多路视频流图像质量检测系统的研究与实现

摘要

电视台为了确保播出安全和画面质量，需要对播出视频节目的画面进行技术和内容层面的审查。传统上人工监视的方式存在容易误检漏检和效率低下的问题，当前部分企业研制的相关产品在一定程度上满足了要求，但还存在以下问题：
　　1.只能检测黑场、绿底、彩条等较简单的检测项，对于马赛克、抖动等较复杂的检测项则无法检测或精度过低，可检测项较少。2.检测算法只考虑单幅图像而未考虑视频图像内容本身所具有的连续性，检测精度不高。3.图像处理的计算量较大， CPU有限的并发能力使检测速度较慢，支持的视频流的数量较少。
　　针对上述问题，在对现有方法和系统综合分析的基础上，结合当今电视台对图像质量检测系统的更高需求，对检测方法及系统软件进行了深入的研究，所做的主要工作内容为：
　　1.研究改善现有检测项的检测算法和实现对夹帧、雪花、抖动以及马赛克较复杂检测项的检测。对于基本的检测项，利用现有检测技术并结合考虑视频图像内容的连续性，提高检测精度；对于夹帧提出了使用相似场景和画面骤变技术进行检测；对于雪花提出了对前后图像绝对差值图像的连通区域计数技术进行检测；对于抖动提出了特征点追踪与运动趋势分析技术进行检测；对于马赛克提出了区域过滤与等距色块搜索技术进行检测。
　　2.研究基于GPU的图像质量检测的硬件加速。GPU具有远高于CPU的并发计算能力，将某些无区域关联的图像处理在逻辑上分割为较小处理块后送入 GPU进行并行处理，可以极大提高检测速度。
　　3.设计并实现系统软件。结合 OpenCV、FFmpeg以及 CUDA等非常优秀的开发库和框架，对图像质量检测进行程序实现。系统软件还包括便于管理人员回看的实时录制、便于现场监视并支持自定义渲染模型的宫格图像渲染以及便于远程监视的实时画面推送等功能。
　　通过最终方法以及系统的实际测试结果表明，本文解决了现有系统的问题，并最终实现了安全的、稳定的、低成本的、高精度的以及可扩展的多路视频流图像质量检测系统的目标。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

1.4 本文的结构安排

第二章 图像质量关键特征分析及其常规检测方法

2.1 数字图像及其直方图

2.2 图像质量关键特征分析

2.3 图像质量特征的常规检测方法

2.4 本章小结

第三章 图像质量特征检测方法改进研究

3.1 图像质量检测分析

3.2 基本检测项特征检测方法的改进

3.3 复杂检测项特征检测方法的改进及其硬件加速方法

3.4 改进的特征检测方法的仿真分析

3.5 本章小结

第四章 系统软件的设计与实现

4.1 系统软件的总体分析与设计

4.2 图像质量检测库的设计与实现

4.3 信号源处理的设计与实现

4.4 节目处理的设计与实现

4.5 图像渲染的设计与实现

4.6 其它模块的设计与实现

4.7 本章小结

第五章 系统测试与结果分析

5.1 测试环境介绍

5.2 图像质量检测的测试结果与分析

5.3 硬件加速的测试结果与分析

5.4 系统总体的测试结果与分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

攻读硕士学位期间获得的荣誉