視頻監(jiān)控作為安防系統(tǒng)的重要組成部分，其直觀性、準(zhǔn)確性和內(nèi)容豐富性等特點(diǎn)得到了人們的青睞，成為應(yīng)用最為廣泛的安防產(chǎn)品之一。隨著寬帶、視頻高清、音視頻編解碼等技術(shù)的快速發(fā)展，以及平安城市、雪亮工程、智慧城市等重大工程的相繼落地，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用得到了跨越式的發(fā)展，使其在服務(wù)人們生活、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定以及打擊違法*等方面發(fā)揮著重要作用，成為構(gòu)建新時(shí)代社會(huì)體系和治理能力現(xiàn)代化的重要抓手，為建設(shè)更高水平的平安中國(guó)提供強(qiáng)有力的支撐。
視頻圖像是視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供的最重要的輸出結(jié)果，是人們獲得所需信息的主要來(lái)源。視頻圖像的質(zhì)量直接決定了獲取信息的可能性、準(zhǔn)確性和完整性，高質(zhì)量的視頻圖像能夠準(zhǔn)確地反映指定時(shí)間和地點(diǎn)發(fā)生的具體狀況，是獲取信息、作出判斷、提供證據(jù)的重要支撐。視頻圖像質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)有效性的重要指標(biāo)之一。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)視頻圖像存在的質(zhì)量問(wèn)題，保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)維，同時(shí)降低維護(hù)工作的人力成本，智能視頻質(zhì)量診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
智能視頻質(zhì)量診斷技術(shù)現(xiàn)狀
智能視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)是智能視頻質(zhì)量診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的載體，是將圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)模型借助計(jì)算機(jī)算法實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)前端設(shè)備傳回的視頻圖像質(zhì)量進(jìn)行智能分析和評(píng)估,發(fā)現(xiàn)其中存在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行判斷并預(yù)警。
目前智能視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)可判斷的視頻圖像質(zhì)量問(wèn)題已基本覆蓋日常視頻監(jiān)控系統(tǒng)常見(jiàn)的異常狀況，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了適當(dāng)延展(如圖1所示)。
圖1 常見(jiàn)視頻圖像質(zhì)量問(wèn)題及其擴(kuò)展
各廠家根據(jù)自身產(chǎn)品定位和應(yīng)用場(chǎng)景的不同，在具體實(shí)現(xiàn)上存在一定的差異，例如OSD字幕校驗(yàn)是*的重點(diǎn)要求，而視頻幀數(shù)檢測(cè)較多的則出現(xiàn)在銀行等金融行業(yè)的相關(guān)文件要求中。
在視頻質(zhì)量診斷處理能力方面，各相關(guān)廠家由于診斷的問(wèn)題項(xiàng)存在或多或少的差異，所以在診斷處理能力上存在一定差別，但對(duì)于大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)多采用分布式部署方式，單機(jī)診斷能力仍有提升的空間。
在視頻質(zhì)量診斷準(zhǔn)確率方面，在白天日照充足的情況下，對(duì)于較為常見(jiàn)的黑白圖像、亮度異常等問(wèn)題的診斷一般都較為理想，但對(duì)于畫面凍結(jié)、視頻抖動(dòng)等異常問(wèn)題的診斷，受網(wǎng)絡(luò)狀況突變或人為震動(dòng)干擾等條件影響存在較高的誤報(bào)率，而光照和天氣變化等情況下，視頻質(zhì)量診斷準(zhǔn)確率有較大幅度的下降。
從應(yīng)用角度來(lái)看，目前在安防行業(yè)視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)大多以獨(dú)立診斷工具和平臺(tái)模塊兩種方式存在，其中平臺(tái)類多用于較為大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，工具類則偏向小型視頻監(jiān)控系統(tǒng)的補(bǔ)充。
視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)面臨的困境
視頻質(zhì)量診斷技術(shù)通過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)能夠基本滿足現(xiàn)今視頻監(jiān)控系統(tǒng)輸出的視頻質(zhì)量診斷的基本需求。但面對(duì)規(guī)模較大的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以及對(duì)視頻圖像全時(shí)可用和質(zhì)量要求的進(jìn)一步提高，視頻質(zhì)量診斷技術(shù)仍存在以下主要問(wèn)題：
1、天氣變化下視頻質(zhì)量診斷準(zhǔn)確度提升問(wèn)題
