智能圖像識(shí)別系統(tǒng)在OTT機(jī)頂盒中的應(yīng)用

楊驥

【摘要】本文重點(diǎn)對(duì)智能圖像識(shí)別系統(tǒng)在OTT機(jī)頂盒上的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析和探討，在確定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的前提下，對(duì)接入端口、視覺庫(kù)等結(jié)構(gòu)予以分析，詳細(xì)說明圖像數(shù)據(jù)分析處理過程，準(zhǔn)確了解智能圖像識(shí)別系統(tǒng)在OTT機(jī)頂盒中的作用與優(yōu)勢(shì)，以期提高電視播放質(zhì)量，為廣電行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供支持。

【關(guān)鍵詞】智能圖像;識(shí)別系統(tǒng);OTT機(jī)頂盒

中圖分類號(hào)：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.01.029

信息時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)為廣電行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了新的技術(shù)支持，豐富了主體功能，為人們帶來了更好的視覺體驗(yàn)。在廣電服務(wù)終端，機(jī)頂盒為重要組成部分，隨著行業(yè)進(jìn)步，其中的運(yùn)算能力、存儲(chǔ)容量均得到顯著提升，且在智能技術(shù)的融入下，圖像信息處理效率得到改善，信號(hào)傳輸速度明顯加快，讓人們享受到了優(yōu)質(zhì)的廣電服務(wù)。

1. 機(jī)頂盒發(fā)展現(xiàn)狀與系統(tǒng)概述

1.1 機(jī)頂盒發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)科技力量的提升，信息技術(shù)逐漸向著融合方向邁進(jìn)，其中互聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)的融合是最具代表性的一項(xiàng)。隨著三網(wǎng)融合的不斷深入，機(jī)頂盒也發(fā)生了較大變化，正朝著智能化方向邁進(jìn)。智能機(jī)頂盒的出現(xiàn)在原有功能基礎(chǔ)上對(duì)運(yùn)算和存儲(chǔ)功能進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)算效率提升，存儲(chǔ)容量明顯擴(kuò)大，相關(guān)的硬件設(shè)施也得到進(jìn)一步完善，OTT機(jī)頂盒就是在該環(huán)境下發(fā)展而來的新型機(jī)頂盒種類，其將安卓智能操控系統(tǒng)融入其中，將機(jī)頂盒與智能手機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)視頻設(shè)備的控制和處理，保證了視頻圖像的及時(shí)性、清晰性。

1.2 系統(tǒng)概述

根據(jù)目前機(jī)頂盒的發(fā)展現(xiàn)狀，本文加大了對(duì)智能圖像識(shí)別系統(tǒng)的研究和應(yīng)用力度，以EPON網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在光線傳輸媒介的推動(dòng)下，對(duì)智能圖像識(shí)別系統(tǒng)在機(jī)頂盒中的應(yīng)用展開分析，在維護(hù)信息信號(hào)傳輸質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與用戶間的互動(dòng)交流。同時(shí)，智能圖像識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用后，可利用外設(shè)攝像頭完成圖像的智能化、自動(dòng)化采集和處理，提高屋內(nèi)視頻數(shù)據(jù)接收質(zhì)量。另外，在系統(tǒng)中安裝OPENCV庫(kù)系統(tǒng)，與外設(shè)攝像頭連接，能夠加快視頻信號(hào)獲取速度，通過信號(hào)的對(duì)比分析，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否存在入侵情況。在發(fā)現(xiàn)入侵問題后快速報(bào)警，將數(shù)據(jù)資料及時(shí)傳遞到連接移動(dòng)設(shè)備中，提醒用戶及時(shí)查看，隨時(shí)隨地的了解室內(nèi)具體情況，優(yōu)化管理效果?？梢哉f，OPENCV庫(kù)是系統(tǒng)中的核心內(nèi)容，也是重要的視覺標(biāo)準(zhǔn)API集成庫(kù)，其可加快智能機(jī)頂盒的運(yùn)行速度和視頻圖像處理速度，提高運(yùn)算效率，加強(qiáng)管控的有效性。

