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CN1823529A - 检测数字视频流中的内容项 - Google Patents

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CN1823529A
CN1823529A CNA2004800206013A CN200480020601A CN1823529A CN 1823529 A CN1823529 A CN 1823529A CN A2004800206013 A CNA2004800206013 A CN A2004800206013A CN 200480020601 A CN200480020601 A CN 200480020601A CN 1823529 A CN1823529 A CN 1823529A
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M·巴比里
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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Abstract

本发明涉及一种检测在数字视频流中的内容项的边界的方法。方法包括以下步骤：确定(130)在一个时间段内视频流的平均比特速率，和检测(140)表示内容项的边界的平均比特速率的改变。可以确定比特速率的移动平均值。本方法可用于加密的数字视频流。本发明还涉及用于检测在数字视频流中的内容项的边界的设备。本发明还涉及用于接收在数字广播视频流中至少一个内容项的接收机和用于记录至少一个电视节目的视频记录器。

Description

检测数字视频流中的内容项
本发明涉及检测在数字视频流中的内容项的边界的方法。本发明还涉及用于检测在数字视频流中的内容项的边界的设备。本发明还涉及用于接收在数字广播视频流中至少一个内容项的接收机和用于记录至少一个电视节目的视频记录器。
美国专利2002/0186768描述基于在由例如MPEG编码器对视频进行压缩过程中得到的数据的内容检测的方法。MPEG编码器对来自TV广播电台、互联网等等的视频数据进行编码。MPEG编码器生成诸如与量化器数值组合的当前的比特速率值那样的数据，所表示视频中快速变化的或非常复杂的场景，例如表示视觉上复杂的图像或包含快速运动的图像。这个编码的比特速率测量为了对一个视频片段编码而需要的比特量，并且该比特量对于快速运动的图像和视觉上复杂的场景通常是增加的。
然而，编码比特速率不能可靠地表明：例如视频是来自一个包含快速动作的电影还是来自一个具有快速运动场景的广告。已知的方法不能通过使用编码比特速率可靠地表示内容项的边界。而且，从US2002/0186768获知的方法只在可利用MPEG编码器时才可被使用。
本发明的目的是避免已知方法的缺点和提供一种检测在数字视频流中的内容项的边界的方法，该方法是更可靠的并且可以不用任何MPEG编码器就能使用。
这个目的按如下方式来实现，本发明的方法包括以下步骤：
-确定在一个时间段内视频流的平均比特速率，以及
-检测表明内容项的边界的平均比特速率的改变。
内容项在它们的质量以及从而在比特速率方面可能会改变。例如，广告可以具有更高的比特速率，因为公司通常要为高质量广告材料付费。在广播的数字视频流的情形下，广播电台例如可保持信道的比特速率为恒定的，但按照内容的类型分配不同的比特速率给内容项。
比特速率是分配给数字视频流中内容项的数据的速率。比特速率可被表示为数字流中的附加信息。例如，在数字视频广播(DVB)中，可以传送形成某种类型的分组并载送视频、音频、控制数据的多个流。利用具有预定或指明大小的分组中的视频数据，有可能确定视频流的比特速率。
平均比特速率可以用各种方式来计算，例如简单地以接连的时间段来计算，或替换地，可以确定比特速率的运动平均值。当然，可以设想计算在时间段内比特速率的数值的其它方式。
内容项的边界可以根据检测平均比特速率的改变而被确定，例如通过确定平均比特速率超过预定的阈值的偏差，平均比特速率的改变超过所述数值的的某个百分数的偏差，等等。
本发明具有下列优点：平均比特速率比起现有技术中已知的编码比特速率是更可靠和鲁棒的。在时间段内平均比特速率的确定平滑了那些并不表明这种类型的内容中的真实改变的变化情况。
