一种数字视频图像畸变检测方法与流程

本发明涉及视频检测技术领域，具体而言，涉及一种数字视频图像畸变检测方法。

背景技术：

数字视频图像经过图像处理设备处理后，由图像显示装置进行显示，由于图像处理设备自身的问题或故障，会导致处理后的数字视频图像存在一定的畸变，影响用户的观看效果。而通常情况下，导致图像畸变的因素有：

(1)图像像素点位置发生偏移；

(2)图像的色彩内容发生了变化；

(3)图像存在插帧、丢帧或帧乱序。

现有技术中，通常是将样本图像和经过图像处理设备处理后的样本环回图像显示在显示设备上，通过检测人员人眼识别样本环回图像与样本图像之间的差异，这种检测方法不仅检测成本较高、效率偏低，而且检测的可靠性不高，容易出现人为漏检。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中或相关技术中存在的技术问题之一。

针对上述问题，本发明提出了一种数字视频图像畸变检测方法，提高了对数字视频图像内容畸变检测的准确性，有利于提高对图像处理设备故障检测的可靠性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种数字视频图像畸变检测方法，包括：步骤10，根据接收到的检测指令，判断视频图像检测模式是否为视频帧检测模式；步骤20，当判定视频图像检测模式为视频帧检测模式时，生成视频帧检测图像；步骤30，根据接收到的视频帧环回图像和视频帧检测图像，计算视频帧环回图像中任一帧环回图形与视频帧检测图像中对应帧的样本图形之间的帧差值；步骤40，根据帧差值，生成单位检测时间内视频帧检测结果。

在上述任一项技术方案中，优选地，步骤20具体包括：步骤21，获取视频帧检测图像的分辨率和图像帧信息；步骤22，根据分辨率和图像帧信息，计算视频帧检测图像中像素点的色彩值；步骤23，根据色彩值和预设扫描频率，生成视频检测图像，其中，图像帧信息包括帧号。

在上述任一项技术方案中，优选地，步骤30具体包括：步骤31，选取样本图像中的至少一个像素点，记作视频帧样本点；步骤32，获取视频帧环回图像中每一帧对应于视频帧样本点的环回图像像素点，记作视频帧检测点；步骤33，计算相邻两个帧中视频帧检测点的像素差值；步骤34，根据像素差值，生成视频帧检测结果。

在上述任一项技术方案中，优选地，步骤10还包括：步骤11，当判定视频图像检测模式不是视频帧检测模式时，判断视频图像检测模式是否为偏移检测模式；步骤12，当判定视频图像检测模式为偏移检测模式时，生成偏移检测图像；步骤13，根据接收到的偏移环回图像和偏移检测图像，计算偏移环回图像中任一像素点的位置偏移量；步骤14，根据位置偏移量，生成偏移检测结果。

在上述任一项技术方案中，优选地，步骤11还包括：步骤15，当判定视频图像检测模式不是偏移检测模式时，生成失真检测图像；步骤16，根据接收到的失真环回图像和失真检测图像，确定失真环回图像中的像素失真点；步骤17，计算像素失真点对应的像素失真值；步骤18，根据像素失真点和像素失真值，生成失真检测结果。

在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：步骤50，根据检测指令，确定第一显示模式；步骤60，根据第一显示模式，发送检测结果，其中，检测结果包括视频帧检测结果、偏移检测结果和失真检测结果。

在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：步骤70，根据接收到的结果显示指令，确定第二显示模式；步骤80，根据第二显示模式，发送检测结果。

有益效果：

本发明中的技术方案用于数字视频图像畸变检测，通过判断视频图像检测模式，有利于提高生成样本图像的准确性，有利于提高图像处理装置异常时样本环回图像畸变的明显程度，提高了计算样本图像与样本环回图像之间差异的可靠性，提高了编解码质量检测的可靠性。

