原创《面向文件分析的自动检测系统》
本文是有关检测系统专科毕业论文范文与自动检测系统和面向和分析方面论文写作技巧范文。
潘志英广州广播电视台彭洁玲
水利部珠江水利委员会 珠江水利综合技术中心（信息中心）
【摘 要】随着电视播出节目质量要求的提高,在全程文件化流程中,质量控制成为十分重要的一个创新环节,通过节目文件自动技审体系来实现节目质量审查,成为一种提升效率的手段.本文主要介绍了新型节目文件自动技审体系模型、检测方法及新型节目自动技审技术中采用的节目质量评估体系算法.
【关键词】新型节目文件自动技审体系 节目质量评估体系算法
在全程文件化的系统建成后,将通过采集收录、编辑制作、打包上传、播出发布、内容管理全流程的数字化、网络化、智能化,达到互联互通、资源整合、流程再造,实现海量的节目生产能力和节目的低成本运作.随着播出节目质量要求的提高,质量控制成为全程文件化流程中十分重要的一个环节,通过节目自动技审体系来实现节目质量审查,成为一种提升效率的手段
一、概述
1.文件出错现状
目前在电视制作和播出生产链路上,造成视音频文件错误或产生影响安全播出的因素可能主要有以下几个方面：
(1)信号源本身的错误,在上载时为发现,如：静帧、黑场、彩条、音量过高、过低等；
(2)文件格式不兼容,播出服务器不能正确解码,通常是在转码、编码过程中生成的文件格式虽然是正确的,但播出服务器不能兼容播出；
(3)编码参数设置错误,如：马赛克、宏块错误,不可听等；
(4)历史资料重新采集,信号质量过低等.
2.系统功能组成
为获得完整的分析数据,文件分析和检测系统应包括下列组成部分：基带信号检测、上载文件检测、播出文件检.
(1)基带信号检测
基带信号检测,通过多画面或其它的硬件手段,收集在上载过程中,对上载采集的信号进行监测的信息,直至当前上载结束,形成完整的上载通道检测报告.
(2)上载文件检测
素材上载完成后,系统将自动启动上载文件检测系统,从上载服务器获取素材,迁移到文件检测系统,自动对素材文件进行全方面的检测,检测完成后,把检测报告提交的审片系统,用户审片时,即可查看文件检测报告,协助素材审查.
(3)播出文件检测
播出文件检测与上载文件检测的区别在于素材来源不一样,播出文件检测的素材来源为播出服务器,文件检测项着重于文件编码语法的检测,防止文件从上载服务器迁移到播出服务器产生错误,影响最后的播出；播出文件检测报告也将提交到播出系统,可在播出系统上查看检测的结果.
3.系统模型
文件分析的对象是视音频文件,这些文件来自于自动播出上载、迁移或播出存储,即播出信息网络,分析检测后的结果要反馈给审片或上载工作站.既要保证原有播出系统安全,新增的文件分析和检测系统尽可能少的占用原有系统资源,是设计的一条原则.我们定义的mQ u a l i fy文件分析和检测系统和自动播出各子系统关系如下：
mQualify文件分析和检测系统,从播出控制网获取节目上载的位置信息,从播出信息网获取对应的视音频文件,检测完成后再将结果反馈给播出控制网：上载工作站或审片工作站.
实际工作中,不仅要知道文件是否有影响播出安全的错误,也要明白这些错误在哪些环节产生的,这样才能准确定位错误,并纠正它.我们设计了流程模型如图2.
二、技术特征与性能
1.技术特征
“mQualify文件分析和检测系统”具有以下优秀的性能：
(1)准确性：
监视频精确到每一帧的分析与检测,音频精确到每一个采样数据包,利用最先进的计算机算法,深入分析视频文件的每一个组成部分,以完整检测为基础,以实际需求为结果,符合客户化的最大需求.
(2)快速性：
配合强大的计算机硬件处理能力,能够充分保证每个处理过程都是快速的和稳定的,根据实际使用情况,处理能力至少能达到标清40倍速,高清20倍速的处理能力,非常符合现代广电行业数码化效率化的要求
(3)便捷性：
人性化的用户界面,根据许多地方的实际使用情况,充分吸收使用者的工作
经验而设计的人性化软件界面,能够使得工作流程非常简单方便快捷.并且能够做到和原有播出系统的工作流互相结合.
