基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统及方法与流程

本发明涉及视频监控、网络通信及图像处理，具体地，涉及一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统及方法。

背景技术：

1、视频图像是视频监控系统的输入来源和输出结果，视频图像的质量直接决定了基于视频监控分析信息的准确性和完整性，影响了视频监控系统的实际应用效果。随着视频监控系统的普及和规模的扩大,对视频图像质量的要求也日益提高。视频图像质量诊断系统可以及时发现摄像机视频图像存在的质量问题和异常情况，降低维护工作的人力成本，保证视频监控系统的正常稳定运行。

2、现市场上的视频质量诊断系统多数以单台服务器不停轮询摄像机检测方式来执行检测任务，在监控系统规模较小时还能及时完成检测任务，但对于更大规模的监控系统往往无法在一次监控周期内完成检测，也无法应对系统摄像头数量扩展时进行系统服务器动态扩容。如果在轮询周期内无法完成指定的检测任务，无法及时发现质量问题，将对后续系统视频智能分析、展示、存储等环节的使用效果产生影响。此外，对于同一个监控系统中的摄像头来说，应用在不同场景摄像头轮询检测频率需求和优先级不同，需要按照需求进行划分。

3、在公开号为cn113038122b的中国专利文献中，公开了一种基于视频图像诊断数据的故障定位系统及方法，该故障定位系统包括前端设备摄像机系统，包括全路摄像机，被配置为摄取视频图像信息；综合视频监控系统，被配置为查看所述前端设备摄像机系统摄取的实时视频及录像视频；视频运维系统，被配置为对经所述综合视频监控系统获取的视频图像进行质量诊断确定视频监控故障类型，定位故障原因。该专利文献对于视频图像质量诊断和系统问题定位，但为单机架构，并不支持系统分布式部署和动态扩容，虽然对于视频监控故障定位较为全面，但无法应对大规模视频下的分析，存在分析效率不足的问题；本发明提供了分布式多机器部署和动态节点伸缩，对大规模的视频监控系统采用分布式任务调度执行，分析效率更高，在实际使用中能满足更大运行规模的监控系统视频质量分析需求。

4、在公开号为cn104754328a的中国专利文献中，公开了一种分布式视频质量诊断方法，包括：创建管理节点和检测节点，在管理节点上配置一次要分配给每个检测节点的摄像机的数量，在检测节点上配置检测线程的数量；用户在web客户端上创建并启动用户自定义的检测方案；管理节点分配摄像机给检测节点；检测节点执行检测任务，并将检测结果发送至管理节点；管理节点将检测结果保存在数据库服务器内；用户在web客户端上查看检测结果，并做出相应处理。本发明还公开了一种分布式视频质量诊断系统。该专利文献强调通过系统区分管理节点和检测节点，并在检测节点进行多线程检测；在管理节点上配置一次要分配给每个检测节点的摄像机的数量，进行分布式检测；本发明对于节点任务的分配上采用动态任务分配策略，对于任务下发是动态查询工作节点状态，在任务调度上更加灵活，在检测任务分配到具体工作节点时更加合理，确保资源合理用例，检测效率更高；此外，本发明除图像质量异常检测模块外，还增加检测分组和对摄像机状态进行更多维度的检测与评估，帮助运维人员更加精准的定位异常问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统及方法。

2、根据本发明提供的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统，包括：

3、web服务模块：构建用户界面，管理数据库模型；

4、图像质量分析诊断模块：使用图像处理库实现图像质量分析算法单元；

5、相机状态检测模块：使用网络和相机控制相关网络库，对摄像头部署状态进行检测；

6、节点管理和任务调度模块：接收每个工作节点的注册信息，管理节点统计服务器负载信息；

7、前端相机视频采集模块：评估摄像机网络状态，将收到的视频帧序列传入图像质量分析诊断模块进行处理；

8、数据存储模块：存储相关信息。

9、优选的，所述web服务模块包括采用vue前端框架构建用户界面，使用restful api与后端通信；所述后端采用oatpp框架，使用bearer实现用户身份验证和授权，使用orm管理数据库模型；所述用户界面使用webrtc提供实时更新的视频流展示、分组任务配置、算法配置和视频质量诊断结果。

10、优选的，所述图像质量分析诊断模块包括多个图像质量诊断单元；所述图像质量诊断单元包括亮度异常检测单元、图像偏色检测单元、图像冻结检测单元、画面信号丢失检测单元、画面黑白检测单元、画面黑屏检测单元和画面蓝屏检测单元。

11、优选的，所述摄像头部署状态包括相机是否在线、云台控制功能测试、摄像头预置校验。

12、优选的，所述节点管理和任务调度模块作为中心管理节点，在每个工作节点定时上报任务信息与机器负载信息；使用消息队列作为任务队列，当轮询检测任务启动时，根据每个服务器的负载情况动态调度任务到可用的图像质量分析诊断模块中。

13、优选的，所述前端相机视频采集模块包括使用开源图像处理库ffmpeg从前端相机获取视频流，基于实时流传输协议实现视频流的接收，将收到的视频帧序列传入图像质量分析诊断模块进行处理。

