今天咱們要介紹的技術(shù)很簡單，請看場景：
你在家里安裝了幾個攝像頭想監(jiān)視你家喵星人的一舉一動，然而猎贴，就在喵星人準備對你的新包發(fā)動攻擊的時候，圖像突然模糊了蝴光。畢竟圖像模糊了以后你就沒法截圖回家和喵當(dāng)面對質(zhì)了啊她渴。
請問如何才能避免這一情況的發(fā)生?
請看下文。
摘要： 隨著現(xiàn)代化建設(shè)的加快蔑祟，從銀行趁耗、交通、軍隊等特殊領(lǐng)域到社區(qū)疆虚、學(xué)校苛败、商城等各行業(yè)都安裝了攝像頭監(jiān)控平臺满葛。但隨著監(jiān)控攝像機數(shù)量的不斷增加，也給視頻監(jiān)控系統(tǒng)維護工作帶來了嚴峻挑戰(zhàn)罢屈。視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)通過捕獲圖像嘀韧，應(yīng)用計算機視覺算法，對視頻圖像出現(xiàn)的噪聲儡遮、模糊乳蛾、偏色、信號缺失等常見攝像頭故障做出判斷及告警鄙币，對攝像頭產(chǎn)生及時保護的作用肃叶。
1. 概述
視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)是一套智能化視頻故障分析與預(yù)警系統(tǒng)，可以對前端傳回的視頻圖像進行質(zhì)量分析判斷十嘿，能對視頻故障做出準確判斷并發(fā)出報警信息因惭。視頻診斷系統(tǒng)采用先進的科學(xué)的視頻質(zhì)量診斷技術(shù)，應(yīng)用計算機視覺算法绩衷，對視頻圖像出現(xiàn)的模糊蹦魔、雪花、偏色咳燕、噪聲勿决、增益失衡和云臺失控等常見攝像機故障，做出準確判斷并發(fā)出報警信息招盲。該系統(tǒng)還可以檢測異物遮擋和亮度異常等情況低缩，有效地預(yù)防因圖像質(zhì)量問題所帶來的不必要的損失，并及時檢測破壞監(jiān)控設(shè)備的不法行為曹货。視頻質(zhì)量診斷技術(shù)為后繼的視頻分析咆繁、處理提供了保障。
視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)作為視頻分析技術(shù)在安防領(lǐng)域的革新顶籽，是應(yīng)用相對普遍的一種產(chǎn)品玩般。在視頻監(jiān)控設(shè)備日益增多的今天，其在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用礼饱，必然更加有利于幫助用戶快速掌控前端設(shè)備運行情況坏为，輕松維護大型的安防系統(tǒng)。
2. 視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)架構(gòu)
2.1 監(jiān)控設(shè)備
支持設(shè)備：耗餍鳎康威視攝像頭匀伏、大華攝像頭等
2.2 監(jiān)控方式
部署：如下圖Figure 1所示，我們可在不同區(qū)域或分公司部署分布式數(shù)據(jù)采集服務(wù)器镰吆，再統(tǒng)一由 Portal 入口瀏覽資源健康的狀況，實現(xiàn) IT 資源統(tǒng)一的監(jiān)控管理跑慕。采集服務(wù)器橫向擴展監(jiān)控能力滿足企業(yè)監(jiān)控資源的數(shù)量限制万皿。
首先通過SNMP發(fā)現(xiàn)核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及視頻設(shè)備連接的網(wǎng)絡(luò)交換機摧找，形成基本的網(wǎng)絡(luò)主干結(jié)構(gòu)。然后通過Ping掃描通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)現(xiàn)的子網(wǎng)牢硅，獲取所有可Ping通的IP地址列表蹬耘。通過預(yù)設(shè)好的SDK參數(shù)(設(shè)備IP、設(shè)備端口减余、用戶名综苔、密碼、上聯(lián)設(shè)備及接口)獲取對應(yīng)視頻設(shè)備的各種狀態(tài)及信息位岔。
