專利名稱：一種視頻清晰度分析方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，尤指一種視頻清晰度分析方法及裝置。
背景技術(shù)：
視頻監(jiān)控系統(tǒng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，如交通、銀行、軍隊(duì)、 倉(cāng)庫、治安、社區(qū)、寫字樓、酒店、公共場(chǎng)所、商場(chǎng)等等領(lǐng)域。
視頻清晰度異常主要是由于聚焦不當(dāng)、鏡頭損壞或者異物遮擋引起的視 野主體部分的圖像清晰度降低。
目前，是通過人工注視監(jiān)控視頻圖像來發(fā)現(xiàn)圖像的清晰度是否異?！，F(xiàn) 有對(duì)清晰度的分析完全依靠工作人員的注意力以及責(zé)任心，在布滿監(jiān)控顯示 的電視墻上發(fā)現(xiàn)某個(gè)監(jiān)視器發(fā)生視頻清晰度異常的確很費(fèi)人工精力，會(huì)由于 人為的因素不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或者無法發(fā)現(xiàn)，也必然會(huì)出現(xiàn)監(jiān)控遺漏的情況。這 樣，在異常發(fā)生后，如果得不到及時(shí)的設(shè)備維護(hù)，由于視頻清晰度異常將會(huì) 造成監(jiān)控視頻無法清楚的記錄相關(guān)場(chǎng)景的情況，大大降低了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的 可信度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種視頻清晰度分析方法，能夠 及時(shí)并全面地監(jiān)控視頻圖像的清晰度，保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可信度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種視頻圖像清晰度分析裝置，能夠及時(shí)并 全面地監(jiān)控視頻圖像的清晰度，保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可信度。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種視頻清晰度分析方法，該方法包括以下步驟
對(duì)提取的視頻圖像中的背景圖像進(jìn)行頻率分析，并劃分不同的清晰度區(qū)域；
5對(duì)提取的視頻圖像中的前景圖像進(jìn)行頻率分析，利用前景圖像頻率分析后 的高頻率成分獲取清晰度系數(shù)，并根據(jù)該清晰度系數(shù)及清晰度區(qū)域得到當(dāng)前圖 像的清晰度。
該方法還包括預(yù)先設(shè)置一時(shí)間間隔，在到達(dá)時(shí)間間隔時(shí)，執(zhí)行所述步驟。
所述視頻圖像為彩色圖像；
在所述頻率分析之前，該方法還包括對(duì)所述提取的視頻圖像進(jìn)行灰度 化處理。
所述頻率分析的方法為小波變換。 所述對(duì)前景圖像進(jìn)行小波變換具體包括
對(duì)前景圖像進(jìn)行行濾波處理，并對(duì)濾波完后對(duì)兩個(gè)子圖像進(jìn)行2倍下采 樣；對(duì)濾波完后對(duì)兩個(gè)子圖像分別進(jìn)行列濾波處理，并進(jìn)行2倍下采樣處理； 得到反映高頻成分，水平高頻成分，垂直高頻成分以及低頻成分的分量。
所述利用前景圖像頻率分析后的高頻率成分獲取清晰度系數(shù)的方法為計(jì) 算各高頻率成分的能量之和。
所述計(jì)算各高頻率成分的能量之和包括計(jì)算各高頻率成分的絕對(duì)值之和；
或者，計(jì)算各高頻率成分的平方之和。
所述劃分不同的清晰度區(qū)域的方法為在0至經(jīng)過所述小波變換提取的背 景圖像的小波系數(shù)能量范圍內(nèi)，線性劃分不同的清晰度區(qū)域；
或者，利用背景圖像，根據(jù)通過大量試驗(yàn)結(jié)果擬合模糊程度曲線后，按照 該擬合模糊程度曲線進(jìn)行劃分得到清晰度區(qū)域。
所述根據(jù)該清晰度系數(shù)及清晰度區(qū)域得到當(dāng)前圖像的清晰度具體包括通 過比較，判斷出前景圖像的小波系數(shù)能量落在哪個(gè)清晰度區(qū)域，以獲得清晰度。
一種視頻清晰度分析裝置，該裝置包括視頻圖像提取模塊、頻率分析模塊、 清晰度系數(shù)獲取模塊和清晰度區(qū)域獲取模塊，其中，
視頻圖像提取模塊，用于接收來自攝像頭的視頻圖像，并將視頻圖像中 的前景圖像輸出給頻率分析模塊，經(jīng)視頻圖像中的背景圖像輸出給清晰度區(qū)域獲取模塊；
頻率分析模塊，用于對(duì)來自視頻圖像提取模塊的前景圖像進(jìn)行頻率分
