CN102946547A - 一种基于视频图像取证设备运行状态的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于视频图像取证设备运行状态的检测方法，包括以下过程：（1）通信接口异常检测：前端设备以设定的频率发送心跳数据包，当在这个频率的时间段内接收到前端设备的心跳包数据包，判定通信接口正常，否则异常；（2）应用软件故障检测：应用软件以设定的频率会给中心客户端发送一包心跳数据包，当中心客户端超过这个频率的时间段还没收到心跳数据包判定应用软件故障，否则正常；（3）网络带宽不足检测：首先计算正常通讯所需要的带宽，再计算实际通讯所需的带宽，如果实际带宽大于正常通讯所需的带宽，判定为网络带宽充足，否则不足；（4）视频信号丢失检测。本发明有效解决《995标准》涉及到的对视频取证设备运行状态的检测问题、可靠性良好。

Description

一种基于视频图像取证设备运行状态的检测方法

技术领域

本发明涉及城市交通安全领域，尤其是一种取证设备运行状态的检测方法。

背景技术

目前，对于设备运行状态的检测涉及到各行业领域，设备运行状态能够实时检测，已经作为一种性能指标渗透到系统的研发制作之中。

在智能交通领域，交通卡口及十字路口都安装有摄像机对违法违规的运行车辆进行视频图像的记录。摄像机作为视频取证的重要设备，安装在户外，长期无人看守，摄像头被空中异物遮挡或者被非法人员故意遮挡事件时有发生，给我们视频取证及破案带来了严重影响。日渐拥堵的交通现状，给当前的城市交通产生了一定的压力，同时也对取证设备的性能也提出了更高的要求。2012年10月1日起付诸实施的GA/T 995-2012 <<道路交通安全违法行为视频取证设备技术规范>>（以下简称为《995标准》），把视频取证设备的标准写入了文件，文件中明确规定了视频取证系统需要有设备运行状态信息的反馈，对各种状态做了标识和说明，其中就包括通信接口异常、应用软件故障、网络带宽不足和视频信号丢失等状态信息。

视频取证设备对数据传输的实时性要求比较高，特别是对交通违法车辆实时取证等视频实时监控场合，良好的设备运行状态能够保证违法取证的质量。一般主城区的视频取证设备，监控点与中心都会有光纤进行通讯，网络带宽非常充足，但在一些郊区或者经济发展落后的地区，直接铺设光纤成本比较高，为了节省项目成本，一般会选择租用网络运营商的网络，比如移动或者联通等，租用网络有一个特点是带宽非常有限，实际带宽与标称带宽也有差别，且租用不同速率的带宽价格也不一样，导致实际工程项目中要么成本浪费，要么实时性不好。

现有的大部分设备状态检测方法是鉴于故障处理的实际需要，针对设备故障与否所作的判断，不能准确定位到相关设备运行的状态，导致执行效率较差。

专利号为ZL200710120438.3的发明专利里提供了一种获取设备运行状态的方法。该方法采用设备串口中断的方式实时监测设备运行状态，解决了串口通信正常而无法获取设备运行状态的问题。这种解决方案的前提是串口通信正常，不能监测因为软件故障或设备通信端口异常条件下的设备运行状态。

专利申请号为201010214552.4的发明专利里提供了一种获取设备运行状态检测的监控系统。该系统涉及前端数据采集，异常状态信息处理，通过网络读取状态数据，判断出故障加以检测。这种系统可以实现设备异常诊断，却没有分析出设备异常的状态类型，并不能完成对异常问题的进一步定位与跟踪。

专利申请号为201010588691.3的发明专利里提供了一种设备运行状态的监测方法。该方法采用一个状态检测模块实现对设备运行状态的监测，集成度高，技术先进，系统较为完善。但这种方法在解决问题的同时也对当前系统提出了更高要求，要额外搭建一套设备运行状态监测的系统。

专利申请号为201110453308.8的发明专利中提供了一种视频信号丢失检测的方法，该方法从摄像头实时获取视频YUV，通过计算同一帧图像中相同Y值的数量来判断图像是否丢失，但这种方法无法判断出摄像头被异物遮挡导致的视频信号丢失。

上述四种公开文献均没有完全解决《995标准》涉及到的对视频取证设备运行状态的检测问题。

发明内容

为了解决已有取证设备运行状态的检测方法无法满足《995标准》涉及到的对视频取证设备运行状态的检测问题，本发明提供一种有效解决《995标准》涉及到的对视频取证设备运行状态的检测问题、可靠性良好的基于视频图像取证设备运行状态的检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于视频图像取证设备运行状态的检测方法，包括对监控设备通信接口异常、应用软件故障、网络带宽不足和视频信号丢失4种运行状态的检测，其中，