(4)系统性：
包括基带和文件系统的有机整合,技审系统与上载系统,播出系统的整合,使得自动技审系统不是一个孤立的系统,而是一个能够充分融合原有系统的组成部分,能够充分体现功能的最大化.
2.软件主要功能
(1)系统设置：
1）系统可设置自动文件检测模式、文件检测速度,提供对文件检测信息的管理,对检测文件的管理等.
2）系统可设置与播出系统的连接控制,配置上载、播出服务器,选择文件检测素材来源.
3）系统支持多个文件分析服务配合运行,也支持多个客户端查看结果,可通过配置实现.
4）系统支持多种信号检测设备,检测设备通道个数可配置,检测设备个数可配置.
5）系统支持数据库记录数据,可配置SQL Server、Access等数据库.
(2)分析参数设置：
1)视频分析参数设置,可根据需要选择分析黑场、彩条、彩场、静帧、马赛克、无视频信号、采样丢失、对比度过高、质量过低、YUV超标、RGB超标、黑点超标、亮点超标等检测项,并支持对每一个检测项的阈值设置.
2）音频分析参数设置,可根据需要选择分析静音、音频丢失、采样丢失、音量过小、不可听检测、V U检测、峰值检测、响度检测、立体声相位等检测项,并支持对每一个检测项的阈值设置.
3）语法检测设置,可设置检测文件GOP信息的检测,分析I帧间隔、GOP长度、GOP一致性等.
(3)分析结果显示1)在m Q u a l i fy服务器上,可查看详细的分析结果信息,包含当前文件分析的结果信息和历史文件分析的结果信息,并可提供查询；文件分析结果包括统计报警结果、单帧报警结果、报警帧数据、单帧图像查看、视频回放、波形查看等.
2）在mQualify管理站统上,可查看所有文件检测服务器正在分析的结果,分析结果包括统计报警结果、单帧报警结果、报警帧数据、波形查看等；在管理系统上,可查询数据库中记录的文件分析结果,提供按文件I D、分析时间等方式查询分析结果.
3）在mQualify客户端上,可查看所有文件检测服务器正在分析的结果,分析结果包括统计报警结果、单帧报警结果、报警帧数据、波形查看等；
4）在mQualify客户端上,可查询数据库中记录的文件分析结果,提供按文件ID、分析时间等方式查询分析结果.
5）在自动播出系统上,可查看所有的文件检测结果,可查看的结果为统计报警结果.
(4)数据管理功能：
1)分析文件管理,系统自动完成素材文件的下载,进行分析后,系统可按照设置,自动删除素材文件,清理磁盘空间.2）文件分析结果管理,系统用文件的方式保存了文件分析的完整结果,包括统计报警结果、单帧报警结果、波形结果等到,系统可按照设置,定时删除这些数据,例如可设置保存最近一个月的分析结果.
3）文件分析数据库数据管理,文件检测系统使用数据库记录统计报警结果,可在管理系统上删除分析结果.
4）自动播出系统文件分析结果管理,可自动播出系统上管理文件分析结果,可融合到素材管理中去.
(5)权限管理：
系统提供完善的权限管理,播出系统上可按照登录用户的权限,实现对应的操作；在文件分析系统上,也提供用户权限管理,使用超级管理员才可以实现对整个系统配置的修改.
(6)设备管理：
1)系统通过S N M P协议管理所有的通道检测板卡,可实时检测板卡状态,记录板卡报警信息；板卡对通道信息进行检测,检测结果系统可全部记录,可在管理系统上、设备管理系统上、播出系统上进行查询.
2）mQualify可以现实对所有软、硬件的管理,实时监测各个子系统的运行情况,出现子系统连接失败时,系统将报警提示用户.
(7)维护管理：
1)系统支持集中手动离线升级,同时也支持自动在线升级,无需人工干预.在线升级必须得到合理的用户权限认证,保证系统的安全性.
2）所有子系统都设计了系统备份功能,当系统出现故障时,可使用系统还原功能,即时恢复系统.
3）基于现场监控端的在线维护可以对系统进行页面修改、设备增减、设备参数的修改和逻辑功能维护,用于对系统的全面维护.