2. 智能圖像識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 應(yīng)用邏輯

智能圖像識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)配置進(jìn)行了升級(jí)處理，運(yùn)算性能、數(shù)據(jù)傳輸能力得到顯著提升，在保證系統(tǒng)功能的前提下，解決了存在的入侵檢測(cè)問題。入侵檢測(cè)是智能技術(shù)下的重要產(chǎn)物，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與科學(xué)性。入侵檢測(cè)中的邏輯設(shè)計(jì)分為邏輯框架設(shè)計(jì)和入侵檢測(cè)技術(shù)選擇兩部分。雙向機(jī)頂盒能夠準(zhǔn)確攝入外設(shè)攝像頭傳遞的連續(xù)性畫面幀，深度分析這些連續(xù)畫面幀，利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)對(duì)入侵畫面的運(yùn)動(dòng)情況及背景加以檢測(cè)，給出更加精準(zhǔn)的入侵報(bào)告，立即實(shí)施報(bào)警處理。同時(shí)，系統(tǒng)還會(huì)對(duì)報(bào)警區(qū)域內(nèi)的畫面進(jìn)行自動(dòng)記錄且存在云端。目前入侵檢測(cè)技術(shù)以差分法和幀間差分法這兩種為主，本文重點(diǎn)對(duì)幀間差分法予以說明。該方法在應(yīng)用中，可對(duì)OTT機(jī)頂盒外設(shè)連續(xù)視頻畫面中相鄰兩幀展開分析，不需要建立任何的背景模型即可獲得分析結(jié)果。其工作原理為：對(duì)相鄰兩幀設(shè)定區(qū)域內(nèi)的灰度參數(shù)實(shí)行相減運(yùn)算，獲得灰度差，將灰度差絕對(duì)值與噪聲閥值作對(duì)比，如果參數(shù)大于閥值，說明存在入侵情況，如果小于闕值，則會(huì)作噪音處理。幀間差分法的計(jì)算方式簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)，相較其他方法，該方法省略了很多步驟和環(huán)節(jié)，加快了入侵情況的分析速度，做到了運(yùn)動(dòng)軌跡的精準(zhǔn)預(yù)估。

2.2 入侵檢測(cè)

入侵檢測(cè)作為服務(wù)端中的核心部分，包括OTT雙向智能機(jī)頂盒和前端服務(wù)器等內(nèi)容，能夠快速完成視頻數(shù)據(jù)的捕捉、標(biāo)記、目標(biāo)獲取及入侵檢測(cè)等工作。具體來說：

2.2.1 視頻數(shù)據(jù)捕捉

機(jī)頂盒在運(yùn)行中，通過操作系統(tǒng)實(shí)施攝像頭外設(shè)驅(qū)動(dòng)處理，獲得的相應(yīng)視頻源被稱為視頻捕捉。獲取的視頻源能夠被緩存在本地，且保證視頻的分辨率與幀率符合要求，提高視頻的清晰度。在視頻數(shù)據(jù)捕捉過程中，圖像經(jīng)過攝像頭外設(shè)處理，直接存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)，之后利用CVLOADLMAGE函數(shù)展開自動(dòng)化處理，獲取變量參數(shù)，經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)能夠直接轉(zhuǎn)化成MP4視頻文件模式，讓視覺庫(kù)快速實(shí)行分析和捕捉，明確操控對(duì)象，開展視頻屬性分析作業(yè)。

2.2.2 區(qū)域標(biāo)記

區(qū)域標(biāo)記指的是借助手機(jī)端對(duì)視頻某一段進(jìn)行指定的一種方式，目的是對(duì)指定區(qū)域展開實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將區(qū)域內(nèi)生成的數(shù)據(jù)資料，快速同步到雙向機(jī)頂盒內(nèi)，完成視頻的實(shí)時(shí)傳輸。在區(qū)域標(biāo)記應(yīng)用中，會(huì)利用VOIDCVSETLMAGECOI函數(shù)對(duì)區(qū)域數(shù)據(jù)予以標(biāo)記，監(jiān)控腳本會(huì)自動(dòng)調(diào)出指定標(biāo)記區(qū)域內(nèi)的背景畫面，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中心的矩形坐標(biāo)內(nèi)，按照坐標(biāo)要求調(diào)整相關(guān)參數(shù)，之后再利用OPENCV的CUI接口開展傳輸工作，保證視頻數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

