廣播電視安全播出技術(shù)分析

摘 要：我國現(xiàn)有的廣播電視監(jiān)控方式存在諸多問題，導(dǎo)致廣播電視播出的安全性不能很好地保障。本文在現(xiàn)有廣播電視播出系統(tǒng)中信號(hào)技術(shù)指標(biāo)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展了播出網(wǎng)絡(luò)的功能，以拓寬播出業(yè)務(wù)的服務(wù)范圍，提高廣播電視播出工作的效果和效率。以低成本的實(shí)現(xiàn)方式和靈活的技術(shù)機(jī)制解決了電視及相關(guān)電子媒體中視頻內(nèi)容和頻道的識(shí)別問題。擴(kuò)大了視頻內(nèi)容和頻道識(shí)別的覆蓋范圍。利用大數(shù)據(jù)處理，深入挖掘眾多播出數(shù)據(jù)的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電視節(jié)目安全播出的全面、客觀、準(zhǔn)確的信息播出。

關(guān)鍵詞：廣播電視;播出系統(tǒng);頻道識(shí)別;信息播出

1引言

我國現(xiàn)有的廣播電視監(jiān)控方式存在諸多問題[1]。首先，現(xiàn)有的播出方式是前端監(jiān)控完成后置，而不是用戶終端監(jiān)控。其次，現(xiàn)有的監(jiān)控方式是基于視頻服務(wù)器。沒有使用采樣幀。監(jiān)控成本太高。此外，目前的監(jiān)控采用專線傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊蠛芨摺Ｒ虼耍瑥V播電視監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)只能覆蓋市級(jí)監(jiān)測，不覆蓋縣級(jí)監(jiān)測，也無法適用于縣級(jí)監(jiān)測。最后，現(xiàn)有的監(jiān)測方式是人工被動(dòng)的，沒有對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行信息處理和分析。因此，不能通過自動(dòng)化信號(hào)處理和數(shù)據(jù)挖掘來實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)控[2]。

2廣播電視安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

監(jiān)控系統(tǒng)作為一個(gè)整體和復(fù)雜的系統(tǒng)，具有整體性、層次性和相關(guān)性等特點(diǎn)[3]。為了充分利用系統(tǒng)的內(nèi)部潛力，確保穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)擴(kuò)大開采深度和范圍的應(yīng)用程序，使系統(tǒng)不僅滿足業(yè)務(wù)需求，也滿足未來發(fā)展的需要，必須遵循以下原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）安全原則。由于監(jiān)控系統(tǒng)在廣播電視系統(tǒng)中具有特殊的地位和作用，對(duì)系統(tǒng)的安全性提出了較高的要求。本文充分考慮了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性[4]。組成系統(tǒng)的設(shè)備采取了有效的措施，防止來自網(wǎng)絡(luò)的非法入侵。訪問所有模塊時(shí)，需要進(jìn)行相應(yīng)的認(rèn)證和認(rèn)證。密鑰加密可以配置為訪問模塊。除網(wǎng)絡(luò)安全外，還采用故障檢測、報(bào)警和處理機(jī)制，并采用相應(yīng)的冗余備份機(jī)制，確保整個(gè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

（2）可靠性原則。本文不僅考慮先進(jìn)技術(shù)，而且從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、設(shè)備性能、系統(tǒng)管理和維護(hù)等方面考慮，確保系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。采用故障檢測、報(bào)警和處理機(jī)制，確保數(shù)據(jù)不會(huì)因意外情況而丟失或損壞。采用靈活的任務(wù)調(diào)度機(jī)制，防止“瓶頸”，實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，采用無縫重排，以保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型注重大規(guī)模使用和長時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品和解決方案，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。

3廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵性技術(shù)

3.1模擬/數(shù)字電視信號(hào)幀采樣器

采用幀采樣的方式可以減少數(shù)據(jù)量。現(xiàn)有的廣播電視廣播監(jiān)測還沒有采用關(guān)鍵幀的方式。該關(guān)鍵技術(shù)可以為電視節(jié)目安全播出監(jiān)控提供了一種新的思路。模擬幀采樣器進(jìn)行了更完善地升級(jí)，達(dá)到了以下指標(biāo)：1.提取了視頻關(guān)鍵幀。任何信道中提取的相鄰奇域或偶域都包含一個(gè)幀，該幀按照J(rèn)PEG2000進(jìn)行壓縮，并存儲(chǔ)在單獨(dú)的文件中。2.JPEG文件中增加了城市碼、時(shí)間碼、通道號(hào)和提取時(shí)間（精確到毫秒）。3.每秒采樣幀數(shù)不小于10。可根據(jù)全屏視圖（718 * 289像素）和站點(diǎn)標(biāo)題（230 * 74像素）的圖像內(nèi)容類型進(jìn)行分類。

