视频教学设计

视频教学设计（共12篇）

视频教学设计 篇1

随着视频压缩技术的迅猛发展, 新的视频压缩标准不断推出。MPEG-4是由国际运动图像专家组 (MPEG) 在继MPEG-1和MPEG-2之后, 制订的又一个ISO/IEC标准, 即ISO/IEC 14496。它能够获得更高的音/视频压缩率, 具有基于内容的交互能力。目前, 国内外许多公司都在开发有关MPEG-4视频标准的产品, 最具代表意义的即是数字视频录像机 (DVR) 。

1 数字视频录像机的硬件设计

在基于S3C2410与AT2042的数字视频录像机的设计和实现中, 其终端设备以Samsung公司的32位处理器S3C2410为主控处理器, 利用Pentamicro公司的AT2042芯片完成双通道视频编码与解码, 其视频录像功能具有高分辨率和高质量。本文将介绍此终端的系统整体设计, 并详细分析系统软硬件设计, 最后给出测试结果和结论。根据市场的需求, 本系统预计实现下列几项指标:

(1) 实现对视频数据的MPEG-4标准的编解码;

(2) 编解码像素为720X576像素点, 实现25 f/s;

(3) 实现JPEG编码和解码;

(4) 实现USB/SD卡储存。

1.1 基于S3C2410与AT2042的数字视频录像机整体设计

该系统主要依靠AT2042的编解码功能, 系统的硬件框图如图1所示, 它主要由视频编码子系统、主控系统、数据处理子系统和视频解码子系统4大部分构成。

韩国Pentamicro公司生产的AT2042芯片的功能模块如图2所示, AT2042 是一个内置微控制器ARM946E 的2 通道音视频编解码 (A/VCODEC) 芯片, 主要完成对视频和语音数据的编码和解码, 支持多种音视频编解码标准, 可直接与IBM, Motorola, ARM, Xscale 和Axis 等多种CPU接口, 无需其他附加电路。

1.2 视频编解码电路设计

视频编解码电路主要包括视频编解码电路和视频压缩/解压芯片AT2042。其中, AT2042 主要负责对数字视频数据进行硬件压缩和解压缩, 而视频编解码电路则是基带模拟视频信号和AT2042 之间的一个接口电路, 它包括一个视频编码芯片和一个视频解码芯片, 主要负责视频数据的模/数和数/模转换, 以及数字视频信号格式的转换。在压缩编码过程中, 输入的NTSC/PAL/SECAM视频信号先经过视频解码芯片进行前端处理, 产生符合AT2042 视频接口标准的8 b ITU-R BT.656数字视频信号。在外部主CPU 的控制下, 该数字视频数据由压缩/解压芯片AT2042 进行硬件压缩编码, 产生的编码数据流通过芯片内部集成的Mux FIFO 接口输出。网络视频服务器的解压缩编码是压缩编码的逆过程, 需要解压的数据流通过AT2042内部集成的Demux FIFO 接口输入。视频采集接口框图如图3所示:

摄像头采集输出信号为NTSC, PAL或SECAM制式的电视信号, 必须经过视频解码处理才能转化成适合AT2042进行编码的数字信号。TVP5150是TI公司生产的一款电视信号解码专用芯片, 它对输入的模拟信号进行A/D转化, 通过设置相应的寄存器可以使输出信号满足RGB格式或YUV422格式。由于在本系统中AT2042视频接口满足ITU.RBT656标准, 故TVP5150输出配置为8位YUV422格式。如图4所示。

现在的数字电视视频接口还没有实现统一的工业标准, 故在视频输出端设计时, 仍使用现在比较流行的A/V接口或S-video接口。由于上述2种接口传输的为模拟电视信号, 故在AT2042的视频输出端口需要增加一级处理, 即将数字信号转化为模拟电视信号。在后端设计中选用SAA7121, 它是一款专用的电视信号编码芯片, 可以将输入的数字信号经过内部的D/A转化为适于传输的模拟电视信号, 通过配置相应的寄存器可以输出满足S-video接口或复用接口的信号。

1.3 AT2042的主机接口

主控CPU (S3C2410) 和AT2042 是数字视频录像机的核心处理芯片, S3C2410 控制整个数字视频录像机系统的运行, AT2042 除完成对视频信号的硬件压缩编码外, 还可对压缩后的视频数据进行硬件解压缩。AT2042 压缩编码后的视频数据通过芯片内部集成的Mux FIFO接口输出后, 外部主CPU 负责对其进行USB存储器处理, 处理后的视频数据可以存储在物理介质上, 以便在需要时通过键盘操作进行回放。

图5为S3C2410与AT2042接口框图。

AT2042的CPU_SEL[2:0]是主控CPU选择引脚, 经配置这几个引脚的高低电平, 使AT2042可选择主控CPU, CPU_SEL[2:0]为010选择ARM结构芯片;

nCS, nWAIT等为总线控制信号线;

HCLK是AT2042主机接口的工作时钟, 一般要求工作在50 MHz, 当S3C2410 在复位后设置FCLK为200 MHz, HCLK为100 MHz, PCLK为50 MHz。故将S3C2410的PCLK引脚与AT2042的HCLK引脚相连。

通过这种机制, S3C2410可以实现简单的访问AT2042。

AT2042 与CPU的通信机制如图6所示, CPU对AT2042的控制和访问主要通过AT2042的2个寄存器 (status register和command register) 和4个FIFO (Tx FIFO, Rx FIFO, Multiplex FIFO和De-Multiplex FIFO) 完成。

2 数字视频录像机的软件实现

数字视频录像机系统的软件设计包括:Bootload 代码的编写、Linux 操作系统的内核生成和Linux下驱动程序和应用程序的开发、文件系统的生成和配置以及用户应用程序4大块。

数字视频录像机软件开发的整体架构如图7所示。

2.1 系统启动Bootloader程序设计编写

Bootloader是系统启动时执行的第一个程序, 其主要完成对硬件系统的初始化。具体包括:S3C2410的初始化、TVP5150功能配置、SAA7121功能配置、加载AT2042固件、以太网及串口初始化。由于在开机时要显示开机画面, 故除在Bootloader中初始化相应硬件资源外, 还应将开机画面的图片数据, 传送到AT2042 SDRAM中。Bootloader整体流程图如图8所示。

显示开机画面, 其主要通过AT2042的JPEG解码功能来实现。首先配置AT2042的JPEG解码功能, 将要显示图像先以头文件的形式添加到程序中, 当需要显示时再将图像数据发送给AT2042。

2.2 Linux系统的配置及设备驱动程序的编写

本系统使用的是Linux2.4.18内核, 在内核配置中需增加以下几个内容:由于本系统中要实现对视频编码数据的存储, 故要添加内核配置中USB support选项中的USB Mass storage support;在调试时需要通过以太网来烧些程序, 故内核配置时需添加LAN91C111网卡驱动, 方法为在NetWork device support选项下选择SMC91111 support, 同时内核要支持各种文件系统, 需在File system选项下进行相应配置。

系设备驱动程序主要完成以下的功能:

AT2042 设备驱动子模块系统调用是操作系统内核和上层应用程序之间的接口, AT2042 设备驱动子模块是操作系统内核和AT2042 硬件设备之间的接口。操作系统内核向AT2042设备驱动子模块提供内核API 和其他的内核支持。AT2042 设备驱动子模块为上层应用程序屏蔽了AT2042硬件的细节, 这样在应用程序看来, AT2042 硬件设备只是一个设备文件, 应用程序可以像操作普通文件一样对AT2042 硬件设备进行操作。AT2042 设备驱动子模块作为系统内核的一部分, 主要完成对AT2042 的初始化、编解码数据的读写、以及编解码功能参数的设置。包含的功能函数主要有模块入口函数、设备操作函数集合和中断服务程序等。

2.3 数字视频录像机应用软件的设计与实现

(1) 界面显示与菜单功能的设计与实现。

界面和菜单的显示是通过AT2042的OSD (on Screen Display) 功能来实现的, AT2042共有3个显示层面, 分别为底层是背景层、中间是回放层, 顶层是OSD层。

OSD层支持16色的调色板。由于AT2042自身没有相应的ROM存储OSD所要显示的图片及文字数据, 故在利用OSD功能来显示图片或文字时, 首先要将需显示的图片或文字数据加载到AT2042的SDRAM中, 然后调用显示功能将图片或文字显示在OSD层上。

这个功能的实现过程中主要调用以下2个函数:

void at2042_load_font (uns8 *font_data, uns32 font_data_size) 该函数的主要功能是把要显示的数据加载到AT2042的SDRAM中, 同时设置显示位置, 即垂直、水平像素点的位置。

void osd_on_off (uns8 temp) 该函数的功能是打开或关闭OSD模式。

(2) MPEG-4视频编码实现。

该功能主要利用AT2042来实现。首先, 配置相应的编码寄存器, 例如编码模式、编码像素点、编码帧率及设置编码流格式 (PES, PS, TS) 等。本系统中采用MPEG-4模式、720X576、每秒25帧及生成PES流来对视频数据进行编码。