目前視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)在雨霧、大風(fēng)等惡劣天氣變化時(shí)仍存在誤報(bào)率高的問(wèn)題。目前主要采用人工關(guān)閉檢測(cè)項(xiàng)、調(diào)低預(yù)警閾值的方式避免誤報(bào)，而在天氣轉(zhuǎn)好后再人為開(kāi)啟檢測(cè)和閾值回歸調(diào)整，不但增加了工作量，而且一旦修正恢復(fù)不及時(shí)也將影響視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的應(yīng)用效果。
2、視頻監(jiān)控系統(tǒng)不斷擴(kuò)大下的降本增效問(wèn)題
隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，監(jiān)控?cái)z像機(jī)的數(shù)量劇增，目前視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的單機(jī)處理能力對(duì)大型系統(tǒng)仍然存在瓶頸，通常采取的解決方案是依賴多臺(tái)診斷服務(wù)器同時(shí)進(jìn)行來(lái)提升效率，隨之而來(lái)的是成本的增加，所以降本增效是目前的重要需求之一。
3、視頻質(zhì)量診斷故障原因的精準(zhǔn)定位問(wèn)題
保證視頻圖像質(zhì)量和提升應(yīng)用效能是視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的目標(biāo)，診斷出問(wèn)題后的故障處理是整個(gè)閉環(huán)的重要節(jié)點(diǎn)。對(duì)畫面凍結(jié)、視頻丟失等問(wèn)題存在多種故障原因，網(wǎng)絡(luò)故障、電力供應(yīng)等因素的變化也可能導(dǎo)致視頻圖像質(zhì)量的變化，所以故障原因的精準(zhǔn)定位仍是目前需要解決的問(wèn)題之一。
4、視頻質(zhì)量診斷應(yīng)用場(chǎng)景擴(kuò)展的問(wèn)題
目前視頻圖像質(zhì)量診斷系統(tǒng)普遍傾向于通用性，是以運(yùn)維角度看待視頻圖像質(zhì)量診斷。這種角度增強(qiáng)了系統(tǒng)的普適性，但與業(yè)務(wù)的融合度不太理想，一定程度上影響了視頻質(zhì)量診斷的效率。
視頻質(zhì)量診斷技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及人工智能等技術(shù)的進(jìn)步，視頻質(zhì)量診斷技術(shù)得到了良好的發(fā)展和應(yīng)用。筆者認(rèn)為，未來(lái)的發(fā)展將集中在提升診斷效率和準(zhǔn)確率、完善故障處理閉環(huán)和擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景等方面。
1、深化計(jì)算機(jī)視覺(jué)和關(guān)聯(lián)分析技術(shù)的融合應(yīng)用
目前為應(yīng)對(duì)夜間亮度變化等因素引起的視頻圖像質(zhì)量診斷誤報(bào)問(wèn)題，通常采取“日出日落時(shí)間+動(dòng)態(tài)策略”的方式，取得了一定的效果。同理，對(duì)于大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為有效解決雨霧等天氣對(duì)視頻圖像質(zhì)量診斷造成的干擾，視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)可與氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過(guò)了解實(shí)時(shí)的天氣情況，動(dòng)態(tài)地調(diào)整視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的預(yù)警策略，從而降低因雨霧等天氣原因?qū)е碌恼`報(bào)發(fā)生和事后的自動(dòng)回歸。同時(shí)借助計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)可以更精確地識(shí)別惡劣天氣，作為判定視頻圖像質(zhì)量的重要信息支撐，也可實(shí)現(xiàn)預(yù)警策略的動(dòng)態(tài)調(diào)整和事后的自動(dòng)回歸。如將氣象信息與計(jì)算機(jī)視覺(jué)得出的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，融合光照、氣溫、濕度等信息，則能夠?qū)崿F(xiàn)更智能、更精準(zhǔn)的預(yù)警信息。
2、深化大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的融合應(yīng)用
視頻質(zhì)量診斷技術(shù)一般是通過(guò)固定的算法模型對(duì)視頻質(zhì)量做出判斷，采用的是客觀評(píng)價(jià)的方式，其評(píng)價(jià)的方法較為固定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)靈活應(yīng)對(duì)，并且對(duì)于圖像質(zhì)量的判斷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，存在誤報(bào)和漏報(bào)等問(wèn)題。通過(guò)引入時(shí)間、天氣以及位置等多種因素?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合對(duì)于誤報(bào)和漏報(bào)視頻的主觀評(píng)價(jià)(相關(guān)人員通過(guò)視頻診斷系統(tǒng)進(jìn)行主觀評(píng)分和判定結(jié)論)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)調(diào)整視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)的算法模型，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的訓(xùn)練，使得診斷算法更趨近于主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，從而提高診斷的準(zhǔn)確率。例如當(dāng)發(fā)生因?yàn)樯硥m天氣導(dǎo)致的噪聲干擾預(yù)警，通過(guò)人為對(duì)該誤報(bào)進(jìn)行定義，系統(tǒng)獲取該誤報(bào)情形和人為定義信息，甚至是氣象數(shù)據(jù)，對(duì)診斷算法模型進(jìn)行改進(jìn)，從而提高系統(tǒng)診斷的準(zhǔn)確率。