析，并將獲得的高頻率成分輸出給清晰度系數(shù)獲取模塊；
清晰度系數(shù)獲取模塊，用于接收來自頻率分析模塊的高頻率成分，計(jì)算 高頻率成分的能量之和以獲取清晰度系數(shù)；
清晰度區(qū)域獲取模塊，用于對(duì)來自視頻圖像提取模塊的背景圖像進(jìn)行頻 率分析，并利用提取清晰背景圖像的小波系數(shù)能量，劃分不同清晰度區(qū)域； 或者用于利用來自視頻圖像提取模塊的背景圖像，擬合模糊程度曲線，并劃 分不同清晰度區(qū)域。
所述清晰度系數(shù)獲取模塊，還用于將清晰度系數(shù)輸出給清晰度判斷模塊； 所述清晰度區(qū)域獲取模塊，還用于將清晰度區(qū)域輸出給清晰度判斷模塊；
所述裝置還包括清晰度判斷模塊，用于通過比較接收到的清晰度系數(shù)和清 晰度區(qū)域，判斷出前景圖像的小波系數(shù)能量落在哪個(gè)清晰度區(qū)域后，顯示清晰 程度。
所述視頻圖像提取模塊，還用于在輸出之前，還用于對(duì)接收到的視頻圖像 進(jìn)行灰度化處理。
由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明通過對(duì)視頻圖像的頻率分析，利用高頻率 成分的能量之和作為清晰度系數(shù)，以視頻圖像中的變化很慢的背景作為清晰 度判斷的參考，保證了判斷出的視頻圖像是否出現(xiàn)清晰度異常的情況的準(zhǔn)確 性；而且由于工作人員能夠及時(shí)獲得是否出現(xiàn)清晰度異常的情況的信息，保 證了視頻圖像設(shè)備的及時(shí)調(diào)整或維修，防止了遺漏監(jiān)控的情況，從而保證了 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可信度。


圖1是本發(fā)明視頻清晰度分析方法的流程圖2是本發(fā)明視頻清晰度分析裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉 實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明視頻清晰度分析方法的流程圖，如圖1所示，包括 步驟100:提取視頻圖像。
視頻圖像包括前景圖像和背景圖像兩部分，前景圖像是不斷變化的，而 背景圖像的更新速度通常是非常緩慢的。
視頻圖像可以不需要每幀都提取，比如可以預(yù)先設(shè)置一時(shí)間間隔，該時(shí) 間間隔可以才艮據(jù)不同場(chǎng)所設(shè)定不同的值，比如以5秒為一個(gè)間隔。
在提取的視頻圖像為彩色圖像時(shí)，還需要先將提取的圖像進(jìn)行灰度化處 理，具體實(shí)現(xiàn)如公式(1)所示
7 = 0.2997 + 0.587G +0.1145 (1)
其中，R、 G和B分別表示三基色分量，Y為灰度化處理后的顏色分量。 灰度化處理的具體實(shí)現(xiàn)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員慣用技術(shù)手段，這里不再贅述。
步驟101:對(duì)提取的視頻圖像中的背景圖像進(jìn)行頻率分析，并劃分不同 的清晰度區(qū)域。
從大量試驗(yàn)中分析得到，隨著視頻模糊程度的增加，其高頻成分的能量 呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，本發(fā)明將高頻成分的能量劃分幾個(gè)區(qū)域，體現(xiàn)視頻的不同模 糊程度。而且，由于前景內(nèi)容是不斷變化的，而背景圖像的更新速度通常是 非常緩慢的，因此，本發(fā)明以圖像背景作為參考，劃分不同的清晰度區(qū)域
首先，對(duì)背景圖像進(jìn)行頻率分析如小波變換，以提取背景圖像的小波系 數(shù)能量，從O到該背景圖像的小波系數(shù)能量值，按照需求線性劃分不同清晰 度區(qū)域。也可以利用背景圖像，根據(jù)通過大量試驗(yàn)結(jié)果擬合模糊程度曲線后， 按照該擬合模糊程度曲線進(jìn)行劃分。
其中，提取清晰背景圖像的小波系數(shù)能量，以及擬合模糊程度曲線屬于 本領(lǐng)域技術(shù)人員慣用技術(shù)手段，這里不再贅述。步驟102:對(duì)提取的視頻圖像中的前景圖像進(jìn)行頻率分析。 對(duì)提取的灰度視頻圖像進(jìn)行頻率分析，比如采用小波變換來實(shí)現(xiàn)。小波 變換一般利用高通濾波和低通濾波實(shí)現(xiàn)，行列分開處理。 首先，對(duì)前景圖像進(jìn)行行濾波處理，如公式(2)所示
￡ =丄尸* /
式中，*為巻積符號(hào)，HP為高通濾波器，LP為低通濾波器，I為圖像本 身，濾波完后對(duì)兩個(gè)子圖像H， L進(jìn)行2倍下采樣。這里，濾波處理以及2 倍下采樣的具體實(shí)現(xiàn)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員慣用技術(shù)手段，這里不再贅述。