Figure 1 監(jiān)控原理示意圖
捕獲數(shù)據(jù)：我們通過DCS采集器進行數(shù)據(jù)采集如筛，我們通過攝像頭的SDK開發(fā)包，可以每隔一個時間段就對攝像頭的數(shù)據(jù)進行采集抒抬，通過圖像分析技術(shù)杨刨，診斷攝像頭可能存在的問題并及時對檢測結(jié)果進行反饋，流程圖如下擦剑。
Figure 2 取值流程圖
3. 關(guān)鍵技術(shù)
3.1 顏色異常檢測
由于視頻線路接觸不良妖胀、外部干擾或攝像機故障等原因造成的視頻中的畫面偏色現(xiàn)象;主要包括全屏單一偏色或多種顏色混雜的帶狀偏色。
主要方法是將RGB圖像轉(zhuǎn)變到CIE L*a*b*空間惠勒，其中L*表示圖像亮度赚抡，a*表示圖像紅/綠分量，b*表示圖像黃/藍分量纠屋。通常存在色偏的圖像涂臣，在a*和b*分量上的均值會偏離原點很遠，方差也會偏小;通過計算圖像在a*和b*分量上的均值和方差巾遭，就可評估圖像是否存在色偏肉康。如下圖Figure 3所示，為圖像的檢測結(jié)果灼舍。
Figure 3 色偏效果圖
3.2 亮度異常檢測
視頻中由于攝像機故障吼和、增益控制紊亂、照明條件異称锼兀或人為惡意遮擋等各種原因引起的畫面過亮炫乓、過暗等故障。
亮度檢測與色偏檢測相似献丑，計算圖片在灰度圖上的均值和方差末捣，當(dāng)存在亮度異常時，均值會偏離均值點创橄，方差也會偏小;通過計算灰度圖的均值和方差箩做，就可評估圖像是否存在過曝光或曝光不足。
Figure 4 亮度檢測
3.3 噪聲檢測
視頻圖像中由于高斯噪聲等引起的圖像布滿雜亂的色點妥畏，從而影響視頻的監(jiān)控邦邦。視頻圖像中一陣陣雜亂的飛點狀干擾導(dǎo)致的雪花等故障安吁。
我們定義4個方向的卷積模板，用圖像先和四個模板做卷積燃辖，用四個卷積絕對值最小值Min來檢測噪聲點鬼店。求灰度圖gray與其中值濾波圖median。噪聲點占整幅圖像的比重較高說明噪聲已經(jīng)影響了圖像的整體質(zhì)量黔龟，此時我們認為該攝像頭已經(jīng)存在故障妇智。
Figure 5 噪聲檢測
3.4 畫面清晰度檢測
視頻中由于虛焦、聚焦錯誤氏身、鏡頭損壞引起的圖像模糊故障巍棱。該功能對實時視頻的畫面清晰程度做出評價，從而及時發(fā)現(xiàn)這種“圖像驟變”的故障观谦。
衡量畫面模糊的主要方法就是梯度的統(tǒng)計特征拉盾，通常梯度值越高，畫面的邊緣信息越豐富豁状，圖像越清晰捉偏。需要注意的是梯度信息與每一個視頻本身的特點有關(guān)系，如果畫面中本身的紋理就很少泻红，即使不失焦夭禽，梯度統(tǒng)計信息也會很少，對監(jiān)控設(shè)備失焦檢測需要人工參與的標定過程谊路，由人告訴計算機某個設(shè)備正常情況下的紋理信息是怎樣的讹躯。
能量梯度函數(shù)更適合實時評價圖像清晰度，該函數(shù)定義如下：
Figure 6 圖像模糊
4.?OneAPM?SI
OneAPM Si?是 OneAPM(藍海訊通)自主研發(fā)的跨平臺缠劝、支持多種中間件的 IT 綜合運維平臺潮梯， 可以實現(xiàn)對服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備惨恭、中間件秉馏、數(shù)據(jù)庫、存儲脱羡、虛擬化以及大數(shù)據(jù)平臺等上千種產(chǎn)品的數(shù)十萬關(guān)鍵指標進行深入監(jiān)控并進行集中統(tǒng)一的可視化管理萝究，能夠有效預(yù)防問題的產(chǎn)生及快速幫助用戶定位故障，降低運維成本锉罐。同時采用豐富的多維度報表為用戶決策提供數(shù)據(jù)支撐帆竹。
