电视频道监控系统及其实时监控方法 技术领域 本发明涉及一种电视频道监控系统及其监控方法， 特别涉及一种基于非特定人连 续语音关键词识别技术的电视频道监控系统及其实时监控方法。
背景技术 自 1955 年上海建成我国第一座广播电视监控台开始， 到目前为止全国共建有 29 个省级监控台和 337 个地级市监控分中心。这些监控机构的建立， 为监控广播电视节目的 质量和效果提供了保证。但是目前我国监控事业的发展相对缓慢和落后， 监控台在实际使 用中也存在若干缺陷， 主要表现在 ：
1、 监控对象主要是针对电视信号和广播信号的播出质量， 例如视音频丢失、 黑场、 码流监控、 视频场强、 音频场强等， 而没有涉及针对播出内容方面的监控 ；
2、 不能对海量音视频信息进行实时监控、 索引或利用， 无法实现对敏感内容的及 时识别与发现 ；
3、 仍采用人工监控、 主观评价的方法， 随着被监控频道数量的增加， 人力干预显得 越来越力不从心 ；
4、 信息汇集、 信息过滤、 信息加工、 信息集成和信息传递等功能有待改善， 尚难为 政府的管理工作提供有力支持。
由此可见， 上述现有的电视监控系统及监控方法在使用上， 显然仍存在有不便与 缺陷， 而亟待加以进一步改进。 如何研制一种可有效监控电视频道， 能实时对非特定人的连 续语音进行识别， 可控制报警系统实现本地及远程报警， 并自动录像作为证据保存的新型 的电视频道监控系统及其实时监控方法， 是本领域当前急需改进的目标。
发明内容
本发明的目的在于， 克服现有的电视监控系统及监控方法存在的缺陷， 而提供一 种新的电视频道监控系统及其实时监控方法。 所要解决的技术问题是使其可有效监控电视 频道， 能实时对非特定人的连续语音进行识别， 可控制报警系统实现本地及远程报警， 并自 动录像作为证据保存， 从而更加适于实用。
本发明的另一目的在于， 克服现有的电视频道监控方法存在的缺陷， 而提供一种 新的电视频道实时监控方法， 所要解决的技术问题是使其可对非特定人的连续语音关键词 进行提取， 并满足多路实时在线识别及系统高负载下的硬件要求， 以及多任务多线程系统 软件设计要求， 有效监控电视频道， 实时识别特定语言或文字， 从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明 提出的一种电视频道监控系统， 主要包括服务器和一台或一台以上通过网络连接于服务器 的监控计算机， 监控计算机根据服务器的指令监控特定的电视频道， 其中， 服务器外接电视 卡、 显示设备和输入设备， 监控计算机外接电视卡， 并主要由以下模块组成 ： 根据服务器的 指令控制电视卡接入特定频道， 并完成音频信号转换的电视卡驱动模块 ； 预存关键词， 并对音频信号实时进行非特定人连续语音识别的语音识别模块 ； 以及控制电视卡驱动模块、 语 音识别模块， 并通过网络与服务器交互信息的综合管理模块。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的电视频道监控系统， 所述的监控计算机还包括在识别到关键词后， 将相关 片段的音频信号与视频信号合成、 录像、 压缩存储并根据指令快速检索输出的录像模块， 综 合管理模块控制录像模块， 并根据服务器的指令将录像文件发送到服务器。
前述的电视频道监控系统， 所述的服务器通过交换机与监控计算机网络连接。
前述的电视频道监控系统， 所述的服务器和监控计算机还外接有不间断电源系 统。
前述的电视频道监控系统， 所述的服务器还外接有报警设备， 当监控计算机识别 到关键词后， 实时通知服务器并启动报警设备。
前述的电视频道监控系统， 所述的报警设备为有源音箱， 以有线或无线的方式连 接于服务器。
前述的电视频道监控系统， 所述的电视卡与服务器、 电视卡与监控计算机均为 PCI 结构连接。 前述的电视频道监控系统， 所述的服务器和六台监控计算机通过网络连接。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。 依据本发明提出的 一种基于上述系统的电视频道实时监控方法， 主要包括以下步骤 ： 系统设置， 通过服务器设 定各监控计算机要监控的电视频道、 关键词， 并将设定指令通过网络发送到监控计算机 ； 监 控程序启动， 特定电视频道信号输入监控计算机 ； 语音识别， 利用基于子词的 HMM 模型对输 入信号的语音进行识别， 产生一个多长度、 多候选的音节词格 ； 关键词匹配， 利用动态规划 算法在词格中进行关键词匹配 ； 分析和确认， 利用两阶段置信度算法对关键词进行分析和 确认 ； 信号反馈， 监控计算机对确认含有关键词的信号片段进行录制、 存储， 同时将该信号 片段的相关信息发送到服务器。
