孫 奕,何申杰,封文平,袁新華

基于B/S結(jié)構(gòu)的場(chǎng)地自行車視頻管理系統(tǒng)的建立

孫 奕,何申杰,封文平,袁新華

視頻數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富、數(shù)據(jù)量大、編碼格式多樣化，管理起來較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)復(fù)雜。在分析總結(jié)了現(xiàn)有的幾種視頻管理方法后，本研究針對(duì)場(chǎng)地自行車訓(xùn)練比賽項(xiàng)目和視頻數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)建立了一個(gè)基于B/S結(jié)構(gòu)，能快速檢索、定位、調(diào)用相關(guān)視頻的視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并重點(diǎn)介紹了以標(biāo)簽為基礎(chǔ)的檢索和流媒體輸出的實(shí)現(xiàn)。該視頻管理系統(tǒng)的服務(wù)器端軟件配置容易，方便移植到不同的平臺(tái)；客戶端實(shí)現(xiàn)了完全的瀏覽器操作，與操作系統(tǒng)無關(guān)。對(duì)于其它運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的短視頻管理，系統(tǒng)具有一定的通用性。

視頻管理;流媒體;標(biāo)簽;場(chǎng)地自行車;B/S結(jié)構(gòu)

1 背景和意義

視頻反饋是體育訓(xùn)練中進(jìn)行技、戰(zhàn)術(shù)分析的重要手段。自數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等數(shù)字采集設(shè)備出現(xiàn)后,由于采集便利,采集到的視頻可以直接在計(jì)算機(jī)中處理和播放,加速了視頻反饋在體育訓(xùn)練和比賽中的應(yīng)用，數(shù)字視頻資料也快速增長起來。視頻資料積累到一定程度，管理這些資料就成了很大問題。同時(shí),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)視頻數(shù)據(jù)的管理也提出了更高的要求。

對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的意義：

從海量資料中快速獲取需要的內(nèi)容；最大程度地利用已有視頻信息，提高視頻的利用率；針對(duì)視頻數(shù)據(jù)做進(jìn)一步的應(yīng)用研究，獲取更多有價(jià)值的信息。

2 現(xiàn)狀研究

目前，針對(duì)數(shù)字視頻有如下幾種管理方法：

1.利用文件系統(tǒng)的目錄樹完成管理。建立分類的、有層次的文件目錄結(jié)構(gòu)，直接在相應(yīng)目錄中存取調(diào)用視頻數(shù)據(jù)。這種方法適用于文件較少時(shí)或現(xiàn)場(chǎng)采集的臨時(shí)管理。隨著視頻數(shù)據(jù)量的增多，使用這種方法會(huì)暴露出在視頻數(shù)據(jù)內(nèi)容查找識(shí)別上的局限性。

2.利用EXCEL建立視頻數(shù)據(jù)特征屬性(關(guān)鍵詞)的二維表進(jìn)行管理。在表中，通過數(shù)據(jù)排序、篩選，或編寫VBA腳本建立查詢頁面，實(shí)現(xiàn)查詢。在某一視頻屬性(例如文件名)上建立超鏈接調(diào)看相應(yīng)的視頻。這種方法適用于視頻數(shù)據(jù)量在EXCEL表限定范圍，對(duì)查詢速度、檢索功能要求不高的個(gè)人使用。EXCEL表對(duì)數(shù)據(jù)的管理還是很弱的，很難做進(jìn)一步的擴(kuò)展。

3.利用數(shù)據(jù)庫來組織和管理視頻數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般包含用戶登錄、權(quán)限控制模塊，數(shù)據(jù)發(fā)布和維護(hù)管理模塊，視頻的檢索模塊等。非結(jié)構(gòu)化的視頻數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化的視頻特征數(shù)據(jù)形式存入到數(shù)據(jù)庫中，以關(guān)鍵詞為基礎(chǔ)進(jìn)行檢索。視頻數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)又具有不同發(fā)展時(shí)期的三種模式：

1)單機(jī)模式：只能在安裝了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)程序的機(jī)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)、檢索和調(diào)用。運(yùn)動(dòng)員和教練員要獲取所需信息，需要到該機(jī)上檢索，采用拷貝或刻盤的方式獲取資料,數(shù)據(jù)不能共享；管理員需要大量的工作來完成視頻的入庫管理。

