一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法技術

本發明專利技術涉及一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法，對播出系統中來自不同源頭的相同視音頻節目，利用多維圖像特征值比對的算法，使源視頻和目標視頻同步，包括以下步驟：提取源視頻和目標視頻基于Y分量的多個圖像特征值，并匯總成多維特征向量；設定滑動窗口大小，在滑動窗口大小前后幀時域方向上計算圖像特征值的誤差；統計并記錄發生最小誤差時滑動窗口位置；計算出目標視頻相對于源視頻超前或滯后幀數確定同步點。本發明專利技術同步誤差能夠控制在1幀以內，這樣就能在無法利用PTS同步的環境中，達到同樣的視頻同步效果。

【技術實現步驟摘要】
一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法
本專利技術涉及廣播電視信號監測領域，具體涉及一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法。
技術介紹
隨著數字電視、IPTV、手機電視等新媒體的不斷涌現和興起，數字電視信號取代模擬電視信號已是大勢所趨。在模擬電視時代，電視信號在傳輸過程中丟失是造成視頻質量下降的主要原因，因此可以采用測量信噪比來確定播出質量。而在數字電視時代，信號傳輸已經不是質量下降的主要原因，衛星電視、地面數字、IPTV、手機電視等各個數字電視信號源間普遍存在著逐層壓縮轉碼，在轉碼過程中，編碼格式、分辨率、碼率、參考幀位置等的變化，都會不同程度地帶來視頻質量的下降。視頻質量下降的呈現方式，也從模擬電視信號的雪花形式，演變成數字電視信號的方塊效應、馬賽克、整體模糊、邊緣信息丟失等形式。本專利技術中用到的術語解釋如下：Y：是指視頻信號的亮度分量；PTS：PresentationTimeStamp，顯示時間戳，數字電視傳輸流中字段。數據同步的算法在計算機存儲系統領域有應用，比如申請人是清華大學和北京威視數據系統有限公司，申請號200810225596.X，專利技術名稱《一種基于數據差異的邏輯卷快速同步方法》，公開了一種通過比較源邏輯卷和目標邏輯卷數據塊特征值而判定源卷和目標卷數據是否同步，并同步源卷和目標卷的方法。圖像特征值一般應用在圖像相似性上，比如內容識別，人臉識別，指紋識別；電子科技大學計算機科學與工程學院，賀祥，盧光輝發表于《福建電腦》2009年第5期的論作《基于圖像相似度的關鍵幀提取算法》指出為了在視頻管理數據庫中提供有效的視頻檢索和瀏覽功能，必須用簡明的方式表示視頻的內容，關鍵幀提取技術是視頻分析和視頻檢索的基礎，現階段關鍵幀提取技術已成為視頻檢索的一個重要研究方向，并提出了一種改進的基于內容的視頻關鍵幀提取方法-基于圖像相似度的關鍵幀提取算法。但圖像特征值用于數字電視信號的同步算法未見報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是，解決當視頻節目經過轉碼后，其包含的顯示時間戳PTS將會發生變化，無法通過顯示時間戳PTS進行多路視頻同步的技術問題，提供一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法。為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案是：一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法，對播出系統中來自不同源頭的相同視音頻節目，利用多維圖像特征值比對的算法，使源視頻和目標視頻同步，包括以下步驟：步驟a，指定源視頻和目標視頻的步驟；步驟b，提取源視頻和目標視頻基于Y分量的多個圖像特征值，將多個圖像特征值匯總成多維特征向量的步驟；步驟c，設定滑動窗口大小，在滑動窗口大小前后幀時域方向上計算圖像特征值的誤差，即以源視頻實時播出的一幀為參考幀，遍歷計算目標視頻相對于源視頻在滑動窗口上不同位置各特征向量歐氏距離的步驟；步驟d，統計滑動窗口上不同位置時圖像特征值的誤差，并記錄發生最小誤差時滑動窗口位置的步驟；步驟e，把滑動窗口的位置相減，計算出目標視頻相對于源視頻超前或滯后幀數的步驟；步驟f，根據超前或滯后幀數確定源視頻和目標視頻同步點的步驟。本專利技術基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法的改進，所述步驟f為：步驟f，重復步驟c，步驟d，步驟e，當超前或滯后幀數保持在1幀以內并保持一個足夠確認同步的時間，確定找到源視頻和目標視頻同步點的步驟。這樣能夠確保同步精度在1幀以內。本專利技術基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法，所述步驟b提取源視頻和目標視頻Y分量圖像特征值并匯總成多維特征向量由以下步驟組成：步驟b1，分別提取源視頻和目標視頻的Y分量圖像的步驟；步驟b2，對源視頻和目標視頻Y分量的每一個像素點做前后幀時域上的離散卷積計算；步驟b3，對卷積后的結果做高通濾波處理的步驟；步驟b4，計算每一幀卷積后結果的平均值，作為特征值并記錄的步驟；步驟b5，計算每一幀卷積后結果大于0部分的平均值，作為特征值并記錄的步驟；步驟b6，計算每一幀卷積后結果小于0部分的平均值，作為特征值并記錄的步驟；步驟b7，計算源視頻和目標視頻每一幀Y分量的平均值，作為特征值并記錄的步驟；步驟b8，將所述步驟b4、b5、b6、b7所得特征值匯總成多維特征向量的步驟。本專利技術有如下有益效果：采用基于圖像多維特征比對的視頻同步算法，使源視頻和目標視頻圖像內容進行同步，誤差能夠控制在1幀以內，這樣就能在無法利用PTS同步的環境中，達到同樣的視頻同步效果。附圖說明圖1是一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法流程圖。圖2是一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法提取圖像多維特征值流程圖。具體實施方式下面結合實施例并參照附圖對本專利技術作進一步描述。本實施例一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法，對播出系統中來自不同源頭的相同視音頻節目，利用多維圖像特征值比對的算法，使源視頻和目標視頻同步。參見圖1，一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法流程圖。具體步驟細化如下：步驟a，指定源視頻和目標視頻的步驟；步驟b，提取源視頻和目標視頻基于Y分量的多個圖像特征值，將多個圖像特征值匯總成多維特征向量的步驟；步驟c，設定滑動窗口大小，在滑動窗口大小前后幀時域方向上計算圖像特征值的誤差，即以源視頻實時播出的一幀為參考幀，遍歷計算目標視頻相對于源視頻在滑動窗口上不同位置各特征向量歐氏距離的步驟；步驟d，統計滑動窗口上不同位置時圖像特征值的誤差，并記錄發生最小誤差時滑動窗口位置的步驟；步驟e，把滑動窗口的位置相減，計算出目標視頻相對于源視頻超前或滯后幀數的步驟；步驟f，根據超前或滯后幀數確定源視頻和目標視頻同步點的步驟。對于步驟c中的滑動窗口大小優選為參考幀前后125幀；要說明的是對于源視頻和目標視頻受傳輸和轉碼影響小的場合也可以是參考幀前后50幀甚至更少；對于源視頻和目標視頻受傳輸和轉碼影響大的場合選擇的滑動窗口應該大一點，但125幀已經考慮到相關影響，是一個冗余度比較大的選擇。對于步驟f而言，為了可靠的確定源視頻和目標視頻同步點，可以反復計算確認一段時間，即：步驟f，重復步驟c，步驟d，步驟e，當超前或滯后幀數保持在1幀以內并保持一個足夠確認同步的時間，確定找到源視頻和目標視頻同步點的步驟。這樣能夠確保同步精度在1幀以內。上面所述保持一個足夠確認同步的時間優選為10秒。對于步驟b提取源視頻和目標視頻基于Y分量的多個圖像特征值，將多個圖像特征值匯總成多維特征向量的步驟，應該來說有很多種基于Y分量的圖像特征值的提取方法，其中優選的實施方案參見圖2一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法提取圖像多維特征值流程圖，具體步驟如下：步驟b1，分別提取源視頻和目標視頻的Y分量圖像的步驟；步驟b2，對源視頻和目標視頻Y分量的每一個像素點做前后幀時域上的離散卷積計算；步驟b3，對卷積后的結果做高通濾波處理的步驟；步驟b4，計算每一幀卷積后結果的平均值，作為特征值并記錄的步驟；步驟b5，計算每一幀卷積后結果大于0部分的平均值，作為特征值并記錄的步驟；步驟b6，計算每一幀卷積后結果小于0部分的平均值，作為特征值并記錄的步驟；步驟b7，計算源視頻和目標視頻每一幀Y分量的平均值，作為特征值并記錄的步驟；步驟b8，將所述步驟b4、b5、b6、b7所得特征值匯總成多維特征向量的步驟。上面離散卷積的卷積核優選為：。其他的卷積本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法，對播出系統中來自不同源頭的相同視音頻節目，利用多維圖像特征值比對的算法，使源視頻和目標視頻同步，其特征在于包括以下步驟：步驟a，指定源視頻和目標視頻的步驟；步驟b，提取源視頻和目標視頻基于Y分量的多個圖像特征值，將所述多個圖像特征值匯總成多維特征向量的步驟；步驟c，設定滑動窗口大小，在滑動窗口大小前后幀時域方向上計算圖像特征值的誤差，即以源視頻實時播出的一幀為參考幀，遍歷計算目標視頻相對于源視頻在滑動窗口上不同位置各特征向量歐氏距離的步驟；步驟d，統計滑動窗口上不同位置時圖像特征值的誤差，并記錄發生最小誤差時滑動窗口位置的步驟；步驟e，把滑動窗口的位置相減，計算出目標視頻相對于源視頻超前或滯后幀數的步驟；步驟f，根據超前或滯后幀數確定源視頻和目標視頻同步點的步驟。

