電視廣告監管系統技術研究

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摘要：本文根據目前電視廣告監管系統的技術現狀，通過分析電視廣告節目播放的特點，提出了一種基于視頻特征比對識別的廣告監管技術思路，并針對構建智能化廣告監管系統的關鍵技術進行分析研究，以期大幅減少監管人員的工作量，提高廣告監管工作的智能化水平，在研究建立廣告監管系統方面具有很好的借鑒意義。

關鍵詞：電視廣告;智能化監管;廣告自動發現;廣告自動拆分

電視廣告以其直觀形象、感染力強、方式靈活多樣、覆蓋范圍和受眾面廣、送達率高等優勢，仍是大多數行業進行推廣宣傳的主流形式。現如今，各級廣電監管部門對廣告節目進行自身行業監管時，也是以電視廣告節目監管作為重點。近年來，為了改變人工監聽監看廣告節目的工作方式，各級廣電監管部門以科技手段輔助廣告監管工作，通過建立廣告監管技術系統，取得了一定效果。目前，針對電視廣告監管，大多數廣告監管系統的主要技術策略是利用人工制作出的大量廣告視頻樣本進行基于音頻特征的識別比對。此種策略仍受制于廣告的發現過多依賴于人工每天制作的大量廣告樣本模版，從而造成對廣告樣本庫的維護工作量很大、節目監管范圍有限、未能及時發現新廣告等不足，相比于最傳統的人工監聽監看方式，還存在工作量較大的問題。另外，由于監管系統采集到的電視節目源的背景音復雜多樣，采用音頻比對有時也會具有一定的誤差，從而影響識別效率和結果。因此，為了提高廣告監管的效率，改變人工大量制作模板的工作模式，通過新的技術手段建立一種更加智能化、自動化的廣告監管系統具有十分重要的意義。

1電視廣告節目播放特點

每個電視頻道播出的廣告節目一般來說都具有以下幾個特點。（1）每條電視廣告一般都具有重復性，這種重復性有兩種情況：一種情況是一條廣告一天內會重復播放幾次；另一種情況是一條廣告每天只播一次，但在一定周期天數內還是會再次播放；（2）每個電視頻道每天具有相對固定的廣告時段，在廣告時段內將連續播放一條以上的廣告節目；（3）考慮到商業利益和廣告宣傳的因素，電視臺制作的廣告節目只播一次不會再次重復播放的情況很少。

2技術思路

本文研究的智能化廣告監管系統，主要基于視頻識別比對技術來實現，因此，首先需要對系統采集到的所有視頻進行視頻特征提取處理。根據上述電視廣告播放具有重復性和相對固定播出時段的特點，本文提出以下主要技術思路：首先，在系統的建立初期，先由人工創建初始化的視頻廣告樣本庫，通過采用基于色彩特征和紋理特征的視頻比對檢索技術，將電視頻道全天視頻源節目的視頻特征與廣告樣本視頻特征進行比對，比對后全天視頻源將被自動劃分出已知廣告時段視頻片段和疑似廣告時段視頻片段，識別出的已知廣告會進行自動定位并拆條編目形成廣告節目串播單；接著，針對疑似廣告時段視頻片段，采用基于遞歸比對算法的視頻廣告識別發現技術，將重復出現次數達到預設閥值的視頻片段定義為疑似新廣告；然后，通過基于特征索引的切割技術自動生成疑似廣告片段樣本視頻文件，提供給工作人員審核。最后，監管人員通過系統生成的疑似廣告片段的視頻摘要關鍵幀圖和GIF動態圖，即可快速判斷確認目標廣告。確認后的廣告視頻片段將自動被拆分并形成編目，完善之前生成的廣告節目串播單，同時該視頻片段也自動變成新的廣告樣本添加進廣告樣本庫。每個電視頻道的廣告樣本除一開始建立初始樣本庫時需要人工制作一遍外，往后均由系統自動發現和制作生成。這樣一來，整個電視廣告節目的比對、識別、發現、拆分等過程基本都是由系統自動完成，監管人員只需進行少量的確認和審核工作即可完成廣告監管的日常工作，大大降低了人工參與的工作量，由此大幅提升工作效率，并提高了廣告監管系統的智能化水平。系統總體技術思路框圖如圖1所示。

