[发明专利]压缩域视频流的关键帧提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字视频检索领域，具体来说是一种压缩域视频流的关键帧提取方法。

背景技术

随着Internet网络的普及，越来越多的多媒体信息进入人们的工作和生活中。多媒体信息中比重最大的就是数字视频信息，它包含丰富的信息量，但是其抽象程度比较低，由于处理能力还不能跟上视频数据增长的速度，导致大量的视频数据不能有效利用。为了解决视频信息膨胀所带来的问题，一是对视频数据进行有效的压缩，二是对视频数据进行检索的技术。

当前主流的视频压缩编码国际标准是H.26X或者MPEG-X系列，以及最先进的H.264/AVC压缩标准，都可以在保证视频质量的前提下大大降低视频信息的数据量。它们都是基于空间域和时间域混合的操作架构，每一个视频帧被分成16×16像素大小的宏块，对每个宏块通过运动矢量进行时间上的预测或者空间上的DCT变换来进行频域上的压缩。从压缩的视频码流中我们也可以提取出一部分信息来代表视频的内容。

关键帧提取是视频检索中关键的部分。关键帧的使用可以减少视频索引的数据量，同时也提供了一个组织视频的结构框架。关键帧提取的好坏对视频检索来说具有决定性的作用，关键帧的提取一方面要能够表现镜头的主要内容，另一方面，其数据量要尽量小，以便于计算和管理。

如今绝大部分视频都是以压缩域的方式来存储的。传统的关键帧提取方法都是先将压缩的视频流解压，然后再对解压后的数据进行分析来提取关键帧。其中对压缩视频流进行解压，不同的算法标准具有不同的细节步骤，但是都会包括可变长熵解码、反向DCT变换、运动补偿、宏块重建等步骤。

发明内容

本发明提供了一种压缩域视频流的关键帧提取方法，解决了视频数据检索的过程中关键帧提取技术。

本发明方法包括以下步骤：

(1)输入压缩域视频流。

(2)压缩域视频流进行可变长熵解码并提取压缩域视频流中编码宏块的相关特征，得到的编码宏块的相关特征分别用于时域分割、镜头分类和关键帧提取。

编码宏块的相关特征包括编码宏块的类型特征，编码宏块的运动矢量特征，编码宏块DCT变换的系数特征，编码宏块的量化参数特征和编码帧的码率特征。

编码宏块的相关特征可以用来对压缩域视频流进行时域分割、镜头分类和关键帧提取。

可变长熵解码属于部分解码，这一过程相对于全部解压而言，只占对压缩域视频流全部解压的10％的计算量。避免了由对压缩视频流进行全部解压所带来的额外计算量，降低了整个视频检索过程的复杂度。

(3)利用视频流中编码宏块的相关特征对压缩域视频流进行时域分割得到若干镜头片断。

镜头是由时间上连续的视频帧组成，它代表一个场景在时间和空间上的连续的动作。在镜头发生变化时，压缩域视频流中的编码宏块的类型特征、编码宏块的量化参数特征和编码帧的码率特征会发生明显的变化。

编码宏块类型分为帧内编码宏块和帧间编码宏块两类。设Na_i为第i个视频帧中帧内编码宏块的个数，Ne_i为该帧中帧间编码宏块的个数，Q_i为该帧的平均量化参数，Q_i-1为前一帧的平均量化参数，R_i为该帧的码率，R_i-1为前一帧的码率。若满足下面的式(1)，则可以判断压缩域视频流发生了镜头变换：

其中平均量化参数Q_i由式(2)求出，Q_i(k)为第i帧第k个宏块的量化参数，N为第i帧的宏块个数。

Qi‾=Σk=1NQi(k)/N---(2)]]>