本发明中，通过设置不同的显示模式，调整图像检测结果的显示方式，有利于直观地显示图像畸变检测结果，降低了根据图像检测结果判断图像处理装置异常的复杂程度，进而有利于提高图像处理装置质量检测的效率。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的数字视频图像畸变检测方法的示意流程图；

图2是根据本发明的一个实施例的失真检测图像的仿真图；

图3是根据本发明的一个实施例的检测结果示意框图；

图4是根据本发明的另一个实施例的检测结果示意框图；

图5是根据本发明的一个实施例的数字视频图像畸变检测装置的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一：

结合图1至图4对本申请的实施例一进行说明。

图1示出了根据本发明的一个实施例的数字视频图像畸变检测方法的示意流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的失真检测图像的仿真图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的检测结果示意框图。

图4示出了根据本发明的另一个实施例的检测结果示意框图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的数字视频图像畸变检测方法，包括：

步骤10，根据接收到的检测指令，判断视频图像检测模式是否为视频帧检测模式；

其中，检测指令分为视频帧检测指令、偏移检测指令和失真检测指令三种，对应的视频图像检测模式分别为视频帧检测模式、偏移检测模式和失真检测模式。

步骤20，当判定视频图像检测模式为视频帧检测模式时，生成视频帧检测图像；

该步骤中具体包括：

步骤21，获取视频帧检测图像的分辨率和图像帧信息；

具体地，在数字视频图像畸变检测系统中设定视频帧检测图像的扫描频率为60hz，图像分辨率为1920×1080，图像的帧数为256，像素点的横坐标为x，像素点的纵坐标为y，当前时刻对应的帧号为z。通过获取视频帧检测图像的分辨率和图像帧信息，可以确定x的取值范围为[0，1919]，y的取值范围为[0，1079]，z的取值范围为[0，255]，其中，当像素点的坐标由(1919，1079)变为(0，0)之后，帧号z的数值加1，并且认为帧号由255变为0是连续的。

步骤22，根据分辨率和图像帧信息，计算视频帧检测图像中像素点的色彩值；

步骤23，根据色彩值和预设扫描频率，生成视频检测图像，其中，图像帧信息包括帧号。

具体地，在生成视频检测图像的过程中，根据cea-861标准生成每一帧的图形时，按照横坐标x、纵坐标y、当前的帧号z和预设求余函数计算对应像素点的rgb色彩值，其中，预设求余函数为：

其中，横坐标x∈[0，1919]，纵坐标z∈[0，1079]，帧号z∈[0，255]。

步骤30，根据接收到的视频帧环回图像和视频帧检测图像，计算视频帧环回图像中任一帧环回图形与视频帧检测图像中对应帧的样本图形之间的帧差值；

该步骤中具体包括：

步骤31，选取样本图像中的至少一个像素点，记作视频帧样本点；

步骤32，获取视频帧环回图像中每一帧对应于视频帧样本点的环回图像像素点，记作视频帧检测点；

步骤33，计算相邻两个帧中视频帧检测点的像素差值；

步骤34，根据像素差值，生成视频帧检测结果。

具体地，根据上述方法生成的视频帧检测图像是一个根据帧数变化而变化的图像，其中任一像素点的色彩值是由当前帧号所决定，所以根据任一像素点的色彩值，能够计算出视频帧检测图像经过处理后是否发生了插帧、丢帧或者帧乱序，进而判断出图像处理设备是否存在帧处理连贯性的问题。

进一步地，当确定选取的像素点的坐标为(960，540)时，将该像素点记作第一像采样点，设定当前视频帧检测图像的帧号为10，对应的第一采样点的rgb的值为(10，10，10)。

当检测到视频帧环回图像的当前帧号为8时，选取视频帧环回图像中坐标为(960，540)的像素点，记作第二采样点，计算第二采样点的rgb值，当确定第二采样点的rgb的值为(8，8，8)时，计算第一采样点和第二采样点的rgb的差值，对应的差值为(2，2，2)，可判断出，当前时刻，视频帧环回图像rgb三个分量的延迟均为2帧。若此时设定的延迟阈值为3帧时，则可判定当前检测图像正常。