3主要關鍵技術

3.1基于色彩和紋理特征相融合的視頻片斷比對檢索技術

要對監管的視頻源進行視頻特征提取，系統需要設計一個視頻檢索子模塊對圖像數據進行特征提取和索引，提取的特征包括視覺色彩和紋理，提取后進行相應索引。色彩特征和紋理特征是反映一副圖像基本信息的典型特征。但是單一的色彩特征或紋理特征只能反映某一方面的信息。如果只用色彩特征做為區別兩幅圖像的依據則會因為不同場景具有相同的色彩分布而出現大量的錯誤匹配結果；同樣單一的紋理特征匹配也會出現大量的錯誤匹配結果；如果將這兩種特征通過加權的方式同時作為圖像判斷依據則會大大減少錯誤匹配概率。因此，通過這兩種特征融合的方式和合理利用視頻片段的時間比較,本文提出一種有效的視頻片斷比對檢索方法，利用視頻比對的方式對視頻片段進行比對識別，視頻主要利用視頻幀的方式進行匹配，該方法原理的具體步驟如下。（1）對視頻進行抽去色彩特征和紋理特征并且劃分鏡頭的預處理，把每一幀的特征、時間和鏡頭編號寫入特征文件；（2）輸入視頻片斷尋找其對應的特征文件,并且讀入媒體庫的特征數據；（3）在媒體庫中查找與視頻片段開始幀匹配的幀；（4）如果某一幀和輸入視頻片段的開始幀匹配,則讓媒體庫的下一個鏡頭開始幀和輸入視頻片段的下個鏡頭的開始幀進行匹配，依次逐鏡頭進行匹配直到出現不匹配的鏡頭；（5）判斷匹配上的視頻片段和媒體庫中的視頻片段的時間長度差，如果時間差在合理范圍內則判斷兩個視頻片段為匹配視頻片段。基于色彩和紋理特征相融合的視頻片段比對檢測技術是廣告監管系統實現基于視頻比對識別的關鍵，該技術的識別效率和準確率直接影響著系統的性能指標，通過實驗和實際應用證明，該技術已具有較高的查全率和查準率，并且具有較高的效率。

3.2基于遞歸比對算法的視頻廣告識別發現技術

本文根據電視廣告播放具有重復性和廣告時段相對固定的特點，采用遞歸比對算法，識別出疑似新廣告片段，通過人工核定，即可方便快速地識別定位。此技術首先通過基于色彩特征和紋理特征的視頻比對技術進行廣告視頻時段劃分，再利用遞歸比對算法進行新廣告發現，主要分為四部分：第一部分為廣告樣本匹配，第二部分為劃分疑似廣告時段，第三部分為遞歸比對，第四部分為新廣告發現，具體步驟如下。（1）廣告樣本匹配：利用初始建立的視頻廣告樣本庫中的各廣告視頻樣本識別出已知廣告節目片段及已知廣告時段。（2）劃分疑似廣告時段：根據廣告樣本庫匹配上的廣告按時間順序排列，在已匹配上的廣告視頻片段或連續廣告時段的前后各設定一個可預設時間，把這兩個前后視頻片段作為疑似新廣告時段劃分出來，再對所述疑似廣告時段進行定長切割為各視頻片段，并對其進行特征提取，這些視頻片段通過每天的積累將形成一個廣告時段特征庫用來進行遞歸比對。（3）遞歸比對：將廣告時段特征庫中各視頻片段按時間順序排序，從第一個視頻片段開始比對，將第一個視頻比對上，則用第一個視頻片段和第三個視頻片段進行匹配，直至最后一個片段；再利用第二個視頻片段和第三個視頻片段進行匹配，如果比對上記錄下匹配上的時間位置信息，如果沒有比對上，則用第二個視頻片段和第四個視頻片段進行匹配，直至到最后一個片段；以此類推；最后將所有相似片段進行記錄并對近鄰片段按匹配時間進行重組切割，得到固定閥值下的重復相似片段；（4）發現新廣告：由于遞歸比對得到的大量重復的視頻片段中，可能含有一些同樣會重復播放的節目片頭片尾等非廣告片段，因此再利用預先建立的一個非廣告樣本庫將非廣告片段進行匹配過濾，最后通過人工審核結果，確定新廣告視頻。基于遞歸比對算法的視頻廣告識別流程圖具體流程如圖2所示。這里需要指出的是由于廣告時段特征庫每天都在不斷的積累，所以基本上保證了在特征庫中進行重復性比對時，那些在一天內或一定天數內重復播放的廣告都可以被發現識別出來，而只播放一次再無重播的廣告由于不是特別多，再加上在系統建立時還要考慮設計生成頻道視頻摘要關鍵幀和全天視頻片段GIF動態圖作為人工審核輔助手段，監管人員在每天審核完系統自動生成的疑似廣告片段后，再通過關鍵幀和動態圖快速瀏覽，也可發現和補充系統未自動發現和生成的新廣告節目，因此，整個系統還是能夠保持較高的新廣告發現能力。

