淺析廣播電視行業(yè)高清同播率的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

淺析廣播電視行業(yè)高清同播率的技術(shù)實(shí)現(xiàn)高標(biāo)清同播的政策背景早在2008年初，國(guó)家廣電總局就將發(fā)展高清電視作為重點(diǎn)工作，包括中央臺(tái)、北京、上海、湖南、江蘇、黑龍江在內(nèi)的多個(gè)電視臺(tái)都加大了對(duì)高清電視制播設(shè)備的投入，當(dāng)年5月，中央電視臺(tái)高清綜合頻道正式開播，成為中國(guó)高清數(shù)字電視時(shí)代開始的標(biāo)志，2008年8月，在北京奧運(yùn)會(huì)全面實(shí)現(xiàn)高清電視信號(hào)制作的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)各大電視臺(tái)逐步推進(jìn)了高清電視制作的規(guī)模。2009年8月6日，國(guó)家廣播電影電視總局發(fā)布了《廣電總局關(guān)于促進(jìn)高清電視發(fā)展的通知》（[2009]58號(hào)），CCTV-1、北京衛(wèi)視、上海東方衛(wèi)視、江蘇衛(wèi)視、湖南衛(wèi)視、廣東衛(wèi)視、浙江衛(wèi)視、黑龍江衛(wèi)視、深圳衛(wèi)視等9個(gè)衛(wèi)視頻道于2009年9月28日開始高/標(biāo)清同播，預(yù)計(jì)到2013年，全國(guó)一半或者接近一半的頻道都將具備高清播出條件，其余頻道切換轉(zhuǎn)入高清頻道。同時(shí)，按照國(guó)家廣電總局要求，發(fā)展高清電視，主要采取現(xiàn)有頻道高、標(biāo)清同播過渡的方式，所謂高、標(biāo)清同播，是指同一頻道內(nèi)容，同時(shí)采取高清和標(biāo)清方式播出。同播的高清頻道第一年度的節(jié)目同播率和高清播出率要高于50%，第二年度要高于70%，爭(zhēng)取第三年度達(dá)到全高清播出。高標(biāo)清同播率統(tǒng)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)如上文所示，在廣播電視高標(biāo)清同播的實(shí)現(xiàn)過程中，高清同播率是一個(gè)很重要的考核指標(biāo)，高清同播率是指某一類型節(jié)目高清同播時(shí)間與該類型節(jié)目在高清頻道的總播出時(shí)間的比值，其中高清同播時(shí)間指的是既同播、又高清播出的時(shí)間。客觀上需要通過科學(xué)的技術(shù)手段，高效、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)并統(tǒng)計(jì)出高標(biāo)清同播率，現(xiàn)階段，我們可以通過基于Surf算法的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高清同播率的監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)，Surf算法能夠處理兩幅圖像之間發(fā)生平移、旋轉(zhuǎn)、仿射變換情況下的匹配問題，具有很強(qiáng)的匹配能力，Surf實(shí)現(xiàn)圖像比對(duì)過程為：首先提取關(guān)鍵點(diǎn)，然后對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)附加詳細(xì)的信息（局部特征），最后通過兩幅圖像的特征點(diǎn)（附帶上特征向量的關(guān)鍵點(diǎn)）的比較找出相互匹配的若干特征點(diǎn)建立圖像間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。Surf算法實(shí)現(xiàn)圖像比對(duì)的具體過程為：（1）、構(gòu)建尺度空間，檢測(cè)極值點(diǎn)，獲得尺度不變性

++在對(duì)上面這幅圖像的處理中，首先遍歷圖像中的像素，計(jì)算出具有極值的角點(diǎn)，并全部標(biāo)注。在計(jì)算選取極值點(diǎn)的時(shí)候，最重要的考慮因素是亮度，當(dāng)某個(gè)點(diǎn)與其各個(gè)方向相比，亮度發(fā)生明顯變化，這個(gè)點(diǎn)就會(huì)被確定為極值點(diǎn)，在第一步的計(jì)算中，大部分的極值點(diǎn)都會(huì)被找出并標(biāo)注。++在對(duì)上面這幅圖像的處理中，首先遍歷圖像中的像素，計(jì)算出具有極值的角點(diǎn)，并全部、特征點(diǎn)過濾并進(jìn)行精確定位+.葺f坷一+十一+斗+:+￥+H++++.葺f坷一+十一+斗+:+￥+H+++..++珪++t.尊斗++#+++++量+巾±+tr++#++++++:++++■+++在進(jìn)一步的處理中，需要確定真角點(diǎn)，具體的計(jì)算過程是將各個(gè)角點(diǎn)與在相鄰縮放尺度#++++*>+中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行比較，若在相鄰縮放尺度中是極值點(diǎn)，則確定為真角點(diǎn)，一些在初步計(jì)算中被密集標(biāo)記出的角點(diǎn)，會(huì)被保留，一些較為獨(dú)立的地角點(diǎn)強(qiáng)度較弱，會(huì)被過濾掉。經(jīng)過對(duì)特征點(diǎn)的過濾，一些能夠明確標(biāo)記圖像特征的角點(diǎn)被保留，用做進(jìn)一步的比對(duì)處理。、為特征點(diǎn)分配方向值通過對(duì)篩選后的各個(gè)角點(diǎn)與其周圍圖像像素的數(shù)值關(guān)系，計(jì)算各向的haar小波響應(yīng)，得到角點(diǎn)位置的特征向量，并通過高斯函數(shù)加權(quán)各點(diǎn)，取得最終描述子主方向。、生成特征描述子，進(jìn)行圖像比對(duì)經(jīng)過以上過程的處理，最終以特征點(diǎn)為中心取16*16的鄰域作為采樣窗口，將采樣點(diǎn)與特征點(diǎn)的相對(duì)方向通過高斯加權(quán)后歸入包含8個(gè)bin的方向直方圖，最后獲得4*4*8的128維特征描述子。示意圖如下：鄰域梯度方向

