基于移動偵測的廣播電視視頻靜幀報警系統

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺）

1 引言

隨著廣播電視事業的飛速發展，安全播出形勢也愈發嚴峻。視頻靜幀是電視播出中經常出現的異態，造成這種異態的原因很多，比如碼流傳輸中的異常，接收機的故障，傳輸中信號的衰弱等等。視頻靜幀是造成信號源停播事故的主要原因之一，對廣播電視安全播出影響很大。因此，必須要有一套自動視頻靜幀報警系統來降低此類停播。本系統利用各個發射臺站配備的海康威視網絡硬盤錄像機自帶的移動偵測功能經信號源軟件轉換實現視頻靜幀報警。

1 系統結構及原理

廣播電視視頻靜幀報警系統主要由海康威視網絡硬盤錄像機、主控電腦、交換機、客戶端電腦等組成。如圖1所示：臺站各個播出頻道的信號源輸入至音視頻自動切換器，音視頻自動切換器根據設置的優先等級將播出信號源同時輸出至發射機和海康威視網絡硬盤錄像機;海康威視網絡硬盤錄像機對輸入的頻道信號進行移動偵測并把實時偵測到的報警信息經交換機上報至主控電腦;主控電腦中的信號源系統軟件對上報的移動偵測報警信息進行檢測，當判斷確定為視頻靜幀后將視頻靜幀報警信息經交換機發送給音視頻自動切換器，切換器收到報警信息后自動切換至正常路信號源播出，從而阻止停播事故發生。信號源系統軟件靜幀報警發至切換器的同時也發送到各個電腦客戶端提醒值班人員。如自動切換信號源系統出現故障失效，則由人工手動切換正常路信號源播出，為安全播出設置下第二重保障。

2 移動偵測

圖1 視頻靜幀報警系統結構圖

移動偵測也叫運動檢測，英文翻譯為“Motion detection technology”。移動偵測原理是：在MPEG1視頻流中連續采集關鍵幀（I幀），并對其進行解碼運算，將解碼運算結果依次保存到內存的緩沖區并通過函數將連續的兩幀轉化為位圖形式，存儲好后用以比較。海康威視網絡硬盤錄像機就是將輸入來的臺站播出信號先轉化為數字信號，然后從數字信號中采集I幀通過解碼運算和函數轉化再利用背景差分法比較完成移動偵測。背景差分算法類似于圖像減法運算，即對兩副圖像進行點對點相減，數學表達式為: R（i,j）=F(i,j)-G(i,j)式中：F（i,j）是前景圖像；G（i,j）是背景圖像。對背景差分結果進行二值化處理，數學表達式描述為:

式中：T是某個灰度閥值，它的大小決定了識別目標的靈敏度；二值圖R（i,j）的值為1區域就是檢測到的目標區域[1]。

移動偵測報警是由海康威視網絡硬盤錄像機的移動偵測檢測功能實現。移動偵測檢測功能設置如圖2。在配置中根據對應的信源號和需要偵測的時段等，依次將“選擇通道”，“移動偵測”，“設置區域”，“布防時間”“聯動方式”等設置好即可。臺站如有多個播出頻道則設置不同的通道就可以實現多路播出頻道同時進行移動偵測檢測。

圖2 移動偵測報警配置圖

3 視頻靜幀報警

海康威視網絡硬盤錄像機將實時移動偵測告警信息上報信號源系統軟件，信號源系統軟件對偵測告警信息進行分析，當告警連續出現或者告警中斷的時間小于軟件設置的報警時間時，軟件判斷為圖像正常無靜幀則不發出告警；當接收不到移動偵測告警時間大于軟件設置報警的時間時則判斷為視頻圖像靜幀，信號源系統軟件將向報警主控軟件發出告警信息。報警主控軟件接收到視頻圖像靜幀告警信息后通過網絡上報至客戶端發出視頻圖像靜幀報警，提醒值班人員，同時告警信息經交換機發送給音視頻自動切換器自動切換至正常路信號源播出，從而完成整個視頻靜幀報警功能。

海康威視網絡硬盤錄像機向信號源系統軟件主動上報的告警數據幀基于其私有網絡通信協議，需要使用海康威視配套的專用SDK包進行解析，該配套SDK包可用于遠程訪問和控制設備軟件的二次開發。

海康威視網絡硬盤錄像機主動上報信號源系統軟件的告警信息結構體為：

信號源系統軟件偵聽海康威視網絡硬盤錄像機上報移動偵測告警的處理流程如圖3所示。信號源系統軟件運行時開啟監聽告警端口，接收硬盤錄像機上傳的報警結構體，通過SDK協議解析出移動偵測的告警狀態，將告警上傳到告警主控，由告警主控分析后發給值班客戶端，客戶端呈現告警狀態。

4 結束語

本系統基于各個臺站原有硬件設備經過信號源系統軟件的檢測實現，在發生靜幀故障后能觸發音視頻自動切換器自動切換，并通過客戶端向值班人員發出告警。系統具有成本低，構成簡單實用，檢查維修方便，能同時滿足多個播出頻道實時監測報警，具有雙重保障等優點，對廣播電視安全播出工作具有很高的實用價值。

[1]陳鳳東, 洪炳镕. 基于動態閾值背景差分算法的目標檢測方法[J]. 哈爾濱工業大學學報, 2005, 37(7):883-884.

圖3 信號源系統軟件移動偵測告警處理流程