多媒體教學信息檢索

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摘要：多媒體教學信息的內容,在某些方面具有非結構化特征難以描述與檢索,而基于內容分析的檢索技術的出現(xiàn),解決了多媒體教學信息內容描述與檢索問題。本文介紹了基于內容分析的多媒體教學信息檢索的主要工作流程，以及MPEG-7在網絡教學中的應用前景。

關鍵詞：內容分析；多媒體教學信息；檢索；MPEG-7

Abstract:Multi-mediateachinginformation,insomerespects,withindescribablecharacteristicsandunstructuredsearch,andcontent-basedanalysisofthesearchtechnologytosolvethemulti-mediateachinganddescriptionofthecontentsoftheinformationretrievalproblems.Inthispaper,basedontheanalysisofthecontentsofmultimediainformationretrievalteachingofthemainworkflow,aswellasMPEG-7intheteachingofnetworkapplications.

Keywords:contentanalysis;multi-mediateachinginformation;retrieval;MPEG-7

1.概述

隨著計算機網絡技術、多媒體技術以及通訊技術飛速發(fā)展，以視頻、音頻、圖形與圖象為主體的多媒體教學信息成為開展現(xiàn)代遠程教學的主要內容。對多媒體教學信息中的文本數據內容分析與檢索技術比較成熟。目前在互聯(lián)網上搜索引擎均是采用了基于關鍵詞的檢索方式，像百度、Google，北大天網、YAHOO等著名的搜索引擎均是采用這種方式,由于數據內容是具有結構化特征,它是可以用一定關系模型來描述。而視頻、音頻等多媒體信息內容具有非結構化的特性，不容易用關系模型來描述。加上視頻、音頻是與時間有關系的連續(xù)媒體信息，網絡中它們是以視頻、音頻流媒體形式存在，這種流媒體形式的管理與檢索比較困難。

2.基于內容分析方法的提出

我們知道視頻、音頻都是按時間順序來組織的，傳統(tǒng)方法查找其中某個片斷都是通過快進或快到等順序來瀏覽內容查找，這種方法不僅要求用戶注意力高度集中，而且特別浪費時間。在多媒體教學過程中，使用這種方法不僅會出現(xiàn)迷航現(xiàn)象，而且會降低學習效率。由于視頻、音頻內容包含復雜豐富的信息數據，對視頻、音頻檢索已成為實際應用中一個難題，而基于內容分析方法是目前視頻、音頻檢索主要發(fā)展趨勢。

如何解決多媒體信息內容描述問題，目前主要是采用基于內容分析視頻處理與檢索方法，這種方法是近年來隨著多媒體數據處理技術發(fā)展而提出的。基于內容分析的方法是從另一個角度來認識多媒體信息，從早期基本顏色檢索，到綜合利用多種多媒體特征進行檢索。如：顏色、紋理、形狀、場景、鏡頭、幀等特征信息。目前該技術已經發(fā)展到實用階段，其中多媒體內容描述接口MPEG-7是目前被廣泛接受的一種國際標準，其核心就是基于多媒體內容分析。

MPEG序列媒體標準是目前最為廣泛應用的視/音頻媒體標準，目前廣泛應用的主要有MPEG-I、MPEG-II、MPEG-4等，它們都是對數字運動圖像及伴音編碼進行壓縮的一種國際標準，其中MPEG-4采用按照具有一定時間關系和空間關系的對象來進行視、音頻編碼的處理方式。而MPEG-7是在MPEG-4基礎上發(fā)展起來，MPEG-7重點是對視音頻信息內容進行不同程度描述與定義，而與多媒體信息的編碼和存儲方式無關。

3.多媒體教學信息檢索工作流程

多媒體教學信息檢索主要工作流程分為三個階段：內容獲取、內容描述、內容操作。即先對原始媒體進行處理，提取內容，然后用標準形式對它們進行描述，來支持用戶對內容的操作。

內容獲取通過各種內容分析和處理，而獲得媒體內容的過程，它包括信息分割、特征提取兩個部分。信息分割分成圖像分割與視頻分割。內容獲取核心是特征提取。特征提取就是提取內容顯著的特征和人的視覺、聽覺方面的感知特征來表示媒體和媒體對象的性質，特征提取有自動特征提取和人工交互或提取兩種方式。內容描述就是描述在以上過程中獲取的內容，內容描述是MPEG-7標準中的內容，它可以用來描述越來越多的不可預知的信息，MPEG-7是用來對多媒體信息進行不同程序描述的方法和工具。MPEG-7國際專家組制定的多媒體內容描述主要是采用了描述符和描述方案來分別描述媒體的特征及其關系。描述符就是對實體特征描述表示方法，描述方案是說明描述符的結構和相互關系。描述定義語言DDL是規(guī)定了描述方案的語言，它允許對現(xiàn)有的描述方案進行修改和擴展。MPEG-7描述符只與多媒體內容相關，并不依賴于多媒體內容的編碼或存儲方式，所以它可以獨立于各個廠商的平臺，它方便了多媒體內容分布處理與內容的交換調用。