關(guān)鍵點(diǎn)特征向量需要比對(duì)的兩幅圖的特征向量生成后，采用關(guān)鍵點(diǎn)特征向量的歐式距離來作為兩幅圖像中關(guān)鍵點(diǎn)的相似性判定度量。取圖1的某個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，通過遍歷找到圖像2中的距離最近的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。在這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)中，如果次近距離除以最近距離小于某個(gè)闕值，則判定為一對(duì)匹配點(diǎn)，當(dāng)兩幅圖像的匹配點(diǎn)達(dá)到某個(gè)下限值的時(shí)候，這兩幅圖像被視為匹配圖像。高標(biāo)清同播率統(tǒng)計(jì)的技術(shù)實(shí)踐如下圖所示，在廣播電視行業(yè)的實(shí)際工作中，圖像比對(duì)技術(shù)正在被應(yīng)用于高標(biāo)清同播率的計(jì)算，通過技術(shù)手段科學(xué)的統(tǒng)計(jì)出高標(biāo)清同播率，在技術(shù)實(shí)踐中，高標(biāo)清圖像的同播率統(tǒng)計(jì)分為兩個(gè)方面，首先是通過特征值的比對(duì)確認(rèn)兩幀圖像的匹配關(guān)系，然后通過對(duì)某一段時(shí)間內(nèi)多幀圖像的匹配程度確認(rèn)兩個(gè)節(jié)目的同播情況。修in?禊這兩天也到出門亍啊2聲道嘰高清高清時(shí)段同播率:68.72%,其他時(shí)修in?禊這兩天也到出門亍啊2聲道嘰高清高清時(shí)段同播率:68.72%,其他時(shí)E100.00%,全天同播率浙江衛(wèi)視標(biāo)清2聲道，720x576CCTV1標(biāo)清1聲道，720x576河5略說好聽點(diǎn)呢是看著(1)、進(jìn)行高清圖像與標(biāo)清圖像的幀比對(duì)在高標(biāo)清同播的系統(tǒng)中，首先對(duì)高清節(jié)目的某一幀圖像進(jìn)行運(yùn)算處理，包括檢測(cè)極值點(diǎn)，特征點(diǎn)過濾并進(jìn)行精確定位，為特征點(diǎn)分配方向值，生成特征描述子。同時(shí)，對(duì)標(biāo)清節(jié)目的某一幀圖像也作相同的處理。通過對(duì)兩路視頻圖像逐幀計(jì)算特征向量集，并緩存若干幀，以為之后比對(duì)提供數(shù)據(jù)。采樣幀一般是定時(shí)選取，并加入場(chǎng)景切換后的新場(chǎng)景幀。由此可以得到緩存的采樣時(shí)間窗大小為：SampleWindow=bufferLength*Iterval這也是對(duì)最大同播延時(shí)的限制。(2)、進(jìn)行高清圖像與標(biāo)清圖像的緩存比對(duì)處理通過對(duì)兩路視頻圖像逐幀計(jì)算特征向量集，并緩存若干幀，然后在兩路視頻的緩存中相互計(jì)算特征集匹配度。在進(jìn)行高清圖像與標(biāo)清圖像的幀匹配度計(jì)算中，首先找到高清圖像的某個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，通過標(biāo)清圖像中與高清圖像關(guān)鍵點(diǎn)距離最近的關(guān)鍵點(diǎn)比對(duì)，如果次近距離除以最近距離小于某個(gè)闕值，則判定為一對(duì)匹配點(diǎn)，當(dāng)兩幅圖像的匹配點(diǎn)達(dá)到某個(gè)下限值的時(shí)候，這兩幅圖像被視為匹配圖像，即選取的高清圖像的一幀與標(biāo)清圖像的一幀是匹配的。對(duì)于計(jì)算出的匹配度最高的兩幀，若其匹配度達(dá)到要求閾值，則視為同內(nèi)容幀，兩路視頻視為在采樣時(shí)間窗內(nèi)同播，由兩幀的時(shí)戳即可得到兩路視頻的時(shí)間差；而當(dāng)最優(yōu)匹配的兩個(gè)圖像相似度在一段時(shí)間內(nèi)始終低于一個(gè)下限時(shí)，認(rèn)為在采樣時(shí)間窗內(nèi)同播。為排除視頻中后期制作對(duì)圖像帶來的差異(如字幕，臺(tái)標(biāo)，小區(qū)域疊加廣告翎，我們?cè)谔崛√卣鲿r(shí)，只對(duì)中心部分區(qū)域提取特征。通過24小時(shí)內(nèi)的連續(xù)采樣，可以得到高標(biāo)清同播的時(shí)間，計(jì)算出同播率。結(jié)束語目前，我國(guó)廣播電視行業(yè)正在向高清時(shí)代邁近，做為邁向高清時(shí)代必經(jīng)之路的高