当内容是在加密的数字流中时，发现了与内容检测的已知方法有关的另一个问题。在现有技术文件US2002/0186768中获知的方法不能应用于加密的数字流。这个已知的方法需要把数据流解密，把它译码以将数字流解压缩，并且对该数字流重新编码，以计算编码的数字流。已知的方法只能应用于代表数字流中的图像组的MPEG数据，而且是基于平均绝对差值(MAD)的。这个MAD值代表用来描述在帧中视频块的运动向量的幅度平均值。显然，这个信息在编码的视频流中是不可访问的。
然而，按照本发明的、检测内容项的边界的方法可应用于加密的数字视频流。该方法是基于视频流的平均比特速率并且在加密的视频流的情形下基本上不受影响。
本发明的方法具有下列优点：它对于加密的视频流可快速工作，即，对于加密的视频流也可以容易地计算平均比特速率而不用任何解密。而且，如果检测到了加密比特流中内容项的边界，则可能仅仅需要解密属于内容项的、一部分的加密的数字流供进一步的处理(例如记录内容项)，而视频流的其余部分不需要解密。
在一个实施例中，本发明的方法可被应用于电视系统的电子节目指南(EPG)。在EPG中，表明广播的至少一个内容项的开始和或结尾的广播调度数据(EPG数据)是可以事先(即在广播内容项之前)得到的。按照本发明的方法，内容项的边界检测可用来验证EPG数据是否符合视频流中相应的内容项所检测到的边界。在视频记录器中这可以用来精确控制记录广播的内容项的开始和结尾。
本发明的目的可以如下来实现，本发明提供一种用于检测在数字视频流中内容项的边界的设备，该设备包括：
-用于确定在一个时间段内视频流的平均比特速率的装置，
-用于检测表明内容项的边界的平均比特速率的改变的装置。
所述设备可与用于接收数字广播视频流中至少一个内容项的接收机合并；或用于记录至少一个电视节目的视频记录器合并，该记录器包括这样的接收机和根据视频流中它所检测到的边界来记录电视节目的装置。
下面参照附图进一步阐述和描述本发明的这些和其它方面，其中：
图1显示本发明的方法的实施例；
图2描绘显示视频流的计算出的平均比特速率的例子的图；
图3描绘显示在内容项的结尾处计算出的平均比特速率的例子的放大的图；
图4显示说明适用于实施本发明的设备的操作的图。
图1显示检测数字视频流中内容项的边界的方法的实施例。视频流可以通过从诸如CD-ROM盘(紧致盘只读存储器)、DVD盘(数字通用盘)、磁载体等等那样的数据载体读出信息而得到。替换地，视频数据可以以已知的方式从视频广播电台被接收，例如，使用数字视频广播(DVB)、按需视频系统、互联网等等。
视频流的比特速率可以在步骤110确定。视频流通常被编成分组，并被保持在所谓的帧中。帧可以具有标题和本体，标题包括包含在本体中的数据的有关信息。标题可表示有关比特速率的信息，通常被表示为每秒传送的比特数。例如，通过使用DVB广播或从DVD盘轨道得到的、按照MPEG标准的数字流可以包含多个分组的基本流。基本流的分组可以具有固定的或可变的长度。分组可以具有不同的类型，并且属于不同的基本流。所以，属于载送有用负载信息的基本流，例如所谓的输送流的分组可能需要被滤除。输送流中固定长度的分组例如可包括184字节的有用负载和4字节的标题。
在另一个例子中，视频流可以在数字视频(DV)标准中得到。例如，DV分组可以从DV设备，例如DV摄录机或DV记录器，按IEEE1394协议(通常称为火线)得到。在DV格式中，按照NTSC(国家电视系统委员会)视频方法的视频帧(525行/每帧，每秒30个视频帧)包含1500个DV块，具有80B的长度。从DV设备得到的DV/IEEE1394分组可以具有一种格式：12B的标题和480B的本体(6个DV块)。因此，视频帧可以包括250个DV块。根据这个信息，有可能确定从这样的DV设备得到的视频流的比特速率。可以用其它格来计算视频流的比特速率。
在步骤120，确定用于计算视频流的平均比特速率的时间段。该时间段可被预先设置为几秒的数值，2到5秒或更多(步骤121)。替换地，该时间段可以是可变的。例如，在步骤125可以检测视频内容项中的拍摄截断(shot cuts)，例如场景改变，以及在步骤126，时间段可相应地被调节到被检测到的拍摄截断，以使得特定的时间段可以等于在场景改变之间的时间段。在另一个例子中，如果在检测的场景改变之间的时间段太大，例如超过某个预先设置的最大阈值，则它可被分割成在其范围内可以计算出平均比特速率的较短时间段。例如通过使用从文件EP 1,006,685获知的场景改变检测器可以确定场景改变。场景改变检测器计算接连帧各图像的反相关值。相关值是根据在图像的相应的象素的象素值之间的差值的绝对值而估算的。当相关值超过预定的阈值时，确定为场景改变。从现有技术得知的快速运动检测器也可以用来检测场景改变。当视频流被编码时，为得到分组的标题的分布和检测场景改变而对视频流进行部分译码可能已是足够的，而不用全部译码视频流，例如MPEG流。