4）基于远程集中监控端的在线维护可以对系统进行页面修改、部分设备参数修改和部分逻辑功能的修改,主要用于保证远程集中监控端和现场监控端的系统一致性,满足日常维护的大部分需要.
3.系统性能指标
(1)分析准确度
系统采用高精度高准确度的分析算法,实现对文件精确到帧的分析,检测项拥有高准确度的报警,对无视频、视频丢失、音频丢失、静音、音量过大、音量过小、声音不可听等检测项有100%的检测准确度；对彩条、静帧、黑场、质量等检测项有99%以上的检测准确度；对马赛克有95%以上的检测准确度；对文件语法检测、GOP检测、YUV、RGB、亮点、黑点统计有100%的准确度.
(2)分析稳定性
1）系统采用至强服务器架构,完全按照工业设计模式设计,可支持7*24小时不间断运行.
2）良好的电磁兼容性,在保证不受任何工作状态的影响下不影响其他监控设备的工作.
2)采用工业级硬件产品,模块化构成,有足够的机械强度,安装固定方式可靠并具有防震、抗震能力.经过常规运输、储存和安装后不产生破损变形等现象.
4) 优秀的电气隔离性能,不会降低被监控设备的交直流隔离度、直流供电与系统的隔离度.
5）适应-10℃~+50℃/20%~95%室内外空气环境.
(3)文件兼容性
1)完全支持标清和高清文件
2)系统强大的文件格式兼容性,支持的视频文件封装：
MX F、MPE G(MPE G2 p r o g r a m s t r e a m)、GXF、L X F、MOV、I,、MPEG4、WMV、TS等等
3)支持的视频编码：MPEG-2、DIVX、XVID、WMV3、WMV4、WMV9、H.264、C、MPEG-4等等
4)支持的音频编码：AAC、AC-3、Dolby-E、MPEG1、PCM、MPEG Audio Layer 3(MP3)、Windows Media audeov1/v2/7/8/9等等
(4)分析效率性
1) 标清文件分析,分析通常项目,分析效率大于40倍速.
2) 高清文件分析,分析通常项目,分析效率大于20倍速.
三、关键技术和创新点
1.平台关键技术
(1)mEngine引擎技术
在吸收了最先进的计算技术、编解码技术的基础上,创新性的研究出m E n g i n e引擎技术,大大提高检测速度.达到标清40倍速,高清20倍速的检测速度,尤其适合频道数量多,文件数量大,播出时间少的播出情况.使得本系统在行业内具有超越行业产品的功能表现.
(2)mKernel内核优化技术
使用文件结构+选项过滤的筛选方法,通过mKernel自动优化检测进程,获取必要的、更可靠的数据.对于每一个文件的检测精度都精确到帧,保证系统对文件有着充分完整的检测.再通过对检测条件的设置,提取实际需要的检测结果,及时反映到操作者手上,既保证了检测结果的完整性,又保证了检测结果的准确性.实际使用效果证明该系统充分适用于各种使用环境下的不同文件检测要求.
(3)网络化、可管理的设计
mQualify基于网络化的技术开发,使得操作者可以很容易的按照工作流的要求连接到已有的视频网络上,实时对检测结果进行监测.同时他又可以通过网络化配置,使得它支持多主机—多客户端检测机制和操作,能够充分的对工作流进行分配和安排,很轻易的能够实现任务、结果查询,系统管理等等功能.同时该系统独有的系统资源控制功能,能够24小时全方位的对主机CPU,内存及网络带宽的使用情况进行控制监测和管理.
(4)强大的系统兼容性
通过不断的检测和升级,该系统能够兼容于市场上各种常用的视频服务器,如K2,Seachange,Omneon,以及市场上各种检测板卡,如AXON,EVERTZ,奥视,泰克等等,能够充分实现建设成本的最低化和简单化,无需考虑除检测系统外的其他额外的设备问题.
(5)与播出系统的无缝对接
通过主动模式或者被动模式实现跟播出部原有播出系统的无缝对接
主动模式：与播出数据库连接,只读不写,通过网闸的使用实现防病毒与隔离的要求.
被动模式：与播出数据库不连接,通过mAPI提供全面的分析和检测结果.
2.软件关键技术
(1)快速解码
m E n g i n e为快速解码提供了平台保障,针对广电领域视音频文件的特点,我们更采取优化解码的办法,获取解码文件的关键信息,为m Q u a l i f y服务.下面我们以常用的M X F文件为例,来了解这一过程.
