基于检测帧的视频监控系统故障识别、定位及告警系统及其方法与流程

本发明涉及视频监控系统故障检测及故障定位领域，具体来说，涉及视频监控系统故障自动识别提醒及故障位置自动检测并主动告警的方法及装置。

背景技术：

随着视频采集设备(各种摄像头等)安装数量的日益增多,以及智慧城市和公共安全需求的日益增长,视频监控成为安防、管理、远程信息获取的重要手段。视频采集设备获取的实时视频资源编码后通过网络传输至监控中心，经过视频解码实时投送至视频墙。监控人员通过观察视频墙上的多块视频画面来监控场所、对象等内容。随着对监控精度和范围的需求逐步增强，视频采集设备的数量和传输至监控中心的视频资源急剧增长。国内的视频采集设备数量正在以每年20％的数量逐渐增加。然而视频采集设备的质量不一，且随着时间的增长以及某些特殊环境或人为的原因，视频采集设备及传输网络会出现各种故障，导致所要监控的区域和对象无法全部被记录下来。这就会导致在取证或者想要查看的时候，发现视频是没有的或者模糊不清的，甚至是被人为篡改过的，这会造成极大的安全隐患。因此，需要在视频摄像采集装置以及传输网络出现问题的时候，及时检测故障的发生并能够识别出故障发生的具体位置，以供维护人员能够及时进行检查和维修。

基于此，研究及开发人员提出了各种各样关于视频监控故障检测及故障定位的解决方法。例如，国内专利公开了一种无参考的视频监控图像模糊质量检测装置(申请号201220072572.7)，该方法通过在监控数据中心，对视频采集设备传输回的视频画面进行视频画面进行检测，识别出视频出现的模糊画面，及时报警，提醒维护人员进行维修。例如，一种视频监控系统检测装置(申请号200920126385.0),由信号源发生装置和自动分析仪两部分构成，可对视频监控系统的随机信噪比、同步幅度、白条幅度、亮度非线性、幅频特性等视频指标进行测试。再例如，基于视频检测及综合网管的网络视频故障定位系统及方法(申请号201110321813.7)，视频质量检测服务器根据从网络视频监控平台获取视频图像后进行检测，结合检测结果中故障视频流传输过程中的网络信息，实现故障定位。

对于目前关于视频监控故障检测及故障定位的方法，目前的方法设备设计过于复杂，且通过视频画面识别来发现视频故障效率较低且容易出错。最重要的是，当视频传输过程中，视频信号被其他非法信号篡改后，画面仍然清晰，通过目前这种方法，检测不出此种人为故障的产生。

技术实现要素：

基于以上分析，本发明旨在提出一种简单易用且准确率较高的视频故障检测和故障定位的方法及装置，能够识别设备自然故障和人为故障，提高视频监控的安全性和稳定性。

为达上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种基于检测帧的视频监控系统故障识别、定位及告警系统，包括视频采集设备、视频传输设备、视频处理设备和视频播放设备，还包括：

检测帧生成及插入设备，设置在所述视频采集设备和视频传输设备之间，用于生成检测帧，并将所述检测帧规律地插入到正常的视频数据传输帧文件中；

检测帧识别及故障定位设备，设置在所述视频处理设备之后，通过识别检测帧在视频流中出现的位置来判断是否有视频帧丢失或者是否有人为篡改视频帧的故障发生。

根据本发明提出的基于检测帧的视频监控系统故障识别、定位及告警系统，所述检测帧携带有路由信息，当所述检测帧识别及故障定位设备识别出有故障发生时，通过最后一个检测帧携带的路由信息进行故障定位。

根据本发明提出的基于检测帧的视频监控系统故障识别、定位及告警系统，所述检测帧被规律性地插入到正常的视频数据传输帧文件中，例如，按照等差序列、等比序列或者斐波那契数列的形式将检测帧插入到正常的视频数据传输帧文件中。

本发明还提供一种基于检测帧的视频监控系统故障识别、定位及告警方法，包括视频采集、视频传输、视频处理和视频播放的步骤，其中：

在所述视频采集和视频传输的步骤之间，还包括生成及插入检测帧的步骤，用于生成检测帧，并将所述检测帧规律地插入到正常的视频数据传输帧文件中；

在所述视频处理的步骤之后，还包括识别检测帧及故障定位的步骤，用于通过识别检测帧在视频流中出现的位置来判断是否有视频帧丢失或者是否有人为篡改视频帧的故障发生。

根据本发明提出的基于检测帧的视频监控系统故障识别、定位及告警方法，其中，所述检测帧携带有路由信息，当所述检测帧识别及故障定位设备识别出有故障发生时，通过最后一个检测帧携带的路由信息进行故障定位。

