10 · 时序异常：抖动与冻结

单帧算法无法区分「画面内容静止」与「信号卡住」。时序分析利用相邻帧关系，检测 抖动（Shake） 与 冻结（Freeze） 两类典型异常。

1. 预处理共性

为降低算力，常将帧宽缩放到 （保持宽高比），在灰度图上运算。

维护帧缓存： 或长度 的滑动窗口 。

2. 抖动检测：Farneback 光流

2.1 现象

支架松动、风吹导致整幅画面沿近似一致方向周期性平移，区别于局部运动目标。

2.2 Farneback 稠密光流

Farnebäck 用多项式展开近似邻域，估计像素位移场 。

光流幅值：

2.3 分块统计

分块，每块平均幅值 。全局运动均值：

幅值方差（运动是否一致）：

方向一致性：设块主方向角 ，方向偏差：

2.4 抖动判定

单帧满足（启发式）：

滑动窗口内满足条件的帧比例：

示意图标题为英文标注；抖动 / 冻结需多帧对比，暂无单帧 fixture。

3. 冻结检测：帧差法

3.1 现象

当前帧与上一帧几乎完全相同——播放器停帧、编码器重复帧、链路卡住。

3.2 帧差

二值化（阈值 ）：

变化像素比例：

静止像素比例（冻结分数）：

表示几乎全帧静止。

3.3 多帧确认

典型 ，。

误报：监控对准静态场景（空仓库、墙面）也会 。应对：仅对「应有运动」的通道启用，或结合场景运动基线。

4. 对比

	抖动	冻结
帧间关系	全局有位移	无变化
核心算子	光流	帧差
典型误报	大车经过整体晃动	静态场景
采样建议	隔帧（如每 5 帧 1 次）	连续帧

5. 流程总览

flowchart TB
    subgraph shake["抖动检测"]
        A1["当前帧与上一帧"] --> B1["Farneback 光流"]
        B1 --> C1["分块统计 幅度/方差/方向"]
        C1 --> D1["窗口比例 R_shake"]
    end
    subgraph freeze["冻结检测"]
        A2["当前帧与上一帧"] --> B2["帧差 absdiff"]
        B2 --> C2["静止比例 F_t"]
        C2 --> D2["窗口比例 R_freeze"]
    end

6. OpenCV 接口

// 光流
calcOpticalFlowFarneback(prevGray, currGray, flow, ...);

// 帧差
absdiff(prevGray, currGray, diff);
threshold(diff, binary, tau_f, 255, THRESH_BINARY);

7. 参考文献

1. Farnebäck G. Two-frame motion estimation based on polynomial expansion. SCIA, 2003.
2. Barron J L, Fleet D J, Beauchemin S S, Burkitt T A. Performance of optical flow techniques. IJCV, 1994, 12(1): 43–77.
3. Piccardi M. Background subtraction techniques: a review. IEEE SMC, 2004. — 帧差与背景建模。
4. Horn B K P, Schunck B G. Determining optical flow. Artificial Intelligence, 1981, 17(1-3): 185–203.

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