內容操作是對內容用戶操作和應用，因為用戶對內容有著不同的需求。查詢多用于數據庫操作，檢索只是在索引支持下快速獲取信息的方式，搜索是用戶通過搜索引擎在Internet中搜尋自己所需的信息，瀏覽是用戶通過瀏覽操作，線性或非線性地存取結構化與非結構化（超媒體）內容。

4.“元數據”技術與MPEG-7格式的定義

為了解決對多媒體中視音頻數據內容描述提出了“元數據”的概念，所謂“元數據”就是用來描述數據特性的數據。多媒體數據特性的描述不是對圖像和聲音波形進行簡單的采樣，而是獲取它們的物理特征和時間信息，這些數據就是元數據。例如：視頻可用幕、場景、鏡頭、幀等特征信息來描述。元數據技術的出現(xiàn)使得對多媒體內容及特征的管理與檢索成為可能，MPEG-7就是采用了元數據技術的多媒體內容描述結構標準，通過MPEG-7格式定義的多媒體教學信息讓學生可以高效率地搜索、過濾、定義自己所需要的視音頻資料。目前國際MPEG組織在MPEG-7標準中定義五種內容信息。1.創(chuàng)建和生產：視音頻制作的基本信息如：電視片頭、導演、曲作者等；2.媒體：定義資料存儲的方法，如視頻音頻是否經過壓縮、編碼方式、儲存媒介等；3.使用：定義資料使用的方式，例如電視教學片版權單位，播放時間；4.結構方面：對電視片中出現(xiàn)的某種物品、顏色或者是音樂中某一片段旋律的描述；5.概念方面：定義了資料中各種控制的鏈接或交互。

通過以上五種內容定義可以看出MPEG-7只是定義了對多媒體信息不同程度描述的方法，并沒有規(guī)定怎樣利用內容描述進行搜索的具體程序和工具，MPEG-7對多媒體內容描述的特征可以夾帶在MPEG-I、MPEG-II、MPEG-4等格式視音頻資料中使用，也可以獨立使用。MPEG-7本身雖然沒有直接對文本信息進行描述，但它考慮到現(xiàn)有文本信息描述方法，支持它們之間即描述視音頻信息和描述文本信息之間的接口。

5.MPEG-7在多媒體教學中的應用

在當前多媒體教學過程中，多媒體教學信息快速獲取教學過程重要的環(huán)節(jié)。在實際中使用視音頻資料時往往可能采用其中某一個片段或某部樂曲中的一段旋律。如果利用了MPEG-7標準以后，教師只要輸入幾個簡單的音符就可以找到某段樂曲，只要畫簡單的線條和簡單的圖案就可以在龐大的多媒體信息庫中找到所需視頻、音頻資料的某個片段，這極大提高了課堂教學效率。在網絡教學中學生可以輕松在數字圖書館中找到自己所需的教學信息，不必采用導航圖標一級級搜尋。對網絡多媒體教學信息組織管理可以通過多媒體內容分析技術提取多媒體內容元數據，保證了媒體內容元數據庫及其元數據格式的遵循MPEG-7標準，為網絡教學資源共享和交流創(chuàng)造了良好的基礎。目前MPEG-7應用較為廣泛，不僅在教育領域，而且在廣播電視媒體、多媒體編輯制作、導游、娛樂、新聞、地理信息、建筑等領域有著廣泛應用潛力。

6.結束語:

總之多媒體信息檢索技術是一門綜合了數字視頻/圖像處理、語音識別/語言處理、多媒體數據庫、模式識別、人工智能等學科計算機應用技術，隨著這些學科發(fā)展，多媒體信息檢索技術會不斷成熟完善，對社會信息化產生巨大推動作用。參考文獻：

[1]李國輝基于內容的多媒體信息存取技術《計算機世界》2000年第六期

[2]羅斯青MPEG-7與多媒體信息檢索《電視技術》2002年第五期