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河南省广播电视监测中心 孙瑞瑞

河南省广播电视监测中心 王晨晖

河南省广播电视监测中心 金 茜

【摘 要】：数字电视节目比对系统，是应广播电视事业极大发展带来的多信源监测现状而发展的一门新技术，已在部分省市应用。本文对河南省广播电视监测中心监测系统组成和数据处理平台做了分析，在河南广播电视监测系统中引入数字电视节目比对系统，不仅是监测工作的需要，还可更好地整合资源，实现监测系统之间的互联共享，具有广阔的应用前景。

【关键词】：数字电视节目 视频比对 应用前景

引 言

进入21世纪以来，随着广播电视数字化、网络化、信息化迅速发展，我国的广播电视事业进入飞跃发展阶段，而广播电视播出技术门槛逐渐放宽，不同传输形式的电视信号源逐渐增加，广播电视覆盖范围不断扩大，使得以监测任务为工作重心的各级广播电视监测中心面临新的、巨大的挑战。河南省广播电视监测中心依托河南省广播电视传输网平台，采用SDH 2M数字专网，实施对省辖市的广播电视节目信号监测、指标测量、频谱扫描等功能，是河南省广播电视播出安全环节中的重要一环。当前，集中数据处理平台是河南省广播电视监测中心的核心，但亟需扩充数字电视节目比对监测功能，以实现对省辖市内同一套电视节目不同传输形式之间视频信号的比对,从而更好、更快、更高效地完成河南省广播电视监测任务。

一、数字电视节目比对系统的作用与功能

河南省广播电视监测中心担负河南省辖市广播电视监测任务，主要监测河南电视台、河南人民广播电台节目，以及中央台部分主要节目，根据国家新闻出版广电总局第62号令《广播电视安全播出管理规定》，为加强广播电视安全播出管理，防止出现错播、劣播、非法信号插播等严重安全播出事故，特别是新闻联播、全国两会、节日庆典等重要时段，所有卫星频道必须转播中央电视台节目。在这种情况下，为了及时发现设备故障和人为误操作导致转播内容不一致情况的出现，把数字电视节目比对系统引入到广播电视监测系统中，实现对省辖市内同一套电视节目不同传输形式之间图像信号的比对，有效提高监测的准确性和及时性就显得非常必要。

数字电视节目比对系统主要是借助图像检索、图像特征提取算法、图像识别算法、图像质量客观测量、图像质量客观评价等技术方法，提取两套视频节目中同一时间段、同一内容的两帧图像，对比结构相似度，以此判断节目内容是否相同。

1.数字电视节目比对系统组成

数字电视节目比对系统由监测采集卡和工控机组成，主要包括：多通道卫星信号监测卡和QAM监测卡、多通道IP码流解扰卡、图像比对监测主机等。多通道卫星信号监测卡、QAM监测卡主要完成监测任务及TS over IP组播输出工作，多通道IP码流解扰卡主要完成TS over IP加扰流的解扰工作，图像比对监测主机主要完成信号源与目标信号图像之间两两比对工作。图像比对系统软件，采用Trinity Ares-Match，安装在图像比对监测系统主服务器上。

2.省本级广播电视集中数据处理平台现状

河南省广播电视监测系统，采用统一规划、统一建设、联网监测、分阶段实施，省市共同使用的方式，实现对全省有线电视、无线电视、卫星广播电视等播出形式的监测管理。现有的省本级广播电视集中数据处理平台采用嵌入式控制系统，包含一个数据处理平台，17个省辖市前端，覆盖全省18个省辖市，主要监测河南省18个省辖市内广播、电视播出情况，其中电视信号部分主要包括：河南一套（卫视、有线、无线）和中央一套，监测节目传输信号形式包括卫星传输、有线传输和无线传输。省广播电视监测系统采集前端多是采用工控机加采集卡来实现的，监测任务包括：有线电视、无线电视、卫星采集、调频采集、中波采集、视频检索、广播查询、电视查询等（现有设备尚不具备数字信号监测功能），目前不同监测任务自成系统（图1），资源无法共享。

嵌入式河南省广播电视监测系统为两层分级结构，采用分级监测、统一管理的方式。在省本级监测中心设置集中数据处理平台及一个采集端（采集本地节目），在地市前端机房设置远程监测采集系统。

图1.嵌入式河南省广播电视监测系统框图

省辖市监测前端采用嵌入式、模块化、刀片式一体化设备完成对模拟电视8路（无线电视4路、有线电视4路、）和模拟广播4路（中波2路、调频2路），并预留数字电视、CMMB、DTMB（加扰和非加扰）的监测接口。

目前，省本级监测系统集中数据处理平台可以通过B/S、C/S混合构架监测软件，对全省各辖市经省广电干线网SDH 2M宽带回传的监测数据进行处理，功能包括报警信息（Access生成的odBc数据库）记录、音视频实时数据播放、音视频历史数据回放（快进、快退、拖放），发送校时命令、发送监测任务指令、监测点工控机心跳、控制监测点计算机串口进行远程监测频道切换等功能。电视节目监测信源主要包括：中央一套、河南一套（卫星、有线、无线）等，其中ASI、QPSK、QAM已经实现，CTTB为预留（图2）。