AT2042视频编码的流程如图9所示。

实现这一功能主要通过对以下几个函数的调用:

void set_encoder_parameter (uns16 hsize, uns16 vsize, uns8 rate, uns8 mode) 该函数用来设置编码参数;

void video_encoder_start (uns8 mode) 该函数用来启动AT2042的编码功能;

void video_encoder_stop (uns8 mode) 该函数用来关闭AT2042的编码功能;

void encoding_stream_read (uns8 *data, uns32 data_size) 该函数实现将编码数据从MuxFIFO中读出。

(3) 解码功能实现。实现的具体流程如图10所示。

实现这些功能主要通过对以下几个函数的调用:

void set_decoder_parameter (uns16 hsize, uns16 vsize, uns8 rate, uns8 mode) 该函数用来设置解码参数;

void video_decoder_start (uns8 mode) 该函数用来启动AT2042的解码功能;

void video_decoder_stop (uns8 mode) 该函数用来关闭AT2042的解码功能;

void get_file_length (const char *file_name) 该函数用来获取文件的长度;

void video_replay (const char*file_name, uns8 mode) 该函主要实现对视频文件的播放控制, mode控制播放模式 (暂停、快进、快退) 。

3 测试结果

实验结果进行测试, 可以采用2套方案来完成。

(1) 使用自行设计的硬件平台, 在该平台上完成对视频编解码的测试。

图11为在本系统平台上对编码数据的解码播放截图。

(2)

将编码后的视频文件拷贝到PC机上, 应用Media Player、暴风音影和风雷音影等视频播放软件对编码结果进行测试, 同时可以对比解码播放的效果。

因为本系统中视频文件是以PES流形式保存到储存介质, PES满足ISO13818标准, 所以PC平台上的普通视频播放器都能播放该文件。图12是用风雷音影播放器对编码结果进行解码播放的截图。

由图可以看出, 解码出的视频文件是720X576像素点, 解码播放的速率为25.59 f/s。画面没有出现失真现象, 没有明显的块效应。由表1中的数据可得, 在使用AT2042对静止图像编码时, 可实现接近100∶1的压缩比, 在对动态画面进行编码时, 可以实现40∶1的压缩比。

4 结 语

本文详细介绍基于专用视频编解码芯片AT2042的数字视频录像机系统的硬件设计和软件开发流程。该系统已实现对视频数据的编码和解码, 同时实现了MPEG-4/MPEG-2/MPEG-1 H.263视频标准, 并已作为成型产品推向市场。

参考文献

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[6]于雪莲, 陈钱.基于MPEG-4网络视频服务器的研制[J].现代电子技术, 2007, 30 (16) :122-123, 127.

视频教学设计 篇2

原则：第一身临其境；另辟蹊径；画龙点睛；惜字如金。做到生动、新颖、核心、精练。第二激发兴趣；追求简约；个人风格。

第三要提供知识之外的人文价值、社交价值和情感价值。

将知识与技能、过程与方法、情感态度价值观这三维目标有机结合。1．翻转课堂有利于教育人性化

在翻转课堂中，学生是主体，在家观看教学视频的时间和节奏完全由自己掌握，可以选择在某个时间段去观看教学视频，可以对教学视频进行快进或倒退，自己掌握学习进度；对于不懂的内容反复看，对于已掌握的内容粗略看，自己掌握学习深度；可以通过聊天室、留言板等社交媒体与同伴进行互动交流，探讨在观看视频过程中与针对性练习过程习已成为美国课堂教学：这一范式还需要在实践协作的学习环境和多元堂教学创造了新的可能的深化具有一定的借鉴中遇到的疑惑，互相解答。对于同伴之间解决不了的问题可以远程反馈给教师，教师帮助学生解决有困难的问。翻转课堂是一种使课堂人性化的学习策略，教师在课堂中给学生一对一的指导，有机会与每个学生交谈并评估每个学生的进步情况，成为与学生互动交流的伙伴，有效改善学生的学习效果。同时，学生会感到学习的重要性并找到存在感。2．翻

2、转课堂有利于重构和谐的师生关系

在翻转课堂中，教师运用新的教学策略进行教学活动设计促进学生的成长和发展。首先，教师让学生根据自己的兴趣自主选择探究题目进行独立解决，指导学生通过真实的任务来建构知识体系，真正做到“以学生为中心”；其次，教师根据学生的特点进行异质分组，并分配探究题目，用于组织该小组的探究活动，小组中的每个成员都积极地参与探究活动。学生拥有课堂话语权，可以随时提出自己的观点和想法，小组成员通过交流、协作共同完成学习任务。在此过程中教师随时捕捉各小组的探究动态并及时给予指导。在翻转课堂中，教师逐渐成为与学生互动交流的亲切伙伴，有利于建构和谐的师生关系，让老师更加了解学生。

3．翻转课堂有利于提升家长的监督参与度

在传统的教学模式中，家长和老师交流的重点在于学生在课堂上的表现，如在课堂上是否认真听讲，课下作业情况是否良好等。由于教师精力有限及学生数目众多，教师不可能对每位学生在每节课中的表现都做出详细的描述。在翻转课堂中，这些不再是重要的问题，现在真正的问题是：学生是否在认真学习，家长能通过什么途径来督促他们学习?翻转课堂的实施不但翻转了教师与家长交流的内容，而且改变了以往家长在学生学习过程中的被动角色。当学生在家里通过视频进行学习时，家长的监督作用变得显著，能够清晰地看到学生的学习情况，并配合教师采取一定的干预措施，这一点有利于形成“学生～家长一教师”三者之间的互动，从而有效地促进学生的学习。

优点：

1、以学定教教室内做到对知识的吸收

2、让每个孩子按自己的节奏学习，轻松方便有趣

3、培养学生自主学习的能力

4、提前学习有利于课堂深度学习，5、通过质疑交流讨论真正做到因材施教

作业2：什么是微课程？如何开发微课程？

1、微课程就是运用建构主义方法化成的心在线学习或移动学习为目的的实际教学内容。它由文字、音乐、画面三部分组成。具有完整的教学设计环节，包含课程设计、开发、实施、评价等环节。制作 形式分为PPT式、讲课式、情境剧式。

2、开发微课程（1）精准选题：

适合多媒体表达选 择相对固化的知识点 聚焦一个知识点

浅谈微视频的教学设计 篇3

关键词 微视频；教学设计；Photoshop

中图分类号：G436 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）05-0073-02

教学微视频是微课程内容组成的核心要素，其设计制作的效果好坏，直接影响到微课的教学效果。教学微视频最大的特点就是“短小、快捷、精悍”，教学内容是微型的学习模块，针对性很强。每个教学微视频即是相对独立的一个知识点或一个教学环节。而在制作教学微视频之前，首先要对微视频进行教学设计，教学设计是成功教学的首要保障，因此需要着重研究和探索微视频的教学方案设计，为从事制作教学微视频者提供一套科学的设计方法与步骤。笔者认为，应该从以下七个方面入手，进行微视频的教学设计。

1 理清教学思路

首先，要理清微视频的教学设计思路，对微视频进行整体性设计，包括选取哪个知识点，适合哪些学习对象，适宜在哪个教学阶段学习等。如在Photoshop课程教学中，可以选取工具箱中的“修复工具”这个操作知识点，然后进行教学方案设计。教学微视频主要介绍Photoshop工具箱中“修复工具”的使用方法，通过两个典型案例的操作演示，使学生掌握两个“修复工具”（两个妙招）的操作方法。微课采用了任务驱动教学法和案例法。从现实生活中碰到的实际问题出发，展示操作前与操作后的对比图，通过演示操作，得到操作效果。最后，反思总结、拓展应用，指出此两招还可以去除讨厌的青春痘、难看的伤疤、黑痣、色斑等，为学生进一步探究留下引申。

本微课内容属电子信息大类，专业课程为计算机类Photoshop图像处理，适用于高职院校计算机专业必修课，技能点是“修复工具”的使用，适合放在第二章进行教学。

2 确定教学主题

教学主题是整个教学活动都要围绕的中心点，教学主题一旦确定，教学所有的环节都必须围绕这个主题而开展。在Photoshop课程教学中，笔者确定了Photoshop修复工具的使用这个主题。这个主题明确下来以后，接着就是围绕它进行其他方面设计了。

3 明确教学目标

教学目标是指教学活动预期达到的结果，是教育目的、教学目标和课程目标的具体化，也是教师完成教学任务所要达到的要求和标准。微视频教学目标比课程目标更具体，是课程目标在具体的知识点的体现。在本微视频中，教学目标就是掌握“修复工具”的操作方法。