2)C/S模式：建立專門的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，不同的客戶端通過網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)管理視頻數(shù)據(jù)?？蛻舳诵枰惭b專用的客戶端軟件，這既是優(yōu)點(diǎn)：客戶端響應(yīng)快，也是缺點(diǎn)：維護(hù)成本高，面對(duì)客戶端不同的操作系統(tǒng)，要開發(fā)不同版本的客戶端。這種模式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，但更適用于在局域網(wǎng)環(huán)境中使用，未能提供用戶真正期望的開放環(huán)境。

3)B/S模式：所有的程序工作都放在服務(wù)器上，客戶端只需通過瀏覽器完成操作。B/S結(jié)構(gòu)是真正建立在廣域網(wǎng)上的。使用者通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地調(diào)用視頻，獲取信息，最大化的實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)共享；同時(shí)客戶端要求低，維護(hù)方便。本系統(tǒng)就是建立在B/S結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)的B/S結(jié)構(gòu)

場(chǎng)地自行車運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練和比賽地點(diǎn)經(jīng)常變化，如果想隨時(shí)隨地的從大量的訓(xùn)練和比賽視頻數(shù)據(jù)中獲取需要的信息，最方便的就是通過Internet對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在線查詢、觀看或下載。并且，由于用戶使用的客戶瑞不同，采用B/S結(jié)構(gòu)將最大限度地提高系統(tǒng)的兼容性。

圖 1 本研究B/S結(jié)構(gòu)的分布式訪問示意圖

用戶無論身在何處，通過Internet訪問系統(tǒng)的Web服務(wù)器，Web服務(wù)器響應(yīng)用戶的請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)指令交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來解釋執(zhí)行，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器把用戶需要的文本、數(shù)據(jù)、圖像、動(dòng)畫、視頻點(diǎn)播和聲音等信息返回給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器又返回給用戶。

3.2 系統(tǒng)的軟件平臺(tái)

Web服務(wù)器：Apache

服務(wù)器端腳本：PHP

數(shù)據(jù)庫：MySQL

系統(tǒng)建在Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)，可跨平臺(tái)移植到 Linux、Unix。

3.3 系統(tǒng)的基本功能及業(yè)務(wù)流程圖

系統(tǒng)用戶按權(quán)限分為瀏覽用戶、會(huì)員和系統(tǒng)管理員(圖2)。編輯視頻指對(duì)上傳視頻的描述：定義標(biāo)題、標(biāo)簽、簡介內(nèi)容等 。

管理員登錄后，進(jìn)行后臺(tái)的操作(圖3)。針對(duì)場(chǎng)地自行車訓(xùn)練和比賽視頻分類較多的特點(diǎn),系統(tǒng)建立了頻道管理和專題管理。

在主頻道中增加項(xiàng)目，在主頻道下建立子頻道對(duì)項(xiàng)目分類，子頻道下面還可以建立子頻道(圖4)。通過頻道管理可以靈活增加項(xiàng)目和對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分類，使系統(tǒng)有良好的擴(kuò)展性。

專題管理可以就某一專題收集視頻，便于分類觀看。如建立重點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的項(xiàng)目專題，或建立主要對(duì)手的專題，建立后直接進(jìn)入專題頁面觀看，不必檢索。

圖 2 本研究視頻管理系統(tǒng)的前臺(tái)流程圖

圖 3 本研究管理員后臺(tái)流程圖

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 視頻的檢索

視頻數(shù)據(jù)本身的語義內(nèi)容豐富，不同的用戶，如運(yùn)動(dòng)員、教練員、科研人員等，會(huì)有不同的角度觀察和理解視頻，用傳統(tǒng)的關(guān)鍵詞法來描述和檢索視頻對(duì)語義內(nèi)容的表達(dá)是一種約束。因此，本系統(tǒng)采用以tag的檢索模式為基礎(chǔ)，通過tag和視頻標(biāo)題來定位視頻資源的方法實(shí)現(xiàn)檢索。