更进一步地，选取视频帧环回图像当前帧号8之前的连续2个帧，均选取坐标为(960，540)的像素点，依次记作第三采样点和第四采样点，计算第三采样点和第四采样点的rgb值和相邻两个像素点之间rgb的差值。

当确定第三采样点的rgb值为(7，7，7)、第四采样点的rgb值为(6，6，6)时，第二、第三采样点之间和第三、第四采样点之间rgb的差值均为(1，1，1)，可判断出视频帧环回图像对应的三个帧之间没有发生丢帧或者插帧。

当确定第三采样点的rgb值为(6，6，6)、第四采样点的rgb值为(5，5，5)时，第二、第三采样点之间rgb的差值为(2，2，2)，第三、第四采样点之间rgb的差值为(1，1，1)，可判断出视频帧环回图像第8帧(当前帧)与上一帧之间发生了丢帧，并将丢帧次数增加1次。

当确定第三采样点的rgb值为(7，7，7)、第四采样点的rgb值为(7，7，7)时，第二、第三采样点之间rgb的差值为(1，1，1)，第三、第四采样点之间rgb的差值为(0，0，0)，可判断出视频帧环回图像第8帧(当前帧)之前发生了插帧，并将插帧次数增加1次。

当确定第三采样点的rgb值为(9，9，9)、第四采样点的rgb值为(6，6，6)时，第二、第三采样点之间rgb的差值为(255，255，255)，可判断出视频帧环回图像第8帧(当前帧)与上一帧之间发生了帧乱序，并将帧乱序次数增加1次。

步骤40，根据帧差值，生成单位检测时间内视频帧检测结果。

其中，帧检测结果可以包括丢帧次数、丢帧帧数、丢帧的帧号、插帧次数、插帧帧数、插帧的帧号、帧乱序次数、帧乱序帧数和帧乱序的帧号，单位检测时间可以设定为1秒。

在上述任一项实施例中，优选地，步骤10之后还包括：

步骤11，当判定视频图像检测模式不是视频帧检测模式时，判断视频图像检测模式是否为偏移检测模式；

步骤12，当判定视频图像检测模式为偏移检测模式时，生成偏移检测图像；

具体地，在进行数字视频图像偏移检测时，采用特定图像坐标比较的方法，判断数字视频图像是否发生了偏移，即在生成特定形状、特定像素值的偏移检测图像。

设定视频帧检测图像的扫描频率为60hz，图像分辨率为1920×1080，像素点的横坐标x的取值范围为[0，1919]，像素点的纵坐标y的取值范围为[0，1079]。当判定视频图像检测模式为偏移检测模式时，按照预设偏移点像素公式，计算对应像素点的rgb色彩值，生成偏移检测图像，其中，预设偏移点像素公式为：

即生成的偏移检测图像为四个角分各有宽度为3像素的白色块、中心位置有一个宽度为6的白色块且其余位置为黑色的图像。

步骤13，根据接收到的偏移环回图像和偏移检测图像，计算偏移环回图像中任一像素点的位置偏移量；

具体地，在偏移检测图像中的四个顶点处生成3x3的白色像素点点阵，分别记作方块a、方块b、方块c和方块d，并以像素点(957，537)为起始点，形成一个6x6的白色像素点点阵，记作基准方块e。

获取偏移环回图像中边长为6像素的白色方块中第一个像素点的坐标，并计算该像素点的坐标与基准方块e中像素点坐标(957，537)之间的位置偏移量，根据得到的位置偏移量修正偏移环回图像，得到偏移修正图像。

分别计算偏移修正图像中4个边长为3像素的白色像素点点阵中第一个像素点的坐标分别与对应的像素点坐标(0，0)、(0，1077)、(1917，0)和(1917，1077)之间的位置偏移量，当判定计算出的四个位置偏移量中有至少有一个为零时，则可以确定前面根据基准方块e计算的位置偏移量是准确的，否则重新计算对于基准方块e的位置偏移量，避免由于误码得出错误的位置偏移量。

