CN103701772A - 一种数字媒体内容资源云系统的构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种数字媒体内容资源云系统的构建方法，所述系统包括资源层，中间件层，服务层和应用层。所述方法包括如下步骤：步骤一，构建资源层，集成物理资源和各种数字媒体资源，为整个系统提供基础设施和数据支持；步骤二，构建中间件层，管理下层资源层的物理资源与数据资源，并且为上层服务层提供物理资源访问接口和数据资源访问接口；步骤三，构建服务层，提供数字媒体相关的基础服务，为应用层提供服务支撑，定义视频图像内容编辑合成软件服务封装模版，基于封装模版封装视频图像处理服务；步骤四，构建应用层，基于封装的视频图像处理服务，构建视频图像虚拟场景生成应用，同时集成相关数字媒体应用，为用户提供云环境下的数字媒体应用。
Description
技术领域
本发明属于视频图像处理和云计算技术领域，具体地说是一种数字媒体内容资源云系统构建方法。
背景技术
数字媒体（Digital Media）概念由国家科技部“863”计划首先倡导使用，是近年来数字技术、网络技术与文化产业相融合而蓬勃兴起的朝阳产业。数字媒体是数字化的内容作品和信息，以现代网络为主要传播载体，通过完善的服务体系，分发到终端和用户进行消费的全过程。已经成为继语言、文字和电子技术之后最新的信息载体，正通过图形、图像、视频、音频、动画等数字媒体信息不断改进人与数字世界的交流方式。随着数字媒体的发展，积累了越来越多的数字媒体资源，同时，也带来了数字媒体资源在存储，共享和管理方面的相关问题，例如存储分散，管理无章，没有共享平台等。
云计算是一种伴随着计算机、信息和网络技术的飞速发展而产生的新技术，被视为继Internet和web之后的又一次重大技术进步。云计算不仅是信息科学的主要发展方向之一，而且是多学科交叉的前沿和热点领域。云计算技术根据网络环境下用户实际需求和各种资源特点，基于云计算中间件整合分布的大量计算资源、存储资源和信息资源，在网络环境下共享各种资源、消除信息孤岛，提供有效的、透明的云计算服务，形成面向多种典型应用的系统平台。云计算为信息资源的获取、分布、传输和有效利用带来结构性和革命性的巨大变化，将从根本上改变人们的生活与生产方式。因此，研究并提出一种数字媒体资源云的构造方法，基于云计算中间件建立网络环境下的数字媒体资源云，是解决上述关键问题的重要技术途径。
目前，摄像机已经越来越多地应用于日常工作和生活，描绘真实世界的视频场景、视频对象和视频事件也越来越多，人们希望利用日积月累的视频素材生成工作和生活需要的视频虚拟场景，从而迫切需要视频虚拟场景生成系统及其软件工具。由于视频图像处理软件计算量大，因此对电脑硬件设施要求，而且现在由于视频图像素材缺乏共享，缺乏合理有效的组织与管理，在虚拟场景生成的过程中素材的获得也是很大的问题。目前很多图像处理软件都提供了在线版，如美图秀秀，camera360等，这样免去了用户安装软件的工作，为用户提供了更便捷的使用方式。
由上述归纳可知，数字媒体发展迅速，人们对数字媒体以及数字媒体应用的需求越来越大，目前还也存在一些需要进一步探索的问题：（1）没有一个很好的平台用来共享数字媒体资源，也没有对这些资源进行合理管理的机制。（2）把软件以服务的方式提供的用户是一种发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种数字媒体内容资源云系统构建方法，整合数字媒体资源，提供数字媒体资源共享服务，和数字媒体相关典型应用。
本发明采用的的技术方案为：数字媒体资源云系统的构建方法，包括，采用分层结构，构建资源层、中间件、服务层和应用层，每一层部件为上一层部件的服务生产者，并作为下一层部件的服务消费者。
资源层主要包括物理资源和基础数据资源，为数字媒体的中间层、服务层、应用层提供物理资源和基础数据支撑。本发明通过云计算软件CGSP集成计算资源、存储资源、网络资源等物理资源；构建数字媒体原始素材库、数字媒体内容素材库、数字媒体专业软件与知识库、数字媒体学科学术资源库、数字媒体用户库，基于这些子库构建了数字媒体数据库。
中间件层位于物理资源层之上，管理下层资源层的物理资源与数据资源，并且为上层服务层提供物理资源访问接口和数据资源访问接口。该层包括云中间件ChinaGrid SupportPlatform（简称CGSP）、数据库访问与集成中间件、以及其他中间件。