3、應(yīng)用根本原因分析思維構(gòu)建大運(yùn)維體系
根本原因分析是一種結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題處理法，通過(guò)溯源的方式逐步找出問(wèn)題的根本原因并加以解決，而不僅去關(guān)注問(wèn)題的表象，同時(shí)制定問(wèn)題預(yù)防措施防止問(wèn)題的重復(fù)發(fā)生。單個(gè)攝像機(jī)視頻圖像畫面丟失可能是設(shè)備自身故障，但當(dāng)一定關(guān)聯(lián)性的多個(gè)攝像機(jī)視頻圖像畫面丟失時(shí)，故障則極大可能發(fā)生在匯聚節(jié)點(diǎn)，例如交換機(jī)斷電，此時(shí)根本原因即電力供應(yīng)。
視頻質(zhì)量診斷發(fā)出的預(yù)警是表象，視頻質(zhì)量變化誘因是故障原因，根據(jù)表象分析故障原因是運(yùn)維工作的重點(diǎn)之一，產(chǎn)生視頻質(zhì)量變化的誘因可能只有一種也有可能是多種，此時(shí)快速找到根本原因是提升運(yùn)維效率的重點(diǎn)。將視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)與視頻網(wǎng)運(yùn)維、IT運(yùn)維以及環(huán)境運(yùn)維進(jìn)行充分融合，實(shí)現(xiàn)由反映表象向通告故障原因的轉(zhuǎn)變，并通過(guò)自動(dòng)化工單系統(tǒng)將故障快速排除，是視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)在運(yùn)維領(lǐng)域的重要應(yīng)用。
4、視頻質(zhì)量診斷與業(yè)務(wù)融合提升診斷效益
目前視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)普遍服務(wù)于運(yùn)維工作，是追求全面的視頻圖像質(zhì)量保障。而隨著圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)等技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在原來(lái)的“事中監(jiān)控、事后溯源”基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了“事前預(yù)防”的巨大進(jìn)步，甚至是將安防與服務(wù)結(jié)合的方向，例如視頻門禁系統(tǒng)、校園“明廚亮灶”等，對(duì)視頻圖像質(zhì)量的實(shí)時(shí)性要求更高，所以研究視頻質(zhì)量診斷和視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)應(yīng)用是未來(lái)發(fā)展的方向之一。貼合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)開(kāi)展需要可以有效地簡(jiǎn)化診斷要素，提高對(duì)視頻圖像質(zhì)量的容忍度，在提升視頻質(zhì)量診斷效率和準(zhǔn)確度上形成優(yōu)勢(shì)。
5、持續(xù)深化產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，促進(jìn)評(píng)價(jià)方法和算法提升
科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)大學(xué)是相關(guān)科技成果和人才的重要來(lái)源，企業(yè)是科技成果落地的主要陣地，通過(guò)“產(chǎn)研結(jié)合”以及“校企合作”等方式，深化產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新模式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)資源的高效利用，加快創(chuàng)新應(yīng)用，從而在圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法和算法模型等方面促進(jìn)視頻質(zhì)量診斷技術(shù)的發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)降本增效的重要途徑。
視頻質(zhì)量診斷技術(shù)作為及時(shí)發(fā)現(xiàn)視頻質(zhì)量問(wèn)題的智能化手段，在為視頻監(jiān)控系統(tǒng)效用提供了保障的同時(shí)，也大大降低了管理人員的工作量，是大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)*的輔助工具。與大運(yùn)維平臺(tái)的充分有機(jī)結(jié)合，將實(shí)現(xiàn)視頻質(zhì)量問(wèn)題根本原因的有效分析，提高視頻圖像質(zhì)量問(wèn)題的故障排除效率。產(chǎn)學(xué)研相互結(jié)合，大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的深度應(yīng)用和業(yè)務(wù)端的融合是未來(lái)提升視頻質(zhì)量診斷效率和準(zhǔn)確率的有效方法。
