数字电视的视频分析与组播传输研究

王 征

重庆广播电视集团（总台）技术制播中心，重庆 400039

数字电视的视频分析与组播传输研究

王 征

重庆广播电视集团（总台）技术制播中心，重庆 400039

随着人们生活水平的提升和人们对娱乐设定的标准不断升级，数字电视出现并得到迅速的推广，其作为数字信息技术的产物，将电视传播方式与信息技术有机结合，与传统模拟电视相比不仅画面更加清晰、伴音效果得到大幅提升，而且对频道资源的节省程度也非常理想，受到社会各界的广泛关注，现阶段其应用范围已从家用娱乐向工业生产、企业管理等方面扩展，本文以数字电视为研究对象，从镜头分割、样本视频检索、IPv6环境下的组播路由协议三个方面对数字电视的视频分析与组播传输展开分析，为现阶段宽带社区业务系统的完善和升级作出努力。

数字电视；视频分析；组播传输

在计算机应用技术、电子集成技术、通讯技术等快速发展并逐渐向电视领域渗透的过程中，电视节目在采集、制作、编辑、播放、传输、接收的各个环节开始应用数字技术，数字电视出现，其用数字信号取代传统模拟信号，在新源压缩方面开始应用数据编码压缩技术，将视频、音频、辅助数据等分别打包后复合成单路串行的数据流，使其在信道编解码的环节不需要行、场信号，抗干扰能力得到提升。

1 数字电视的视频分析

1.1 基于镜头分割的视频分析

镜头分割的程度对视频分析的效果有直接的影响，通常视频由描述独立故事单元的场景构成，而场景由多个语义相关的镜头构成，而镜头由多个连续帧构成，连续帧由一定的关键帧构成，所以视频分析就是对帧内容的提取，而镜头分割是将一段视频转化成形式上多个独立单元，使其能够用多个关键帧表示的主要途径[1]。通过镜头切割可以使系统的处理速度得到大幅度的提升，而存储空间相对缩减，使视频信号可处理的可能性增加，镜头分割一方面要保证镜头内不同的图像帧在内容方面相近，一方面要保证相邻镜头之间的图像帧内容存在较大的差异，切变和渐变是现阶段镜头切换的主要形式，传统的视频分析都以像素为研究对象，解码运算量多，而其对运动的敏感性较强[2]。随着视频分析的逐渐深入在压缩域进行扫换检测的新方法出现，利用MPEG压缩域信息检测扫换，I帧P帧和B帧共同构成了MPEG视频数据，而相邻帧之间的变化区域以帧图像边缘为边界而连续分布，整体覆盖图像帧，在应用此方法的过程中，首先其空间分布必须满足备检模块可以构成某种具有几何特性的以帧图像边缘为边界的连续区域，而且当前帧的变化区域面积与整个帧图像面积的比值必须在变化区域最小比例和最大比例之间。利用哈夫变换检测，可对变化区域的连续性作出判断，当确定Hough变化检测呈直线后，可确定其经过的宏块个数，如果直线实际的备检宏块个数与其经过的宏块个数的比值大于或等于限制直线上备检宏块应占最小比例的阈值，可确定其备检宏块可以组成直线，多条连续的直线可形成连续的区域，而每个帧都会有其独属的坐标[3]。在空间分布的基础上要进行时间分布特征分析，在时间上连续帧的坐标变化要具有一定的连续性，而且呈现出单纯的递增或递减趋势，连续帧的累加可以覆盖整个帧图像，即所有变化区域的比例之和应该在0.75和1.25之间，这样避免了以帧长度作为检测对象的不足，在DC图像的直方图检测和复杂扫换模式检测的基础上，可以发现此种方式不仅能够对视频的开始点和结束点进行定位的扫换，而且扫换模式可以确定，能够较好的实现对镜头切换的区分，其在解码部分编码字段的基础上以少量的运算即可以实现。