3.3基于特征索引的視頻片段切割技術

由于采集的每個視頻文件，都對應含有一個索引文件，文件格式主要為二進制形式，包含的信息主要是視頻播放的時間信息，文件大小等，系統根據此索引文件可以便捷地對視頻文件進行IO流的切割、合并等操作。利用此特征索引文件可以通過對基于遞歸比對算法得到的目標廣告樣本進行快速切割，并自動歸類，分級存儲在系統中。具體流程如下：（1）系統根據視頻片段特征自動識別出樣本片段，并提取樣本片段的開始和結束時間；（2）系統根據非廣告樣本片段自動過濾已識別出的樣本片段；（3）系統根據視頻索引文件利用IO流自動將已過濾的樣本片段進行切割合并，并自動分類，并將關鍵信息入庫。基于特征索引的視頻片段切割流程圖如圖3所示。

4系統技術特點

采用上述基于視頻特征的關鍵技術構建的電視廣告監管系統，與其他廣告監管系統相比，應具備以下創新的技術特點。（1）通過基于色彩和紋理特征融合的算法，提取視頻片斷的特征，進行有效的廣告視頻片段比對檢索。（2）自動劃分廣告時段與疑似廣告時段視頻片段，對已識別出的廣告能自動編目，生成廣告節目串播單。（3）通過遞歸比對算法對相鄰視頻片段進行重組切割，得到預定閥值下的匹配時長相似片段，從中發現新廣告節目。（4）采用視頻特征索引切割技術，系統自動切割廣告樣本片段，智能化創建樣本庫，取代傳統依靠人工制作廣告模板的工作方式。（5）廣告樣本比對性能不受樣本庫大小的制約，且進行樣本比對后能從視頻源中自動拆分出廣告節目。

5結語

廣告監管系統中使用到的廣告識別一般都基于廣告樣本片段進行，因此，對廣告樣本庫的維護要求很高，且實時性也較強。本文提出基于視頻特征進行廣告檢索識別，且只需要進行最初的廣告樣本初始后采用基于遞歸比對算法的視頻廣告識別技術即可自動發現新廣告，再根據視頻特征索引對廣告樣本進行自動切割，這些過程全部先由系統自行完成，幾乎無人工參與，從而形成了廣告自動發現識別、廣告片段自動切割的技術方法，有助于推動廣告監管技術進一步向自動化、智能化方向的發展。經過研究開發和對實際應用表明，利用這些技術方法構建的廣告監管系統具有較高的性能：通過應用系統同時對40套電視頻道節目進行監管處理，系統對廣告節目的識別查全率和比對識別正確率以及廣告樣本匹配準確率都能達到90%以上；系統對單個電視頻道全天24小時視頻片段的檢索速度在6分鐘以內；每個監管人員通過系統巡檢審核一個電視頻道所有廣告節目的處理時間約為0.5小時/天。系統的高效智能化大幅降低了監管人員的工作強度和難度，在提高監管工作效率的同時進一步擴大了監管范圍，有效實現了廣告監管工作的智能化水平。

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作者:覃國孫 單位:廣西廣播電視監測中心