服务层在中间件之上，通过下层中间层提供的物理资源访问接口与数据资源访问接口，提供数字媒体相关的基础服务，为上层应用层提供服务支撑。服务层基于数据资源访问接口提供数字媒体资源检索、预览、标注等服务，提供学术资源检索、自动更新、算法竞位排名服务，提供用户管理服务。另外，定义视频图像内容编辑合成软件服务封装模版，基于封装模版封装视频图像内容编辑合成软件服务。
应用层构建webos风格的portal，为最终用户提供统一的入口访问云环境下的数字媒体应用，主要包括海量数字媒体素材管理应用主要提供数字媒体资源检索、预览、标注、上传、下载等功能；学术管理应用主要提供学术资源自动更新，学术资源检索，算法竞位排名等功能；用户管理应用，主要提供用户注册、登陆，用户信息修改，增加删除用户等功能。基于封装的视频图像处理服务，构建视频图像虚拟场景生成应用。同时集成了大量数字媒体领域的典型应用示范。
其中，本发明所述的数字媒体内容资源云系统的构建方法，在构建服务层时，定义了视频图像处理软件服务封装模版，该模版提供了服务所需的规范化的数据交互，消息格式化，消息解析，业务逻辑映射，文件读写等规范化接口。
其中，如本发明所述的数字媒体内容资源云系统，在构建应用层时，基于封装的视频图像处理软件服务，构建虚拟场景生成应用，提供用户操作流程控制，可视化服务之间的数据流关系，服务节点的拖动、连接和删除等操作，并且可以对每步处理结果进行预览；用户还可以从数字媒体资源云系统获取素材资源用于虚拟场景生成。
与现有的技术相比，本发明有益的特点是：
（1）、提出了一种数字媒体资源云系统的构建方面，实现了海量数字媒体资源的集成共享；
（2）、利用可扩展的统一封装模板构建视频图像编辑合成服务；
（3）、利用平台计算资源和集成的海量素材资源，实现了视频图像虚拟场景生成应用的在线化。
附图说明
图1是本发明的总体结构图；
图2是本发明的视频图像编辑合成服务结构图；
图3是本发明的虚拟场景生成云应用界面图；
图4是本发明的云门户界面图；
图5是本发明的系统部署图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作详细说明。
参阅图1为本发明的总体结构图，本发明采用分层结构，包括资源层、中间件、服务层和应用层。资源层位于总体结构的最下层，包括计算资源、存储资源、网络资源等构成了数字媒体学科资源云的物理资源；数字媒体素材库、数字媒体软件库与数字媒体数据集库、数字媒体学术资源库、用户库共同构成了数字媒体数据库，数字媒体数据库构成了数字媒体学科资源云的数据资源，为数字媒体的中间层、服务层、应用层提供基础数据支撑。中间件层位于物理资源层之上，管理下层资源层的物理资源与数据资源，并且为上层服务层提供物理资源访问接口和数据资源访问接口。该层包括云中间件ChinaGrid Support Platform（简称CGSP）、数据库访问与集成中间件、以及其他中间件。服务层在中间件之上，通过下层中间层提供的物理资源访问接口与数据资源访问接口，提供数字媒体相关的基础服务，为上层应用层提供服务支撑，主要服务有资源检索服务，资源注册服务，资源管理服务，学术资源自动更新服务，算法竞位排名服务，数字媒体内容语义标注服务，视频图像编辑合成处理服务，用户及其权限服务等。服务层之上是应用层，为最终用户提供云环境下的海量数字媒体素材管理应用、学术管理应用、用户管理应用，同时提供数字媒体领域的典型应用示范。
参阅图为2本发明的视频图像编辑合成服务结构图，本发明涉及的视频图像内容编辑合成软件主要包括三类，第一类是提取类，主要完成视频图像素材的结构分析，提取视频图像素材中具体应用需要的虚拟场景、场景对象和情节事件等。例如：结构分析和对象提取。第二类是组合类，主要根据应用需求确定构成虚拟场景的场景对象和视频场景，完无缝拼接等处理过程。例如：场景无缝拼接，场景合成。第三类是优化类，主要完成虚拟场景的风格化处理，优化虚拟场景的逼真效果、表现形式和交互方式。视频图像编辑合成软件服务，是软件服务的模式提供视频图像编辑合成功能，视频图像编辑合成软件服务主要包括三个模块：表示层，业务层和数据层，分层是为了实现“高内聚、低耦合”，这样有利于服务的开发、维护、部署和扩展。表示层，主要包括视图模块，控制模块和数据交换模块。视图模块是用户看到并与之交互的服务界面；控制模块主要负责响应用户的交互信息，以及控制视图类如何来显示处理的结果；数据交互模块负责将控制模块接收的交互信息进行编码，然后发送给后台业务层，并把业务层处理完的结果进行解码返回给控制模块。业务层主要包括业务逻辑模块和算法可执行文件两个部分；业务逻辑类用来负责接收前端的消息序列，并负责调用算法可执行文件，最后负责把处理结果返回给表示层；算法可执行文件，是由图像处理软件的封装核心函数生成，负责图像处理。数据层，即负责整个处理过程中对文件的读写操作。