4 抓住重点、难点

教学重点也称为学科教学的核心知识，就是要求学生必须掌握的知识或技能，是基本概念、基本规律及由内容所反映的思想方法。教学难点是指学生难以理解的知识，或不容易掌握的技巧技能。虽然有些内容既是难点又是重点，但不是所有的难点都是重点。在一般情况下，让大多数学生感到困难的内容，教师要努力想出各种有效办法加以突破，否则不但这部分内容学生不能理解，还会对以后学习的新知识和新技能造成一定的影响。因此，要抓住重点难点，这正是微视频教学要求之所在。在本微课中，使学生掌握两个“修复工具”的操作方法，“修复工具”的操作方法就是重点和难点。

5 运用教学器材

教学器材是在教学过程中所使用的仪器、设备、材料等，在进行微课教学之前，要准备并熟悉好教学器材。如在本微课中，教学器材包括电脑、Photoshop软件、素材图片，最好选择专业的录播室场地，教师要提前熟悉这些教学器材的操作使用，确保在微视频录制过程中的流畅性。

6 选择教学方法

教学方法是教学过程中教师与学生为实现教学目的和教学任务要求，在教学活动中所采取的行为方式的总称。教学方法的好坏，直接影响到教学效果。本微课中采用的教学方法是任务驱动法和案例法，这样的教学方法适合操作技能教学。这个任务是具体的，即去除掉人脸上的瑕疵，并且展示操作前后的对比图。

7 设计教学过程

在微课教学中，教学过程必须清楚明了，省去无关的教学细节，做到精炼。在微视频教学过程中紧密围绕某个知识点或教学环节而开展教学活动全过程。在本微视频中，教学过程可进行如下设计。

创设情境，问题导入 在生活中常常会遇到这样一种情况：照相能使美丽的瞬间成为永恒，但是相片中的人脸往往有瑕疵，如脸上有纹身、伤疤、黑痣、色斑，真是美中不足（展现两张处理前的照片）。那么，有什么快速简易的方法去除人脸上的瑕疵呢？其实，我们用Photoshop修复工具就能轻松搞定！

呈现图片，对比效果 呈现两组照片（图1、图2），分别为处理前的照片和处理后的照片，以形成鲜明的对比，吸引学生的注意力，激发学习的兴趣。

操作演示，展示步骤 妙招一：使用“修复画笔”工具，处理第一组原始照片。

介绍“修复画笔”工具（图3）：它可以样本像素的纹理、光照、透明度和阴影与所修复的像素进行匹配，从而使修复后的像素不留痕迹地融入图像的其余部分。修复画笔工具可以用于校正瑕疵，使瑕疵消失在周围的图像中。演示操作步骤如下：

1）打开需要处理的照片素材文件；

2）单击工具箱中的“修复画笔”工具；

3）按住Alt键摄取样本点；

4）单击人物脸部的图案将其去除。

妙招二：使用“修补工具”，处理第二组原始照片。

介绍“修补工具”（图4）：与修复画笔工具一样，修补工具会将样本像素的纹理、光照和阴影与源像素进行匹配，可以用其他区域或图案中的像素来修复选中的区域。演示操作步骤如下：

1）打开需要处理的照片素材文件；

2）单击工具箱中的“修补工具”；

3）沿着人物脸部伤疤边缘创建选区；

4）将选区拖动到皮肤完好处松开鼠标。

反思总结，拓展应用 在上面两个案例中，妙招一使用的是“修复画笔”工具，在摄取样本点时，一定要选择好样本，样本的效果直接影响到处理效果；在妙招二中，使用的是“修补工具”，在创建选区时要尽量细小，这样便于把选区拖动到皮肤完好处。

最后，指出在今后的生活和工作中，希望学生能活学活用，如果碰到人脸上有瑕疵的类似情况，譬如脸上有讨厌的青春痘或难看的伤疤、黑痣、色斑等，都可以使用这两招PS一下，这样做到拓展应用的效果。

8 结束语

综上所述，教学微视频在学校教学中是一种新兴的教学媒介，发挥着积极的作用。但是教师在制作微视频时，开发、设计和应用微视频经常存在很大的随意性和盲目性，教学效果也受到一定的影响。教学设计是教学成功的重要保障，因此，重要的是研究和探索微视频的教学设计，提高微视频的教育性，真正提高微视频的质量。

参考文献

[1]凌巍.移动学习环境下的微视频资源研发及编创策略探微[J].中小学电脑，2012（11）.

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[3]谢晓华.操作演示的微视频在信息技术教学中的应用探析[J].中国教育技术装备，2012（12）.

视频人像重建设计浅析 篇4

人像重建技术是公安图像技术中重要的一门技术手段,它是根据已知的目标对象脸部信息,通过各种技术手段重建出目标对象脸部特征的一门重要技术。人像重建技术分为手动和自动两类,手动人像重建经历较长时间的发展,在不断与时代新技术结合的过程中逐渐形成各种方法。而自动人像重建则通过运用人脸数据库,依靠建立3D模型和运用计算机的大量运算来进行人像重建。操作过程主要依靠计算机来完成,因此操作结果更加客观、稳定。

二、论文研究目的

一般低分辨率视频人像重建是针对单帧图像进行的,而不是选择进行多帧重建。原因在于人在运动的过程中,所拍摄人脸部的图像会不断发生变化,例如角度的改变,表情的变化以及运动造成的动态模糊等,这些变化使得多帧图像重建不容易实现。但多帧重建对低分辨率视频模糊人像的处理效果是十分突出的,它能够相互补充序列中每一个低分辨率图像细节信息,构成一张高分辨率图像,突出人像的五官信息,为侦查破案提供重要依据,因此进行低分辨视频人像多帧图像重建很有必要。

三、对低分辨率视频人像多帧重建的一般方法

(一)低分辨率视频正面人像多帧重建

与生活中的拍照不同,视频监控由于大部分安装在较高处且以一定角度进行俯拍,所以视频监控所得图像少有正面图像。但在案件中也存在拍摄对象看向视频监控摄像头,或者当拍摄距离足够远,拍摄角度不影响图像进行正面人像重建的情况,这时就可以捕抓视频图像进行正面人像重建。

笔者调取2015年12月21日的校园监控24小时的视频拍摄内容作为实验检材,分别提取早上、中午和晚上三个时段不同光线方向、光线强度的图像,选择有正面人像脸部的图像进行人像重建处理。

(二)低分辨率视频侧面人像多帧重建

低分辨率视频侧面人像的多帧重建与正面人像的多帧重建在很多步骤上是一致的,所以在此不再复述,在此只说明侧面人像重建与正面人像重建不同的部分。

1. 从视频中提取多帧图像

因为监控摄像头的拍摄角度与拍摄对象的头部形态的影响,监控视频所拍摄的画面中侧面人像出现的次数比较高,所以可获取的图像也较多。

从视频中提取多帧图像的时候,我们应该尽量完整得提取连续多帧图像,并挑选出其中质量较好、脸部偏转角度较为一致的侧面人像进行重建处理,具体可以挑选一下类型的图像:

1)没有运动模糊或是运动模糊不明显;

2)噪点较少或不影响目标对象脸部特征信息;

3)人像脸部的五官特征明显、位置明确;

4)人像脸部的偏转角度较小,不影响实验操作。

若人脸在监控视频中偏转角度很大可以多选取几个角度进行人像重建。

2. 人像单张含姿态重建

在序列超分辨率处理后,会生成一张侧面人像。在警视通软件中依次单击“特殊处理”“人像”“单张含姿态重建”进行图像的重建操作。接下来在打开的“姿态运算”对话框中移动原始侧面人像中的特征点,这里需要注意的是单张含姿态重建这一操作只支持4点法进行操作。

另外,不同图像中,不同人像的脸部偏转角度是不同的,因此需要利用“装载模型”功能来建立3D模型。单击“装载模型”后,操作框内会出现预先设定的模型,根据重建对象情况更改脸型,然后使用旁边的三个选项“X转角”“Y转角”“Z转角”来调整模型的角度变化,让其与原图像中人脸的角度相符合。

该步骤十分重要,需要细心调整,若角度调整不当,会使重建后的人像脸部角度与原图像中人像脸部角度不符合,可以键盘上的方向键配合鼠标进行更改调整。

三个转角右侧的四个滑块选项与图像的光照条件有关系,但是一般不需要用到,所以一般不用进行调整。若处理过程中如果设置了光照,将重建的人像贴回原图时可以增强图像的细节。如果不设置光照就只会重建出正面打光的图像,若将这种重建后的图像贴回有光照角度的人脸,会使原始图像中的侧面光照细节特征信息丢失,且添加了正面光照条件这一错误的特征信息。

下一步是单击“姿态运算”按键,这里需要注意的是,在每次调整完模型的姿态过后,都需要重新进行“姿态运算”这一操作。单击开始超分辨,然后单击单幅处理选项,生成重建图像,然后保存即可,最后在photoshop中将重建后的图像粘贴回原始图像当中。

四、结论

综上所述,多帧重建对低分辨率视频模糊人像的处理效果是十分突出的,它能够相互补充序列中每一个低分辨率图像细节信息,构成一张高分辨率图像,突出人像的五官信息,为侦查破案提供重要依据,因此进行低分辨视频人像多帧图像重建很有必要。