【技術特征摘要】
1.一種基于圖像多維特征值比對的視頻同步方法，對播出系統中來自不同源頭的相同視音頻節目，利用多維圖像特征值比對的算法，使源視頻和目標視頻同步，其特征在于包括以下步驟：步驟a，指定源視頻和目標視頻的步驟；步驟b，提取源視頻和目標視頻基于Y分量的多個圖像特征值，將所述多個圖像特征值匯總成多維特征向量的步驟；步驟c，設定滑動窗口大小，在滑動窗口大小前后幀時域方向上計算圖像特征值的誤差，即以源視頻實時播出的一幀為參考幀，遍歷計算目標視頻相對于源視頻在滑動窗口上不同位置各特征向量歐氏距離的步驟；步驟d，統計滑動窗口上不同位置時圖像特征值的誤差，并記錄發生最小誤差時滑動窗口位置的步驟；步驟e，把滑動窗口的位置相減，計算出目標視頻相對于源視頻超前或滯后幀數的步驟；步驟f，根據超前或滯后幀數確定源視頻和目標視頻同步點的步驟。2.根據權利要求1所述視頻同步方法，其特征在于，所述步驟c中的所述滑動窗口大小為所述參考幀前后125幀。3.根據權利要求1所述視頻同步方法，其特征在于，所述步驟f為：步驟f，重復步驟c...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳志強，陳立德，顧樑，熊己興，
申請(專利權)人：無錫風格軟件有限公司，上海風格信息技術股份有限公司，上海風格軟件有限公司，
類型：發明
國別省市：