当计算偏移修正图像中任一位置偏移量为(0，0)时，是符合预期的，被检测设备处理偏移检测图像过程中没发生偏移。否则，发生偏移。

步骤14，根据位置偏移量，生成偏移检测结果。

其中，偏移检测结果可以包括偏移点的数量、偏移点的坐标、偏移点的偏移量、偏移方向、偏移修正值。

在上述任一项实施例中，优选地，步骤11还包括：

步骤15，当判定视频图像检测模式不是偏移检测模式时，生成失真检测图像；

具体地，如图2所示，设定视频帧检测图像的扫描频率为60hz，图像分辨率为1920×1080，像素点的横坐标x的取值范围为[0，1919]，像素点的纵坐标y的取值范围为[0，1079]。当判定视频图像检测模式为失真检测模式时，按照预设像素块公式，计算对应像素点的rgb色彩值，生成失真检测图像，其中，预设像素块公式为：

其中，&为按位与运算，即生成一幅任意一个256×256的区域内，像素点不重复的失真检测图像。

步骤16，根据接收到的失真环回图像和失真检测图像，确定失真环回图像中的像素失真点；

步骤17，计算像素失真点对应的像素失真值；

步骤18，根据像素失真点和像素失真值，生成失真检测结果。

具体地，逐点比较失真环回图像与失真检测图像中的各个像素点的像素值，设定色彩深度为8bit，即各像素点rgb值的三个分量为8bit。进行比较时，从失真检测图像和失真环回图像的左上角第一个点(x＝0，y＝0，坐标为(0，0))开始，到失真检测图像和失真环回图像的右下角最后一个点(x＝1919，y＝1079，坐标为(1919，1079))为止，将每个像素点的rgb三个分量按位依次进行比较，即首先比较各分量的最高位，然后对各个分量的次高位，直至各分量的最低位。统计并记录每次比较的结果，判断失真环回图像是否发生了畸变。

其中，失真检测结果可以包括失真点的数量、失真点的坐标、失真点的像素失真值。

在上述任一项实施例中，优选地，还包括：

步骤50，根据检测指令，确定第一显示模式；

步骤60，根据第一显示模式，发送检测结果，其中，检测结果包括视频帧检测结果、偏移检测结果和失真检测结果。

具体地，如图3所示，在第一显示模式中设置显示4部分内容，分别为样本图像、样本环回图像、图像对比、检测数据，以提高检测人员快速获取视频图像畸变检测的结果。

其中，样本图像为视频帧检测图像、偏移检测图像、失真检测图像中的一种，样本环回图像为对应的视频帧环回图像、偏移环回图像、失真环回图像中的一种，图像对比为样本图像和样本环回图像之间的对比，检测数据为对应的视频帧检测结果、偏移检测结果、失真检测结果中的一种。

在上述任一项实施例中，优选地，还包括：

步骤70，根据接收到的结果显示指令，确定第二显示模式；步骤80，根据第二显示模式，发送检测结果。

具体地，以进行偏移检测为例，如图4所示，当进行偏移检测时，在未接收到结果显示指令之前，按照第一显示模式发送检测结果，发送的内容包括偏移检测图像4(a)、偏移环回图像4(b)、图像对比4(c)和偏移检测结果4(d)四部分，即在显示装置上同时显示四部分内容。

当接收到结果显示指令之后，根据结果显示指令，可以按照单独显示的方式，只发送偏移检测图像4(a)、偏移环回图像4(b)、图像对比4(c)和偏移检测结果4(d)中的一种至显示装置进行显示，也可以按照循环播放的方式，发送偏移检测图像4(a)、偏移环回图像4(b)、图像对比4(c)和偏移检测结果4(d)中的一种至显示装置进行显示，以方便检测人员进行确认，提高数字视频图像畸变检测的可靠性。