數(shù)字幀采樣器可以達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)：1.提取視頻Ⅰ幀。幀根據(jù)JPEG壓縮并存儲(chǔ)在單獨(dú)的文件中。2. JPEG文件中添加城市碼、時(shí)間碼、通道號(hào)和提取時(shí)間（精確到秒）。3.每秒采樣的幀數(shù)不小于1。圖像內(nèi)容的類型僅為全屏視圖（720 * 576像素）。

該關(guān)鍵技術(shù)的主要功能如下：首先，將電視信號(hào)幀采樣器以廉價(jià)的方式部署在電視用戶終端的底部;其次，幀采樣器提取的每幀數(shù)據(jù)量約為20 k字節(jié)。利用采樣幀實(shí)現(xiàn)了電視節(jié)目的安全播出監(jiān)控，使網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬壓力較小。對(duì)存儲(chǔ)的要求也很小。

3.2圖像水印識(shí)別

視覺圖像的水印識(shí)別過程如下：在播放前，利用水印嵌入設(shè)備將水印嵌入到未壓縮的視頻節(jié)目中。水印包含了程序版權(quán)等信息。水印檢測/提取裝置對(duì)廣播視頻節(jié)目的Ⅰ幀進(jìn)行檢測，包括有水印和無水印的視頻節(jié)目，識(shí)別水印和水印內(nèi)容。將識(shí)別結(jié)果即水印信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。水印嵌入設(shè)備和水印檢測/提取設(shè)備必須互相匹配。水印系統(tǒng)相對(duì)較為復(fù)雜。對(duì)于未壓縮的視頻節(jié)目，水印是逐幀疊加的。疊加水印包含了版權(quán)信息的嵌入。該水印算法具有抗壓縮性和可盲檢測性。同時(shí)具有較強(qiáng)的抗棧、幾何變換等攻擊能力。利用圖像水印識(shí)別技術(shù)可以提高信息提取速度和識(shí)別率。

3.3圖像匹配與識(shí)別

圖像匹配與識(shí)別模塊主要完成兩個(gè)任務(wù)：站長字幕識(shí)別和節(jié)目內(nèi)容識(shí)別。對(duì)原始程序框架樣本進(jìn)行特征提取，包括顏色特征、形狀特征和紋理特征等。還需要對(duì)前端廣播節(jié)目幀樣本進(jìn)行特征提取。利用圖像匹配技術(shù)，對(duì)原始節(jié)目幀和播出節(jié)目幀樣本進(jìn)行特征匹配。根據(jù)匹配結(jié)果判斷原節(jié)目與播出節(jié)目是否相同。圖像匹配與識(shí)別的功能是快速識(shí)別和提高信息處理效率。

3.4數(shù)據(jù)調(diào)度與處理

數(shù)據(jù)調(diào)度處理系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫三部分組成。放入數(shù)據(jù)分析中心，提取所有節(jié)點(diǎn)分布服務(wù)器的錄入信息，必要時(shí)從某個(gè)幀采樣器提取硬盤上的JPEG圖像。它是為了在有限的帶寬下保證大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院涂煽啃浴８鶕?jù)用戶的接入速度和中繼速度，我們可以做出靈活的配置調(diào)度機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是整個(gè)項(xiàng)目中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉屑~。數(shù)據(jù)流由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)中心站在各個(gè)模塊和組件之間進(jìn)行分配。數(shù)據(jù)中心處理來自網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的大量數(shù)據(jù)幀。關(guān)鍵信息將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。幀數(shù)據(jù)文件同時(shí)存儲(chǔ)到磁盤上。數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器信息的保存和處理，同時(shí)負(fù)責(zé)幀提取器信息的保存和處理。數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)本身和各種信息的存儲(chǔ)。

4結(jié)論

本文在現(xiàn)有廣播電視播出安全系統(tǒng)中信號(hào)技術(shù)指標(biāo)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展了監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的功能，有效保障廣播電視播出的信息安全性。首先，研究了一種適合在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中以較低成本廣泛應(yīng)用的視頻信號(hào)采集與處理新設(shè)備。其次，分析設(shè)計(jì)大規(guī)模節(jié)目視頻信號(hào)的自動(dòng)或半自動(dòng)智能分析軟件系統(tǒng)。第三，簡要探討在實(shí)際廣播環(huán)境中跟蹤信號(hào)和節(jié)目屬性認(rèn)證的水印技術(shù)。本文的主要目的是開發(fā)一種廉價(jià)的、可廣泛部署到村級(jí)的監(jiān)控硬件設(shè)備，使用戶終端廣播的實(shí)際使用情況能夠被廣電總局監(jiān)控。同時(shí)，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，可以使數(shù)據(jù)信息經(jīng)過深度處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有一定的市場價(jià)值。

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第一作者簡介：（姓名，性別，名族，籍貫，出生年月，學(xué)歷，職稱，工作單位，研究方向）吳秋麗，女，侗族，廣西省桂林市，1987年6月，本科，助理級(jí)職稱，桂林廣播電視發(fā)射臺(tái)，研究微波信號(hào)傳輸、5G通信類、廣播電視安全播出、無線電傳輸方向。