【視頻開發】視頻質量診斷之詳解

視頻質量診斷----亮度異常檢測

1、亮度異常檢測通常包括偏暗檢測和偏亮檢測，也有稱過暗過亮檢測。這算法簡單，只須要一幀圖像的亮度值做爲判斷就行。

2、原理

1. 把彩色圖像轉化爲灰度圖像
2. 求圖像的平均灰度值G（整幅或ROI區域），該值就是圖像的亮度值
3. 定義閾值A，B。當G∈[0,A]認爲圖像偏暗，當G∈[B,255]認爲圖像偏亮

3、結果演示

    

偏暗率：              1.0                                                                                                  0.95

 

偏亮率：1.0

 

本算法缺點：對於黑屏或無信號圖像，會被檢測爲偏暗(不過也正常，那些現象整張圖像都是暗的)。

視頻質量診斷----色度異常檢測

1、色度異常檢測通常稱爲偏色檢測。 即圖像爲某一範圍顏色值分佈過多而致使圖像總體偏色的狀況。

2、原理

1. 提取圖像的色度份量H
2. 計算色度份量H的直方圖
3. 求最方圖最大bin佔整個直方圖的比例，該比例值就爲偏色值

3、結果演示

    

偏色率：  1.0                      0                        0.21                               0.43                          1.0

              

偏色率： 1.0                                                                   0.71                                    0.17

 

      

偏色率：          0.77                                                                                 1.0

   

偏色率： 0.23                                                                                  0.0                                                          0.0

 

備註：以上圖像來自另外一位博主的偏色檢測文章http://www.cnblogs.com/Imageshop/p/3191853.html

 

本算法缺點對於純色爲被檢測爲偏色，因此能夠先過濾純色圖像再應用此算法。

視頻質量診斷----條紋噪聲檢測

1、條紋噪聲是帶條狀的噪聲。

2、原理

1. 提取彩色圖像的色度份量。
2. 對色度份量求DFT頻譜圖。
3. 計算頻譜圖的異常亮點數，若大於A則認爲發生條紋檢測。

3、結果演示

 

   

條紋噪聲率：   1.0                                                         0.75

 

     

條紋噪聲率： 0.0         

視頻質量診斷----遮擋檢測

1、遮擋檢測通常是攝像頭被異物遮擋，呈現出整個場景或某一部分場景看不到的狀況。被遮擋住的部分通常都呈偏黑色。

2、原理

1. 把彩色圖像二值化，偏黑的部分爲前景，其餘部分爲背景。
2. 對前景進行連通區域檢測，求得最大連通區域面積。
3. 該面積整幅圖像面積的比較即爲遮擋率。

3、結果演示

  

遮擋率：0.67                                                            0.43 

 

    

遮擋率：0.52                                                                1.0

 

本算法缺點：對於黑屏圖像，會被檢測爲遮擋。

視頻質量診斷----信號丟失檢測

1、信號丟失檢測也稱無信號檢測，通常當DVR/NVR某些通道沒接上攝像頭時，會顯示黑屏無信號。而IPC無信號裏沒法返回任何圖像信息，也就沒法經過圖像算法檢測到。

2、原理

1. 把彩色圖像二值化，偏黑的部分爲前景，其餘部分爲背景。
2. 對前景進行連通區域檢測，求得最大連通區域面積。
3. 該面積整幅圖像面積的比較即爲信號丟失率。

3、結果演示

 

   

信號丟失率：0.73                                                0.96

 

  

信號丟失率：0.0                                                             0.0

 

 

算法缺點：對於信號丟失返回的不是黑屏界面的設備算法會失效。

視頻質量診斷----模糊檢測

1、模糊通常是攝像頭焦距沒調好形成的畫面模糊。

2、原理

1. 把圖像分割成N*M的區域。
2. 求每一個區域的對比度：(max-min)/max.
3. 求總的平均對比度即爲模糊率。

3、結果演示

 

  

模糊率：    0.55                                                         0.63                                                          0.0

 

     

模糊率： 0.25                                                         0.14(抗純色性)                                                                

 

    

模糊率：  0.62                                                                                                           0.38

 

算法優勢：對於純色圖像不會檢測爲模糊。算法閾值偏小，0.2以上皆可認爲模糊。

視頻質量診斷----畫面抖動檢測

1、當攝像頭立杆不穩或因車輛引發地面振動時，視頻畫面就會發生抖動。

2、原理

1. 每隔N幀取一幀。
2. 對取到的每幀進行特徵點提取。
3. 對檢測的相鄰2幀進行特徵點匹配。
4. 獲得匹配矩陣，當匹配矩陣大於A時認爲這2幀畫面有抖動。
5. 當抖動幀數大於B時認爲畫面發生抖動。

視頻質量診斷----雪花噪聲檢測

1、雪花噪聲即椒鹽噪聲，之前黑白電視常見的噪聲現象。

2、原理

1. 準備0°，45°，90°，135°4個方向的卷積模板。
2. 用圖像先和四個模板作卷積，用四個卷積絕對值最小值Min來檢測噪聲點。
3. 求灰度圖gray與其中值濾波圖median。
4. 判斷噪聲點：fabs(median-gray)>10 && min>0.1。
5. 噪聲點佔整幅圖像的比較即爲雪花噪聲率。

3、結果演示

 

   

雪花噪聲率：        0.67                                                           0.63

 

   

雪花噪聲率：   0.15                                                             1.0

 

  

雪花噪聲率：   0.65                                                  1.0

視頻質量診斷----信號丟失檢測

1、信號丟失檢測也稱無信號檢測，通常當DVR/NVR某些通道沒接上攝像頭時，會顯示黑屏無信號。而IPC無信號裏沒法返回任何圖像信息，也就沒法經過圖像算法檢測到。

2、原理

1. 把彩色圖像二值化，偏黑的部分爲前景，其餘部分爲背景。
2. 對前景進行連通區域檢測，求得最大連通區域面積。
3. 該面積整幅圖像面積的比較即爲信號丟失率。

3、結果演示

 

   

信號丟失率：0.73                                                0.96

 

  

信號丟失率：0.0                                                             0.0

 

 

算法缺點：對於信號丟失返回的不是黑屏界面的設備算法會失效。

視頻質量診斷----PTZ雲臺運動檢測

1、PTZ雲臺運動檢測是經過配合雲臺運動的功能檢測雲臺運動是否正常。

2、原理

1. 取雲臺運動前N幀圖像，進行背景建模，獲得運動前背景A。
2. 設備發送雲臺運動指令，讓雲臺進行運動，改變場景。
3. 取雲臺運動後N幀圖像，進行背景建模，獲得運動後背景B。
4. 對比A,B顏色直方圖的類似度，大於K時認爲PTZ雲臺運動有故障。

視頻質量診斷----畫面凍結檢測

1、畫面凍結是因爲畫面場景沒有變化，而僅僅是畫面中的時間有變化的狀況。此現象須要多幀圖像才能檢測出來。

2、原理

1. 每隔T幀從視頻中取一幀（防止相鄰幀太類似引發誤檢）。
2. 對所取的每幀求直方圖。
3. 求相鄰2幀直方圖的類似度。
4. 當類似度大於A時認爲二幀一致，當一致的幀達到B時認爲畫面發生凍結。