根据本发明提出的基于检测帧的视频监控系统故障识别、定位及告警方法，其中，所述检测帧被规律性地插入到正常的视频数据传输帧文件中。例如，按照等差序列、等比序列或者斐波那契数列的形式将检测帧插入到正常的视频数据传输帧文件中。

附图说明

图1为传统视频监控系统框架结构示意图；

图2为本发明在传统视频监控系统上的功能扩展示意图；

图3为本发明中检测帧插入及识别报警设备功能示意图；

图4为本发明中检测帧识别、故障定位及主动告警设备功能示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的总体思路是：在现有的视频监控数据采集、数据传输、数据处理和数据播放整个系统之上，对视频在网络中的传输过程中，增加视频检测帧，视频检测帧被规律地插入到正常的视频数据传输帧文件中。如图1所示，为一种典型的传统视频监控系统，包括视频采集、视频传输、视频处理和视频播放等部分。基于此，在视频传输至视频处理服务器106供用户查看之前，视频处理服务器106通过识别检测帧在视频流中出现的位置来判断是否有视频帧丢失或者是否有人为篡改视频帧的故障产生。在检测帧传输过程中，检测帧会记录传输过程中的节点设备的信息，例如路由器/交换机105等其它路由设备。当视频处理服务器106检测到视频出现故障的时候，视频处理服务器106会按照检测帧携带的路由信息判断故障发生的具体位置。

图2为本发明在传统视频监控系统上的功能扩展示意图，其中的201至208与图1中的101至108相同，相较于传统的视频监控系统中，本发明添加两个主要的功能设备：检测帧生成及插入设备209以及检测帧识别、故障定位及主动告警设备210。检测帧生成及插入设备209用于在视频采集设备或采集视频之后网络传输之前进行视频编码的时候规律性地生成检测帧，并将检测帧插入到视频帧中，随视频帧通过网络传输至视频处理服务器206，视频处理服务器接收到视频帧之后进行处理，并识别检测帧，判断视频是否因网络传输而导致丢帧的现象出现、是否有人为故障产生。当检测出现视频监控故障时，视频处理服务器106中的检测帧识别及故障定位设备会按照最后一次收到的检测帧中携带的路由信息，对路由中的节点设备(路由器、交换机等其它设备)进行询问操作，例如，Windows系统中的Ping工具。询问到某个网络节点出现问题时，便记录节点信息，在显示器107中显示出来，提醒用户108进行及时的维修。

请继续参阅图3，为本发明中检测帧插入及识别报警设备功能示意图。目前现有技术中广泛使用的视频编解码协议定义了三种帧，包括完整编码的帧I帧，参考之前的I帧生成的只包含差异部分编码的帧P帧，还有一种参考前后的帧编码的帧B帧。简而言之，在视频从视频采集设备中采集视频301之后，视频经过编码设备之后，会变成三种视频帧，I帧、B帧或P帧。I帧是头帧，头帧之后的视频内容，根据协定，将进行B帧或者P帧编码。

如图3所示，在采集的视频被编码设备302编码后，在进入传输网络之前，检测帧生成及插入设备303对编码后的视频帧流按照一定的间隔插入检测帧D帧(Detection Frame)。检测帧和视频帧经过网络传输至最终的视频处理服务器305，视频处理服务器305中存在检测帧识别及主动告警设备306，此设备用于识别插在视频帧中的检测帧。

其中，检测帧插入的顺序可以按照预设的策略，例如间隔N个视频帧插入一个检测帧D，此时在视频处理端，按照每隔N个视频帧检测是否为检测帧D，如果不是检测帧D，则证明视频帧流有缺失，或者是被人为篡改的视频流。此时，触发告警机制，在显示器307上显示此路视频流出现故障，提醒维护人员及时进行维护。

图4为本发明中检测帧识别、故障定位及主动告警设备功能示意图。如图4所示，视频帧流经过检测帧生成及插入设备403插入检测帧D帧后在传输网络404上传输。当D帧传输至路由节点409时，路由节点409的IP地址等信息便写入D帧中，继续向下传输，最终传输至视频处理服务器405中。检测帧识别及报警设备通过识别D帧出现的间隔来确定视频流是否正常，当发现视频监控出现故障时，通过最后一个D帧携带的路由信息，进行故障定位。

如图4中的定位消息包408所示，故障定位设备406根据D帧携带的路由信息，逆向发送检测消息包408。检测消息包408的发送类似Windows系统中的Ping命令工具，通过Ping IP地址来判断当前设备与IP地址所代表的设备是否连接正常。如果发现连接异常，则通过显示器设备407将详细信息呈现给用户，用户根据显示信息，进行及时维修。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。