專利名稱：一種基于壓縮域的視頻檢索系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于多媒體視頻管理技術領域，具體涉及一種基于壓縮域的視頻檢索系統(tǒng)。
背景技術：
自20世紀90年代以來，隨著網(wǎng)絡通信與計算機技術的發(fā)展，單調(diào)的文本信息形式已經(jīng)不再滿足人們的需求，更為豐富的語音，圖像和視頻信息已經(jīng)逐步滲入到人們社會生活的各個方面。如與安全相關的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，生活娛樂中所采用的家用攝像機，以及豐富的網(wǎng)上視頻資源(如YouTube，Youku等視頻分享網(wǎng)站)等都是以數(shù)字視頻形式存在。這些視頻雖然包含著豐富的信息量，但由于其抽象程度比較低，其本身不是一種具有結(jié)構(gòu)性的數(shù)據(jù)，并沒有有效的描述方式，也沒有可以作為索引和瀏覽的基本單元，所以對視頻進行檢索和瀏覽就變得極為困難。目前在許多領域由于對視頻的處理能力遠不能跟上視頻數(shù)據(jù)增長的速度，視頻中所描述的語義信息不能充分挖掘，導致大量的視頻數(shù)據(jù)不能被有效利用。為了解決視頻信息膨脹所帶來的問題，從存儲和傳輸?shù)慕嵌瓤紤]，需要對視頻數(shù)據(jù)進行壓縮處理，利用更少的數(shù)據(jù)量表示等量的信息；而從資源利用的角度考慮，需要對視頻數(shù)據(jù)中所體現(xiàn)的內(nèi)容進行分類并進行特征分析，根據(jù)內(nèi)容特征建立索引，進行高效的檢索，使人們能夠更方便快捷的得到所需要的信息。由于目前絕大部分視頻都是以壓縮的方式來進行存儲的，而傳統(tǒng)的視頻檢索都是在像素域進行的，因此需要首先將壓縮的視頻流解壓，然后再對解壓后的數(shù)據(jù)進行分析，提取特征后再進行檢索。在像素域進行視頻的特征分析和檢索，需要處理大量的數(shù)據(jù)，復雜度很高，而在壓縮域中可以節(jié)省由視頻解壓過程所消耗的計算資源，并且壓縮視頻數(shù)據(jù)都是以塊為基本單位，所需要處理的數(shù)據(jù)量僅是像素域的1/64 (基于8X8塊)或1/16 (基于4X4塊)。在壓縮域中還可以直接提取如運動矢量和DCT系數(shù)等信息，通過信息融合等處理方法得到視頻數(shù)據(jù)的相關特征，利用這些特征進行檢索可以大大節(jié)省計算資源。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術所存在的上述技術缺陷，本實用新型提供了一種基于壓縮域的視頻檢索系統(tǒng)，能夠快速方便的從大量視頻數(shù)據(jù)中檢索到所需要的視頻片段。一種基于壓縮域的視頻檢索系統(tǒng)，包括處理器；所述的處理器包括碼流信息提取單元、壓縮域特征分析單元、壓縮域特征存儲單元和壓縮域特征匹配單元；碼流信息提取單元與壓縮域特征分析單元連接，壓縮域特征分析單元與壓縮域特征存儲單元連接，壓縮域特征存儲單元與壓縮域特征匹配單元連接。所述的碼流信息提取單元用于將存儲在視頻數(shù)據(jù)庫中的壓縮域碼流進行部分解碼處理，得到視頻壓縮域特征分析時所需要的壓縮域信息；所述的壓縮域信息包括每幀視頻中所有宏塊 的宏塊類型信息、宏塊運動矢量信息、宏塊DCT (離散余弦變換)系數(shù)信息和宏塊消耗比特量信息。上述壓縮域信息都可以從常見視頻碼流中通過熵解碼直接提取出。