在攝像頭監(jiān)控上，我們有很好的模型平臺支持和相應(yīng)的插件來分析脓规，這樣在以后的升級中可以很好的滿足很多用戶的需求栽连，可擴展性很高。首先侨舆，在攝像頭發(fā)現(xiàn)上我們提供便捷的方向方式秒紧，目前在攝像頭監(jiān)控上舷暮，我們平臺可以提供很方便的發(fā)現(xiàn)方式和信息采集方式，能提供可用性分析噩茄、性能分析和基本的配置信息顯示(如Figure 9，F(xiàn)igure 10复颈，F(xiàn)igure 11)绩聘。
Figure 9 攝像頭發(fā)現(xiàn)_1
Figure 10 攝像頭發(fā)現(xiàn)_2
Figure 11 攝像頭配置信息
另外，OneAPM Si 支持全網(wǎng)自動自動掃描耗啦，實時動態(tài)展現(xiàn)核心凿菩、接入、匯聚之間的邏輯關(guān)系帜讲，鏈路負載過高和設(shè)備健康度出現(xiàn)問題后衅谷，能通過不同顏色進行告知，我們可以通過攝像頭網(wǎng)絡(luò)拓撲和信息一覽表能夠直觀的看到攝像頭的網(wǎng)絡(luò)部署和具體信息(如Figure 12似将，F(xiàn)igure 13)获黔。
Figure 12 攝像頭網(wǎng)絡(luò)拓撲
Figure 13 拓撲設(shè)備一覽
而且，在對于每個攝像頭的數(shù)據(jù)分析中在验，我們主要對圖像的清晰度玷氏、噪聲、亮度和偏色進行檢測腋舌，由于每一個攝像頭所監(jiān)控的環(huán)境不穩(wěn)定性，我們采用無監(jiān)督圖像算法進行分析，能取得不錯的效果(如Figure 14)结澄。
我們通過其他配置信息能夠獲得攝像頭監(jiān)控保存的位置并可以人工查看圖像信息進行二次鑒定朴沿，在攝像頭圖像質(zhì)量監(jiān)控中，有很多特殊情況可能并非攝像頭本身出了故障而發(fā)生告警授艰，這中情況很少見辨嗽，通過二次鑒定可以更準確的發(fā)現(xiàn)攝像頭的問題所在。我們通過每隔一段時間采集數(shù)據(jù)分析攝像頭常出現(xiàn)的問題想诅，降低維護成本召庞，減少維護壓力(如Figure 15)。
Figure 14 攝像頭指標狀態(tài)
Figure 15 攝像頭通道列表
最后来破，就是我們的告警機制篮灼，當(dāng)攝像頭出現(xiàn)的故障已經(jīng)達到告警要求，我們就會對其分配的維護人員進行通知徘禁，OneAPM SI支持郵件诅诱、短信和微信企業(yè)號3種類型的告警方式，其中短信小到短信貓大到短信網(wǎng)關(guān)都能夠支持送朱，而且如果維護人員在一定時間內(nèi)沒有處理掉這些告警的話還會進行告警升級娘荡，主動推送給上層管理人員進行解決(如Figure 16)干旁。
Figure 16 告警發(fā)送
OneAPM Si?是 OneAPM(藍海訊通)自主研發(fā)的跨平臺、支持多種中間件的 IT 綜合運維平臺炮沐≌海可以實現(xiàn)對服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大年、中間件换薄、數(shù)據(jù)庫、存儲翔试、虛擬化以及大數(shù)據(jù)平臺等上千種產(chǎn)品的數(shù)十萬關(guān)鍵指標進行深入監(jiān)控并進行集中統(tǒng)一的可視化管理轻要，能夠有效預(yù)防問題的產(chǎn)生及快速幫助用戶定位故障，降低運維成本垦缅。想閱讀更多技術(shù)文章冲泥，請訪問OneAPM 官方技術(shù)博客。
