基于機(jī)器視覺(jué)的道路交通閉路電視圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路交通安全中的視頻監(jiān)控領(lǐng)域，特別涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的道路交通閉路電視圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在道路交通中，閉路電視(Closed-Circuit Televis1n，CCTV)作為車(chē)輛檢測(cè)器等其他信息采集設(shè)備的有益補(bǔ)充，使用視頻監(jiān)控手段對(duì)重要地點(diǎn)或區(qū)域的交通流量、車(chē)流密度及道路使用狀況進(jìn)行監(jiān)視，實(shí)時(shí)直觀地獲取到交通阻塞的現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面并上傳至監(jiān)控室，使運(yùn)營(yíng)管理人員快速準(zhǔn)確地辨認(rèn)事故類型和嚴(yán)重程度，從而為交通應(yīng)急與控制策略的制定提供可靠依據(jù)。
[0003]視頻圖像質(zhì)量是衡量道路交通閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)好壞的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用中，影響系統(tǒng)圖像質(zhì)量的因素很多，攝像機(jī)分辨率低、鏡頭焦距不合適或低環(huán)境照度適應(yīng)性差等將導(dǎo)致前端采集的原始圖像質(zhì)量下降，線纜距離過(guò)長(zhǎng)、接頭數(shù)量太大或接地保護(hù)不牢固等將引起傳輸通道的圖像信號(hào)衰減量增加，顯示設(shè)備硬件老化、刷新頻率低或可視角度小等也將影響監(jiān)控人員最終觀察到的圖像質(zhì)量。因此，對(duì)道路交通閉路電視圖像質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)及評(píng)價(jià)，對(duì)整個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)的質(zhì)量把關(guān)和圖像改善具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]現(xiàn)有的道路交通閉路電視圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)有主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)兩種方式。其中的主觀評(píng)價(jià)方法，因人是圖像的最終消費(fèi)者而顯得最為可靠，但也存在明顯的不足:易受評(píng)價(jià)人員的背景知識(shí)、觀察動(dòng)機(jī)和情緒狀態(tài)的影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的精確測(cè)量;為了使主觀評(píng)價(jià)盡量準(zhǔn)確客觀，需要大量的人來(lái)作為觀察者，人力成本很高且可操作性較差。另一方面，現(xiàn)有的客觀評(píng)價(jià)方法，或者只能針對(duì)CCTV系統(tǒng)中的視頻信號(hào)采集、傳輸、存儲(chǔ)、編解碼等某個(gè)單一環(huán)節(jié)的損傷進(jìn)行異常檢測(cè)，或者只能采用某個(gè)單一評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)圖像損傷進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，即現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)中，均未涉及到對(duì)整套CCTV系統(tǒng)進(jìn)行綜合性分析和同時(shí)考慮多種損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)的圖像質(zhì)量客觀評(píng)價(jià)方法。因此，不能像主觀評(píng)價(jià)方法那樣簡(jiǎn)潔直觀地表示評(píng)價(jià)結(jié)果，也容易造成評(píng)價(jià)結(jié)果與圖像觀察人員的主觀感受不一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的道路交通閉路電視圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，該方法主要利用一套視覺(jué)效果明顯的標(biāo)準(zhǔn)圖像和對(duì)CCTV系統(tǒng)顯示終端拍攝所得的測(cè)試圖像，分別提取視覺(jué)特征進(jìn)行比對(duì)分析，計(jì)算出一系列圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值，然后通過(guò)圖像質(zhì)量多指標(biāo)融合模型，得到CCTV系統(tǒng)圖像質(zhì)量的總體客觀評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0006]本發(fā)明的目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于機(jī)器視覺(jué)的道路交通閉路電視圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括便攜式影像裝置、高清工業(yè)相機(jī)和信息處理單元。所述便攜式影像裝置用于顯示預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)圖像;所述高清工業(yè)相機(jī)用于對(duì)CCTV系統(tǒng)顯示終端進(jìn)行拍攝獲得損傷后的測(cè)試圖像;所述信息處理單元用于從測(cè)試圖像、標(biāo)準(zhǔn)圖像中分別提取視覺(jué)特征進(jìn)行比對(duì)分析，計(jì)算出一系列圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值，并通過(guò)圖像質(zhì)量多指標(biāo)融合模型，求解CCTV系統(tǒng)圖像質(zhì)量的總體客觀評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0007]本發(fā)明的目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種基于機(jī)器視覺(jué)的道路交通閉路電視圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，具體包括以下步驟:
利用便攜式影像裝置顯示預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)圖像；
CCTV系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)拍攝標(biāo)準(zhǔn)圖像，經(jīng)CCTV系統(tǒng)的編碼、傳輸、解碼等整套環(huán)節(jié)后，在CCTV系統(tǒng)顯示終端上輸出可供人眼觀察的實(shí)際圖像；
正對(duì)CCTV系統(tǒng)顯示終端架設(shè)高清工業(yè)相機(jī)，對(duì)實(shí)際圖像進(jìn)行拍攝，獲得測(cè)試圖像；
信息處理單元從測(cè)試圖像、標(biāo)準(zhǔn)圖像中分別提取視覺(jué)特征進(jìn)行比對(duì)分析，計(jì)算出一系列圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值；