（1）通信接口异常检测

通信接口异常，通过检测前端设备的心跳包来判断前端设备是否正常连接。前端设备以一定的频率发送心跳数据包，当在这个频率的时间段内接收到前端设备的心跳数据包，则判定通信接口正常，否则，判定通信接口异常。

（2）应用软件故障

应用软件实时与中心客户端进行通讯，应用软件以一定的频率会给中心客户端发送一包心跳数据包，当中心客户端超过这个频率的时间段还没收到心跳数据包则判定应用软件故障，否则判定应用软件正常。

（3）网络带宽不足

为了达到降低项目建设成本，又不影响数据实时性的目的，我们提出了一种新的方法来判断网络带宽是否充足：首先计算正常通讯所需要的带宽，再计算实际的通讯带宽，如果实际带宽大于正常通讯所需的带宽，则判定为网络带宽充足，否则判定为网络带宽不足。

（4）视频信号丢失

造成视频信号丢失的情况很多，比如视频取证设备故障、网络通信异常及人为故意遮挡因素均可导致视频流缺失，所以本专利提出的检测视频信号丢失方法本着先简后繁的原则，以提高检测效率：

4.1）检测摄像机是否正常连接，如果相机断开，则视频信号丢失；

4.2）判断视频文件的大小，如果视频文件为零字节，则视频信号丢失；

4.3）检测视频文件的大小是否在增加，如果视频文件的大小一直不变则视频信号丢失；

4.4）实时获取图像的YUV值，经过计算实时图像中的Y值与正常图像中Y值的区别来判定图像是否丢失。

进一步，所述步骤（3）中，网络带宽不足检测方法如下：

3.1）计算视频取证设备发送数据包的大小，视频取证设备发送的数据包最小为a，最大为b；

3.2）确定系统要求数据传输延迟最大为p秒；

3.3）计算为了保证数据传输的实时性，实际需要的网络带宽至少为b/p；

3.4）通过发送测试数据包计算网络实际的通讯带宽为s；

3.5）当s-（b/p）≥0时，则判定为网络带宽充足；当s-（b/p）<0时，则判定为网络带宽不足。

更进一步，所述步骤4.4）中，包括以下过程：

4.4.1)获取视频信号正常时图像的YUV数据，所有像素点的Y值为Y1、Y2、Y3……Yn；

4.4.2)计算视频信号正常时一帧图像所有像素点中的Y数据平均值x，x= =(Y1+Y2+Y3+……+Yn)/n；

4.4.3)统计视频信号正常时一天24小时当中x的最小值Min（x）, Min（x）=Min[x1,x2,x3……xm]；

4.4.4)使用步骤4.4.1）和步骤4.4.2）所提供的方法，计算实时视频图像中Y数据的平均值Ytave，Ytave=( Yt1+Yt2+Yt3+……+Ytn)/n，其中Yt1、Yt2、Yt3……Ytn表示实时视频一帧图像的所有像素点对应的Y值；

4.4.5)当Ytave<Min（x）×N时，视频信号丢失，否则视频信号正常，其中0<N<1。

本发明的有益效果主要表现在：能够及时返回用户当前视频取证设备的运行状态，方便简洁的实现了《995标准》所涉猎的视频取证设备状态检测的要求，既节省了经济成本，又满足了客户的使用需求。

附图说明

图1是基于视频图像取证设备运行状态的检测方法的原理框图。

图2是网络带宽检测流程图。

图3是视频信号丢失检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图3，一种基于视频图像取证设备运行状态的检测方法，包括以下过程：

（1）通信接口异常检测

通过检测前端设备的心跳包来判断前端设备是否正常连接。前端设备以一定的频率发送一个心跳数据包到中心，假设每m分钟发送一个心跳包，n为中心接收心跳数据包的计时时间，且n>m，当在n时间段内接收到前端设备的心跳数据包，则判定通信接口正常，否则，判定通信接口异常。

（2）应用软件故障检测

应用软件故障通常表现为系统软件卡死或异常退出，但应用软件与中心的网络通讯正常。应用软件运行以一定的频率发送一个心跳数据包到中心，假设每j分钟发送一个心跳包，k为中心接收心跳数据包的计时时间，且k>j，当在k时间段内接收到应用软件的心跳数据包，则判定应用软件正常，否则，判定应用软件故障。