在下一个步骤130，在确定的时间段内视频流的平均比特速率可以用不同的方式来估算。平均比特速率可以通过在确定的时间段内把比特速率值相加，并把和值除以数值的个数而被计算。在另一个例子中，可以计算移动平均比特速率，例如，在滚动的固定长度的以前时间段上计算的平均值。比特速率的平均可以对于例如由于噪声而不是内容项的真实的边界和内容类型的真实改变造成的比特速率的小的变化进行平滑。
在步骤140，通过检测到确定的平均比特速率的改变，可以找到内容项的边界。例如，可以把比特速率阈值与确定的平均比特速率进行比较，如果阈值被超过，则可以确定内容项的边界。阈值可以是固定的或者是可变的。例如，阈值可以是平均比特速率的百分数，在这个百分数内平均比特率可以相对于以前那个时间段或以前几个时间段内所计算出的平均比特速率值有所变动。在这种情形下，平均比特速率的阈值的绝对值不是固定的。在另一个例子中，可以估计在接连的时间段内平均比特速率的数值的一阶导数，用来检测平均比特速率的快速改变。
当用于计算平均比特速率的时间段不够短，以致于不能以可接受的精度确定内容项的边界时，例如半秒，一秒等等，则在步骤150，可以确定在相应的时间段内内容项的检测到的边界的位置。边界的位置可以通过比较在视频流中顺序帧的比特速率的数值；通过把给定的时间段划分成小的分段和对每个相继的分段的平均比特速率值和在其中用以确定内容项的边界的时间段内进行比较，或以其它方式而确定。
图2显示对于从数字广播接收的电视节目“Presumed Innocent”计算的视频流的平均比特速率。该节目具有约2小55分钟的持续时间。广播节目的开始和结束时间是基于电视节目指南(EPG)，并延长了几分钟。节目和广告块的真正的开始和结束被突出。图2和图3的垂直轴给出以每秒kbit计的平均比特速率，而水平轴给出顺序帧的号码。
在本例中，图2所示的平均比特速率在节目边界和广告块期间变动很剧烈。平均比特速率在节目的开始端，特别是在头1500帧处变化很大。在节目中的三个广告也造成平均比特速率的许多改变。最后，平均比特速率在节目的结束端处明显改变，如图3所示。图3显示在节目结束处的几千视频帧内平均比特速率的改变。这些改变可以是由视频内容的供应商使用的影片接片机造成的，它用来把诸如广告的数字内容插入到已被数字化的视频内容，而不需要会降低内容的质量的、昂贵的译码和重新编码。
典型地，电视广播电台或内容的其它供应商以类似的方式把广告块插入到不同的内容项中，例如在开始端和或结束端，并可以在内容项的中部插入多次。把广告放在内容项之内的这种特定的典型的方式可以由检测内容项边界的设备所认识，并用来可靠地确定平均比特速率的改变是否表示内容项的广告块。而且，根据分析内容项的音频和或视频特性识别广告块的已知的方法可用来验证检测的边界是否属于广告。
如上所述的检测内容项的边界的方法也可应用于具有内容项的加密的视频流。大多数数字视频流，例如付费电视和按观看付费，是按传统方式分组的，但这些分组是使用特定的密钥和方法加密的。由广播电台和机顶盒制造商采用的有条件访问系统不允许对视频流执行任何操作，而是实时译码以用于观看。处理加密的视频流对于具有贮存器的所有的产品将是非常合适的。
按照本发明的方法可用于加密的视频流，因为它是基于在特定的时间段内的平均比特速率并且视频流的加密基本上不影响平均比特速率。为了检测内容项的边界不需要将视频流解密。如果必要的话，加密的视频流可以仅仅在其中检测到边界的那个部分进行解密。这比起要对整个视频流解密或译码来检测内容项的边界来说是更有效的和更小强度的数据处理。
加密的视频流的平均比特速率例如可以通过从分组的标题中提取视频流的有用负载而计算。例如，如果DVB流被扰码，则不能被编码，正如在H.Benoit，“Digital Television：MPEG-1，MPEG-2，andprinciple of the DVB system”(数字电视：MPEG-1，MPEG-2，和DVB系统原理)，1997，Arnold(第5章，pp.75-80)一书中对于扰码和有条件访问系统所描述的。
