***，其特征在于所述视频分析装置内设置图像导入模块、图像检测模块和输出模块；所述图像导入模块用于将视频图像导入视频分析装置内，并对视频图像进行预处理；所述图像检测模块用于对视频图像的参数进行检测，并汇总到输出模块中输出；所述输出模块用于将视频图像的参数通过连接线传输给控制装置。

4.根据权利要求3所述的智能视频图像质量自动分析***，其特征在于所述图像检测模块包括单色屏检测模块、清晰度检测模块、马赛克检测模块、云台检测模块、摄像机参数检测模块。

5.根据权利要求4所述的智能视频图像质量自动分析***，其特征在于所述单色屏检测模块用于检测视频图像中每个像素在RGB颜色模式中各分量的比重，判断视频图像是否存在黑屏、蓝屏、灰屏现象；所述清晰度检测模块用于对视频图像的边缘特征进行检测，判断视频图像的清晰度；所述马赛克检测模块用于检测视频图像中的马赛克现象；所述云台检测模块用于检测云台转动方向和转动情况；所述摄像机参数检测模块根据视频图像的清晰度变化判断摄像机焦距变化信息。

6.根据权利要求3所述的智能视频图像质量自动分析***，其特征在于所述图像导入模块设置有视频输入接口，所述视频输入接口与视频矩阵通过VGA线直接连接，接受6路模拟视频输入。

7.根据权利要求3所述的智能视频图像质量自动分析***，其特征在于所述控制装置、交换机、视频分析装置和视频矩阵构成视频监控局域网，所述视频分析装置和视频矩阵间通过交换机进行网络通讯。

8.一种通过智能视频图像质量自动分析***进行智能分析视频图像质量的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（1）以控制装置、视频分析装置和连接图像采集装置的视频矩阵为硬件构建智能视频图像质量自动分析***；

（2）视频分析装置导入视频矩阵捕捉的视频图像，根据视频图像判断视频矩阵的图像采集装置是否存在黑屏、蓝屏、灰屏现象以及检测视频图像的清晰度、马赛克、云台转动情况和摄像机焦距参数；

（3）将检测结果传输给控制装置。

Images