当前市场文件分析的问题
MXF文件由File Header）、File Body和File Footer组成,主要信息集中在Body中,Body的是由KLV组成,且Valuse是分层的（T A G1,T A G2,…）描述的.通用的解码软件（播放器）按实时的需要解码,在mQ u a l i fy中,我们摈弃了已有的解码产品,完全按照文件的压缩、封装、容器接口等标准,重新规划算法,只读取其中的关键部分,这样既可获得更快的解码速度.
(2)精确到帧的文件分析
视频文件是帧间压缩,实现快速解码后,精确到帧的分析必须要得到保证,经过大量的分析和测试,mQualify从解码得到的S D I串行信号C r,C b,Cy数据入手,将数字值还原到模拟的Y U V域进行连续统计,这样既可还原信号在模拟域的技术参数和指标,从而可实现对静帧、彩条、黑场、静音、R G B分析,YUV分析,对比度分析,幅度值等精确到帧的记录和统计.
(3)高效统计
在实现快速解码的基础上,通过SDI结构分析,获得模拟域Y U V各种数值,借助于稳定高效的硬件平台,对这些数据进行处理.mQ u a l i fy本身提供全部帧信息,报警帧信息,以及统计报警信息.通过不同级别的参数设定,用户可以及时获得所需要的信息.
3.技术成熟度
(1)系统平台技术成熟度
研发平台为微软公司提供的V C平台.该开发平台有10多年的历史,系统开发环境经过了大量的工程验证,稳定可靠；检测软件采用模块化的结构,各模块的通讯软件独立进行数据交换,数据完成协议解析功能后,再在主程序的统一调度下实现文件的分析、显示及报警功能.各软件模块分工明确,从结构设计上为系统的稳定提供了基础.该文件分析软件平台是在通道信号监测系统基础上发展而来,在信号分析功能上,积累了大量的应用经验,为实现“关键技术”所述功能提供了坚实的基础.
(2)文件检测技术成熟度
通常,基带输入的视频图像通常被分割为宏块分别进行编码,宏块的大小通常是16x16的亮度块信息和对应的色度块信息.然后使用分块的运动补偿从已编码的帧对当前帧的数据进行预测.之后,使用块变换或者子带分解来减少空域的统计相关性.最常见的变换是8x8的离散余弦变换(DCT fordiscrete cosinetranorm).变换的输出系数接下来被量化,量化后的系数进行熵编码并成为输出码流的一部分.实际上在使用D C T变换的时候,量化后的二维的系数通常使用Zi g-z ag扫描将系数表示为一维的,再通过对连续0系数的个数和非0系数的大小(Level)进行编码得到一个符号,通常也有特殊的符号来表示后面剩余的所有系数全部等于0.这时候的熵编码通常使用变长编码.
解码即是用特定方法把数码还原成它所代表的内容或将电脉冲信号、光信号、无线电波等转换成它所代表的信息、数据等的过程.
解码基本上执行和编码的过程完全相反的过程.其中不能被完全恢复原来信息的步骤是量化.这时候,要尽可能接近的恢复原来的信息.这个过程被称为反量化,尽管量化本身已经注定是个不可逆过程.
文件检测的基础建立是快速解码上, 基于M P E G 2 /M P E G4标准的算法,都已经非常完善、并被广泛使用,我们通过广播级视音频文件的分析,创新性的提出新的解码方法,实现快速解码,为文件快速分析提供了技术保障,满足了工作流的需要.
所谓数字基带信号,就是消息代码的电波形.基带信号分析即分析这些基带信号的时域波形、频谱波形以及功率谱密度波形.基带信号分析产品已经很多,也比较完善的对信号的各种异常进行了总结,文件分析原理由信号分析发展而来,分析技术已经成熟.
四、结束语
传统检测设备采用对YUV信号或者TS流进行检测,强调对播出和传输链路实施效果的检测和问题判断,而面向节目自动技审通过对待电视播出节目文件进行审查,能够实现对一些节目文件导致的问题提前预判和节目制作质量统一控制,提升并保证节目内容质量.
检测系统论文参考资料：
此文评论：这是一篇适合不知如何写自动检测系统和面向和分析方面的检测系统专业大学硕士和本科毕业论文以及关于检测系统论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料。