2.2.3 目標(biāo)獲取

機(jī)頂盒在接收到視頻數(shù)據(jù)后，會(huì)對(duì)相鄰幀指定區(qū)域內(nèi)的視頻資料展開自動(dòng)化分析，判斷指定區(qū)域目標(biāo)是否存在運(yùn)動(dòng)情況。在整個(gè)過程中，會(huì)將確定目標(biāo)與最小矩形區(qū)域作對(duì)比分析，如果發(fā)現(xiàn)其面積小于最小矩形區(qū)域，則將其作為噪音不作任何處理。如果其達(dá)到矩形坐標(biāo)規(guī)定的觸發(fā)閥值，則需予以保留。在目標(biāo)獲取中，使用cvShowImage函數(shù)在指定窗口中顯示圖像。關(guān)于視頻畫面中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)，指的是對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)坐標(biāo)的獲取，并不實(shí)行運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究時(shí)采用幀差法，快速檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)坐標(biāo)。

2.2.4 入侵檢測(cè)

入侵檢測(cè)是在獲取目標(biāo)區(qū)域連續(xù)幀圖像的指定窗口信息后，通過幀間差分判斷是否存在入侵情況的一項(xiàng)工作。操作系統(tǒng)會(huì)先對(duì)獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)作分析判斷，將其與設(shè)定矩形坐標(biāo)實(shí)行對(duì)比分析，查看兩者差分值，如果發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)參數(shù)不屬于噪音情況，即可判斷存在入侵行為。入侵發(fā)生后，視頻文件與文件參數(shù)的保存會(huì)直接在存儲(chǔ)服務(wù)器內(nèi)進(jìn)行，并以分段錄制的方式，重新編輯壓縮視頻，且標(biāo)注名稱，便于后續(xù)查找。

在整個(gè)過程中，會(huì)使用到CVCREATELMAGE函數(shù)來分配存儲(chǔ)空間。標(biāo)記的區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)矩形，獲取標(biāo)記區(qū)域矩形的坐標(biāo)參數(shù)，根據(jù)矩形區(qū)域的坐標(biāo)來遍歷不規(guī)則四邊形每一個(gè)像素的RGB值及灰度級(jí)，最終求得重疊區(qū)域面積。操作系統(tǒng)檢測(cè)標(biāo)記區(qū)域像素群灰度級(jí)差別絕對(duì)值時(shí)，發(fā)現(xiàn)其超出規(guī)定閥值的范圍，則可判斷存在入侵現(xiàn)象，這時(shí)機(jī)頂盒操作系統(tǒng)要自動(dòng)開啟推流服務(wù)，將收集到的圖像數(shù)據(jù)返還到視頻服務(wù)器內(nèi)，利用視頻服務(wù)器實(shí)施壓縮錄制處理，生成MPEG-4文件格式。在錄制過程中，利用CVCREATEVIDEOWRETER函數(shù)完成文件的遠(yuǎn)程傳輸及錄入，以回傳鏈路保證處理后視頻傳輸?shù)街付ㄎ恢?，再利用CVWRITERFRAME完成圖像幀的存儲(chǔ)處理，此時(shí)需要傳入CVWRITERFRAME對(duì)象的指針和保存圖像對(duì)應(yīng)的IplImage類型指針。在入侵事件解除后，系統(tǒng)使用CvReleaseVideoWriter函數(shù)來關(guān)閉視頻錄制，實(shí)際錄制中以當(dāng)前時(shí)間戳作為文件名，錄制視頻文件為MP4。

2.3 功能測(cè)試

系統(tǒng)功能測(cè)試是在各應(yīng)用功能設(shè)置完成后開展的測(cè)試工作，目的是確定各功能能否正常使用，以優(yōu)化圖像視頻質(zhì)量，提高電視播放效果。