实施例二：

图5示出了根据本发明的一个实施例的数字视频图像畸变检测装置的示意框图。

如图5所示，根据本发明的一个实施例的数字视频图像畸变检测装置500，包括：检测模式选择模块502、样本图像发生模块504、图像比较检测模块506、结果输出模块508、结果显示控制模块510和图像接收模块512。

检测模式选择模块502，检测模式选择模块502的第一输出端电连接于样本图像发生模块504的输入端，检测模式选择模块502的第二输出端电连接于图像比较检测模块506的第三输入端，检测模式选择模块502用于控制样本图像发生模块504生成预设检测模式对应的样本图像；检测模式选择模块502还用于根据预设检测模式向图像比较检测模块506发送检测模式控制信号。

具体地，检测模式选择模块502通过i/o接口接收外部的检测指令，判断接收到的检测指令对应的检测模式类型，并将判断的结果发送至样本图像发生模块504和图像比较检测模块506。

其中，检测模式包括视频帧检测模式、偏移检测模式和失真检测模式。

样本图像发生模块504，样本图像发生模块504的输出端电连接于图像发送接口514，样本图像发生模块504用于生成并发送样本图像。

具体地，图像发生模块504根据接收到的检测模式判断结果，生成与检测模式对应的样本图像，一方面，图像发生模块504将生成的样本图像通过图像发送接口514发送至数字视频图像处理装置，作为待处理的样本图像，另一方面，图像发生模块504将生成的样本图像发送至图像比较检测模块506，作为图像比较的基准。

其中，样本图像包括视频帧检测图像、偏移检测图像和失真检测图像。

图像接收模块512，图像接收模块512的输入端电连接于图像接收接口516，图像接收模块512用于通过接口采集样本环回图像；

图像比较检测模块506，图像比较检测模块506的第一输入端电连接于图像接收模块512的输出端，图像比较检测模块506的第二输入端电连接于样本图像发生模块504的输出端，图像比较检验模块用于检测样本图像与样本环回图像之间的差异。

具体地，图像接收模块512通过图像接收接口516接收经过数字视频图像处理装置处理的样本环回图像，并将接收到的样本环回图像发送至图像比较检测模块506，由图像比较检测模块506根据样本图像对样本换回图像进行比较，计算样本图像和样本换回图像之间的差异值，并根据计算结果生成对应的检测结果。

其中，样本环回图像包括视频帧环回图像、偏移环回图像和失真环回图像。

结果输出模块508，结果输出模块508的第一输入端电连接于图像比较检测模块506的输出端，结果输出模块508的输出端电连接于结果发送接口518，结果输出模块508用于根据图像检测结果和显示模式，发送检测结果。

结果显示控制模块510，结果显示控制模块510的输出端电连接于结果输出模块508的第二输入端，结果显示控制模块510用于输出预设显示模式的选择指令。

具体地，结果显示控制模块510通过i/o接口将接收到的结果显示指令发送至结果显示模块508，以改变结果显示模块508的显示模式。

其中，检测模式选择模块502、样本图像发生模块504、图像比较检测模块506、结果输出模块508、结果显示控制模块510和图像接收模块512可以为现场可编程门阵列fpga、中央处理器cpu、微控制单元mcu或者具有相同数据处理功能的电子器件。

以上结合附图详细说明了本发明的实施例，本发明提出了一种数字视频图像畸变检测方法，包括：根据接收到的检测指令，判断视频图像检测模式是否为视频帧检测模式；当判定视频图像检测模式为视频帧检测模式时，生成视频帧检测图像；根据接收到的视频帧环回图像和视频帧检测图像，计算视频帧环回图像中任一帧环回图形与视频帧检测图像中对应帧的样本图形之间的帧差值；根据帧差值，生成视频帧检测结果。通过本发明的实施例，提高了检测样本图像与样本环回图像之间差异的可靠性，降低了根据图像检测结果判断图像处理装置异常的复杂程度，有利于提高图像处理装置质量检测的效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。