[0007]所述的壓縮域特征分析單元包括場景分割模塊、空間對象分割模塊和運動軌跡特征分析模塊；場景分割模塊與碼流信息提取單元和壓縮域特征存儲單元連接，空間對象分割模塊與碼流信息提取單元和場景分割模塊連接，運動軌跡特征分析模塊與碼流信息提取單元、壓縮域特征存儲單元和空間對象分割模塊連接；其中:所述的場景分割模塊用于對壓縮域信息中每幀視頻中所有宏塊的宏塊類型信息和宏塊消耗比特量信息進行統(tǒng)計分析，根據(jù)分析結(jié)果判斷視頻場景中發(fā)生場景切換的位置，即視頻發(fā)生切變時的幀序號，將其作為壓縮域視頻的時域特征；然后根據(jù)幀序號對原始視頻進行時間上的分段，得到各個不同時間的視頻片段；所述的空間對象分割模塊用于針對場景分割模塊獲得的每個視頻片段，利用壓縮域信息中每幀視頻中所有宏塊的宏塊類型信息、宏塊運動矢量信息和宏塊DCT系數(shù)信息對每幀視頻中的運動對象進行分割，得到每幀視頻的運動對象掩膜；所述的運動軌跡特征分析模塊用于針對場景分割模塊獲得的每個視頻片段，利用壓縮域信息中每幀視頻所有宏塊的宏塊類型信息和宏塊運動矢量信息對每幀視頻中的運動對象掩膜進行跟蹤，得到該視頻片段中運動對象的運動軌跡，將其作為壓縮域視頻的運動特征。所述的壓縮域特征存儲單元用于將從壓縮域特征分析單元得到的壓縮域視頻時域特征和運動特征以索引方式存儲下來，方便用戶進行檢索。所述的壓縮域特征匹配單元用于匹配壓縮域視頻的運動特征，其將壓縮域特征分析單元中得到的每個視頻片段中運動對象的運動軌跡依次與用戶輸入軌跡進行Hausdorff距離測量，選擇該距離最小的前10個視頻片段作為匹配結(jié)果。優(yōu)選地，所述的壓縮域特征匹配單元連接有人機交互單元，用戶通過人機交互單元輸入若干坐標值，在草圖畫板中生成軌跡圖，進而通過調(diào)整輸入的坐標值來完善所要查詢的軌跡圖；該軌跡圖通過壓縮域特征匹配單元與壓縮域特征存儲單元中存儲的壓縮域視頻運動特征進行匹配，并將 匹配結(jié)果依次顯示出來，最后由用戶選擇合適的視頻片段進行播放。所述的處理器采用DSP ;所述的人機交互單元采用IXD觸摸式顯示屏。本實用新型基于壓縮域的視頻特征分析檢索系統(tǒng)，可以實時、準確的從視頻數(shù)據(jù)庫中提取出視頻壓縮域特征并進行檢索，大大節(jié)省計算資源，快速而方便的從大量視頻數(shù)據(jù)中檢索到所需要的視頻片段。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了更為具體地描述本實用新型，
以下結(jié)合附圖及具體實施方式
對本實用新型的技術方案進行詳細說明。如圖1所示，一種基于壓縮域的視頻檢索系統(tǒng)，包括處理器和人機交互單元；本實施方式中，處理器采用TI公司型號為DM6467的DSP芯片，人機交互單元采用IXD觸摸式顯示屏。[0019]處理器內(nèi)加載有碼流信息提取單元、壓縮域特征分析單元、壓縮域特征存儲單元和壓縮域特征匹配單元；碼流信息提取單元與壓縮域特征分析單元連接，壓縮域特征分析單元與壓縮域特征存儲單元連接，壓縮域特征存儲單元與壓縮域特征匹配單元連接。碼流信息提取單元將存儲在視頻數(shù)據(jù)庫中的壓縮域碼流進行部分解碼處理，得到視頻壓縮域特征分析時所需要的壓縮域信息；壓縮域信息包括每幀視頻中所有宏塊的宏塊類型信息、宏塊運動矢量信息、宏塊DCT系數(shù)信息和宏塊消耗比特量信息；上述壓縮域信息都可以從常見視頻碼流中通過熵解碼直接提取出。壓縮域特征分析單元包括場景分割模塊、空間對象分割模塊和運動軌跡特征分析模塊；場景分割模塊與碼流信息提取單元和壓縮域特征存儲單元連接，空間對象分割模塊與碼流信息提取單元和場景分割模塊連接，運動軌跡特征分析模塊與碼流信息提取單元、壓縮域特征存儲單元和空間對象分割模塊連接；其中:場景分割模塊對壓縮域信息中每幀視頻中所有宏塊的宏塊類型信息和宏塊消耗比特量信息進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計同時滿足以下兩個條件的宏塊個數(shù):(a)宏塊類型為幀內(nèi)編碼；(b)宏塊消耗比特量小于該幀所有宏塊消耗比特量的平均值。根據(jù)分析結(jié)果判斷視頻場景中發(fā)生場景切換的位置，即視頻發(fā)生切變時的幀序號:計算該類型宏塊占該幀所有宏塊的比例，如果比例超過一定的閾值，則判斷該幀發(fā)生了場景切換，記錄此時的幀序號，將其作為壓縮域視頻的時域特征。然后根據(jù)幀序號對原始視頻進行時間上的分段，得到各個不同時間的視頻片段；空間對象分割模塊針對場景分割模塊獲得的每個視頻片段，利用壓縮域信息中每幀視頻中所有宏塊的宏塊類型信息、宏塊運動矢量信息和宏塊DCT系數(shù)信息對每幀視頻中的運動對象進行分割:標記同時 滿足以下三個條件的宏塊:(a)宏塊類型為幀間編碼；(b)宏塊運動矢量大小大于一定閾值；(c)宏塊DCT系數(shù)中的前4個系數(shù)絕對值之和大于一定閾值。