依据参考图2介绍的服务总体结构，软件服务的主线流程是“操作-消息-服务”，把交互操作转换为消息，消息传输到后台的服务进行处理。由于不同图像处理服务仅在具体的用户交互操作和数据处理上存在差异，而交互操作和业务逻辑之间的数据通信方式存在共性，因此，本发明定义一个封装模版，提供了规范化的数据交互，消息格式化，消息解析，业务逻辑映射，文件读写等规范化接口。其中重点介绍消息序列和业务逻辑接口映射两个模块。
在封装模版中，首先对图像处理服务的消息格式进行了统一规范：a)图像为服务处理的基本输入参数，图像输入参数包括图像名称、高、宽和个数等属性；b)输入参数还有附件参数类型，附件输入参包括附件名称和附件个数等属性；c)输出参数图像包括名称、高、宽和个数等属性；d)视频图像的数据格式：支持RGBA/RGB/YUV；e)消息头要包含请求服务的名称，消息体包含图像输入参数和附件输入参数，然后对消息进行序列化；f)选取JSON（JavaScript Object Notation）作为服务参数的消息格式，JSON是一种轻量级的数据交换语言，以文字为基础，且易于让人阅读。
后台接收到前端的消息序列，首先要对消息进行解析，并实现消息与业务逻辑接口的映射。要实现业务逻辑接口的映射，需要对现有的业务逻辑接口进行统一管理和统一描述，然后建立映射关系。业务逻辑接口是对图像处理软件的核心部分，即处理算法，通过函数封装，组装成可被调用的接口，在封装之后为每个业务逻辑接口建立描述信息并保存在一个xml文件中，这个xml文件称作业务逻辑接口描述文件，描述文件主要包括以下内容：1）名称（name）；2）ID；3）算法执行文件存储路径(excutepath)；4）版本号（propsLastValue）；5）参数列表。这些描述文件会存放在同一个目录下，封装模版会遍历该目录，通过描述文件初始化一个业务逻辑接口映射表。当从前端获取消息之后，获取消息中务名称参数，通过服务名称可以在映射表中查询到对应的服务进行处理。
参阅图3本发明的视频图像虚拟场景生成应用界面图，主要包括三个区域，一个区域是服务列表区域，服务列表包含了7个图像处理服务，另一个区域是流程控制台区域，是用于对虚拟场景生成的流程控制，虚拟场景生成过程是一个对视频图像素材进行处理以及合成的过程，多个对象和多个场景组合成一个组合场景，组合场景与其他的对象再进行组合处理生成另一个组合场景，通过这种递归的方式最终生成一个虚拟场景。最后一个区域是预览区域，对中间结果和最终结果预览。在流程控制台中，所有的操作都是基于“节点”的，以节点代表图像处理服务和图像处理对象或者场景，以生成树代表流程。以“节点”和“树”表示虚拟场景生成系统的工作流程不仅使得整个虚拟场景生成的视频图像素材组合处理逻辑展示的非常清晰，同时也提供了非常简便的数据流处理操作，使得集成系统具有非常好的易用性；完成一个虚拟场景主要包括以下流程：1）新增一个读取素材节点，读取元素素材；2）新增一个对象提取服务节点，连接素材节点和对象提取节点，双击对象提取节点，弹出对象提取节点的交互界面，进行对象提取交互；3）得到提取的对象，可以在预览区域进行结果预览。为了实现视频图像处理服务运行实例的可视化，设计了VRect类，一个VRect对象就代表一个服务实例化，VRect在流程控制台的表示形式是一个圆角四边形。在VRect的功能主要有以下几方面：1）绘制“节点”：在流程控制台上绘制“节点”表示视频图像处理服务的运行实例。2）保存“节点”间的连接关系。VRect类的主要属性和成员函数如表格1和表格2所示。
表格1VRect类主要属性描述
表格2VRect类主要接口描述
| 函数 | 功能描述 |
| Connect | VRect与其他节点连接的响应事件 |
| Move | VRect移动响应事件 |
| Click | VRect单击响应事件 |
| Dblclick | VRect双击击响应事件 |
| Addcorrection | 添加连接关系 |
| deleteCorrection | 删除连接关系 |