而在多帧重建的过程中,需要注意以下问题:

1)筛选的图像应注意:a.没有运动模糊或是运动模糊不明显;b.噪点较少或不影响目标对象脸部特征信息;c.人像脸部的五官特征明显、位置明确;d.人像脸部的偏转角度较小,不影响实验操作。若人脸在监控视频中偏转角度很大可以多选取几个角度进行人像重建。

2)在稳定化过程中,应注意标准帧的选择。若不确定,可使用“预测”功能进行选择。在进行超分辨率、多帧平均、多帧融合操作之前都应进行稳定化操作,特别是对于动态序列图像进行重建,必须进行稳定化操作。

3)对于含姿态的图像应进行侧面人像重建,但如果目标对象的脸部偏转角较小,可忽略其对重建操作的造成的影响时,应当进行正面人像重建,以免错误进行侧面人像重建后,脸部特征信息丢失,重建效果不佳。

另外,警视通与Photoshop相结合的人像多帧重建具有较高的可行性,不管是重建对象行走幅度较大的一般类与大幅度类,还是截取图像大小不一、来源不同的大小类,都表现出较好的重建效果。因此,可以运用到实际的公安工作中,提升重建图像质量,为寻找出关键信息来指证犯罪目标,案件的侦破提供强有力的技术支撑。

摘要：本文研究的目的在于通过利用警视通软件的不同处理功能,探索低分辨率视频人像多帧重建的更好方法,提升重建图像的质量,以寻找出关键信息来指证犯罪目标,为案件的侦破提供强有力的技术支撑。

关键词：视频人像,设计,方法

参考文献

视频教学设计 篇5

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妙用微视频，提高教学效果 篇6

1.“微视频”创设良好课堂环境

小学科学课不同于其他课程，主要以教师辅导学生动手实验为主，让学生熟练地掌握科学知识技巧。如果只是按部就班的按照课本来讲课的话就会便可枯燥无味。这样，演示实验就显得尤为重要。而且，为了使学生更加清楚的看到实验演示，教师往往会在课堂中亲自做实验演示，但是，由于班级容量较大、一些学生不能清楚的看到实验全过程、部分实验仪器不方便挪到等原因，导致课堂演示实验效果不好，学生的兴趣和积极性下降。若在讲课当中适当运用一些“微视频”，通过多媒体放映出来，让每个学生都有兴趣看，都能看的到，再加上教师在一旁做适当的讲解，就会有事半功倍的效果。

例如，在讲解“把固体放到水里”一课时，涉及到将物品放入水中，会有部分学生不能很清楚的观察现象，教师可以录制视频授课。准备一些漂浮在水面 的物体，比如树叶、泡沫、乒乓球等；会沉在水底的，比如玻璃球、铅笔等；会溶于水的物体，比如盐、砂糖等。在制作视频时，首先介绍实验所需物品和工具，可以选用一个口径大的玻璃烧杯，然后一边讲解一边演示，将物品放入水中，然后镜头对准烧杯内的物品，从不同角度观察物品的位置。

通过“微视频”授课的班级，学生的观察和操作，要比教师在课堂现场试验的班级要好许多。许多学生愿意主动去观察和探索，课堂氛围会更加活跃，吸引更多学生认真听课，提高授课效率。

2.“微视频”打破时间空间限制

“微视频”授课打破了传统的授课理念和模式，最为一种新兴的教学方式，“微视频”不仅可以满足教师循环授课，极大地缩短时间、消除地域、材料成本等缺陷，还可以满足学生自主学习、快乐学习的需求。小学科学课中一些实验受时间限制，有的属于观察期较长的实验，比如观察植物的生长、搭桥梁造房子等；有些属于快速变化的实验，比如物体的自由降落、固体在液体中的溶解等。通过“微视频”可以将实验时间过长的实验进行压缩，通过快进的方式让学生感受到实验的全过程，让学生在有限的课堂时间中了解到完整的使实验过程和现象。比如《植物的一生》一课，教师可以用动画短片的形式，模拟植物生长各个时期的各种意识形态，从而介绍植物花、叶、果实等。通过“微视频”将反应过快的实验慢下来，让学生更仔细的观察到每个实验细节，每一个细微的实验现象。

例如，“无处不在的力”一课，教师可以通过物体自由落体的慢动作让同学们观察重力的存在；物体受力产生形变可以通过放慢的视频来体现。还有一些实验受到空间、地域、材料等影响，无法再课堂中演示。例如，“显微镜下的世界”一课中，教师提前录制好微视频，通过大屏幕放映出来，可以让每个同学都观察到微小世界中的形态，这是学生分组实验不能仔细观察到的。利用“微视频”，教师可以更加轻松的展示实验现象和结果，学生也有条件更仔细的观察。打破时间、空间的限制，让学生在课堂中了解更全面的知识和事物的发展过程。

3.“微视频”提升学生自身能力

小学科学课对于小学生来说是一种对自主的新知识探索和掌握的学科，探索实践占主导地位。因此，探究性学习成为此学科重要的学习方法。如果单靠课堂上老师简介的内容远不能满足学生们对知识的渴望。而且，学生还会受到教师的思维限制，其想法会有局限性。“微视频”是一种引导，帮助学生拓展思维，拓宽思路。所以，利用好“微视频”，适当的拓宽知识面，将课堂延伸，为学生提供课外动手实验的机会，拓展学生的创新思维。突出其导向作用，提高学生的自主创新能力。

例如，“神奇的机械”一课中，教师通过“微视频”演示一种螺丝钉装卸的方法和原理，根据现有的螺丝钉的缺陷，引导学生去改进或者发明结构更好的螺丝钉。另外，通过“微视频”的授课，还能提高学生分析问题、解决问题的能力。对于一些抽象的现象，学生通过“微视频”的学习，还需要自己总结整理，或者验证计算，通过简单的思维加工，得到自己的结论。例如，“光与色彩”一课，学生通过观察光的各种变化和现象，自己可以总结出规律和结果。

“微视频与习作教学”初探 篇7

当我们把微视频引入习作教学课堂时,学生的习作灵感喷涌而来。

(一)习作兴趣得以激发

微视频能激起学生乐于表达的冲击波。习作课上,我引入公益广告《一双筷子见真情》中“启迪、传承、睦邻、感恩”这四个感人肺腑的视频,一下子就激起了学生的学习兴趣,引发了他们的表达欲望。交流中“,团圆、协作、传统、礼仪”等诸多话题从学生口中说出。多数学生的习作更是妙语连珠、异彩纷呈。

(二)习作素材得以扩充

选择微视频将生活情景适时呈现,能帮助学生获得习作素材。经典短片《黑洞》呈现的是一位公司职员无意中复印出一个可以隔空取物的黑洞,他用它来窃取公司保险柜里的钞票,最终被黑洞吞噬了性命。播放该视频后,学生个个兴致勃勃地投入到习作之中,迎来了“一材多写”的喜人局面:复述剧情、观后感言、续编故事……一段微视频,给学生带来了很多的“材”源。

(三)习作技巧得以呈现

利用微视频可以直观地呈现技巧,便于学生的理解和接受。习作课上,我引入深受学生欢迎的情景喜剧《家有儿女》中“神秘礼物”视频片段:先将视频静音,让学生在郁闷中体会到让习作中的人物开口说话的必要性;接着用原声视频与干巴巴的文字进行对比,让学生发现动作、语气、神态描写对于表现人物的重要性;然后填写提示语,探究表述的奥秘,进行迁移运用。就这样,在趣意盎然的视听活动中,学生习得了写好人物对话及语言提示语的写作技巧。此外,在文章的开头方法、情节的处理方法、场景的描写方法等一系列习作技巧的指导上,利用微视频来辅助教学,收效颇佳。

(四)习作欲望得以诱发

习作教学中,选取最有视觉冲撞力或情感震撼力的微视频供学生观赏,可让学生获得独特感受和真切体验。微电影《交易》讲述的是小女孩彤彤为救治重病垂危的单亲妈妈,祈求人贩子卖了自己的真实故事。当影片以最后一句台词“叔叔,你把我卖了吧,我还差1800元给我妈妈治病!”最终定格时,学生们再也抑制不住内心的酸楚,动情的泪水流满了脸庞。随后的交流、习作中,吐之而后快的言说欲望此起彼伏,真情实感的书面表达,从学生的笔尖自然地流淌开来。不仅如此,学生再写表现父母之爱、朋友之情等相关主题的习作时,真情实感的自然流露也渐渐多了起来。

二、“微视频与习作教学”的模式

(一)从微视频来源看,“微视频与习作教学”通常有三种操作模式:

1.“按需剪辑”。基本流程:精心剪辑——指导观看———习得方法———习作评改。

2.“创意自拍”。基本流程:实地拍摄——回放观察———交流评议———行文评改。

3.“自主编导”。基本流程:撰写脚本——投入拍摄———后期制作———观看评议。

(二)从基本课型来看,“微视频与习作教学”大体可以分为三种:

1.“微视频记录课”:将视频场景用文字复现出来。

2.“微视频赏评课”:看视频谈感受,既可由内容主题生发感想,又可以初步尝试鉴赏评析微视频艺术。

3.“技法指导课”:利用微视频进行习作知识点的训练。

妙用微视频,优化教学效果 篇8

1.“微视频”创设良好课堂环境

小学科学课不同于其他课程, 主要以教师辅导学生动手实验为主, 让学生熟练地掌握学科知识技巧。如果只是按部就班地按照课本来讲课的话就会枯燥无味。这样, 演示实验就显得尤为重要。而且, 为了使学生更加清楚地看到实验演示, 教师往往会在课堂中亲自做实验演示, 但是, 由于班级容量较大、一些学生不能清楚地看到实验全过程、部分实验仪器不方便挪动等原因, 导致课堂演示实验效果不好, 学生的兴趣和积极性下降。若在讲课当中适当运用一些“微视频”, 通过多媒体放映出来, 让每个学生都有兴趣看, 都能看得到, 再加上教师在一旁做适当的讲解, 就会有事半功倍的效果。

例如, 在讲解“把固体放到水里”一课时, 涉及到将物品放入水中, 部分学生不能很清楚地观察实验现象, 教师可以先录制视频再授课。准备一些漂浮在水面的物体, 比如树叶、泡沫、乒乓球等;会沉在水底的, 比如玻璃球、铅笔等;会溶于水的物体, 比如盐、砂糖等。在制作视频时, 首先介绍实验所需物品和工具, 可以选用一个口径大的玻璃烧杯, 然后一边讲解一边演示, 将物品放入水中, 然后镜头对准烧杯内的物品, 从不同角度观察物品的位置。

通过“微视频”授课的班级中学生的观察和操作效果要比教师在课堂现场试验的班级好许多。许多学生愿意主动去观察和探索, 课堂氛围会更加活跃, 吸引更多学生认真听课, 提高授课效率。

2.“微视频”打破时间空间限制

“微视频”授课打破了传统的授课理念和模式, 作为一种新兴的教学方式, “微视频”不仅可以满足教师循环授课需要, 极大地缩短时间、消除地域、材料成本等缺陷, 还可以满足学生自主学习、快乐学习的需求。小学科学课中一些实验受时间限制, 有的属于观察期较长的实验, 比如观察植物的生长、搭桥梁造房子等;有些属于快速变化的实验, 比如物体的自由降落、固体在液体中的溶解等。通过“微视频”可以将实验时间过长的实验进行压缩, 通过快进的方式让学生感受到实验的全过程, 让学生在有限的课堂时间中了解到完整的实验过程和现象。

例如, “植物的一生”一课, 教师可以用动画短片的形式, 模拟植物生长各个时期的各种形态, 从而介绍花、叶、果实等。通过“微视频”使反应过快的实验慢下来, 让学生更仔细地观察到每个实验细节。

例如, “显微镜下的世界”一课中, 教师提前录制好微视频, 通过大屏幕放映出来, 让每个同学都观察到微小世界中的形态, 这是学生分组实验不能仔细观察到的。利用“微视频”, 教师可以更加轻松地展示实验现象和结果, 学生也有条件更仔细地观察。打破时间、空间的限制, 让学生在课堂中了解更全面的知识和事物的发展过程。

3.“微视频”提升学生自身能力

小学科学课对于小学生来说是一种对自主的新知识探索和掌握的学科, 探索实践占主导地位。因此, 探究性学习成为此学科重要的学习方法。如果单靠课堂上老师简介的内容远远不能满足学生们对知识的渴望。而且, 学生还会受到教师的思维限制, 其想法会有局限性。“微视频”是一种引导, 帮助学生拓展思维, 拓宽思路。所以, 利用好“微视频”, 适当地拓宽知识面, 将课堂延伸, 为学生提供课外动手实验的机会, 拓展学生的创新思维。突出其导向作用, 提高学生的自主创新能力。

例如, “神奇的机械”一课中, 教师通过“微视频”演示一种螺丝钉装卸的方法和原理, 根据现有的螺丝钉的缺陷, 引导学生去改进或者发明结构更好的螺丝钉。另外, 通过“微视频”的授课, 还能提高学生分析问题、解决问题的能力。对于一些抽象的现象, 学生通过“微视频”的学习, 还需要自己总结整理, 或者验证计算, 通过简单的思维加工, 得到自己的结论。例如, “光与色彩”一课, 学生通过观察光的各种变化和现象, 自己可以总结出规律和结果。

数字视频监控系统设计 篇9

1 设计原则

1.1 先进性与适用性

数字视频监控系统的设计思想符合视频监控的发展潮流, 该系统的技术性能和指标达到国际水平;以先进的视频监控技术进行组网, 支持视频数据的实时传输及多路监控。另外数字视频监控系统容易安装、使用方便, 适合于各种层次的管理层使用, 学校保安室的工作人员不用经过专门的培训就可以直接使用, 符合学校的特点。

1.2 经济性与实用性

充分考虑学校的治安情况, 在该数字视频监控系统的功能和性能满足学校安防的实际需要前提下, 充分利用学校现有的网络、设备资源来组建该系统, 实现最佳的性价比, 大大节约了建设该数字视频监控系统的成本。

1.3 可靠性与安全性

数字视频监控系统支持管理员和用户的二级权限管理, 管理员利用管理服务器对数字视频监控系统中的所有成员进行集中式管理;每一个成员加入或退出监控系统必须通过组管理服务器进行认证或登记。该系统的可靠性较高, 在系统发生故障造成中断时, 视频图像数据能够准确、完整的保存下来, 并且在较短的时间内迅速恢复它的监控功能。

1.4 灵活性

学校的校园面积和师生人数在不断的变化, 需要组建更加灵活的数字视频监控系统来满足它的安防需要。该数字视频监控系统在设计中充分考虑到以后的技术发展和使用的需要, 具有扩充和升级的功能, 它的前端连接网络摄像机, 无论将来增加多少个摄像机都不影响系统的正常运行, 只要将摄像机连接到网络就可以形成系统, 当系统变大时, 只需要升级服务器软件和增加网络储存硬盘就可以实现。

2 系统设计

2.1 总体架构

该数字视频监控系统以学校的保卫室为监控中心, 系统采用全数字化监控结构。以视频监控专用网络为资源, 作为监控信息的传送和管理平台。前端网络摄像机直接接入专用交换机, 后端采用视频管理器进行录像存储及视频网络流媒体转发, 交换机之间采用光纤直联。将分散在学校中的各个监控点网络联接起来, 并且利用多媒体服务器、管理服务器、交换机等设备对监控单元所提供的视频进行管理, 对校园监控环境进行跟踪监视。系统联网架构如下图1。

系统的建设必须是IP网络、视频处理、图像存储及业务软件等一系列技术及产品的有机整合。它的具体组成应具备如下几部分:

2.1.1 视频处理部分

网络摄像机是指以公开方式安装在现场的摄像系统, 完成视频信号的获取及输入功能, 包括各种固定摄像机、半球摄像机、高速智能球机等前端摄像器材设备, 全部采用高清 (HD) 网络型设备。它是整个系统的眼睛, 网络摄像机把监视的内容转化为图像信号, 并传送到控制中心的显示器上。它的好坏以及产生的图像信号将影响整个系统的质量, 因此, 网络摄像机的指标应高于整个系统的指标, 该部分的选择是决定整个系统图像清晰稳定的关键。

2.1.2 监控管理及控制部分

视频监控中心是整个安全防范的神经中枢和心脏, 承担着整个系统的动态图像及监督、显示、记录、调度等任务。这部分完成对所有监控设备、业务的管理及控制, 包括了视频管理器、数据管理器等组件。其中视频管理器是系统的管理中心和控制中心, 视频管理器的授权用户可以在任意一台PC管理终端上完成对全网的设备管理、资源调度、云台控制和解码输出控制, 所有的控制指令由视频管理器集中处理和发送。通过视频管理器, 可以很容易地实现对系统所有视频的集中管理。

2.1.3 网络承载、交换、及传输部分

完成视频流的传送及交换功能。构建的网络可同时具备传输和交换的功能, 可实现视频流的无阻塞交换, 确保图像的清晰度和实时性, 并具备高度的安全性、天然的可扩展能力和灵活性。

2.1.4 软件系统

由于数字视频监控系统对远端设备的稳定性和实时性要求很高, 这就决定了普通的操作系统没有办法满足它的工作要求, 选择一款合适的操作系统能缩短开发周期, 系统也更加稳定, 还会大大降低系统的开发成本。本系统选择的嵌入式操作系统软件Clinux, Clinux是专门为无MMU微处理器使用的嵌入式Clinux操作系统, 由linux2.0内核发展而来。由于大多数内核的二进制代码和源代码都被重写, 进一步缩减了Clinux内核的代码, Clinux内核比Linux2.0原内核小得多, 支持多任务, 并保留了linux的主要优点:稳定性、优异的网络能力以及优秀的文件系统支持。