然后，對(duì)H, L分量分別進(jìn)行列濾波處理，如公式(3)所示
冊(cè)=朋承
iJ/ =朋* ￡ 丄jL =丄尸* Z
同樣濾波完后需要對(duì)其進(jìn)行2倍下采樣處理。
通過本步驟的處理，得到四個(gè)子圖像HH， HL, LH， LL，分別反映高 頻成分，水平高頻成分，垂直高頻成分以及低頻成分。
需要說明的是，上述對(duì)前景圖像和背景圖像的分析沒有嚴(yán)格的先后順序。
步驟103:利用前景圖像頻率分析后的高頻率成分獲取清晰度系數(shù)，并 根據(jù)該清晰度系數(shù)及清晰度區(qū)域得到當(dāng)前圖像的清晰度。
對(duì)于模糊圖像，其高頻率成分的能量會(huì)大大降低，因此本步驟中將三個(gè)
高頻率成分的能量和作為清晰度系數(shù)即前景圖像的小波系數(shù)能量，如公式 (4)所示的各高頻率成分的絕對(duì)值之和
= ofe(朋)+ 一瓜)+血(丄/Z) (4) 除了公式(4)所示的采用各高頻率成分的絕對(duì)值之和來獲得清晰度系 數(shù)￡/7之外，也可以采用各高頻率成分的平方之和來獲得清晰度系數(shù)。
這樣，將得到的清晰度系數(shù)和清晰度范圍顯示給工作人員，工作人員可以直觀地通過查看前景圖像的小波系數(shù)能量落在哪個(gè)清晰度區(qū)域，來判斷出 當(dāng)前視頻圖像的清晰程度。
或者在通過比較，判斷出前景圖像的小波系數(shù)能量落在哪個(gè)清晰度區(qū)域 后，直接將清晰度顯示給工作人員。
對(duì)應(yīng)本發(fā)明方法，還提供一種視頻清晰度分析裝置，如圖2所示，本發(fā) 明視頻清晰度分析裝置的組成結(jié)構(gòu)包括視頻圖像提取模塊、頻率分析模塊、 清晰度系數(shù)獲取模塊和清晰度區(qū)域獲取模塊，其中，
視頻圖像提取模塊，用于接收來自攝像頭的視頻圖像，并將視頻圖像中 的前景圖像輸出給頻率分析模塊，經(jīng)視頻圖像中的背景圖像輸出給清晰度區(qū) 域獲取模塊。進(jìn)一步地，視頻圖像提取模塊在輸出之前，還用于對(duì)接收到的 視頻圖像進(jìn)行灰度化處理。
頻率分析模塊，用于對(duì)來自視頻圖像提取模塊的前景圖像進(jìn)行頻率分 析，并將獲得的高頻率成分輸出給清晰度系數(shù)獲取模塊。
清晰度系數(shù)獲取模塊，用于接收來自頻率分析模塊的高頻率成分，計(jì)算 高頻率成分的能量之和以獲取清晰度系數(shù)。
清晰度區(qū)域獲取模塊，用于對(duì)來自視頻圖像提取模塊的背景圖像進(jìn)行頻
率分析，并利用提取清晰背景圖像的小波系數(shù)能量，劃分不同清晰度區(qū)域；
或者用于利用來自視頻圖像提取模塊的背景圖像，擬合模糊程度曲線，并劃
分不同清晰度區(qū)域。
本發(fā)明裝置還進(jìn)一步包括清晰度判斷模塊，此時(shí)， 清晰度系數(shù)獲取模塊，還用于將清晰度系數(shù)輸出給清晰度判斷模塊。 清晰度區(qū)域獲取模塊，還用于將清晰度區(qū)域輸出給清晰度判斷模塊。 清晰度判斷模塊，用于通過比較接收到的清晰度系數(shù)和清晰度區(qū)域，判
斷出前景圖像的小波系數(shù)能量落在哪個(gè)清晰度區(qū)域后，顯示清晰程度。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范
圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，
均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種視頻清晰度分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟對(duì)提取的視頻圖像中的背景圖像進(jìn)行頻率分析，并劃分不同的清晰度區(qū)域；對(duì)提取的視頻圖像中的前景圖像進(jìn)行頻率分析，利用前景圖像頻率分析后的高頻率成分獲取清晰度系數(shù)，并根據(jù)該清晰度系數(shù)及清晰度區(qū)域得到當(dāng)前圖像的清晰度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻清晰度分析方法，其特征在于，該方法 還包括預(yù)先設(shè)置一時(shí)間間隔，在到達(dá)時(shí)間間隔時(shí)，執(zhí)行所述步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻清晰度分析方法，其特征在于，所述視 頻圖像為彩色圖像；在所述頻率分析之前，該方法還包括對(duì)所述提取的視頻圖像進(jìn)行灰度 化處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻清晰度分析方法，其特征在于，所述頻 