信息處理單元通過(guò)圖像質(zhì)量多指標(biāo)融合模型，綜合考慮圖像質(zhì)量的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)取值，求解CCTV系統(tǒng)圖像質(zhì)量的總體客觀評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0008]優(yōu)選的，所述便攜式影像裝置能夠長(zhǎng)期存儲(chǔ)和顯示標(biāo)準(zhǔn)圖像，且顯示亮度可調(diào)節(jié)。
[0009]優(yōu)選的，所述標(biāo)準(zhǔn)圖像為一套對(duì)應(yīng)于不同評(píng)價(jià)指標(biāo)而言視覺(jué)效果明顯的人工構(gòu)造圖像，對(duì)于雪花噪聲、顏色真實(shí)性、對(duì)比度、網(wǎng)紋干擾、黑白滾道指標(biāo)采用單一顏色構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)圖像，對(duì)于馬賽克、邊緣模糊性、幾何失真、閃爍跳動(dòng)指標(biāo)采用邊緣效應(yīng)豐富的多種顏色構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)圖像，對(duì)于運(yùn)動(dòng)拖尾指標(biāo)采用快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在簡(jiǎn)單背景下的多幀圖像序列構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)圖像。
[0010]優(yōu)選的，所述圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)既包括模擬電視圖像的雪花噪聲、閃爍跳動(dòng)、網(wǎng)紋干擾、黑白滾道指標(biāo)，也包括數(shù)字電視圖像的馬賽克、邊緣模糊性、顏色真實(shí)性、對(duì)比度、幾何失真、運(yùn)動(dòng)拖尾指標(biāo)。
[0011]優(yōu)選的，所述信息處理單元至少具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)模塊和人機(jī)交互模塊，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)圖像、測(cè)試圖像、多指標(biāo)融合模型等，所述圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)模塊用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圖像和測(cè)試圖像進(jìn)行圖像處理、提取視覺(jué)特征、計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)取值并通過(guò)多指標(biāo)融合模型獲得圖像質(zhì)量的總體客觀評(píng)價(jià)結(jié)果，所述人機(jī)交互模塊用于選取各種類型的評(píng)價(jià)指標(biāo)以及輸出圖像質(zhì)量的總體客觀評(píng)價(jià)結(jié)果。
[0012]優(yōu)選的，所述圖像質(zhì)量多指標(biāo)融合模型采用歸一化加權(quán)融合模型，計(jì)算公式如下:其中Qe[0，I]為圖像質(zhì)量多指標(biāo)融合計(jì)算結(jié)果，取值越大表示測(cè)試圖像相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圖像的總體損傷現(xiàn)象越嚴(yán)重;為歸一化系數(shù);k為本次評(píng)價(jià)所選取的指標(biāo)個(gè)數(shù);A1為第i個(gè)指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的方法離線獲得，學(xué)習(xí)樣本中Q的取值通過(guò)人眼主觀評(píng)價(jià)產(chǎn)生;F1E [0，I]為第i個(gè)指標(biāo)的計(jì)算值，取值越大表示就該指標(biāo)而言測(cè)試圖像相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圖像的損傷現(xiàn)象越嚴(yán)重。
[0013]優(yōu)選的，所述圖像質(zhì)量的總體客觀評(píng)價(jià)結(jié)果，采用與人眼主觀評(píng)價(jià)一致的五級(jí)損傷標(biāo)度進(jìn)行評(píng)分，計(jì)算公式如下:
R = 5X(1-Q)
其中Re[0，5]為圖像質(zhì)量的總體客觀評(píng)價(jià)結(jié)果，取值越大表示測(cè)試圖像相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圖像的總體損傷現(xiàn)象越輕微，即道路交通閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的圖像質(zhì)量越好。
[0014]本發(fā)明將道路交通閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)作為一個(gè)整體，采用基于機(jī)器視覺(jué)的方法對(duì)整套CCTV系統(tǒng)進(jìn)行綜合性損傷評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)該方法的原理簡(jiǎn)單、操作方便；同時(shí)，采用了與人眼主觀評(píng)價(jià)一致的五級(jí)損傷標(biāo)度進(jìn)行評(píng)分，通過(guò)對(duì)多種損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)的加權(quán)融合，能獲得與主觀評(píng)價(jià)一致的圖像質(zhì)量總體客觀評(píng)價(jià)結(jié)果。評(píng)價(jià)過(guò)程中，不需要向CCTV系統(tǒng)接入專用的高精密信號(hào)采集和信號(hào)分析儀器等輔助設(shè)備，完全不影響現(xiàn)有CCTV系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行，既避免了拆動(dòng)或改接硬件線路對(duì)現(xiàn)有CCTV系統(tǒng)造成的傷害，又能使評(píng)價(jià)系統(tǒng)自身的成本代價(jià)得以大幅降低。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述;應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0018]如圖1所示，一種基于機(jī)器視覺(jué)的道路交通閉路電視圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括便攜式影像裝置、高清工業(yè)相機(jī)和信息處理單元。其中，所述便攜式影像裝置采用平板電腦，屏幕尺寸10英寸，分辨率1920X1200，用于顯示預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)圖像;所述高清工業(yè)相機(jī)采用分辨率為五百萬(wàn)像素以上的彩色CCD工業(yè)相機(jī)，所配光學(xué)鏡頭具有變焦和光圈調(diào)節(jié)功能，正對(duì)CCTV系統(tǒng)顯示終端架設(shè)，用于對(duì)CCTV系統(tǒng)顯示終端進(jìn)行拍攝獲得損傷后的測(cè)試圖像;所述信息處理單元采用工業(yè)計(jì)算機(jī)，具備與高清工業(yè)相機(jī)連接的數(shù)據(jù)接口和液晶顯示屏，且處理器、硬盤(pán)、內(nèi)存、顯卡等方面的配置滿足圖像處理和評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算與顯示的需求。
[0019]基于上述系統(tǒng)