2.2 硬件设备

数字化视频监控系统硬件主要设备: (1) 解码器; (2) 流媒体服务器; (3) 管理服务器; (4) 网络存储; (5) 路由器; (6) 液晶显示器。系统的控制中心, 通过视频编码器、PCI总线等接口完成监控数据的采集与存储、报警和网络分控功能。

3 结语

把先进的计算机网络技术、流媒体技术等应用于视频监控系统中, 实现了视频监控的数字化、网络化, 改变了传统的工作模式, 给监控系统带来了改革。本系统所设计和实现的核心模块具有较高的视频处理速度, 控制管理模块使系统具有多会话的功能。数字视频监控系统的实施将为学校的安全防范工作做到人防、技防、物防的全面化管理, 使学校的财产和人身安全得到了足够的保障, 为学校的管理带来了便利, 为新世纪的校园安防管理提供了良好的保障。

参考文献

[1]张宗平, 张咏.网络数字视频监控系统设计与实现[J].甘肃科技, 2007, 23 (9) :24-26

[2]孟凡蕊.数字视频监控系统的设计与实现[J].中国有线电视, 2003 (21) :52-55

[3]宋智.基于流媒体的网络视频监控系统的研究与实现[J].现代电子技术, 2006, 29 (8) :66-67

数字视频隐藏算法设计原理 篇10

基于压缩域视频的隐蔽通信技术是这几年的发展趋势, 其主要原因是在压缩域嵌入信息具有如下优势: (1) 从压缩的视频流中易于得到运动、纹理等信息, 嵌入速度快, 有助于实现信息的实时隐蔽和提取; (2) 在不改变视频流格式的前提下, 通过适当修改语法元素, 如运动矢量、残差系数等, 可以与视频编码标准有良好的兼容性, 且可避免空间域嵌入算法在有损压缩时易受损的问题[1]。但是, 压缩域嵌入信息也存在以下困难: (1) 视频编码后码流的冗余信息大幅度减少, 可供信息嵌入的容量也相对较小, 且不利于算法的鲁棒性; (2) 嵌入策略通常受到相应视频压缩算法和编码标准的局限; (3) 视频流在格式 (包括编码标准、码率、帧率或空间分辨率) 改变时, 难以检测嵌入的信息。

本文主要针对压缩域视频的隐写原理进行分析, 并在此基础上讨论了设计压缩域视频隐藏算法的原理。

2 适合数字视频的信息嵌入技术

由于数字视频数据量较大, 一般都以压缩的形式存在, 隐藏算法除了必须不破坏视频原有格式以外还应当具有: (1) 隐藏容量不能太低; (2) 隐藏信息后的载体在传输过程中受到各种攻击时能还能够正确提取出原本嵌入在其中的信息, 即算法要求具有一定的鲁棒性; (3) 算法的复杂度不能太高。为了使得隐藏算法和视频压缩标准相互兼容, 基于DCT域的信息嵌入技术和基于运动矢量的信息嵌入技术能够较好的适用于视频压缩域的信息隐藏。

2.1 基于DCT域的信息嵌入技术

DCT域的信息隐藏技术发展比较成熟, 有较多的算法可以借鉴和比较[2]。经过DCT变换后, 视频帧中能量分布变得更加集中, 这便于灵活的在高频部分和低频部分选择相应的位置隐藏信息, 使得鲁棒性与不可见性得到一个较好的平衡。结合信息隐藏容量分析理论, 在DCT域中便于设计出具有较高隐藏容量的算法。视频帧经过DCT变换后, 变换系数几乎不相关, 能较好的去除视频帧内的空间相关性, 经过反变换重构帧, 信道误差和量化误差将象随机噪声一样分散到块中的各个像素中去, 不会造成误差积累。变换能将数据块中的能量压缩到直流系数和为数不多的几个低频变换系数中去, 这样它可以大大提高对加噪和滤波的鲁棒性, 这是因为经过逆变换后, 所加入的信息基本均匀地分散到整个视频帧上, 这就使在一定程度范围内, 噪声和滤波不能干扰隐藏的信息;同时对原始视频的影响不容易被感知, 因此便于设计出能对低通滤波、有损压缩、加噪等常规攻击具有较好的鲁棒性和不可见性的算法。

目前视频压缩算法依赖于两种基本技术:基于像块的运动补偿技术和基于变换域的压缩编码技术, 前者主要用于减少时间冗余而后者主要用于减少空间冗余。现阶段的视频压缩编码技术绝大部分利用了离散余弦变换 (DCT) , 因此采用在DCT域中隐藏信息的方法能和现有的视频压缩算法紧密结合起来, 使得信息隐藏与提取的过程和压缩与解压的过程同时进行, 极大提高算法的效率。

2.2 基于运动矢量的信息嵌入技术

对于当前视频最常用的MPEG系列压缩标准中, 其压缩码流当中包含头部信息、DCT系数信息、运动矢量信息等几个部分, 其中从数据量角度看, DCT系数信息占比重最大, 运动信息次之, 其它头部信息最少。从信息调制对整个系统影响角度分析, DCT系数信息的变化会产生对重建图像质量的直接影响, 但在有效控制范围之内的变化并不容易被视觉察觉;对运动信息的轻微调制[3], 往往不会直接体现在当前帧的编码质量之上, 这是由于其后的差值传递模式将弥补这种变化, 只有在恒定码率约束条件下, 逐步累积的效率降低将会对其后的编码帧造成质量影响。同时, 由于在运动预测环节上, MPEG系列压缩标准采取了较多的开放部分, 使得各个系统可以自己采用自行设计的算法进行优化, 因此在这一环节上存在较大的不确定性;而对于其他头部信息则往往有系统所产生, 具有较强自约束特性, 一旦进行调制往往会影响整体码流数据的平稳性, 因此在其中进行隐藏嵌入的可能性较小。利用运动矢量进行信息隐藏是当前视频隐藏算法的一种主要形式。

3 算法的隐藏容量

隐藏容量是指在给的的载体中能够“安全地”嵌入二进制秘密数据的位数。如何在具有高压缩效率的视频中嵌入更多的信息, 是算法的一个需要重点研究的问题, 也是难点之一。

通常情况下以通信系统中信道容量问题的理论为基础, 结合信息隐藏技术和数字多媒体的特点, 对算法的隐藏容量加以分析和研究。通过对隐藏技术中秘密信息的含义, 多隐藏信息的干扰源以及隐藏算法的约束条件等方面出发, 研究以视频为载体的隐藏理论。利用信息论中的有关理论, 结合视频多媒体数据的自身特性, 分别建立被动攻击下的隐藏算法容量和主动攻击下的隐藏算法容量模型。

4 算法抵抗隐写分析的能力

视频隐藏算法抵抗隐写分析的能力直接关系到算法的安全性, 它是衡量一个算法好坏的重要标准, 在隐藏容量相对比较大的情况下, 如何设计出具有较好的抵抗隐写分析能力的算法是视频隐藏算法设计的难点和重点。

4.1 保持原载体的统计特性。

目前抵抗隐写分析的安全隐藏算法主要有三类即:抵抗某种或某类隐写分析的隐藏算法、具有统计特性保持的隐藏算法以及隐藏信息后减少载体数据改变量的高效隐藏算法, 在这三类算法中, 第一类算法多是基于对已有隐写分析算法研究基础上, 把信息隐藏算法做一些有针对性的改造, 以抵抗具体的专用隐写分析, 而第三类算法多是通过类似于矩阵编码的高效编码形式实现多比特隐藏时仅修改较少的像素值, 这类算法比较适合于隐藏数据容量较小时的应用场合;第二类算法的理论基础是Cachin的统计安全性理论, 核心思想是在数据的隐藏过程中保证藏入信息后载体的统计特性和原载体的统计特性不发生可检测的变化。

4.2 使藏入的信息尽可能在载体中扩散。

由于在载体中隐藏的信息量多少直接影响算法的安全性, 隐藏的信息越多, 则统计特性改变的就越大, 也就越容易被隐写分析算法检测到秘密信息的存在。而在相同隐藏容量的前提下, 所藏入信息的分散程度直接影响到统计特性的改变, 因此算法要在视觉降质允许的范围内尽可能地扩散, 从而达到减少对载体统计特性改变的目的, 增强抵抗隐写分析的能力。

5 结论

基于视频的信息隐藏技术相比于图像隐藏技术而言, 发展相对滞后。尤其对于压缩域隐藏技术的研究, 近一两年才兴起。本文在对压缩域视频隐藏特点分析的基础上, 研究了视频信息隐藏算法的设计方案。从视频隐藏算法中应用的技术手段、隐藏容量大小, 安全性三个方面对压缩域视频隐藏技术加以了讨论和并提出了方案设计的构想。这对压缩域视频隐藏算法的设计具有一定的积极意义。

参考文献

[1]张立和, 周继军, 陈伟.透视信息隐藏[M].北京:国防工业出版社, 2007.