图4显示用于检测在数字视频流中内容项的边界的设备的实施例。该设备可包括处理器410，被安排来处理视频流和确定在时间段内视频流的平均比特速率，以及检测器420，用于检测表明内容项边界的平均比特速率的改变。
处理器410可被安排来执行如上所述的本发明的方法的步骤110到130。处理器可以由本领域技术人员以已知的方式被实施，例如，处理器可以配备有用于存储由处理器执行的指令的存储器，以使它相应地工作。检测器420可被安排成实行上述本方法的步骤140揭示的操作。检测器可以通过使用同一个处理器410来实施，例如检测器可以是一个分开的电路被安排来把由处理器确定的平均比特速率与比特速率阈值进行比较和生成表明检测到了内容项的边界的信号。
处理器410可被耦合到用于接收数字广播视频流中至少一个内容项的接收机430，例如，电视调谐器、DVB-T或DVB-S接收机。这样的调谐器/接收机可以是常规的以及作为技术上已知的装置而实施。
设备可被耦合到根据视频流中检测到的节目边界而记录电视节目的记录器440。记录器可被安排来根据广播时间表数据，例如表示节目的开始端和结束端的EPG数据来记录电视节目。然而，可能发生接收机不是按照时间表接收节目，并且接收机将记录不需要的内容。这种情形可以藉助于如上所述的用于检测内容项的边界的设备而被避免。设备可被安排来验证广播时间表数据是否与相应的内容项的检测的边界相一致。如果在所述检测的边界与时间表数据之间在时间上有某些差别，即，内容项实际上比起时间表数据表示的更迟或更早地被接收，则可指令记录器在确定了边界的位置开始记录内容项。而且，如果设备在视频流中检测到了广告块，则可指令记录器跳过它们，而仅仅记录实际的内容项。
各种程序产品可以实施本发明的设备和方法的功能，以及它们可以用多种方式与硬件相组合或被放置在不同的其它设备中。在本发明概念的范围内有可能作出对所描述的实施例的变化和修正。因此，例如，动词“包括”及其配对物不排除与权利要求中限定的不同的单元或步骤的存在，本发明可以藉助于包括几种不同的单元的硬件，和藉助于适当地编程的计算机来实施。在枚举几种装置的设备权利要求中，这些装置中的几个装置可以由同一个硬件项实施。

Claims (13)

1.一种检测在数字视频流中内容项的边界的方法，该方法包括以下步骤：
-确定(130)在一个时间段内视频流的平均比特速率，以及
-检测(140)表明内容项的边界的平均比特速率的改变。
2.权利要求1的方法，其中内容项是处在数字广播视频流中。
3.权利要求1的方法，包括以下步骤：
-检测内容项中的拍摄截断，以及
-把时间段调节到被检测到的拍摄截断。
4.权利要求1的方法，其中要确定比特速率的移动平均值。
5.权利要求1的方法，其中内容项是广告。
6.权利要求1的方法，其中数字视频流是经MPEG压缩的。
7.权利要求1的方法，其中内容项是处在加密的数字视频流中。
8.权利要求1的方法，还包括以下步骤：
-得到表明广播的至少一个内容项的开始端和/或结束端的广播时间表数据，
-验证所述广播时间表数据与在视频流中各个内容项的检测到的边界是否一致。
9.权利要求1的方法，还包括以下步骤：确定在相应的时间段内内容项的被检测到的边界的位置。
10.一种用于检测在数字视频流中的内容项的边界的设备，该设备包括：
-用于确定在一个时间段内视频流的平均比特速率的装置(410)，
-用于检测表明内容项的边界的平均比特速率的改变的装置(420)。
11.一种用于接收数字广播视频流中至少一个内容项的接收机，包括如在权利要求10中要求的设备。
12.用于记录至少一个电视节目的视频记录器，包括：
-用于接收数字视频流中至少一个电视节目的接收机(430)，
-如在权利要求10中要求的设备，其中内容项是电视节目，以及
-用于根据视频流中它所检测到的边界记录电视节目的装置(440)。
13.计算机程序产品，使得可编程的设备在执行所述计算机程序产品时能够用作为如在权利要求10中要求的设备。
CNA2004800206013A 2003-07-18 2004-07-14 检测数字视频流中的内容项 Pending CN1823529A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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