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基于内容的视频检索技术教学应用研究

发布时间:2019-09-23 10:05 来源:本站原创

由于计算机网络技术的快速发展以及各种存储技术和多媒体技术的进步,数字化已成为当今信息时代的主题。作为一种数字资源形式,视频由于其稳定性,可扩展性和交互性而受到各行各业的青睐。由于传统教学模式的影响,教育行业使学生对视频教学异常兴趣。另外,近年来基于内容的视频检索技术的不断改进和发展使得有效且准确地搜索视频教科书的内容成为可能。

一,视频检索技术的原理

基于内容的视频检索技术教学应用研究

因为视频数据是由单个镜头组合的图。因此,为了实现视频数据内容的检索,必须按照一定的顺序对视频数据进行分割,然后从分割的镜头中提取特征信息,并将提取的特征存储在相应的数据库中。这用作用户搜索的基础。然而,值得注意的是,所提取的信息必须尽可能地反映所提取镜头的主要特征,以便于镜头特征的重新聚类和场景重建。这里提取的镜头特征包括两个方面:一个是静态镜头特征,一般主要包括颜色,形状,纹理等;另一种是动态特征,而动态特征是基于目标对象的运动提取的。或者改变方向,使用贝叶斯,像素递归等方法来确定。

二是相关关键技术

(1)镜头变换识别技术

与传统的视频文件检索不同,基于内容的视频检索是基于视频分割的视频分析,而这些分割镜头作为索引的基本要素的过程称为镜头变换识别过程。就当前技术而言,大多数变换识别技术是使用全图像视频研究的,并且一些诸如亮度和颜色的特征用于判断帧之间的差异。当然,还可以通过边缘检测,直方图分割,块分割,压缩域和二进制域来执行镜头变换识别。

(2)关键帧提取技术

为了提高视频检索的性能和速度,通常从视频镜头中提取关键帧,特别是对于那些内容较复杂的场景,这可以更好地反映关键帧的权重,因为关键帧可以反映简单的帧。镜头的主要内容,大大减少了视频功能的数据量,节省了存储空间,便于计算机自动识别和分类信息,用户搜索时变得更快。但是,应该注意,关键帧的选择必须尽可能准确地描述视频内容。同时,数据量仍然尽可能小,计算也不能太复杂。

(3)特征提取技术

基于内容的视频检索技术教学应用研究

特征提取是基于静态和基于运动的特征提取,基于理论,颜色,形状等。目前,在静态提升权方面,更成熟和最常用的是颜色特征的提取。对于纹理特征的提取,主要依靠计算机视觉来分析内容中对象的纹理,但这种提取更适合具有结构规则的对象。然而,由于对象的形状在某个时间的低识别,对象的形状特征的提取不高,并且相关技术没有达到其他原因,导致对象的使用较少。对于内容运动特征,它是视频内容的时域变化的客观反映,并且经常被用户用作视频检索的主要索引内容。

(四)镜头聚类技术

既然有对视频数据进行分割的过程,当然也就有对分割内容进行聚合的过程。所谓视频聚类就是探讨镜头之间关系的过程,通过视频聚合中的视频序列实现了更高层次的抽象处理,从而得到更加形象化的具体情节。一般来讲,根据视频聚类的目的可以将其分为两类,即同一场景的聚类和对视频的分类,前者需在操作过程中考虑视频内容的相似性和连续性,后者只需考虑视频特征的相似性。镜头聚类技术完成后,需通过主镜头的关键帧表示此情节的代表帧,在这个过程中相关工作人员需严格把握两条准则捕捉反复出现的情节和延续时间长的情节。

由于教学大纲、教学目的以及对学生的培养方案等求,视频或者录像带作为教学内容在我国由来已久,但随着时代进步和科学技术的发展,教学的模式不断的进行改良和更新,从最初的录音机、电视机、DVD,走到了今天的多媒体。视频检索技术作为对视频资源进行管理和索引的方式,由于其开发的视频教程弥补了传统电视教材单向性、不可逆性而被广泛运用。主表现在第一,视频教材经过数字化的处理,支持多种格式的媒体软件的播放;第二,视频中的素材内容相对独立和单一,不拘泥于任何版本的教材,可以根据知识点和学科的不同进行科学分类;第三,视频可以进行重组,实现跨学科的融合;第四,有较强的灵活性,可以在视频的任何时域内进行暂停和播放。

对于这种视频的开发一般采用基于传统的电视教材的二次开发和全新开发两种模式,前者主是针对经典的、有价值的教材而言,后者主是面向后期的一些新知识、新技术。

四、在教学中的相关应用

基于内容的视频检索技术在教学中的应用可以分为课堂教学和远程教学两个部分。在课堂教学中,教师可以根据教学的相关需求借助其交互功能,进行设计和组合视频教材,并对视频中的重难点进行分类,对于重点的、学生不明白的地方,进行反复的多次播放,甚至是可以不依照视频的一般顺序灵活的改变播放顺序,尤其适合操作性比较强的课程,比如舞蹈课、实验课等。这样的视频课程既生动又能与学生产生互动,解决了学生因长时间注意视频而造成的视觉疲劳,反而不利于课程的学习。

受中国长久以来的教育诟病,大部分学习者都对教师有很强的依赖性,但远程教育是学生教师分离,这就对远程教育的教学视频的制作提出了更高的求,比如视频材料足够的直观、合理,并且有较强的吸引力来调动学生的积极性,尤其避免视频的一层不变和时间过长。在这个“学到老,活到老”的年代,远程教育日益成为人们学习知识获取技能的主渠道,所以提供完善的学习支持服务和教学视频质量是未来远程教育的方向和主竞争力。

结语

名家有言,“知识就是力量”充分揭露了学习的重性,教学作为传播知识最为主的途径,改良教学方法、提高学生学习知识的效能是亘古不变的话题。基于内容的视频检索技术在教学中应用是教育改革和发展的重代表,也是教育模式从呆板迈向灵活的里程碑。

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