检测系统简介视频质量检测系统架构视频质量检测系统各功能模块介绍视频缺失检测模块亮度异常检测模块噪声检测模块清晰度检测模块冻结检测模块视频遮挡检测模块偏色检测模块前景变换检测模块第三章视频图像的偏色检测颜色空间模型颜色空间模型颜色空间模型颜色空间模型颜色空间模型基于颜色空间模型的直方图直方图的介绍二维直方图信息熵偏色检测算法实验结果本章小结第四章视频图像的清晰度检测人眼视觉系统在清晰度检测中的应用图像的边缘检测分类清晰度检测算法的实现实验结果本章小结第五章视频图像的遮挡检测视频图像的背景建模及更新万方数据常见的背景建模算法及更新基于多路实时流的背景建模及更新视频图像的前景提取视频遮挡检测算法实验结果本章小结第六章总结与展望全文总结系统发展的展望参考文献附录攻读硕士学位期间撰写的论文致谢万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第章绪论第章绪论课题研究的背景和意义在人们物质生活水平日益提高的同时，社会安防问题也得到越来越多的关注，大到各种公共场所校园，小到社区家庭，安全问题直是重中之重。随着科学技术的发展网络技术的革新，社会安防从最古老的的人为巡逻，到后来的闭路电视，再到现今的视频监控，这期间发生了巨大的变化。视频监控也由最初的最基本的监控画面功能，发展到了拥有目标识别目标跟踪等功能的智能视频监控。智能视频监控系统因为有直观方便实时性强功能性强等特点，被广泛应用于银行道路交通机场公安侦查商场社区校园等各个领域。智能视频监控系统是在计算机视觉数字图像处理模式识别的基础上，获取视频源，提取视频源中的关键有用信息并对其进行分析处理，判断视频画面的非正常情况，最后根据判断结果做出报警动作，从而有效进行事后处理非正常情况的实时自动的智能系统。目前，智能视频监控系统主要包括对目标的识别和对目标行为的识别与跟踪，如异物检测人脸识别车牌识别人头计数车流计数异常行为监测目标跟踪监测等。从闭路电视到智能视频监控系统，主要经历了以下过程。模拟监控系统模拟监控系统就是闭路电视，主要由摄像机录像机专用缆和监视器等构成，采用的是模拟的方式传输图像。具有实现简单低成本的优点。但是该系统只支持本地监控，无法扩展图像质量差，清晰度低数据存储容量小设备繁多，不易于管理和维护。数字视频监控系统数字监控系统由前端摄像机视频分配器硬盘录像机，等组成。它除了具有传统闭路电视监控系统的功能外，还具有远程传输与回放等功能。相比模拟监控系统，数字监控系统实现了对视频图像进行数字化的传输方式和高效率的压缩编码，具有更好的图像质量，易于网络化管理和维护，更适合远距离传输等特点。此外，计算机的广泛应用使得人机交互更加便捷。但是般的容量也是有限的，最多只能扩展个摄像头，此外还需另外的服务器和管理软件来管理多个。网络化数字视频监控系统万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第章绪论网络化数字视频监控系统采用标准的协议，通过专网和公网两种方式进行传输，把网络可以到达的任何地方的监控目标组合成个系统，从而实现远程集中的监控。该系统可实现多用户同时监控相同或者不同的现场图像，真正做到视频共享图像质量高，清晰度支持等高清格式海量存储，存储容量和时间不受限制系统稳定可靠且方便管理和维护。同时，些新的计算机视觉技术的应用开发和使用，使得网络化数字视频监控系统的功能更加多元化，不仅仅满足于视频监控方面。在人们的安防意识提高的同时，对视频监控系统的准确性和实时性的要求也逐渐提高。个好的智能视频监控系统的关键就在于它能够在画质清晰可见，没有任何遮挡物或人为移动的情况下正常使用，从而发挥其应有的作用。只有在监控系统良好运行，监控画面正常无误清晰度检测模块视频质量好不好的最基本就在于这个视频画面能不能清楚的展示在用户面前，如果画面都不清晰，影响观看，那么再怎么智能的视频监控系统也没用。在公安或者保安调用监控录像进行嫌疑人排查时，个清晰的画面会给他们减少很多时间和麻烦，但是，如果画面不清晰，不但不能协助工作人员调查取证，反而会给调查者些错误的导向，使得犯罪分子继续逍遥法外。因此，清晰度检测对于智能视频监控来说至关重要。这些不清晰的画面，可能是由于摄像头的使用时间过长，或是在传输过程中因为信息的缺失所造成的。本模块根据现有算法，将整幅图像分块进行边缘检测，统计每个小块的模糊概率，然后通过这些小块的模糊概率计算整幅图像的清晰度，最后依此来判断图像是否存在模糊现象，如果清晰度小于个阈值，那么就判断为存在模糊现象，清晰度越小，模糊现象就越严重。具体的检测方法将在第四章进行详细介绍。冻结检测模块在网络信号不好或者传输过程中出现些问题时，视频画面会出现“卡死”的现象，这个现象就称之为冻结。冻结现象可能是因为硬件设备故障或是网络问题造成的，也有可能是因为些不法分子恶意截取视频源，并向系统终端传输同副视频画面，制造假象迷惑用户。对于个长久不变的场景，由于智能视频监控系统会在视频画面上附加时间摄像头信万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章视频质量检测系统背景知识介绍息，所以即使监控内容长久不变，其视频画面也是直在变的。