视频质量诊断和图像质量诊断视频质量分析算法

@[目前我们常说的视频质量诊断应用，主要分两种：

   一种是将视频质量诊断系统设在监控中心，通过中心矩阵或流媒体服务器来获取前端所有摄像机的视频信号，通过轮巡方式对各路视频进行检测。这种方式受限于网络带宽和服务器自身性能，上传画面质量无法保障，非真正意义的视频质量诊断，属于应急的视频检测，如黑屏、恶意破坏、遮挡等行为能及时给予预警，能检测“破坏性”的视频，提醒相关人员采取措施并及时处理。另外一种是将视频质量诊断系统设在前端网点，对网点视频故障(如视频清晰度异常、视频干扰、视频亮度异常、视频偏色、视频信号缺失、画面冻结等)进行检测，可对视频进行不间断的循环分析，对出现的故障可以通过平台客户端、手机APP、短信告警等形式予以提示，或者通过运维管理系统对相关故障信息上传中心进行统一管理，这种是以运维为主的视频质量检测，在前端网点检测视频信息不影响带宽资源，检测速度快。今后电信、联通将建视频专网，专网采用流量收费，耗费流量越大、费用越高。因此视频质量诊断系统设在网点，联网中心接收诊断和管理信息，极大节约流量，降低带宽租用成本。

对现有视频质量诊断功能做了整理，总结出14种诊断算法，分别对这14种算法做以下说明：

1-亮度过亮异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机照明异常、增益控制失效、摄像机故障或人为遮挡等引起的画面整体发白(有刺眼感），目标物体轮廓不清晰，整体画面过亮的现象。

算法解决原理：

    把图像先进行灰度处理，之后计算图像的平均亮度即可，亮度大于一定阈值，则报警。

2-亮度过暗异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机照明异常、增益控制失效、摄像机故障或人为遮挡等引起的画面整体偏黑，目标物体轮廓不清晰，整体画面过暗的现象。

算法解决原理：

    把图像先进行灰度处理，之后计算图像的平均亮度即可，亮度小于一定阈值，则报警。

3-对比度异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机线路故障、参数错误或其他摄像机故障等原因，所引起视频画面整体亮度跨度范围小、颜色饱和度低而造成的对比度异常的现象。

算法解决原理：

    先计算图片在灰度图上的均值和方差，当存在亮度异常时，均值会偏离均值点（可以假设为128），方差也会偏小，通过计算灰度图的均值和方差，就可评估图像是否存在对比度异常情况。

4-偏色异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机线路接触不良、外部干扰或摄像机故障等原因，所引起视频中的画面偏色的现象。

算法解决原理：

    把RGB图像转化成YUV图像，计算U分量和V分量的比值，从而得出色差的偏移量。

5-清晰度异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机视频中聚焦不当，异物遮挡等原因，所引起的画面视野图像模糊的现象。

算法解决原理：

    把彩色图像转化为灰度图像，对灰度图像的做边缘检测，本文采用sobel算子做处理，计算边缘的平均值，小于一定阈值则认为是清晰度异常。

6-噪声异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机线路老化，传输故障，接触不良，或者受到电磁干扰，所引起的视频图像中产生速切换变化的噪点，或细微密集网纹状噪声的现象。

算法解决原理：

   把图像划分成16*16块，分别计算每个子块的方差，计算最大方差和最小方差的信噪比，PSNR。

7-条纹异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机线路老化，传输故障，或者接触不良，或受到电磁干扰，所引起的视频图像画面中混有周期性的彩色、黑白型宽型带状、波纹、网状干扰的现象。

算法解决原理：

   把彩色图像转化为灰度图像，对灰度图像进行边缘检测，并统计大于设定阈值的点数量，分析这些点占整幅图像的面积比值。

8-冻结异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机视频传输调度系统故障所引起的视频流解码后的画面中，时间标识无变化而形成的画面冻结的现象。

算法解决原理：

   每隔T帧从视频中取一帧（防止相邻帧太相似引起误检），与当前帧做帧差图像DiffImage，统计DiffImage大于th阈值的点数量sum，可以设定多个，算法中设置了2个，统计连续N帧点sum都小于一定阈值，则认为是画面冻结。

9-信号丢失异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机损坏、电源故障或视频传输环节故障，引起的间发性或持续性的画面带有明显无信号表示的信号缺失现象。

算法解决原理：

   把图像划分成16*16的小块进行统计，计算局部小块的均值和方差，对方差进行排序，分别统计20和50（作为参考）对应的方差进行分析，小于一定阈值则认为信号丢失。

10-抖动异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机自身震动或受环境影响引起的画面抖动，所引起的视频现象画面整体呈现周期性平移式振颤或局部范围内不规则视频信号畸变的现象。

算法解决原理：

   每隔N帧取一帧，对取到的每帧进行特征点提取，对检测的相邻2帧进行特征点匹配，得到匹配矩阵，当匹配矩阵大于A时认为这2帧画面有抖动，当抖动帧数大于B时认为画面发生抖动。

11-遮挡异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机受外部因素形成异物遮挡，所引起的视频画面主体区域造成的部分或全部视野受阻，画面监控信息严重缺失的现象。

算法解决原理：

   彩色图像二值化，偏黑的部分为前景，其他部分为背景，对前景进行连通区域检测，求得最大连通区域面积，该面积整幅图像面积的比较即为遮挡率。

12-黑白图像异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机线路接触不良、外部干扰或摄像机故障等原因，所引起视频画面呈现灰度成像，未能还原物体真实色彩的现象。

算法解决原理：

   把彩色图像转化为HSV空间，计算H和S的变化量即可。

13-场景变更异常检测：

功能说明：

由于前端摄像机视野、角度被人为移动，所引起的视频画面主体区域与其初始场景相比，发生边界偏移或异物遮罩而造成的场景变换现象。

算法解决原理：

   对彩色图像做高斯建模，提取高斯建模的前景图像，计算前景图像的变化量，大于设定值后，则报警。

14-场景剧变常检测：

功能说明：

由于前端摄像机传输故障、外部信号干扰或前端设备故障，所引起的视频画面范围内存在像素块的跳变、叠加，剧烈闪烁等不规则视频信号畸变而造成的场景剧变现象。

算法解决原理：

   对彩色图像做高斯建模，提取高斯建模的前景图像，计算前景图像的变化量，大于设定值后，则报警。

诊断算法界面

条纹检测结果
诊断算法demo百度网盘地址：链接：https://pan.baidu.com/s/1zt6WZn-cx3l88XVIif7fOg 提取码：rcyu

转载自：https://blog.csdn.net/zhulong1984/article/details/106041011

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