中源家居:视频诊断在大规模网络视频监控系统中的应用

视频质量诊断系统是互信互通自主研发的一种智能化视频故障分析与预警系统，该系统专门针对“全球眼”这类大规模网络视频监控系统以往难于维护、经常出现无效录像的情况而研发，有利于帮助用户快速掌握前端设备运行情况，轻松维护大型监控安防系统。

文/北京互信互通信息技术股份有限公司 

一、系统概述 

该系统能够对视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡、云台失控、视频信号丢失等常见摄像头故障、视频信号干扰、视频质量下降进行准确分析、判断和报警。系统按照诊断预案自动对摄像头进行检测，并记录所有的检测结果。 

用户可通过Web网页对系统运行情况进行监控，接收报警，处理报警，查询历史信息，并可根据摄像头所在区域、品牌、故障类型、故障严重程度等不同属性进行多种统计分析。 

利用视频质量诊断模块，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。系统亦有利于帮助用户快速掌握前端设备运行情况，轻松维护大型监控安防系统。 

二、系统结构 

1、系统整体结构 

本产品采用分布式结构。从监控网络获取视频信号（支持模拟视频信号/DVR、流媒体等数字视频信号）后，系统利用视频诊断服务器完成视频诊断功能，用户界面采用Web方式，后台利用数据库存储诊断结果和系统配置信息。 

依据用户网络状况和部署规模等不同需求，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。系统拓扑图如图一。 
  
  

   
图一：视频诊断系统架构图 

如图一, 视频诊断服务器可直接通过全球眼平台获得数字信号，也可以通过视频采集卡接入模拟信号，满足不同方式的应用。

经过视频诊断服务诊断后，系统将诊断结果通过Web服务器推送给用户，并在数据库服务器中存储记录日志信息。用户可以通过Web页面监控系统状态，并进行信息查询、统计，设置诊断预案，维护设备信息，完成系统管理等各种操作。 

整个系统的结构如图二所示，分为以下三个部分。 

  
图二：视频诊断系统结构图 

用户交互层：用户利用网络浏览器与系统进行Web交互。 
业务逻辑层：属于系统核心，提供Web服务、中央控制服务、业务处理服务、数据库服务等。 
数据源：提供用于分析的视频数据。 

2、系统功能模块 

本产品采用高度模块化设计，对视频质量诊断分析过程、业务处理应用和系统管理进行功能划分，设计各个功能模块。 

本产品包含用户交互层、业务逻辑层和视频数据源三层。用户交互层实现各种用户交互操作，包括用户登录、系统管理、摄像头管理、信息分析查询、视频诊断管理、故障处理等多个模块。业务逻辑层实现视频质量诊断，业务逻辑控制、视频数据接入、分析结果存储、Web服务等功能，包括Web服务、中央控制、逻辑控制模块、视频质量诊断模块、视频切换模块、数据库等。视频数据源提供用于进行视频质量诊断的视频数据。系统功能框架图如图3： 

  
图三：视频诊断系统功能框架图 

三、产品功能 

本产品利用先进的图像处理技术，提取图像时空特征，并从人眼感知的角度来进行定性，实现视频故障/异常诊断、故障/异常严重性评判。典型视频故障如下：  
  

系统的业务功能分为用户登陆、摄像头管理、视频诊断管理、故障处理、信息分析查询和系统管理六个部分： 

（1）    用户登录 

登录/退出：用户使用Web客户端登录系统，需要输入用户名和密码。登录后可进行权限内的各项操作。 

（2）摄像头管理 

摄像头信息管理：对摄像头的基本信息、供应商信息、设备维护记录进行管理。支持所有信息数据的批量导入/导出。当系统检测到有故障设备时，用户利用这些信息能够方便地安排设备维护。同时故障、维护信息的记录为信息查询和统计分析提供了数据基础。

摄像头分组管理：摄像头可根据所属区域进行分级和分组管理，为摄像头的管理、查询提供更直观、方便的途径。例如依据监控中心/分局/派出所/街道等因素对摄像头进行分组管理。 

（3）视频诊断管理 

自动预案：系统根据用户设置好的预案，自动按照预案规则对摄像头进行诊断。 

手动控制：用户可以直接选择目标摄像头进行诊断。 

诊断算法参数设置：对诊断算法参数、灵敏度进行设置。根据预案，可以设置对应的参数。也可根据用户需要对某个摄像头进行单独设置。例如对于某些工作年限较长的摄像头，用户可以降低检测的灵敏度；对于工作在光线较弱环境或时段下的摄像头，用户可以下调“过暗”的判别标准等等。 

诊断结果显示：将诊断结果实时显示到登陆用户Web页面上。

（4）故障处理 

故障报警：除了Web页面上的报警提示外，还可通过多种方式通知用户故障信息。包括语音、电子邮件，短信（可选）等。 

故障处理：用户接到故障报警后对故障进行确认，并派发维护任务给有关人员。

（5）信息分析查询 

信息查询：对历史诊断记录进行查询。 

统计分析：结合多种因素分析设备运行状况。 

报表生成：将查询分析结果生成报表输出。 

（5）系统管理

用户管理：对用户进行查询、添加、编辑、删除等操作。对用户权限进行设置。 
系统设置：视频诊断服务器、Web服务器和数据库服务器的配置。 
日志维护：系统日志、用户操作日志的查询、管理。 
视频诊断功能如表一： 

表一：视频诊断功能详细情况 

四、 产品特点

视频质量诊断系统具备以下特点： 

 高准确度：针对视频监控系统的视频信号进行深入分析，设计先进的故障诊断检测器，并经过大量实际系统测试，检测准确率高； 

独特的球机运动失配解决方法：球机的PTZ运动过程会造成质量诊断误报。故障检测器在检测过程中首先进行摄像头运动分析，一旦发现摄像头处于PTZ运动过程中，则仅对摄像头运动不敏感的项目进行诊断分析，避免因运动原因造成误报； 

出色的环境适应能力：算法模块对于场景内由于车流、人流、季节、气候产生的光线、阴影变化不敏感，适用于多种不同的室内外环境； 

强化的学习能力：加入基于学习的图像处理方法，将算法性能进一步提高。

五、后记 

视频质量诊断系统作为安防领域的革新产品，是智能视频分析技术在全球眼监控系统运营维护方面的典型应用。在视频监控设备日益增多的今天，该系统的广泛应用，必将更加有利于帮助用户快速掌控前端设备运行情况，使系统维护智能化迈上一个新台阶。