率分析的方法為小波變換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的視頻清晰度分析方法，其特征在于，所述對(duì) 前景圖像進(jìn)行小波變換具體包括對(duì)前景圖像進(jìn)行行濾波處理，并對(duì)濾波完后對(duì)兩個(gè)子圖像進(jìn)行2倍下采 樣；對(duì)濾波完后對(duì)兩個(gè)子圖像分別進(jìn)行列濾波處理，并進(jìn)行2倍下采樣處理； 得到反映高頻成分，水平高頻成分，垂直高頻成分以及低頻成分的分量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的視頻清晰度分析方法，其特征在于，所述利 用前景圖像頻率分析后的高頻率成分獲取清晰度系數(shù)的方法為計(jì)算各高頻率 成分的能量之和。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的視頻清晰度分析方法，其特征在于，所述計(jì)算各 高頻率成分的能量之和包括計(jì)算各高頻率成分的絕對(duì)值之和；或者，計(jì)算各 高頻率成分的平方之和。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的視頻清晰度分析方法，其特征在于，所述劃分不同的清晰度區(qū)域的方法為在0至經(jīng)過所述小波變換提取的背景圖像的小波系數(shù)能量范圍內(nèi)，線性劃分不同的清晰度區(qū)域；或者，利用背景圖像，根據(jù)通過大量試驗(yàn)結(jié)果擬合模糊程度曲線后，按照 該擬合模糊程度曲線進(jìn)行劃分得到清晰度區(qū)域。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻清晰度分析方法，其特征在于，所述根據(jù)該 清晰度系數(shù)及清晰度區(qū)域得到當(dāng)前圖像的清晰度具體包括通過比較，判斷出 前景圖像的小波系數(shù)能量落在哪個(gè)清晰度區(qū)域，以獲得清晰度。
10. —種視頻清晰度分析裝置，其特征在于，該裝置包括視頻圖像提取模 塊、頻率分析模塊、清晰度系數(shù)獲取模塊和清晰度區(qū)域獲取模塊，其中，視頻圖像提取模塊，用于接收來自攝像頭的視頻圖像，并將視頻圖像中 的前景圖像輸出給頻率分析模塊，經(jīng)視頻圖像中的背景圖像輸出給清晰度區(qū) 域獲取模塊；頻率分析模塊，用于對(duì)來自視頻圖像提取模塊的前景圖像進(jìn)行頻率分 析，并將獲得的高頻率成分輸出給清晰度系數(shù)獲取模塊；清晰度系數(shù)獲取模塊，用于接收來自頻率分析模塊的高頻率成分，計(jì)算 高頻率成分的能量之和以獲取清晰度系數(shù)；清晰度區(qū)域獲取模塊，用于對(duì)來自視頻圖像提取模塊的背景圖像進(jìn)行頻 率分析，并利用提取清晰背景圖像的小波系數(shù)能量，劃分不同清晰度區(qū)域； 或者用于利用來自視頻圖像提取模塊的背景圖像，擬合模糊程度曲線，并劃 分不同清晰度區(qū)域。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的視頻清晰度分析裝置，其特征在于，所述清 晰度系數(shù)獲取模塊，還用于將清晰度系數(shù)輸出給清晰度判斷模塊；所述清晰度 區(qū)域獲取模塊，還用于將清晰度區(qū)域輸出給清晰度判斷模塊；所述裝置還包括清晰度判斷模塊，用于通過比較接收到的清晰度系數(shù)和清 晰度區(qū)域，判斷出前景圖像的小波系數(shù)能量落在哪個(gè)清晰度區(qū)域后，顯示清晰 程度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的視頻清晰度分析裝置，其特征在于，所述視頻圖像提取模塊，還用于在輸出之前，還用于對(duì)接收到的視頻圖像進(jìn)行灰 度化處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種視頻清晰度分析方法及裝置，本發(fā)明方案通過對(duì)視頻圖像的頻率分析，利用高頻率成分的能量之和作為清晰度系數(shù)，以視頻圖像中的變化很慢的背景作為清晰度判斷的參考，保證了判斷出的視頻圖像是否出現(xiàn)清晰度異常的情況的準(zhǔn)確性；而且由于工作人員能夠及時(shí)獲得是否出現(xiàn)清晰度異常的情況的信息，保證了視頻圖像設(shè)備的及時(shí)調(diào)整或維修，防止了遺漏監(jiān)控的情況，從而保證了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可信度。
文檔編號(hào)H04N7/18GK101621672SQ200910079768
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者諶安軍 申請(qǐng)人:北京中星微電子有限公司