视频流快速处理技术之二——基于数据量波动特性的视频静止画面检测

静止画面是指相对静止的视频画面。主要有以下几种，测试信号准备时间内播放的彩条、黑屏；现场报道等待过程中对某个场景的拍摄；电视台开播前播放的固定内容的信号等类似的内容。
为发现这类视频的规律，选取图像组头和图像头起始码作为标志，分别统计两种标志在视频序列中出现的位置，相邻两个图像头起始码之间的距离可以用于度量一帧图像的数据量的多少，相邻两个图像组头起始码之间的距离可以用于度量一个图像组的数据量的多少。一帧图像编码后数据量的多少，受到图像内容、编码方法等多种影响，需要通过大量的实验去发现其中的规律。
压缩域帧数据量特性请参看视频流快速处理技术之一——基于帧数据量波动特性的压缩域视频快速检索方法
简单而言，视频数据就数据量来说一般有如下特点：

1. I、P、B三种图像帧数据量差异悬殊，平均而言，I帧最大，B帧最小。
2. 静止画面图像帧数据量曲线规律性较强，随着活动的加剧，曲线规律性变差。这是因为静止画面而言，由于压缩算法按照图像组的长度周期性地使用，图像内容又近乎不变，结果表现出图像帧数据量曲线呈现周期性变化。不同编码器算法的不同及视频内容的不同表现为一个周期内的曲线细节差异，总体上的规律性不变。
3. 从各图像帧的绝对数据量难以直接描述图像的运动属性。
   静止画面的图像组数据量波动范围较小，大部分曲线近乎直线，个别呈周期性小幅波动，而动态视频的图像组数据量波动无规律，各曲线围绕各自的均值上下波动。各曲线均值差异由编码器决定，而曲线波动由视频内容和编码器共同决定。
   由于帧间预测编码的使用，MPEG视频数据流不能在任意帧独立进行解码、编辑，一帧图像的时间性编码和解码可能需要用到前面或后面图像的内容。因此，需要相邻两个图像组中对应各帧数据量的统计特点。由于图像组编排方式的多样性，统计应针对同样的图像组编排方式进行，排除序列中个别图像组特殊排列的影响。
   由于不同编码器、不同码率限制等因素，各帧数据量的绝对数值本身存在较大差异，可采用归一化方法计算图像组对应各帧数据量波动占图像组数据量的百分比。
   通过计算图像组中对应各帧数据量波动率均值可完成对静止画面的判断。在门限使用前可先对该值进行学习。超过该门限就判为动态视频，低于该门限要继续判断，如果低于门限超过一定时间，就可判断为静止画面并通知存储模块不对该段数据存盘，等再次高于该门限时再进行录制。具体流程如下图 所示。
   
   通过长时间、不同载波视频内容的观察，对于静止时限一般设置为5~10秒，不会造成人们对视频内容理解的妨碍，也减少了运动视频中短时间相对静止可能造成的检测错误。检测的对应数据波动率门限一般设置为5~8，可以做出准确检测。两者配合，可以较好满足对数字新闻采集、新闻发布以及节目交流业务信号的自动监测和记录控制。
   具体内容请下载基于哈希技术的图像检索研究并查看8.2节。