本模块将相邻两帧图像做差得到差制图，遍历中所有像素，并记录像素值为的像素个数，如果值与的面积大小相同，则标记该帧图像出现冻结。如果连续帧以上图像被标记为冻结，则系统判断该路视频流发生冻结问题，并进行冻结报警提示。采集图像前帧当前帧统计中黑色像素点个数如果面积，则报警提示图冻结检测模块流程图视频遮挡检测模块工作在室外的摄像头如果不经常维护，很有可能因为树枝飞虫甚至是不法分子发生遮挡现象。这种现象的发生，会给使用智能视频监控系统的银行公安交通领域带来非常巨大的损失。因为，即使视频画面本身不存在任何的质量问题，但由于遮挡的发生使得终端用户根本看不到监控画面。视频遮挡检测首先进行背景建模，利用当前帧和背景差提取前景，然后根据得到的前景块的大小判断是否是异物，再结合异物的留滞时间来发出报警信息。具体的检测方法将在第五章进行详细介绍。偏色检测模块偏色检测主要是检测些由于线路接触不良外部干扰或者摄像头自身故障等原因造成的视频图像颜色不正常的现象。偏色检测是建立在颜色空间模型基础上的，首先把采集到的图像转换成图像，利用色相通道和饱和度通道建立直方图，然后计算直方图的信息熵，最后将信息熵和直方图的数据信息结合在起判断视频图像是否存在偏色现象，并进行报警。具体的实现方法将在第三章进行详细介绍。前景变换检测模块摄像头主要分为枪机型摄像头和球机型摄像头。球机摄像头是可以通过控制端随意转动的，枪机摄像头则是固定的，不能随意转动的，其监控范围和目标般情况下是不变的，提万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章视频质量检测系统背景知识介绍前设置好的。因此，如果枪机摄像头的位置发生改变，则与用户预期监控效果违背。根据枪机摄像头的特点，前景变换检测模块利用建立好的背景帧作为参考帧，提取相关边缘特征，并将后续每帧图像的边缘信息与参考帧做比较，如果相似度过小，则表明前景发生了变换，发出报警。图是前景变换检测算法的流程图。采集图像彩色图像转灰度图像是否建立背景提取背景帧的边缘信息提取当前帧的边缘信息将两个边缘图进行比对，相异度大于阈值对当前帧标记为标记为的帧数大于阈值前景变换报警建立背景正常图前景变换检测流程图万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章视频图像的偏色检测第三章视频图像的偏色检测偏色就是由于种或多种颜色弱或强，而使得显示色彩与真实色彩之间产生差异。偏色情况在使用液晶显示器或者照相机等仪器时较为常见。智能视频监控中的偏色情况是指由于摄像头在使用段时间后产生的色彩偏离问题。有些摄像头的偏色程度不严重，肉眼不易察觉，但有些摄像头的偏色程度会影响视频监控图像的画面质量，严重的时候会整个画面都是粉色或是绿色，为用户在观测时带来极大的不方便。目前，已有很多数字图像的偏色检测方法。如灰度世界法和白色区域法，但它们对场景的选择有局限性。神经网络法和先验知识法，虽然都能可靠的检测出图像的偏色，但是需要通过学习累积或先验知识来判断，具有较大的局限性，不适用于智能视频监控。本章提出了种智能视频监控中数字图像的偏色检测方法，通过对空间直方图的信息熵的统计来判断是否偏色，同时该方法可以有效的防止由于光线引起的偏色误判现象。颜色空间模型颜色空间常被称为颜色模型，是种表示颜色的数学方法。颜色空间中的颜色通常使用个三维坐标来表示，三个坐标分别代表了三个不同的参数，这些参数描述的是个颜色在颜色空间中的位置，不同的坐标决定了不同的颜色。实质上，颜色空间模型是坐标系统和子空间的阐述，每种颜色都由个唯的坐标点表示。目前提出的颜色空间模型可以分为两大类，是面向类似彩色显示器或者彩色打印机的硬件设备，如颜色空间模型二是面向人眼视觉感知的，即用户的，如颜色空间模型。下面将介绍几种常用的颜色空间模型。颜色空间模型颜色空间模型是三维直角坐标系中的个立方体，它的三个坐标分别为红，绿，蓝符合人眼视觉系统结构中的所有颜色都可以看做是三基色不同组合的原理。在立方体原点位置上，三个坐标的值都为，组合成的颜色也相应的为黑色而离原点最远的顶点，三坐标的值都为，对应的颜色是白色。其他六个顶点也分别表示红色黄色绿色青色蓝色和品红色。从主对角线上看，因为各原色的强度相同，因此从黑色点到白色点，颜色逐渐变白，产生了不同的灰度值。虽然目前颜色空间被广泛应用于计算机图像学领域中，但是万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第三章视频图像的偏色检测在对现实图像做图像处理时，颜色空间并非完全有效。因为颜色空间认为所有的颜色都是用相同强度的三色混合而成，所以这三个颜色的显示出来的深度和分辨率也是相同的。颜色空间模型颜色空间模型是面向人眼视觉感知的颜色模型，它更加接近人们对颜色的主观认识。表示色相，即颜色，如红蓝绿表示饱和度，是指颜色的纯度或深浅，如粉红深红表示亮度，即明亮度，在灰度图中就是灰度值。颜色空间模型是圆柱坐标系中的个圆锥形。在这个圆锥形中，亮度是圆锥的中心轴，取值范围是色相围绕轴旋转，用角度表示，取值范围是饱和度则是个颜色位置距离轴的距离，即个圆锥面上半径，取值范围是。在圆锥的底部顶点处，亮度为，色相