[2]Bhaskar, T.Vasumathi, D.A reversible data embedding scheme for MPEG-4 video using non-zero AC coefficients of DCT.Computational Intelligence and Computing Research (ICCIC) , 2013IEEE International Conference, 2013, 1-4.

视频作文教学的探索与思考 篇11

关键词：视频；作文教学；思考

中国分类号：G633.34

“物不平则鸣”，优秀文章乃至文学经典之作往往是作者特定时空环境下“不平”之产物。生活环境、生活阅历、情趣倾向与知识积累，对于学生作文与作家的文学创作具有同等重要的影响。平淡如水的生活常常使学生熟视无睹，难以激起学生心灵的“不平”，难以激发学生撰文表达的欲望。传统的作文教学往往是引导学生熟悉若干优秀例文，结合优秀例文的题材与写作技巧，进行相应的写作训练，而学生对优秀作文背后作者相应的特定生活历程了解偏少，缺乏感知，难以架起生活与作文之间的通达桥梁。这种教学模式很难使作文成为学生表达生活感受的一种本能的自然选择，学生作文水平的培养与提高往往因此陷入事倍功半的尴尬境地。

为消除传统作文教学模式的这一弊端，笔者在教学实践中尝试探索了视频作文教学，即选择播放适合的视频内容，观赏后让学生完成与视频内容相关的作文练习。

一、视频作文教学的优势

（一）视频作文教学更容易使学生保持持久的注意力。与传统作文教学相比，视频本身特有的生动性、形象性使得视频内容较之优秀例文内容更富有感染力，学生基本上不需要意志的努力就会对视频内容产生良好的无意注意，且不容易疲劳，注意能够持续较长的时间；而优秀例文内容需要的是学生付出相应意志努力的有意注意，容易疲劳，可持续时间相对短暂。

（二）视频作文教学更容易培养、提升学生的生活感悟能力。视频内容是纷繁芜杂的现实生活的艺术再现，它剔除了无助于思想情感表达的客观生活中的冗杂细节，润色了彰显思想情感的生活“支点”，使得富有生活意味的片段更加集中、紧凑，不仅能够帮助学生更清晰、更深入地感悟到生活中潜在的东西，而且能够帮助学生有效拓展生活体验的时空，极大地丰富生活感悟的内容，从而使得学生的生活感悟能力渐趋佳境。

（三）视频作文教学更容易激发学生作文的内驱力。视频得天独厚的感染力会最大限度地触动学生的心灵，激起情感的涟漪，表达欲望急剧上升，“不吐不快”成为必然，“要我写”跃升为“我要写”，内驱力迸发达到极致。

二、视频作文教学的实践

（一）借助视频引导学生认识到，文辞表达效果优劣的先决条件在于是否表达自己生活中的真情实感。实践中，笔者选用了学生熟悉的《还珠格格》第二部的两个片段：一是太后告诉尔康，“现在，紫薇已经不是格格，那个‘指婚’也就不算数了，只要你醒悟，还是我们大家的尔康，你所有的罪刑都可免除”，紫薇让尔康保重，说与尔康永别时，尔康当着众人对紫薇的真诚表白：“永别什么？我跟你天上地下永远在一起，如何永别！皇上，紫薇对于你来说，身世很重要，血缘很重要，生辰八字很重要；对于我，什么都不重要，我看重她、爱护她，不因为她是格格，不因为她身上有皇家血脉，只因为，她是世上唯一的紫薇！她是贩夫走卒的女儿也好，是流氓地痞的女儿也好，是杀人凶手的女儿也好，是穷酸乞丐的女儿也好，她依然是我的紫薇！我对她的感情和欣赏，绝不会因为她的身份而有丝毫的改变，要我用紫薇来换取生命和荣华富贵，未免太小看我了！”二是在小燕子的善意催促与激将下，柳青当着众人诉说自己对金锁无法割舍的情怀：“金锁，我柳青是一个粗人，讲话不像尔康、永琪他們那么好听，那些肉肉麻麻的句子、诗啊、词啊，我一句也不会，什么海誓山盟，我也不懂。这辈子只有一次吓得我魂飞魄散，就是你掉下悬崖的那一刻，当时，我脑子里闪电一样闪过一个念头：如果你活不成，我以后该怎么办？这个念头把我自己也给吓住了。后来，我给你接骨的时候，你大叫一声，痛得晕了过去，当时，我差点也晕了过去。我这才知道，爱一个人到底是怎么回事！好了，这是我这一辈子讲的最肉麻的一句话。金锁，你到底要不要嫁我？”。学生观看后被深深感染，认为尔康与柳青的表白有异曲同工之妙，而柳青生活在“大杂院”中，只是一个“打把式卖艺”、没读过几本书的“粗人”，尔康则是皇子永琪的伴读，是饱读诗书的御前一等侍卫，二人之间的文化程度存在着天壤之别，但却因为是真情实感的自然流露，结果是同样的感人肺腑，同样的精妙绝伦。由此可见，表达自己生活中的真情实感才是说出恳切言辞、写出优秀文章的先决条件。

（二）借助视频引导学生认识到，主题境界的高低与材料的加工提炼相互制约、相互影响。主题是材料的“统帅”，材料是主题的支撑。作文实践中，应二者并重，不可偏废。譬如，让学生欣赏《为了谁》MTV“抗洪救灾版”与“建造共和国大厦版”之后，围绕这两个版本组织学生讨论、交流：“同样的歌词，同一个人的演唱配以不同的画面”歌颂对象有什么变化，带给我们的感受有何不同。学生很容易感知到，“抗洪救灾版”歌颂的是抗洪救灾的解放军战士，“建造共和国大厦版”歌颂的是包括抗洪救灾的解放军在内的“用智慧用汗水用生命建造共和国大厦的人们”；前者聚焦于“点”，细细描摹解放军抗洪救灾的一幕幕经典壮举，感人肺腑，后者着眼于“面”，以写意笔法勾勒穿越历史时空的建造共和国大厦的璀璨之星，荡气回肠；相比而言，后者的境界更为高远、阔大。

（三）组织学生结合视频内容进行写作练习，训练、提高学生扎根于“生活”提炼主题、加工材料的能力。丰富多彩的假期生活是激发学生表达火花的“金石”之一，而电影《花季·雨季》中谢欣然暑假打工的经历恰是写作训练的好材料。于是，笔者播放了相关片段，要求学生在熟悉情节内容的基础上，围绕谢欣然的暑假生活，自拟题目，写一篇文章。学生交上来的初稿大多是“流水账”，从主题提炼到题目拟定，再到材料加工，入门者寥寥无几。有针对性的进一步引导成为必然。于是结合学生习作与视频内容，运用比较法、点拨法，围绕如何详细观察谢欣然等人的一言一行、面部表情，如何推敲情节的起承转合，如何让文章标题富有个性与魅力，如何突破情节固有限制进行必要的艺术加工等等，对学生进行了详细指导。

视频画面的生动性、形象性带来的是巨大的感染力，文字表达的逻辑性、严密性铸就的是无尽的想象力。视频作文教学将这种感染力与想象力高度融合，势必诱发无穷的创造力，从而极大地促成文化的良性发展与繁荣，提升文化软实力。

愿视频作文教学伴随着浓浓的春意生根、发芽，和着阳光雨露早日枝繁叶茂！

参考文献：

琼瑶，《还珠格格》第二部，北京十月文艺出版社，2003年7月1日版。

无线视频传输系统的设计 篇12

随着无线通信技术和视频压缩技术的迅速发展,使得无线视频传输成为人们研究的热点。目前的短距离无线通讯技术有蓝牙、红外、IEEE 802.11无线局域网技术、HomeRF家用无线局域网技术、Zigbee技术和UWB技术等。与其他技术相比,蓝牙具有成本低、功耗低、体积小和应用范围广泛等特点[1],但其带宽有限,而视频信息的数据量十分惊人,要实现无线视频传输,必须对视频信息进行压缩编码。现有的视频压缩标准如MPEG-4,H.263和H.264等都可以满足无线实时视频传输系统的要求。

基于以上考虑,本文设计了一个无线视频传输系统,说明了该系统的硬件架构和软件设计,并进行了实验测试和数据分析。

2 硬件架构

系统硬件的实现方案为:发送端由摄像机,专用视频编码芯片、OMAP5910和蓝牙模块CLASS1(BC04)等部分组成。该蓝牙模块,发射功率约为100 mW(20 dBm),支持蓝牙2.0+EDR协议,最高传输速率为3 Mb/s,传输距离可达100 m,天线是普通的微带天线。

视频编码部分使用专用视频编码芯片。该芯片通过USB口供电和传输数据,输出的视频码流可以是MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4,MJPG或者H.263格式,输出图像的分辨率范围为64×64~720×576,而且可以根据具体需要修改相应寄存器和编码参数的设置。