图2.监测信号处理流程

二、数字视频节目图像信号比对的必要性

1.广播电视事业飞跃发展，给监测工作提出新要求

目前，数字电视广播应用普及力度逐渐加大，覆盖面逐步摊开。2008年至今，国家新闻出版广电总局组织完成了全国300多个地级以上城市数字电视广播覆盖网络的建设任务。为进一步加快我国地面电视的模拟信号向数字信号的转换，2014年12月30日，国家新闻出版广电总局和财政部联合印发了《关于实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的通知》，计划于2015年在全国范围内基本实现12套中央电视节目的无线数字化覆盖。为了确保安全监测、准确监测，组建一个技术先进、功能齐全、反应快捷、数据准确、运行稳定可靠的现代化广播电视监测平台成为我省监测任务的当务之急，所以，亟需在已有的省本级集中数据处理平台上，扩充数字电视节目比对监测功能。

2.日常监测工作的需要

在日常监测工作中，特别是重要时段、重要保证期，每日播出的中央一套《新闻联播》、全国两会、党中央国务院召开重要会议、全国性重大活动、重大体育赛事等重要时段、重要保障期间，河南一套需要实时转播中央一套节目，同时监听监看同一套节目多种信号源视频图像显得极其重要。

省广播电视监测系统采集前端硬件多是采用工控机加采集卡来实现，不同监测任务如有线监测、无线监测、卫星采集等自成系统，资源无法共享。以电视节目河南一套监测为例，卫星、有线和无线，不同信号之间在发射、传输和接收过程中存在时间的延迟。当卫星信号出现无视频报警提示时，需要监测人员分别在电视无线查询服务器和电视有线查询服务器手动操作，点击指令，调取录像、回传查看和比对图像，并根据监测经验做出主观判断。同时，由于24小时之内监测值班人员的不同，个人的主观判断会导致对同一异态出现不同的处理结果，这些都会给监测工作带来了困扰。

3.整合资源，实现不同监测系统的互联共享

在现有的省本级端扩充视频节目图像比对模块，与其它服务功能一样，连接嵌入式监测系统核心交换机，由集中数据处理平台统一管理（图3），以实现电视节目图像信号之间的比对，一方面可以促进我省电视产业健康、有序发展，另一方面可以有效提高监测数据的准确性、及时性，此外还可以整合现有的监测系统资源、实现不同监测系统之间的互联、共享。

图3. 主要功能服务简介

三、视频节目图像信号之间比对的可行性

1.嵌入式实时操作系统可提供有利硬件支持

目前，正在使用的河南省广播电视监测中心省本级监测系统采用嵌入式实时操作系统，与通用操作系统一样，嵌入式操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。嵌入式操作系统的主要功能是消除不同硬件的差异，让应用程序可以在其上进行操作,用于比对监测的服务器与嵌入式监测系统核心交换机连接，主要利用视频关键帧抽取技术和图像识别算法，实现电视节目视频图像两两比对监测业务。

2.图像比对监测模块工作原理符合监测要求

图像比对监测模块（图4）主要包括：各类解调解扰TSover IP板卡、视频接收解码系统、图像特征比对系统。各种比对监测视频信号进入图像比对监测主机，由比对监测主机进行节目比对。比对监测前端在TS流中调取比对模块和比对节目的IP组播流，并且通过软件进行解码系统，实现视频图像比对。由于两套节目的传输方式、解调方式和解码方式不同，不同的时延从而导致了两套节目不同步。图像特征比对系统主要功能，是把图像结构信息提取的方法（抽取关键帧）和图像识别算法，应用到视频图像比对监测中。

图4. 图像比对监测模块处理流程

新增的图像比对监测主机与已有的嵌入式监测系统核心交换机互联，该主机可以进行视频软解码，进行视频节目图像两两比对。以河南一套卫星下行QPSK信号为例说明，信号首先进入嵌入式多通道卫星信号监测板卡，该监测卡可以对QPSK信号进行解调和IP封装，完成TS over IP后进入交换机，原始IP加扰流进入多通道IP码流解扰卡进行解扰，解扰后的IP流同样以TS over IP形式进入交换机，通过局域网IP组播进入图像监测主机（图5）。在图像比对监测主机安装软件（Trinity Ares-Match）可以实现并完成视频节目图像的实时比对，进行报警监测，自动识别不同信号间的传输延迟、数据抖动等情况。

图5.视频节目比对监测系统结构示意图

3.推动广播电视监测事业蓬勃发展

随着“互联网+”战略的提出，广播电视数字化、网络化和信息化进程的不断深入，在新媒体环境下，数字电视的发展和我国数字电视国家标准或行业标准（有线、地面、卫星传输）相继出台，广播电视覆盖方式发生转变，随之而来的就是广播电视监测工作也要迎来了新的挑战，而数字电视节目比对系统作为人工监测的重要辅助手段，可以有效提高监测工作的准确性、有效性、及时性，积极推动广播电视产业繁荣壮大。

四、应用前景展望

为推动我国地面数字电视广播的应用普及，2012年12月18日，国家广播电影电视总局印发《地面数字电视广播覆盖网发展规划》通知（广1发【2012】113号）。根据《发展规划》要求，到2020年全国地面数字电视广播覆盖网基本建成。未来广播电视节目将实现由模拟到数字的战略转型发展。在这种背景下，最大限度利用现有资源，节约成本，河南省广播电视监测中心需在已有的省本级集中数据处理平台上扩充地面数字电视的监测功能，亟需增加数字电视节目比对系统，一方面可以实现同一套电视节目不同信源之间图像信号的比对，另一方面可以更好的整合资源，实现监测系统之间的互联共享，进一步提高监测的准确性和及时性。

责任编辑：王晨晖