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从MPEG压缩视频流中提取I帧的设计与实现 摘　要:在基于视频内容的多媒体查询与检索系统中,经常希望用静态图像来表示视频内容,在视频点播中,有时需要视频服务器提供一种快进、快退的功能。提供了一种提取I帧的方法,并对PCR,DTS,PTS时间信息进行了讨论。 关键词:MPEG-2;基于内容检索;I帧;PCR 中图分类号:TN941.1　　文献标识码:A　　文章编号:1007-7022(2003)09-0010-04 About Design and Realization of Extracting I-Frames from MPEG Stream □SHI Ying-sheng,LIU Wei-zhong,CHEN Wei-bing (Huazhong Science and Technology University,Hubei Wuhan 430074,China) Abstract:I-Frames are still images, which based the content of the video sequence in an abstracted multimediaquery and searchsystem.Sometimes, The Videoserver are demanded to provide fast forward and fast backwardser-vice for client. Aapproach to extraction of I-Frameswas proposed,and discuss the question about time informationsuch as PCR,DTS,PTS etc. Key words:MPEG-2;contented-based retrieval;I-frame;PC 1　前言 当前,基于视频内容的多媒体查询与检索系统方面的研究越来越多,其应用前景十分广阔。在实际应用中,如在计算机上进行MEPG码流的编辑时,需要快速显示MPEG码流中的图像内容;在视频点播系统中,用户有时想了解所点播节目的大致内容,要求视频服务器提供一种快进、快退的功能。提取I帧的主要目的是希望用它来表示视频节目的主题和部分内容而不是动态的细节。由于视频图像序列时间上具有冗余,MEPG采用帧间编码技术,其中的I帧是B帧、P帧的参考帧,一般采用I帧足以提供视频内容的全部信息,因此I帧在视频图像内容的提取中占据了比较重要的地位。 2　MPEG-2标准系统层简介及其数据流形成过程 根据传输媒体的质量不同,MPEG-2在系统层上定义了两种复合信息流:传输流和节目流,其形成过程可以分为3个步骤(如图1所示)。 (1)数字化的视频、音频及辅助数据经过压缩后形成各自的基本流(ES)。 (2)视频和音频的ES流分别按一定的格式打包,构成具有某种格式的打包的基本信息流(PES ),分别称为视频PES和音频PES。 (3)将视频和音频的PES流以及辅助数据按不同的格式再打包,然后进行复用, 分别生成TS流和PS流。本文以TS流为例,其他MPEG PS和ES流提取I帧的方法与此相似。在MPEG-2的系统层标准中是以传输包(TS包)为单位,TS包固定为188 Byte,其中包头有固定的4 Byte的包头和可选的可变长的调整字段,如图2所示。TS包的包头都含有包标识(PID)域,用来标识包的类型(如视频、音频、节目指定信息PSI等),负载则是一定格式的视频、音频、节目指定信息PSI等。在包头的调整字段内有一个非常重要的PCR(Program Clock Ref-erence)域,它以固定频率插入包头,表示编码端的STC,收端的T-STD(目标系统解码器)正是根据PCR通过数字锁相环PLL来恢复STC的,而STC的重要性在于一个节目的所有时间信息都来源于这个27 MHz的时钟,无论是视频扫描频率还是音频或其他辅助信息的数字化采用频率都和它有关,所以它对收端的唇音同步、信号重建等都很重要。 3　视频比特流语法结构分析 3.1　视频序列 编码的比特流中的最高语法结构就是视频序列,一个视频序列以一个序列头开始,后面可选地跟着一组图像的头和一个或更多的编码帧。编码帧在编码比特流中的顺序就是解码器处理它们的顺序,但并不一定就是显示顺序。视频序列以一个sequence_end_code终止。在一个视频序列的不同地方,某一特定的编码帧的前面可能会有一个重复的序列头或一组图像的头,或者两者都有。如图3所示 图3　高层比特流组织 3.2　I图和图组头 I图用来帮助对序列随机访问,需要用到随机访问的各种应用,如快进和快退可能使用I图更加频繁些。I图也用在场景切换或其他用不上运动补偿的情况中,