对于TI OMAP5910 SoC,其主要作用是运行嵌入式Linux操作系统,配置专用视频编码芯片上的控制寄存器,初始化蓝牙模块,运行和蓝牙协议栈相关的应用程序。该SoC有32 MB的SDRAM以及4 MB的FLASH。SDRAM用来运行操作系统,应用程序以及文件系统,FLASH用来存储内核镜像文件和文件系统。OMAP5910 SoC中的ARM925MPU可满足控制和接口方面的处理需要[2]。

接收端由蓝牙模块CLASS1(BC04),PC主机和显示器组成,系统构架如图1所示。

工作过程为摄像机将外界图像转换为视频信号,将视频信号传递给专用视频编码芯片得到标准的MPEG-4,MJPEG等格式的码流,然后再将编码后的码流存储到OMAP5910的SDRAM中,最后通过蓝牙模块CLASS1(BC04)发送出去。接收过程为发送的逆过程,通过蓝牙模块CLASS1(BC04)接收到码流数据,PC主机部分再进行存储、解码等处理,最终将解码后的图像送到显示器进行显示。

3 软件设计

3.1 蓝牙协议的软件实现

和许多通信系统一样,蓝牙的通信协议也采用层次式结构。蓝牙协议可以分为4层[3],即核心协议层、电缆替代协议层、电话控制协议层和可选协议层。蓝牙的核心协议包括基带协议(Baseband)、链路管理协议(LMP)、逻辑链路控制与适应协议(L2CAP)以及业务搜寻协议(SDP)四部分;电缆替代协议层包括基于TS 07.10的RFCOMM协议;电话控制协议层包括TCS二进制、AT命令集;可选协议根据不同的应用可以包括很多,例如PPP,UDP/TCP/IP,OBEX,WAP,vCard,vCal,IrMC以及WAE等。

除上述协议层外,规范还定义了主机控制器接口HCI(HostControl Interface),他为基带控制器、链路管理器、硬件状态和控制寄存器提供命令接口。以HCI作为分界线,将蓝牙协议分为底层和应用层。通过HCI来实现底层和应用层的连接。

蓝牙通信的具体实现方案有多种,既可以全部由硬件芯片来实现,也可以采用硬件和软件结合的方法。本系统采用硬件和软件相结合的方法,其中基带和链路管理由蓝牙模块CLASS1(BC04)实现,并通过HCI交互;L2CAP和SDP等采用软件实现。蓝牙软件协议栈在系统中的实现如图2所示。蓝牙视频码流的发送是当发送端和接收端建立ACL链接后,通过SPP(Serial Port Profile)层应用框架进行传输。

3.2 发送端的软件设计

发送端的软件包括嵌入式Linux操作系统,蓝牙软件和其他应用程序。根据发送端的硬件架构和数据流动方向设计的软件流程图如图3所示。发送端首先将FLASH中的内核镜像文件解压到SDRAM中,并运行操作系统,然后初始化蓝牙模块和配置专用编码芯片,当和接收端建立好ACL链路后,发送端分为两个进程,一个用于采集数据和编码,另一个用于码流的转存和发送,整个系统开始工作。应用程序主要是配置专用视频编码芯片来实现不同的视频编码模式,参数的设置必须和蓝牙的传输速率匹配,图像传输的实时性才能得到保证。

3.3 接收端的软件设计

接收端的软件包括MPEG-4解码程序,MJPEG(运动的JPEG图像,即一张张的JPEG图像的连续播放)解码程序和蓝牙协议栈等相关程序。接收端的简易流程图如图4所示。接收端首先初始化蓝牙模块,根据发送端蓝牙模块的地址与发送端建立ACL链路,然后向发送端发送消息,接收码流数据,并解码和显示,整个通信系统建立起来。

通过多线程技术实现了蓝牙接收数据和视频解码的同步运行,主程序包括蓝牙接收数据线程和解码(包括视频显示)线程。由于在Linux系统中一个进程中的线程之间可以共享一些全局变量,这样通过设计全局的缓存就可以实现解码线程和蓝牙数据接收线程之间数据的交换。由于解码器的速度大于蓝牙接收数据的速度,可以在解码函数中增加一些必要的等待语句(主要是等待码流数据),来实现两个线程之间的同步。接收端的线程如图5所示,在创建解码线程前,先进行视频模式的选择,根据不同的视频模式,创建解码线程时调用不同的解码函数。

4 实验结果和分析

系统传输速率的测试,当发送端不停地发送数据,而接收端只进行数据的接收、速率统计,而不进行解码时,特定位置上的传输速率如表1所示,整个测试过程是在空旷地进行的,取多次数据的平均值,通信距离可以达到110 m,增大蓝牙模块的发射功率和天线的增益可以进一步提高蓝牙的传输距离。

通过表1可以看到,80 m范围内传输速率都比较稳定,在1.1 Mb/s左右。随着距离的增加,传输速率在80 m后下降比较快。在距离100 m时传输速率也能达到803 kb/s。但是蓝牙模块CLASS1(BC04)理论上能达到3 Mb/s的传输速率,实际上在80 m内的最高传输速率为1.2 Mb/s左右。在传输速率方面,研究发现蓝牙传输的每一包的数据量的大小对速率影响比较大。当每一包的数据量的大小为1 510×8 b时传输速率不到1 Mb/s。当每一包的数据量的大小为3 040×8 b时,传输速率最高可以达到1.2 Mb/s左右。

最终通过配置专用视频编码芯片实现了三种模式的实时视频传输:模式1:采用MPEG-4编码,图像分辨率为352×288,传输的速率为512 kb/s,帧率为30 f/s;模式2:采用MPEG-4编码,图像分辨率为496×384,传输的速率为768 kb/s,帧率为30 f/s;模式3:采用MJPEG编码,图像分辨率为640×480,帧率为2 f/s,此种模式的传输速率主要受信道影响,不用配置。在发送端与接收端距离为20 m时进行测试,主观图像质量非常好,三种视频模式下的实验结果如表2所示。

对于模式1和模式2,延迟时间都在100 ms以内,基本上满足实时性的要求。模式3的传输数据量比较大,图像质量比较高,但帧率比较低,延迟较大。

当发送端与接收端距离为100 m时,进行测试,得到的实验数据如表3所示。此时模式1和模式2图像质量也比较好,实时性也很好。但模式3丢包严重,图像质量比较差,与其传输的数据量太大有关。

关于图像质量方面,由于无线信道是一种时变信道,存在多径衰落,位差错率很高;压缩后的视频流是可变速率的,在网络拥塞或数据突发时,丢包严重;当前广泛应用的低码率视频应用中的视频压缩标准,如H.263/H.26L/H.264、MPEG-2/4等,使用预测编码和可变长度编码去减少帧间的时间和统计冗余,这些措施可增大压缩率,但会造成视频信号受传输错误的影响[4]。

对于模式1和模式2,码流格式为MPEG-4,由I帧(intra-frame)和P帧(inter-frame)构成。I帧是独立编码的,没有采用任何参考帧,可独立解码,每隔一定时间出现一次;P帧是当前帧和前面的P帧或I帧的差值编码构成的。如果编码时全是I帧,很少会出现图像花的情况,但由于I帧的数据量比P帧的数据量大,传输的帧率不会太高,但P帧数量如果太多,尽管帧率可以提高,但P帧使用预测编码,一旦出现丢包现象,图像质量会严重变坏,直到I帧才可以恢复。经过测试两个I帧之间有5个P帧可以得到最佳的图像质量和很高的帧率。对于模式3,码流格式为MJPEG格式,可以认为每一帧都为I帧,传输的数据量较大,但图像质量比较高。

5 结 语

本文对无线视频传输系统的硬件架构和软件设计都进行了详细地说明,实现了三种视频模式,前两种模式使用MPEG-4编码,延迟只有100 ms,实时性达到了要求,传输距离可以达到100 m,帧率能达到30 f/s。模式3使用MJPEG编码,图像质量比较高,帧率可以进一步提高。本文还探讨了影响图像质量和传输速率等因素,当接收端不进行解码时的最高传输速率为1.2 Mb/s。本系统成本低、图像质量高,可以应用到视频监控,多媒体娱乐等许多领域。

参考文献

[1]马建仓,罗亚军,赵玉亭.蓝牙核心技术及应用[M].北京:科学技术出版社,2003.

[2]OMAP1510 Multimedia Process Technical Reference Manu-al[EB/OL].2002.

[3]Bluetooth Special Interest Group.Bluetooth SpecificationVersion 2.0+EDR[S].November,2004.

[4]陈敏.网络实时视频传输研究[D].广州:华南理工大学,2004.

[5]刘嘉,庄奕琪,汤华莲.蓝牙视频传输系统设计[J].现代电子技术,2006,29(17):18-20.

[6]鲍立,庄奕琪.基于蓝牙的MPEG-4无线视频传输研究[J].电子科技,2003(23):36-38,40.

[7][美]Jerry D G.多媒体数字压缩原理和标准[M].李煜晖,朱山风,段上为,等译.北京:电子工业出版社,2000.

[8]沈兰荪,田栋.无线视频传输技术的发展[J].电子技术应用,2001,27(1):6-9.