1.2 基于样本视频检索的视频分析

随着大数据时代的到来，信息的产生速度不断加快，如何从大量的视频信息中查阅具有某种内容信息的视频成为新的难题，基于视频内容的检索即以视频和视频对象的内容和上下文的相关性在大范围的视频数据库中进行检索的行为，其算法可在没有人的主动参与下实现自动识别和对视频重要信息的理解。可见其一方面可以从视频中提取多样性的检索特征，一方面在人机交互作用下在大量数据中进行近似信息匹配，现阶段视频特征检索，主要利用QBIC、Photobook、VisualSEEK等系统，针对视频关键帧的颜色、纹理、形状、时空分布特征，以及连续帧的运动特征、镜头分割、相关反馈进行，但检索的精度并不理想，所以以样本为基础的分级检索视频方法出现，其属于逐步求精的过程，首先，进行快速粗检，利用I帧中dct-dc-size字段过滤编码长度与样本存在差异的视频数据；其次，利用B帧运动矢量的时空分布进行不符合要求的信息排除；最后，利用DC图像实现精确匹配，通过此种方式，在少量计算的前提下，只通过解码部分编码字段，就可以实现实时检索，舍去了预先提取关键帧的环节，精度得到了大幅度的提升[4]。

2 数字电视的组播传输

IPv6通过地址前缀将传输类型划分为单播地址、泛播地址和组播地址三种类型，使地址空间在IPv4的基础上得到了较大幅度的扩展，形成了结构化的路由层次，而且报头格式得到有效的简化，在即插即用的同时使IP地址的安全性和可移动性得到增强，而且对流的支持性也得到深化，使IPv4IP地址紧张的问题得到有效的缓解，但IPv6组播地址的应用仍存在一定的问题，例如可靠性和安全性不足，受网络异构性的影响自身复杂性突出等。而利用IPv6组播地址格式相对于IPv4，其组播空间充足，而且为避免重复应用的地址在一段范围内重复，应用范围字段，使组播应用的顺序性更加突出，而IPv6组播路由协议作为对组播源至接收方所有成员的组播分发树的生成和更新进行控制的主体，其必须既能够全面的接收组播报文，又能够缩减网络资源的占用量和组播的发送范围，现阶段其可分为密集模式、稀疏模式、链路状态协议三种。PIM-DM协议其可独立于单播路由协议存在，而且可以任何形式的单播路由协议组播，灵活性较强，其既有密集模式，又有稀疏模式，其密集模式更适合于高速网络和接收数据的节点，其将初始最短路径数作为广播数，实现对接口数据的转发，并利用Hello消息对每个结构设置邻居列表，其中剪枝消息的功能是直接通知处于上游的路由器将目前所处接口从分布树上直接剪除；而加入消息的功能是在上游接口处于共享链路，而且接收到剪枝消息的同时所发出加入消息，提醒上游路由器继续发送消息，现阶段针对IPv6环境下的组播路由协议在发送或接收Hello消息之前对事件及消息的处理情况以及PLT定时器的取值、接收到嫁接报文消息后覆盖定时器的处理程序等问题都取得了一定的研究成果，由此可见数字电视组播传输有一定的可行性，但具体的细节还需要后续研究不断地完善。

3 结论

通过上述分析可以发现，现阶段已经形成有效的对镜头切变的检测方法，而且随着多媒体数据的快速增长，人们为实现快速便捷的多媒体信息检索和查询，已经认识到基于内容的多媒体检索的可行性，通过在MPEG压缩域中进行分级检索，可以对数据库各视频片段进行有效的细化，实现对不同视频单元的过滤，整个过滤过程计算量小，而且可舍去预先提取关键帧的过程，使实时检索成为可能。

[1]杨松林．基于DM3730的无线数字电视视频实时传输系统的研究[D]．长沙：中南大学，2014．

[2]李智强．基于UDP组播的MPEG-2码流分析系统设计与实现[D]．泉州：华侨大学，2013．

[3]吴东亮．IP组播和RRPP环网在数字电视传输中的应用和分析[J]．海峡科学，2013，8：54-56．

[4]王毅．基于IPTV承载网的应用层组播研究[D]．重庆：重庆大学，2008．

G2

A

1674-6708（2015）148-0110-01

王征，工程师，本科，研究方向：电视视频技术、视频网络技术