服务运行实例和实例之间的连接关系的绘制由流程控制台的操作窗口Canvas_draw类实现，支持服务运行实例的显示、鼠标操作、以及“节点”之间的连接关系的显示。流程控制台主要完成业务逻辑上的一些机制，处理服务运行实例的的添加、运行运行实例之间的关系的管理，包括添加节点、删除节点、连接节点、节点绘制等。Canvas_draw类的主要属性和成员函数如表格3和表格4所示。
表格3Canvas_draw类主要属性描述
| 参数名称 | 参数描述 |
| CanvasWidth | 流程控制台的宽度 |
| CanvasHeight | 流程控制台的高度 |
| ctx | 流程控制台的控制文本 |
| VRectarr | 流程控制台的VRect数组，记录流程控制现有的VRect |
| select_rect | 流程控制台当前被选中的VRect |
| canvasstat | 流程控制台当前的状态，是节点连接还是预览 |
表格4Canvas_draw类主要接口描述
| 函数 | 功能描述 |
| addVRect | 流程控制台添加VRect |
| deleteVRect | 流程控制台删除VRect |
| JudegeIn | 判断鼠标所在的位置是否在某个VRect节点上 |
| drawLine | 绘制连线 |
| drawArrow | 绘制连线箭头 |
| clearcanvas | 清空流程控制台 |
| redraw | 流程控制台绘制，即将节点组成的树绘制出来 |
参阅图4为本发明的系统portal图。
参阅图5为本发明的系统部署图，最下层的是分布式的计算集群，通过云计算中间件CGSP，以资源池的形式，将分布式计算集群的计算资源、存储资源和网络资源整合起来；并提供资源调度、资源管理、资源监控等功能。本发明通过资源池的资源创建虚拟机来部署数字媒体资源云系统portal和各种服务，根据服务用户的请求量可以动态增加虚拟机的数量，以支撑服务的正常运行。
Claims (3)
1.一种数字媒体内容资源云系统的构建方法，其特征在于采用分层结构，包括资源层，中间件，服务层和应用层，每一层部件为上一层部件的服务生产者，并作为下一层部件的服务消费者，其中：
资源层主要包括物理资源和基础数据资源，为数字媒体的中间层、服务层、应用层提供物理资源和基础数据支撑，通过云计算软件CGSP集成计算资源、存储资源、网络资源等物理资源；构建数字媒体原始素材库、数字媒体内容素材库、数字媒体专业软件与知识库、数字媒体学科学术资源库、数字媒体用户库，基于这些子库构建了数字媒体数据库；
中间件层位于物理资源层之上，管理下层资源层的物理资源与数据资源，并且为上层服务层提供物理资源访问接口和数据资源访问接口，该层包括云中间件ChinaGridSupport Platform（简称CGSP）、数据库访问与集成中间件、以及其他中间件；
服务层在中间件之上，通过下层中间层提供的物理资源访问接口与数据资源访问接口，提供数字媒体相关的基础服务，为上层应用层提供服务支撑，服务层基于数据资源访问接口提供数字媒体资源检索、预览、标注服务，提供学术资源检索、自动更新、算法竞位排名服务，提供用户管理服务，另外，定义视频图像内容编辑合成软件服务封装模版，基于封装模版封装视频图像内容编辑合成软件服务；
应用层构建webos风格的portal，为最终用户提供统一的入口访问云环境下的数字媒体应用，主要包括海量数字媒体素材管理应用主要提供数字媒体资源检索、预览、标注、上传、下载功能；学术管理应用主要提供学术资源自动更新，学术资源检索，算法竞位排名功能；用户管理应用，主要提供用户注册、登陆，用户信息修改，增加删除用户功能，基于封装的视频图像处理服务，构建视频图像虚拟场景生成应用，同时集成了大量数字媒体领域的典型应用示范。
2.如权利要求1所述的数字媒体内容资源云系统的构建方法，其特征在于，在构建服务层时，定义了视频图像处理软件服务封装模版，该模版提供了服务所需的规范化的数据交互，消息格式化，消息解析，业务逻辑映射，文件读写规范化接口。
3.如权利要求1所述的数字媒体内容资源云系统的构建方法，其特征在于，在构建应用层时，基于封装的视频图像处理软件服务，构建虚拟场景生成应用，提供用户操作流程控制，可视化服务之间的数据流关系，服务节点的拖动、连接和删除操作，并且可以对每步处理结果进行预览；用户还可以从数字媒体资源云系统获取素材资源用于虚拟场景生成。
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