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摘要：多媒體教學(xué)信息的內(nèi)容,在某些方面具有非結(jié)構(gòu)化特征難以描述與檢索,而基于內(nèi)容分析的檢索技術(shù)的出現(xiàn),解決了多媒體教學(xué)信息內(nèi)容描述與檢索問題。本文介紹了基于內(nèi)容分析的多媒體教學(xué)信息檢索的主要工作流程，以及MPEG-7在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：內(nèi)容分析；多媒體教學(xué)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)以及通訊技術(shù)飛速發(fā)展，以視頻、音頻、圖形與圖象為主體的多媒體教學(xué)信息成為開展現(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)的主要內(nèi)容。對多媒體教學(xué)信息中的文本數(shù)據(jù)內(nèi)容分析與檢索技術(shù)比較成熟。目前在互聯(lián)網(wǎng)上搜索引擎均是采用了基于關(guān)鍵詞的檢索方式，像百度、Google，北大天網(wǎng)、YAHOO等著名的搜索引擎均是采用這種方式,由于數(shù)據(jù)內(nèi)容是具有結(jié)構(gòu)化特征,它是可以用一定關(guān)系模型來描述。而視頻、音頻等多媒體信息內(nèi)容具有非結(jié)構(gòu)化的特性，不容易用關(guān)系模型來描述。加上視頻、音頻是與時(shí)間有關(guān)系的連續(xù)媒體信息，網(wǎng)絡(luò)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(nèi)容分析方法的提出

我們知道視頻、音頻都是按時(shí)間順序來組織的，傳統(tǒng)方法查找其中某個(gè)片斷都是通過快進(jìn)或快到等順序來瀏覽內(nèi)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(fèi)時(shí)間。在多媒體教學(xué)過程中，使用這種方法不僅會(huì)出現(xiàn)迷航現(xiàn)象，而且會(huì)降低學(xué)習(xí)效率。由于視頻、音頻內(nèi)容包含復(fù)雜豐富的信息數(shù)據(jù)，對視頻、音頻檢索已成為實(shí)際應(yīng)用中一個(gè)難題，而基于內(nèi)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(nèi)容描述問題，目前主要是采用基于內(nèi)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(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展而提出的?；趦?nèi)容分析的方法是從另一個(gè)角度來認(rèn)識(shí)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(jìn)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(shù)已經(jīng)發(fā)展到實(shí)用階段，其中多媒體內(nèi)容描述接口MPEG-7是目前被廣泛接受的一種國際標(biāo)準(zhǔn)，其核心就是基于多媒體內(nèi)容分析。

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

3.多媒體教學(xué)信息檢索工作流程

多媒體教學(xué)信息檢索主要工作流程分為三個(gè)階段：內(nèi)容獲取、內(nèi)容描述、內(nèi)容操作。即先對原始媒體進(jìn)行處理，提取內(nèi)容，然后用標(biāo)準(zhǔn)形式對它們進(jìn)行描述，來支持用戶對內(nèi)容的操作。

內(nèi)容獲取通過各種內(nèi)容分析和處理，而獲得媒體內(nèi)容的過程，它包括信息分割、特征提取兩個(gè)部分。信息分割分成圖像分割與視頻分割。內(nèi)容獲取核心是特征提取。特征提取就是提取內(nèi)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(zhì)，特征提取有自動(dòng)特征提取和人工交互或提取兩種方式。內(nèi)容描述就是描述在以上過程中獲取的內(nèi)容，內(nèi)容描述是MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容，它可以用來描述越來越多的不可預(yù)知的信息，MPEG-7是用來對多媒體信息進(jìn)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(nèi)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(guān)系。描述符就是對實(shí)體特征描述表示方法，描述方案是說明描述符的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)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(jìn)行修改和擴(kuò)展。MPEG-7描述符只與多媒體內(nèi)容相關(guān)，并不依賴于多媒體內(nèi)容的編碼或存儲(chǔ)方式，所以它可以獨(dú)立于各個(gè)廠商的平臺(tái)，它方便了多媒體內(nèi)容分布處理與內(nèi)容的交換調(diào)用。

內(nèi)容操作是對內(nèi)容用戶操作和應(yīng)用，因?yàn)橛脩魧?nèi)容有著不同的需求。查詢多用于數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化（超媒體）內(nèi)容。

4.“元數(shù)據(jù)”技術(shù)與MPEG-7格式的定義

為了解決對多媒體中視音頻數(shù)據(jù)內(nèi)容描述提出了“元數(shù)據(jù)”的概念，所謂“元數(shù)據(jù)”就是用來描述數(shù)據(jù)特性的數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)特性的描述不是對圖像和聲音波形進(jìn)行簡單的采樣，而是獲取它們的物理特征和時(shí)間信息，這些數(shù)據(jù)就是元數(shù)據(jù)。例如：視頻可用幕、場景、鏡頭、幀等特征信息來描述。元數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)使得對多媒體內(nèi)容及特征的管理與檢索成為可能，MPEG-7就是采用了元數(shù)據(jù)技術(shù)的多媒體內(nèi)容描述結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，通過MPEG-7格式定義的多媒體教學(xué)信息讓學(xué)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(biāo)準(zhǔn)中定義五種內(nèi)容信息。1.創(chuàng)建和生產(chǎn)：視音頻制作的基本信息如：電視片頭、導(dǎo)演、曲作者等；2.媒體：定義資料存儲(chǔ)的方法，如視頻音頻是否經(jīng)過壓縮、編碼方式、儲(chǔ)存媒介等；3.使用：定義資料使用的方式，例如電視教學(xué)片版權(quán)單位，播放時(shí)間；4.結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)容描述進(jìn)行搜索的具體程序和工具，MPEG-7對多媒體內(nèi)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(dú)立使用。MPEG-7本身雖然沒有直接對文本信息進(jìn)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(xué)中的應(yīng)用

在當(dāng)前多媒體教學(xué)過程中，多媒體教學(xué)信息快速獲取教學(xué)過程重要的環(huán)節(jié)。在實(shí)際中使用視音頻資料時(shí)往往可能采用其中某一個(gè)片段或某部樂曲中的一段旋律。如果利用了MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)以后，教師只要輸入幾個(gè)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(gè)片段，這極大提高了課堂教學(xué)效率。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中學(xué)生可以輕松在數(shù)字圖書館中找到自己所需的教學(xué)信息，不必采用導(dǎo)航圖標(biāo)一級級搜尋。對網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)信息組織管理可以通過多媒體內(nèi)容分析技術(shù)提取多媒體內(nèi)容元數(shù)據(jù)，保證了媒體內(nèi)容元數(shù)據(jù)庫及其元數(shù)據(jù)格式的遵循MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享和交流創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。目前MPEG-7應(yīng)用較為廣泛，不僅在教育領(lǐng)域，而且在廣播電視媒體、多媒體編輯制作、導(dǎo)游、娛樂、新聞、地理信息、建筑等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用潛力。

6.結(jié)束語:

總之多媒體信息檢索技術(shù)是一門綜合了數(shù)字視頻/圖像處理、語音識(shí)別/語言處理、多媒體數(shù)據(jù)庫、模式識(shí)別、人工智能等學(xué)科計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，隨著這些學(xué)科發(fā)展，多媒體信息檢索技術(shù)會(huì)不斷成熟完善，對社會(huì)信息化產(chǎn)生巨大推動(dòng)作用。參考文獻(xiàn)：

[1]李國輝基于內(nèi)容的多媒體信息存取技術(shù)《計(jì)算機(jī)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(shù)》2002年第五期