（3）网络带宽不足检测

当实际的网络通讯速率小于系统数据实时传输所要求的速率时则认定为网络带宽不足。具体判定方法如下：

3.1）计算视频取证设备发送数据包的大小，视频取证设备发送的数据包最小为a，最大为b；

3.2）确定系统要求数据传输延迟最大为p秒（该指标一般由国标或者系统的用户确定）；

3.3）计算为了保证数据传输的实时性，实际需要的网络带宽至少为b/p；

3.4）通过发送测试数据包计算网络实际的通讯带宽为s；

3.5）当s-（b/p）≥0时，则判定为网络带宽充足；当s-（b/p）<0时，则判定为网络带宽不足。

（4）视频信号丢失检测

视频信号的丢失会对视频监控及违法取证带来非常大的影响，而视频信号的丢失又是由很多原因造成的，比如视频取证设备故障、网络通信异常及人为故意遮挡等因素，基于以上几种因素所造成的视频信号丢失现象所提出的检测方法如下：

4.1）检测摄像机是否正常连接，如果相机断开，则视频信号丢失；

4.2）判断视频文件的大小，如果视频文件为零字节，则视频信号丢失；

4.3）检测视频文件的大小是否在增加，如果视频文件的大小一直不变则视频信号丢失；

4.4）获取视频信号正常时图像的YUV数据，所有像素点的Y值为Y1、Y2、Y3……Yn；

4.5）计算视频信号正常时一帧图像所有像素点中的Y数据平均值x，x= =(Y1+Y2+Y3+……+Yn)/n；

4.6）统计视频信号正常时一天24小时当中x的最小值Min（x）, Min（x）=Min[x1,x2,x3……xm]；

4.7）使用步骤4.4）和步骤4.5）所提供的方法，计算实时视频图像中Y数据的平均值Ytave，Ytave=( Yt1+Yt2+Yt3+……+Ytn)/n，其中Yt1、Yt2、Yt3……Ytn表示实时视频一帧图像的所有像素点对应的Y值；

4.8）当Ytave<Min（x）×N时，视频信号丢失，否则视频信号正常，其中0<N<1。

备注：步骤4.4）～步骤4.8）主要用于判断视频取证采集设备摄像机被遮挡所造成的视频信号丢失现象。

Claims (3)

1.一种基于视频图像取证设备运行状态的检测方法，其特征在于：包括以下过程：

（1）通信接口异常检测：前端设备以设定的频率发送心跳数据包，当在这个频率的时间段内接收到前端设备的心跳数据包，则判定通信接口正常，否则，判定通信接口异常；

（2）应用软件故障检测：应用软件实时与中心客户端进行通讯，应

用软件以设定的频率会给中心客户端发送一包心跳数据包，当中心客户端超过这个频率的时间段还没收到心跳数据包则判定应用软件故障，否则判定应用软件正常；

（3）网络带宽不足检测：首先计算正常通讯所需要的带宽，再计算实际的通讯带宽，如果实际的通讯带宽大于正常通讯所需的带宽，则判定为网络带宽充足，否则判定为网络带宽不足；

（4）视频信号丢失检测：

4.1）检测摄像机是否正常连接，如果相机断开，则视频信号丢失；

4.2）判断视频文件的大小，如果视频文件为零字节，则视频信号丢失；

4.3）检测视频文件的大小是否在增加，如果视频文件的大小一直不变则视频信号丢失；

4.4）实时获取图像的YUV值，计算实时图像中的Y值并与正常图像中Y值相比较来判定图像是否丢失。

2.如权利要求1所述的一种基于视频图像取证设备运行状态的检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，网络带宽不足检测方法如下：

3.1）计算视频取证设备发送数据包的大小，视频取证设备发送的数据包最小为a，最大为b；

3.2）确定系统要求数据传输延迟最大为p秒；

3.3）计算为了保证数据传输的实时性，实际需要的网络带宽至少为b/p；

3.4）通过发送测试数据包计算网络实际的通讯带宽为s；

3.5）当s-（b/p）≥0时，则判定为网络带宽充足；当s-（b/p）<0时，则判定为网络带宽不足。

3.如权利要求1或2所述的一种基于视频图像取证设备运行状态的检测方法，其特征在于：所述步骤4.4）中，包括以下过程：

4.4.1)获取视频信号正常时图像的YUV数据，所有像素点的Y值为Y1、Y2、Y3……Yn；

4.4.2)计算视频信号正常时一帧图像所有像素点中的Y数据平均值x，x=(Y1+Y2+Y3+……+Yn)/n；

4.4.3)统计视频信号正常时一天24小时当中x的最小值Min（x）, Min（x）=Min[x1,x2,x3……xm]；

4.4.4)使用步骤4.4.1）和步骤4.4.2）所提供的方法，计算实时视频图像中Y数据的平均值Ytave，Ytave=( Yt1+Yt2+Yt3+……+Ytn)/n，其中Yt1、Yt2、Yt3……Ytn表示实时视频一帧图像的所有像素点对应的Y值；

4.4.5)当Ytave<Min（x）×N时，视频信号丢失，否则视频信号正常，其中0<N<1。

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