將標記的宏塊進行圖像形態(tài)學處理，最終得到每幀視頻的運動對象掩膜。運動軌跡特征分析模塊針對場景分割模塊獲得的每個視頻片段，利用壓縮域信息中每幀視頻所有宏塊的宏塊類型信息和宏塊運動矢量信息對每幀視頻中的運動對象掩膜進行跟蹤，計算該幀中運動對象掩膜中所有類型為幀間宏塊的運動矢量的平均值，并將此平均值連接起來得到該視頻片段中運動對象的運動軌跡，將其作為壓縮域視頻的運動特征。壓縮域特征存儲單元將從壓縮域特征分析單元得到的壓縮域視頻時域特征和運動特征以索引方式存儲下來，方便用戶進行檢索。用戶通過人機交互單元輸入若干坐標值，在草圖畫板中生成軌跡圖，進而通過調(diào)整輸入的坐標值來完善所要查詢的軌跡圖；壓縮域特征匹配單元用于匹配壓縮域視頻的運動特征，其將壓縮域特征分析單元中得到的每個視頻片段中運動對象的運動軌跡依次與用戶輸入軌跡圖進行HausdorfT距離測量，選擇該距離最小的前10個視頻片段作為匹配結(jié)果，并將匹配結(jié)果通過人機交互單元依次顯示出來，最后由用戶選擇合適的視頻片段進行播放。利用本實施方式基于壓縮域的視頻特征分析檢索系統(tǒng)，可以實時、準確的從視頻數(shù)據(jù)庫中提取出視頻壓縮域特征并進行檢索，大大節(jié)省計算資源，快速而方便的從大量視頻數(shù)據(jù)中檢索到所需要的視頻片段。
權利要求1.一種基于壓縮域的視頻檢索系統(tǒng)，包括處理器；其特征在于:所述的處理器包括碼流信息提取單元、壓縮域特征分析單元、壓縮域特征存儲單元和壓縮域特征匹配單元；碼流信息提取單元與壓縮域特征分析單元連接，壓縮域特征分析單元與壓縮域特征存儲單元連接，壓縮域特征存儲單元與壓縮域特征匹配單元連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的視頻檢索系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓縮域特征分析單元包括場景分割模塊、空間對象分割模塊和運動軌跡特征分析模塊；場景分割模塊與碼流信息提取單元和壓縮域特征存儲單元連接，空間對象分割模塊與碼流信息提取單元和場景分割模塊連接，運動軌跡特征分析模塊與碼流信息提取單元、壓縮域特征存儲單元和空間對象分割模塊連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的視頻檢索系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓縮域特征匹配單元連接有人機交互單元。
4.根據(jù)權利要求3所述的視頻檢索系統(tǒng)，其特征在于:所述的人機交互單元采用LCD觸摸式顯示屏。
5.根據(jù)權利要求1 4任一權利要求所述的視頻檢索系統(tǒng)，其特征在于:所述的處理器采用D SP。
專利摘要本實用新型公開了一種基于壓縮域的視頻檢索系統(tǒng)，包括處理器；處理器包括碼流信息提取單元、壓縮域特征分析單元、壓縮域特征存儲單元和壓縮域特征匹配單元；碼流信息提取單元與壓縮域特征分析單元連接，壓縮域特征分析單元與壓縮域特征存儲單元連接，壓縮域特征存儲單元與壓縮域特征匹配單元連接；壓縮域特征分析單元包括場景分割模塊、空間對象分割模塊和運動軌跡特征分析模塊。本實用新型基于壓縮域的視頻特征分析檢索系統(tǒng)，可以實時、準確的從視頻數(shù)據(jù)庫中提取出視頻壓縮域特征并進行檢索，大大節(jié)省計算資源，快速而方便的從大量視頻數(shù)據(jù)中檢索到所需要的視頻片段。
文檔編號G06F17/30GK203086632SQ20132002200
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月16日 優(yōu)先權日2013年1月16日
發(fā)明者馮杰, 馬漢杰, 林翔宇, 胡潔, 張華熊 申請人:浙江理工大學