【视频开发】视频质量诊断之详解

视频质量诊断----亮度异常检测

1、亮度异常检测通常包括偏暗检测和偏亮检测，也有称过暗过亮检测。这算法简单，只须要一帧图像的亮度值做为判断就行。

2、原理

1. 把彩色图像转化为灰度图像
2. 求图像的平均灰度值G（整幅或ROI区域），该值就是图像的亮度值
3. 定义阈值A，B。当G∈[0,A]认为图像偏暗，当G∈[B,255]认为图像偏亮

3、结果演示

    

偏暗率：              1.0                                                                                                  0.95

 

偏亮率：1.0

 

本算法缺点：对于黑屏或无信号图像，会被检测为偏暗(不过也正常，那些现象整张图像都是暗的)。

视频质量诊断----色度异常检测

1、色度异常检测通常称为偏色检测。 即图像为某一范围颜色值分布过多而致使图像总体偏色的状况。

2、原理

1. 提取图像的色度份量H
2. 计算色度份量H的直方图
3. 求最方图最大bin占整个直方图的比例，该比例值就为偏色值

3、结果演示

    

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

 

备注：以上图像来自另外一位博主的偏色检测文章http://www.cnblogs.com/Imageshop/p/3191853.html

 

本算法缺点对于纯色为被检测为偏色，因此能够先过滤纯色图像再应用此算法。

视频质量诊断----条纹噪声检测

1、条纹噪声是带条状的噪声。

2、原理

1. 提取彩色图像的色度份量。
2. 对色度份量求DFT频谱图。
3. 计算频谱图的异常亮点数，若大于A则认为发生条纹检测。

3、结果演示

 

   

条纹噪声率：   1.0                                                         0.75

 

     

条纹噪声率： 0.0         

视频质量诊断----遮挡检测

1、遮挡检测通常是摄像头被异物遮挡，呈现出整个场景或某一部分场景看不到的状况。被遮挡住的部分通常都呈偏黑色。

2、原理

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

3、结果演示

  

遮挡率：0.67                                                            0.43 

 

    

遮挡率：0.52                                                                1.0

 

本算法缺点：对于黑屏图像，会被检测为遮挡。

视频质量诊断----信号丢失检测

1、信号丢失检测也称无信号检测，通常当DVR/NVR某些通道没接上摄像头时，会显示黑屏无信号。而IPC无信号里没法返回任何图像信息，也就没法经过图像算法检测到。

2、原理

1. 把彩色图像二值化，偏黑的部分为前景，其余部分为背景。
2. 对前景进行连通区域检测，求得最大连通区域面积。
3. 该面积整幅图像面积的比较即为信号丢失率。

3、结果演示

 

   

信号丢失率：0.73                                                0.96

 

  

信号丢失率：0.0                                                             0.0

 

 

算法缺点：对于信号丢失返回的不是黑屏界面的设备算法会失效。

视频质量诊断----模糊检测

1、模糊通常是摄像头焦距没调好形成的画面模糊。

2、原理

1. 把图像分割成N*M的区域。
2. 求每一个区域的对比度：(max-min)/max.
3. 求总的平均对比度即为模糊率。

3、结果演示

 

  

模糊率：    0.55                                                         0.63                                                          0.0

 

     

模糊率： 0.25                                                         0.14(抗纯色性)                                                                

 

    

模糊率：  0.62                                                                                                           0.38

 

算法优势：对于纯色图像不会检测为模糊。算法阈值偏小，0.2以上皆可认为模糊。

视频质量诊断----画面抖动检测

1、当摄像头立杆不稳或因车辆引发地面振动时，视频画面就会发生抖动。

2、原理

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

视频质量诊断----雪花噪声检测

1、雪花噪声即椒盐噪声，之前黑白电视常见的噪声现象。

2、原理

1. 准备0°，45°，90°，135°4个方向的卷积模板。
2. 用图像先和四个模板作卷积，用四个卷积绝对值最小值Min来检测噪声点。
3. 求灰度图gray与其中值滤波图median。
4. 判断噪声点：fabs(median-gray)>10 && min>0.1。
5. 噪声点占整幅图像的比较即为雪花噪声率。

3、结果演示

 

   

雪花噪声率：        0.67                                                           0.63

 

   

雪花噪声率：   0.15                                                             1.0

 

  

雪花噪声率：   0.65                                                  1.0

视频质量诊断----信号丢失检测

1、信号丢失检测也称无信号检测，通常当DVR/NVR某些通道没接上摄像头时，会显示黑屏无信号。而IPC无信号里没法返回任何图像信息，也就没法经过图像算法检测到。

2、原理

1. 把彩色图像二值化，偏黑的部分为前景，其余部分为背景。
2. 对前景进行连通区域检测，求得最大连通区域面积。
3. 该面积整幅图像面积的比较即为信号丢失率。

3、结果演示

 

   

信号丢失率：0.73                                                0.96

 

  

信号丢失率：0.0                                                             0.0

 

 

算法缺点：对于信号丢失返回的不是黑屏界面的设备算法会失效。

视频质量诊断----PTZ云台运动检测

1、PTZ云台运动检测是经过配合云台运动的功能检测云台运动是否正常。

2、原理

1. 取云台运动前N帧图像，进行背景建模，获得运动前背景A。
2. 设备发送云台运动指令，让云台进行运动，改变场景。
3. 取云台运动后N帧图像，进行背景建模，获得运动后背景B。
4. 对比A,B颜色直方图的类似度，大于K时认为PTZ云台运动有故障。

视频质量诊断----画面冻结检测

1、画面冻结是因为画面场景没有变化，而仅仅是画面中的时间有变化的状况。此现象须要多帧图像才能检测出来。

2、原理

1. 每隔T帧从视频中取一帧（防止相邻帧太类似引发误检）。
2. 对所取的每帧求直方图。
3. 求相邻2帧直方图的类似度。
4. 当类似度大于A时认为二帧一致，当一致的帧达到B时认为画面发生冻结。