本发明与现有技术相比至少具有以下明显的优点和有益效果 ： 本发明电视频道监 控系统及其实时监控方法， 能够实时监控多路无线电视、 有线闭路电视等语音流中的非特 定人连续语音关键词， 并对监控的关键词标注时间戳， 还可在识别到关键词后立即报警、 录 像， 能有效解决电视频道监控、 非法插播信息识别和保存证据的问题， 确实完全符合产业发 展所需， 适于推广使用。
综上所述， 本发明电视频道监控系统及其实时监控方法， 可有效监控电视频道， 能 实时对非特定人的连续语音进行识别， 可控制报警系统实现本地及远程报警， 并自动录像 作为证据保存。 本发明具有上述诸多优点及实用价值， 其不论在设备结构、 处理方法或功能 上皆有多项创新， 在技术上有显著的进步， 并产生了好用及实用的效果， 且较现有的电视监 控台具有增进的功效， 从而更加适于实用。
上述说明仅是本发明技术方案的概述， 为了能更清楚了解本发明的技术手段， 而 可依照说明书的内容予以实施， 并且为让本发明的上述和其他目的、 特征和优点能够更明 显易懂， 以下特举较佳实施例， 并配合附图， 详细说明如下。
附图说明
图 1 是本发明电视频道监控系统的模块组成示意图。 图 2 是本发明电视频道监控系统的组合结构示意图。 图 3 是本发明电视频道监控方法的处理流程示意图。具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效， 以下结合 附图及较佳实施例， 对依据本发明提出的电视频道监控系统及其实时监控方法其具体实施 方式、 结构、 步骤、 特征及其功效， 详细说明如后。
请参阅图 1、 图 2 所示， 本发明电视频道监控系统主要包括服务器 1 和一台或一台 以上监控计算机 2。以下， 以服务器 1 配合六台监控计算机 2 为例， 具体说明本发明的组成 及配合方式。
服务器外接电视卡、 显示设备 3 和输入设备 4， 较佳的， 还可外接报警设备， 并通过 交换机等网络设备 5 连接一台或一台以上监控计算机 2， 监控计算机 2 根据服务器 1 的指令 监控特定电视频道。
服务器通过电视卡接收电视信号， 对各电视频道扫描， 并存储各频道的波段数据。 当监控计算机识别到特定关键词后会实时通知服务器， 服务器将记录特定信息并启动报警 设备， 报警设备可为有源音箱， 以有线或无线方式连接于服务器， 报警方式可为语音报警或 警笛报警， 可根据需要将报警设备安装在任意位置。
监控计算机外接电视卡， 并主要由电视卡驱动模块、 语音识别模块和综合管理模 块组成， 较佳的还可包括录像模块。
电视卡驱动模块根据服务器的指令控制电视卡接入特定频道， 并完成音频信号转 换。具体来说， 电视卡驱动模块将电视卡转换得到的 A/V 信号分离为音频信号和视频信号， 并将音频信号转换为语音识别模块能够识别的格式。
语音识别模块预存特定关键词， 并对音频信号实时进行非特定人的连续语音识 别。 具体来说， 语音识别模块先将经电视卡驱动模块转换的音频信号解码， 再采用非特定人 连续语音关键词提取技术与预存关键词进行对比确认， 最后对达到精度范围的关键词标注 时间戳， 表明此时播出的词语与预存关键词符合。
综合管理模块负责本地控制电视卡驱动模块、 语音识别模块和录像模块， 并通过 网络与服务器交互信息， 具体包括接收服务器的指令信号， 将识别到关键词的频道信息发 送到服务器， 并根据服务器的指令传送监控信息、 录像文件等。
录像模块是在识别到关键词后， 立即将含有关键词的相关片段的音频信号与视频 信号合成， 在本地硬盘录像、 压缩存储为预定格式的影音文件， 还可根据服务器或监控计算 机的指令快速检索输出特定的录像文件， 并将该文件发送到服务器。
较佳的， 可以为服务器和监控计算机的电源 6 配置 UPS(Uninterruptible Power Supply， 不间断电源系统 )7， 将市电模式与电池模式之间的切换时间降到最低， 有效保证了 负载运行的可靠性。