2.3.1 視頻捕捉功能測(cè)試

運(yùn)用智能圖像識(shí)別系統(tǒng)后，外設(shè)攝像頭能夠直接將拍攝到的圖像信息轉(zhuǎn)化成MP4格式，視頻捕捉不存在任何阻礙現(xiàn)象;以CVCAPTURE對(duì)象格式完成視頻捕捉，可避免異常情況的發(fā)生;在視頻幀數(shù)捕捉上可直接分析視頻屬性，加快視頻處理進(jìn)程。

2.3.2 區(qū)域標(biāo)記測(cè)試

應(yīng)用智能圖像識(shí)別系統(tǒng)后，腳本能夠做到影像的實(shí)時(shí)獲取及畫面的隨時(shí)調(diào)出。在矩形坐標(biāo)作用下，對(duì)入侵敏感區(qū)域?qū)嵭锌茖W(xué)把控;保證CUI接口的正常運(yùn)行，提高標(biāo)記準(zhǔn)確性。

2.3.3 目標(biāo)獲取功能測(cè)試

在入侵狀況下開展捕捉運(yùn)動(dòng)目標(biāo)功能檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)能夠準(zhǔn)確獲取目標(biāo)，并開展自動(dòng)處理;測(cè)試幀間差分法時(shí)，發(fā)現(xiàn)在情景模擬下，能夠準(zhǔn)確利用幀間差分法掌握運(yùn)動(dòng)軌跡，在1～2秒內(nèi)確定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。

2.3.4 入侵檢測(cè)測(cè)試

檢測(cè)矩形生成功能過程中，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能準(zhǔn)確分析標(biāo)記區(qū)域內(nèi)矩形坐標(biāo)參數(shù)的變化情況，查看其是否處于正常狀態(tài);在灰度參數(shù)檢測(cè)中，能夠?qū)γ總€(gè)矩形區(qū)域中的坐標(biāo)參數(shù)值加以了解，判斷RGB值、灰度級(jí)是否正常。

3. 系統(tǒng)應(yīng)用案例

在用戶外出后，開啟機(jī)頂盒的監(jiān)控功能，將攝像頭位置指定到某一區(qū)域內(nèi)，如門口、窗戶等敏感區(qū)域。在整個(gè)監(jiān)控過程中，系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)視頻，但可以保留一定時(shí)效下的視頻畫面，待達(dá)到規(guī)定時(shí)間后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)刪除攝錄到的畫面。在發(fā)現(xiàn)入侵情況后，機(jī)頂盒會(huì)將接收到的圖像文件快速轉(zhuǎn)化成MP4格式并回傳到云端服務(wù)器，完成存儲(chǔ)，同時(shí)與手機(jī)端連接，將收集到的圖像傳送到用戶指定手機(jī)，詢問用戶是否現(xiàn)在觀看，之后以電視影像的方式在移動(dòng)設(shè)備上播放，用戶可以進(jìn)一步確認(rèn)，如主觀判斷為光線等外觀因素引起的灰度級(jí)變化，可手動(dòng)解除告警。系統(tǒng)配置包括設(shè)置云端服務(wù)IP或域名，http訪問后設(shè)置綁定的用戶卡號(hào)、監(jiān)控區(qū)域坐標(biāo)、錄制格式。系統(tǒng)配置結(jié)束后，會(huì)根據(jù)用戶提交的相關(guān)信息，在云端對(duì)視頻予以存儲(chǔ)和重命名，確保文件質(zhì)量。用戶則可通過HTTP協(xié)議服務(wù)隨時(shí)調(diào)取播放，查詢相關(guān)內(nèi)容。在系統(tǒng)發(fā)布入侵警告后，可點(diǎn)擊視頻圖像準(zhǔn)確了解警告區(qū)域的具體情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)剔除噪音，保存完整清晰的圖像數(shù)據(jù)。

4. 結(jié)語

希望上文論述能夠幫助相關(guān)人員準(zhǔn)確了解智能圖像識(shí)別系統(tǒng)在OTT機(jī)頂盒中的應(yīng)用情況，加強(qiáng)設(shè)置的合理性與科學(xué)性，保障圖像數(shù)據(jù)的清晰度與及時(shí)性，發(fā)揮出系統(tǒng)的最大作用，解決傳統(tǒng)機(jī)頂盒存在的問題，推動(dòng)廣電事業(yè)的更好發(fā)展。

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