圖 4 本研究場(chǎng)地自行車項(xiàng)目的頻道建立示意圖

Tag：社會(huì)化標(biāo)簽，又被稱為大眾分類法，是Web2.0網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以用戶使用為主導(dǎo)的一種索引方法。使用系統(tǒng)上傳視頻時(shí)，在標(biāo)簽中除運(yùn)動(dòng)員姓名、項(xiàng)目名稱、級(jí)別等基本信息外，使用者可以從各自專業(yè)角度來標(biāo)注視頻內(nèi)容，如添加運(yùn)動(dòng)員的啟動(dòng)、途中技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)，感受或評(píng)價(jià)等描述詞語，通過標(biāo)簽盡可能地表達(dá)視頻的語義內(nèi)容，而系統(tǒng)對(duì)標(biāo)簽的內(nèi)容、個(gè)數(shù)和一致性均無限制(圖5)。有權(quán)限的用戶可隨時(shí)添加、修改標(biāo)簽。檢索時(shí)，每一標(biāo)簽都可作為關(guān)鍵詞。在頁面中系統(tǒng)按照標(biāo)簽的標(biāo)注頻度順序顯示標(biāo)簽。對(duì)用戶來講，可以看到其他使用者是怎樣給視頻內(nèi)容標(biāo)注的，還有哪些標(biāo)簽是重要的。如果無法確定使用什么關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，標(biāo)簽云集可以給予引導(dǎo)和提示。

標(biāo)簽法可以更多的表達(dá)用戶的意愿。在描述和檢索時(shí)都較傳統(tǒng)的關(guān)鍵詞法自由，讓系統(tǒng)更具親和力，操作靈活、易用。

圖 5 本研究視頻和標(biāo)簽的數(shù)據(jù)表關(guān)聯(lián)圖

Tag是標(biāo)簽表，在Video_Tag表中表明標(biāo)簽與視頻的對(duì)應(yīng)關(guān)系，存放視頻路徑等信息在Videos表中。

4.2 流媒體輸出

流媒體技術(shù)是一種可以使音頻、視頻和其他多媒體在網(wǎng)絡(luò)上邊下載,邊播放的技術(shù)。流媒體輸出方式可以讓用戶不必等待整個(gè)文件全部從互聯(lián)網(wǎng)上下載就能觀看。

場(chǎng)地自行車采集的原始視頻數(shù)據(jù)絕大部分是高清視頻(1 280×720)，幀率30，視頻大小在幾十兆到幾百兆之間，時(shí)間在十幾秒到幾分鐘之間。視頻格式也不盡相同。在流式傳輸前，要先對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理，降低文件大小，以適合在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。壓縮處理后，形成的流媒體文件既節(jié)約傳輸時(shí)間，又節(jié)省存儲(chǔ)空間。目前系統(tǒng)支持兩種格式的流式輸出：FLV格式和MOV格式。

FLV(Flash Video)是當(dāng)前視頻文件的主流格式。由于flash的廣泛使用，瀏覽器只要能看Flash動(dòng)畫，自然也能看FLV 格式視頻，而無需再額外安裝其他視頻插件。MOV格式可以更好地支持Apple操作系統(tǒng)，在微軟的操作系統(tǒng)上，本系統(tǒng)調(diào)用Windows Media Player播放器播放視頻。在對(duì)原始視頻文件格式轉(zhuǎn)換時(shí)，根據(jù)場(chǎng)地自行車不同項(xiàng)目的應(yīng)用需求，采用了不同的轉(zhuǎn)換指標(biāo)。

表 1 本研究場(chǎng)地自行車視頻優(yōu)選的視頻編碼格式一覽表Table 1 Optimized Video Codecs for Track Cycling

H.264編碼比H.263提供更高效的視頻壓縮技術(shù)，同等碼率轉(zhuǎn)換下，文件更小，視頻的質(zhì)量更高。H.264編碼的FLV文件，客戶端需要flash player 9和更高版本的H.264視頻解碼器才能夠播放，由于部分平臺(tái)中還沒有相應(yīng)的視頻解碼器，因此，系統(tǒng)中對(duì)于FLV文件仍采用H.263編碼標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)的流式傳輸建立在http協(xié)議基礎(chǔ)上，硬件成本低，安裝與維護(hù)容易，服務(wù)器端壓力小，客戶端的實(shí)現(xiàn)容易，適合較短視頻的點(diǎn)播應(yīng)用。

5 系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.基于網(wǎng)絡(luò)的視頻數(shù)據(jù)管理，最大化的實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)共享和提高視頻數(shù)據(jù)利用率。

2.方便易用，用戶只要登陸網(wǎng)站，就可以在線觀看視頻。

3.針對(duì)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，靈活的設(shè)置項(xiàng)目分類、專題管理等，方便使用者分類查看視頻，系統(tǒng)擴(kuò)展性好。

