高速公路视频质量检测系统设计分析

摘要:针对当前高速公路视频监控系统的监控画面出现图像模糊、偏色、画面高亮、滚屏、雪花与噪声干扰、监控视频卡顿、视频信号丢失等多种异常情况，本文提出了一种视频质量检测系统，对监控视频进行检测、判断和异常状况预警。基于实际高速路段监控系统，提出了视频质量检测系统技术方案，最后依托示范工程，验证了该系统能够有效地检测到异常视频图像，保证了监控视频质量。

关键词:高速公路;视频监控;质量检测;视频图像

视频监控技术在高速公路上的应用越来越广泛，但由于系统设备故障及外部干扰造成了视频图像质量失真或劣化，从而影响了监控系统有效监控路段信息。所以需要检查所需视频的图像，以防止由不必要的损失和安全隐患导致图像质量问题。视频质量的检测主要是检测图像的异常现象，如图像模糊、图像色偏、屏幕亮度异常、冻结、噪点雪花、视频卡顿等。本文提出了一种视频质量检测系统，其主要功能是监测前端的图像质量，并进行响应和发送报警信息。

一、视频质量检测内容与技术方案

(一)视频质t检测内容

视频质量检测主要检测所采集的视频图像异常类型，主要包括:视频信号缺失、监控画面冻结、偏色和摄像头干扰等。在对某一种画面的异常情况进行检测时，需要了解其异常特征，进行检测方案的制定必须详细分析了解各种失真的特性，主要画面失真特点如下。1、视频信号缺失在高速公路视频监控系统中，网络断开或者视频传输线损坏时，监控客户端获得的视频会出现无法获取比特流的现象，导致白屏、黑屏或“无视频信号”屏幕。当产生此异常时，由于前端相机与解码器本身不同，异常形式多变，但其颜色类型单一，故可很据该特征.从像素域的角度进行诊断分析，分析方法有直方图统计方法、方差计算方法、颜色通道分析方法。2、监控画面冻结在高速公路视频监控系统中，经常遇到视频冻结异常现象，视频图像冻结主要是由于传输故障导致的，从而致使解码器无法正确解码，可能使监控屏幕冻结。对于监视视频屏幕的冻结检测，不能依赖于静态分析的图像，必须结合多个图像前后的分析来确定监视屏幕是否已被冻结。如果监控屏幕已经被冻结，最大的特点是前后几个图像是相同的图像，观察确定这些图像是否完全相同便可以确定屏幕是否存在视频冻结，因为监视视频拍摄图像时，其前后拍摄的图像可能相同，但它具有以秒为单位的时间信息，所以图像被分开一秒肯定是不同的。一般情况下，高速公路监控视频帧率为每秒25帧，所以应至少每25帧提取一幅图像，由前后两幅图像帧差得到帧差图，然后进行帧差图求和，如果它为零，则监控视频冻结异常;如果不是零，那么没有发生异常。3、偏色在高速公路视频监控系统中，如果存在外部环境强烈的有色光干扰或其他外部无线电信号干扰，可能导致视频监控信号严重偏色，这些色差视频图像严重影响公路视频监控正常运行，由于视频图像的色差，会使基于视频的公路异常事件检测系统形成大量的错误检测，严重妨碍其检测效果。直方图法、白平衡法、灰度平衡法和神经网络法是目前最为常用的偏色检测算法。4,摄像头干扰摄像头干扰主要包含以下3个部分:摄像头偏移、镜头存在污垢和场景变动。这些干扰会导致视频图像场景变化，因此摄像头的干扰检测可归因于视频图像在场景检测中的变化。

(二)视频质f检测方案

结合高速公路实际情况，视频质量检测系统技术方案如图1所示。该系统的软件构架为通过全程终端进行图像采集，然后通过通信系统传输到视频图像存储系统中，进而将采集到的图像进行处理，判断图像质量，最后通过视频图像控制中心向监控中心反馈。该系统能够自动检测图像质量，当出现低质量图像时能够实现自动告警。

二、视频质量检测系统开发

基于当前高速监控视频质量出现的视频信号缺失、冻结、偏色和摄像头干扰等问题，结合视频质量检测算法，开发了视频质量检测系统。该系统具有覆盖视频采集、传输、存储的全系列功能;采用先进的图像分析算法，精度高，分析快速;采用分布式体系结构;支持负载均衡;可靠性高，功能齐全，易于使用。视频质量检测系统功能模块如表1所示。视频质量检测系统的基本流程如图2所示。

三、示范工程验证

示范工程为衡大高速公路监控系统，借助视频质量检测系统，监控中心可以对道路监控设备采集的视频进行把关，提高监控画面的质量。图3为视频质量检测系统中所有监控设备的视频质量检测信息界面，在此界面中能够看到路段所有监控设备是否发生故障以及发生故障的内容、时间、地点。图4为系统检测到的异常监控画面，图中显示桥下固定摄像机出现故障导致图像模糊不清，因此需要工作人员前去维修。图5为系统检测到的正常监控画面，其显示为威县收费站区域的监控设备，从图5中可以看到监控清晰度、画面对比度正常，监控设备正常运行。通过示范工程实际应用，视频质量检测系统能够有效检测视频画面是否正常。确保高速公路的正常运营与监控。

四、结束语

本文根据当前高速路段监控视频存在失真的现状，采用视频质量检测系统，针对高速监控画面的部分瑕疵，重点分析了监测视频信号缺失、冻结、偏色和摄像头干扰等内容，给出了切实有效的技术所示。本项目在罗源段成功试点并初见成效后，开展了对省内福银高速尤溪段、泉南高速永春段、厦蓉高速和溪段共同调研、并一起实施的分项工程。在总结试点单位建设的经验和教训后，做了优化和改良。如实施针对性视频事件检测分析，增设部分路灯照明，对沿线服务区出入口车辆实施管控.针对隧道特点设置变道抓拍、隧道内线圈车检器等设备。沿线设计有:28台外场高清摄像机、8台隧道内高速智能球机、26路高清视频事件检测分析仪、13套高清卡口抓拍系统、6套线圈车检器、22套高音喇叭、1块单柱式情报板、8块现有F型情报板、2块门架式情报板、4台变道抓拍摄像机、2套隧道内线圈车检器、5杆路灯、两套服务区入口栏杆系统等。组网和供电方案基本按照试点的原则进行设置，增加设备供电计量、防雷保护等措施。利用沿线两对服务区和12座隧道的地理特点，增设部分固定标志牌、长下坡顶点服务区加大宣传，24小时交警值守，并实施定期检查。人工和智能结合、执法和宣传并行.基本达到预期效果。

作者：张浩 单位：河北省高速公路衡大管理处