服务器和监控计算机机箱均选用 4U 插卡式机箱， 配合六槽工业级底板设计， 向各 个设备提供电源支持， 同时提供 PCI 总线连接。电视卡与服务器、 电视卡与监控计算机即为PCI 结构连接。还可如图 2 所示， 将整个系统组装于同一机柜内， 以更便于管理和操作。
工作时， 服务器通过其外接的电视卡接收电视信号， 对各电视频道扫描， 存储各频 道的波段数据， 并为各监控计算机分配监控任务， 将相应的信号输入对应监控计算机的电 视卡驱动模块。六台监控计算机同时监控、 分析、 识别六路频道信号， 服务器通过高速以太 网连接并实时监控各监控计算机， 一旦接收到违规信号立即报警， 并可在服务器的显示器 上实时显示该频道内容， 以便于人工核查。 监控人员还可通过显示设备扫描各电视频道、 监 视监控计算机的工作状态， 并可通过输入设备进行程序模块初始化、 设定监控计算机的工 作条件、 调取相应频道内容、 确认或取消警报、 更新关键词、 设定录像时间、 停止录像、 传输 录像文件至服务器、 刻录录像文件等指令输入操作， 所有工作还可通过服务器端监控软件 自动实现， 大大节省了切换操控显示单元的麻烦。
请参阅图 3 所示， 本发明电视频道实时监控方法， 主要包括系统设置、 监控程序启 动、 语音识别、 关键词匹配、 分析和确认以及信号反馈步骤。
其中， 系统设置步骤具体是指， 通过服务器设定各监控计算机要监控的电视频道、 关键词， 并将设定指令通过网络发送到监控计算机。
监控程序启动步骤具体是指， 特定电视频道信号输入监控计算机。 语音识别步骤具体是指， 利用基于子词的 HMM 模型 ( 隐含马尔可夫模型 ) 对输入 信号的语音进行识别， 产生一个多长度、 多候选的音节词格。
关键词匹配步骤， 是引入动态规划算法在词格中进行关键词匹配。
分析和确认步骤， 是利用两阶段置信度算法对关键词进行分析和确认， 从而降低 识别结果的虚警率。
信号反馈步骤具体是指， 监控计算机对确认含有关键词的信号片段进行录制、 存 储， 同时将该信号片段的相关信息发送到服务器。
本发明引入了两个不同精度的 HMM 模型， 分别用于输入语音的解码和第二阶段置 信度计算。然后采用基于音素的 HMM 模型， 确定适合于连续语音信息统计与发音特点的基 于音素识别声学模型和说话人识别模型， 确定对丢帧语音特征的补偿算法与模型修正方 法。为了降低虚警率， 采用了抗噪语音识别技术、 抗噪说话人识别技术， 以及口语对话中无 关语音与噪声的识别与吸收技术， 重点采用算法的补偿与语音增强技术方法以及综合方 法， 快速说话人自适应方法， 以及垃圾模型与无用语音的吸收模型建立与训练方法。
本发明电视频道监控系统， 采用高性能 CPU 配合 C/S 架构技术及负载均衡技术， 解 决系统高负载条件下， 系统的稳定性与可靠性技术难题。 系统软件在设计实现中， 通过合理 的采用时间片和内存的动态分配以及纠错技术， 并充分利用 Windows 的多线程处理机制、 消息处理机制等方法来实现程序高效稳定的运行。采用多长度多候选音节图格生成技术， 关键词的动态规划检测算法和两阶段置信度算法等关键技术实现实时对非特定人连续语 音自动识别， 且不需预先学习训练， 属国内首创。
本发明电视频道监控系统及其实时监控方法， 采用监控计算机与服务器相结合的 系统设计 ： 可增设自动监控功能设计， 即由每台监控计算机定时向服务器发送 “心跳” 信号， 以保证当某台监控计算机出现问题后可及时发现、 更换， 使系统稳定性、 安全性更高 ； 可根 据实际需求增加监控单元配置和监控频道数量， 选取相应的服务器数量及监控计算机配置 方案， 各设备间均采用标准接口连接， 扩展性强 ； 能够对电视节目进行连续 24 小时监控， 可
通过服务器调度各监控计算机任务， 负载均衡 ； 采用通用的操作系统和运行环境， 操作和升 级都非常方便 ； 经实际应用证明， 本发明对特定关键词的监控可以满足实时处理要求， 识别 正确率大于 90％， 监控关键词可达 100 个以上， 适合推广使用。
以上所述， 仅是本发明的较佳实施例而已， 并非对本发明作任何形式上的限制， 虽 然本发明已以较佳实施例揭示如上， 但任何熟悉本专业的技术人员， 当可利用上述揭示的 技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例， 均仍属于本发明技术方案的范围 内。