4.以用戶使用為主導(dǎo)的標(biāo)簽檢索方法，操作靈活、易用。

5.視頻的輸出既可以采用直接下載，也可采用流式傳輸方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即時(shí)觀看，滿足用戶不同的應(yīng)用需求。

6.可以轉(zhuǎn)換兩種流媒體文件格式：FLV格式便于客戶端觀看，MOV格式支持Apple操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與客戶端操作系統(tǒng)無關(guān)。

7.系統(tǒng)服務(wù)器端配置容易，適合較短視頻的流媒體播放，平臺(tái)移植性好，具有一定的通用性。

6 結(jié)語

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)相關(guān)視頻的上傳、存儲(chǔ)、管理、查詢、觀看和下載等功能，具有實(shí)用價(jià)值。

對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，是對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)一步應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。在應(yīng)用中要根據(jù)實(shí)際需求建立合適的視頻數(shù)據(jù)管理方法。數(shù)字視頻只有與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，才會(huì)更方便、快速地被傳播與利用。

[1]成星.視頻媒體資產(chǎn)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).大連：大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007.

[2]方志軍.面向網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)優(yōu)化及QoS保證.上海：上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文,2006.

[3]霍龍社,甘震.移動(dòng)流媒體協(xié)議綜述.信息通信技術(shù),2010,4(4):6-12.

[4]劉安安,李錦濤,張勇東，等.新聞視頻結(jié)構(gòu)化瀏覽與標(biāo)注系統(tǒng).計(jì)算機(jī)工程,2009,35(1):33-35.

[5]劉守群.互聯(lián)網(wǎng)視頻內(nèi)容檢索的關(guān)鍵技術(shù)研究.北京：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文,2010.

[6]劉穎.流媒體視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).天津：天津大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007.

[7]滿坤,齊開悅,陳劍波.Web2.0 內(nèi)容管理系統(tǒng).計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2009,26(1):207-209.

[8]梅放.基于社會(huì)化標(biāo)簽的移動(dòng)音樂檢索.大連：大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2009.

[9]童曉峰,劉青山,盧漢清.體育視頻分析.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2008,31(7):1242-1248.

[10]王旭鵬.基于Rtmp和Http雙協(xié)議流媒體視頻點(diǎn)播系統(tǒng).電腦知識(shí)與技術(shù),2011,7(1):226-228.

[11]閆科學(xué).基于Flv的流媒體的技術(shù)應(yīng)用探討.中國教育技術(shù)裝備,2011,(15):106-107.

[12]嚴(yán)明,蘇新寧.數(shù)字視頻信息的索引研究.現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù),2005,(7):46-50.

[13]張博,張勇,朱義，等.海量視頻數(shù)據(jù)標(biāo)引平臺(tái)的設(shè)計(jì)和開發(fā).智能系統(tǒng)學(xué)報(bào),2009,4(2):107-111.

[14]張濤,楊德利,李屹.統(tǒng)一視頻標(biāo)記和檢索方法的研究.廣東通信技術(shù),2009,29(11):21-25.

[15]張勇波,宋曉麗.Flv文件解析及其在網(wǎng)站中的應(yīng)用.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2011,(8):124-125.

AVideoManagementSystemBasedonB/SStructureforTrackCycling

SUN Yi,HE Shen-jie,FENG Wen-ping,YUAN Xin-hua

Since its abundant contents,huge data amount,and various coded,video data is more complex than traditional data to manage.After analyzed several current video management methods,in this paper,we designed and set up a B/S structure database management system,for track cycling competition and training videos,which can quickly search,find and use a particular video among huge video data,and we mainly introduced a search method based on tag and streaming media output on web service.In server part,the system can be easily configured,and can be transferred to different OS platform.In client part,the system is fully operated by browser,almost free from client OS.It is easy and convenient to use and update.For other short sport- videos management,the system has certain generality in use.

videomanagement;streamingmedia;tag;trackcycling;B/Sstructure

2012-02-02；

：2013-12-26

國家體育總局體育科學(xué)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(11-06)。

孫奕(1972- )，女，遼寧人，工程師，碩士，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫及應(yīng)用，Tel：(010)67184525，E-mail：sunyi@ciss.cn。

國家體育總局體育科學(xué)研究所，北京 100061 China Institute of Sport Science,Beijing 100061,China.

1002-9826(2014)02-0052-04

G872.3

：A