14、根据本发明提供的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断方法，包括：

15、步骤s1：设置相关诊断参数；所述参数包括节点参数和被检测的摄像机信息；

16、步骤s2：设置分组检测方案，开启检测过程；

17、步骤s3：若检测到异常图像，则记录此时的摄像机信息并存入数据库进行持久化存储；将异常图像通过分布式文件服务进行上传。

18、优选的，所述步骤s1包括配置中心节点和工作节点；所述中心节点包括在中心业务服务器上运行中心管理服务；在一个以上的工作检测服务器上部署检测服务作为检测节点；所述检测节点启动时自动向中心节点注册，中心节点收到注册后将检测节点纳入系统集群中，检测节点定时向系统上报系统任务运行信息和系统负载状况。

19、优选的，所述步骤s2包括以下子步骤：

20、步骤s2.1：向系统添加被测的摄像机信息，并设置不同分组的检测方案；

21、步骤s2.2：中心节点监听所有分组任务启动时间，当到达任务执行周期时，调用节点管理和任务调度模块中各个工作节点的负载信息，结合系统整体运行情况，将分组配置中的摄像机检测任务列表动态分配到集群当前的工作节点中；

22、步骤s2.3：工作节点收到检测任务后，创建任务队列；任务队列中的任务通过线程池并发执行，通过前端相机视频采集模块对摄像机取一段时间内的视频帧序列并转化格式；

23、步骤s2.4：调用相机状态检测模块对相机状态进行检测。

24、优选的，所述步骤s2.4包括调用图像质量分析诊断模块对采集到的视频图像进行质量诊断，对当前图像质量进行综合评估，对图像质量存在异常的摄像机信息和异常情况进行记录，将检测任务的执行情况和执行进度不断更新上报至中心节点。

25、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

26、1、本发明提供的基于分布式系统的图像质量异常诊断方法，适用于大规模监控系统进行并行图像质量的异常检测，缩短了整体检测时间，提高了视频运维的工作效率。

27、2、本发明提供的方法能够进行多维度的图像质量诊断，从图像质量、网络信号、设备控制等层面检测摄像机状态，帮助运维人员迅速定位问题所在。

28、3、本发明能够进行分组巡检调度，设置分组诊断、分组定时轮询，满足监控系统个性化需求，采用不同的检测频率及时发现异常情况。

29、4、本发明中的分布式节点可扩展伸缩，根据需求动态增加或减少节点数量，以应对不同规模和负载的变化情况，具有较高的灵活性。

30、本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

技术特征：

1.一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统，其特征在于，所述web服务模块包括采用vue前端框架构建用户界面，使用restful api与后端通信；所述后端采用oatpp框架，使用bearer实现用户身份验证和授权，使用orm管理数据库模型；所述用户界面使用webrtc提供实时更新的视频流展示、分组任务配置、算法配置和视频质量诊断结果。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统，其特征在于，所述图像质量分析诊断模块包括多个图像质量诊断单元；所述图像质量诊断单元包括亮度异常检测单元、图像偏色检测单元、图像冻结检测单元、画面信号丢失检测单元、画面黑白检测单元、画面黑屏检测单元和画面蓝屏检测单元。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统，其特征在于，所述摄像头部署状态包括相机是否在线、云台控制功能测试、摄像头预置校验。

5.根据权利要求1所述的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统，其特征在于，所述节点管理和任务调度模块作为中心管理节点，在每个工作节点定时上报任务信息与机器负载信息；使用消息队列作为任务队列，当轮询检测任务启动时，根据每个服务器的负载情况动态调度任务到可用的图像质量分析诊断模块中。

6.根据权利要求1所述的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统，其特征在于，所述前端相机视频采集模块包括使用开源图像处理库ffmpeg从前端相机获取视频流，基于实时流传输协议实现视频流的接收，将收到的视频帧序列传入图像质量分析诊断模块进行处理。

7.一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断方法，基于权利要求1-6任一项的基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断方法，其特征在于，所述步骤s1包括配置中心节点和工作节点；所述中心节点包括在中心业务服务器上运行中心管理服务；在一个以上的工作检测服务器上部署检测服务作为检测节点；所述检测节点启动时自动向中心节点注册，中心节点收到注册后将检测节点纳入系统集群中，检测节点定时向系统上报系统任务运行信息和系统负载状况。

9.根据权利要求8所述的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下子步骤：

10.根据权利要求9所述的一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断方法，其特征在于，所述步骤s2.4包括调用图像质量分析诊断模块对采集到的视频图像进行质量诊断，对当前图像质量进行综合评估，对图像质量存在异常的摄像机信息和异常情况进行记录，将检测任务的执行情况和执行进度不断更新上报至中心节点。

技术总结
本发明提供了一种基于分布式和分组调度的视频图像质量诊断系统及方法，包括步骤S1：设置相关诊断参数；所述参数包括节点参数和被检测的摄像机信息；步骤S2：设置分组检测方案，开启检测过程；步骤S3：若检测到异常图像，则记录此时的摄像机信息并存入数据库进行持久化存储；将异常图像通过分布式文件服务进行上传。本发明能更加快速的处理大规模数量摄像头的质量诊断，提高整体检测效率，同时能对于服务器资源能根据需要进行动态扩容，提高资源利用率。

技术研发人员：幸健,李进,王晓龙,安国成,盛鹏展,张宇衡,李徽,夏凡力
受保护的技术使用者：上海华讯网络系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23