随着全国数字电视整体转换工程的推进，数字电视的平板化、大屏化和高清化，地面数字电视信号的开播、融合芯片的量产，以及日益丰富的高清互动应用，新型互动数字电视已深入到千家万户，成为集公共传播、信息服务、文化娱乐、交流互动于一体的数字家庭多媒体信息终端。广东省数字家庭行动计划提出了建设“以有线电视网络为主通道，数字电视为中心，以互动服务为导向，实现3C融合在家庭”的战略方针，积极推进数字家庭技术研究和数字家庭产业建设，已取得丰富的成果。从技术和产业的发展模式来看，数字家庭可以分为两个阶段，第一阶段即以互动电视为主设备，通过高清双向有线电视网络为主通道提供互动服务，第二阶段是以家庭网络为主，以多种业务系统融合共同提供应用服务。从国家数字家庭应用示范产业基地和试点建设情况分析，目前第一代数字家庭模式已经进入大规模试点应用阶段，第二代模式已开始启动。本文总结第一代数字家庭建设研究成果和经验，并对第二代数字家庭模式进行理论和模型上的探讨。　　 本文从国内外最新研究成果入手，结合国家数字家庭产业应用示范基地和番禺数字家庭试点的实践工作，按照理论模型、关键技术、标准规范和应用示范等方面对互动数字电视系统理论模型进行研究讨论，提出了新的理论和观点，概括起来主要包括如下几点：　　 第一，数字家庭互动电视系统理论模型研究。总结第一代数字家庭模式研究成果，在分析ISA和NGOD等现有互动电视业务系统架构的基础上，提出了一种基于前端、区端和终端相结合的三端融合的互动电视系统架构。该模型基于NGOD规范，设计了一种三端融合的体系模型。在该体系模型中区端作为关键环节，通过视频切换实现资源的高效利用。　　 第二，互动电视数字家庭网络模型研究及标准规范的制订。在数字家庭领域，国内相关标准建设相对滞后，标准规范研究、制定与应用的深度与广度均不足。本文通过对数字家庭网络模型和家庭网络设备描述文件的研究，建立数字家庭网络模型和设备描述模型，该理论模型已转化为两项国家标准。通过标准规范制订形成自主知识产权体系，为第二代数字家庭模式的相关研究和产品研发、产业应用提供支撑。　　 第三，基于互动电视的高清图像优化方法及算法设计。数字电视标清频道向高清频道切换的过程中产生如主体形变等诸多问题。本文结合国内外最新研究成果，提出了一种基于图像美感指数和主体显著度的视频优化算法，文章分析构图美感法则，找出影响图片美感的点和线的规律，并建立可量化的度量模型，从而实现数字电视中图像及视频的优化。实验表明，采用本算法处理的图像和视频具有更好的视觉感受。　　 第四，互动数字高清服务示范及应用。在本文前三部分研究成果的基础上，结合国家数字家庭产业应用示范基地的研发和试点建设，研究互动电视高清服务示范及应用。本文采用基于蝶型逆细分和自感应算法的逆过程迭代地进行简化的方法实现了高清互动电视手语互动服务，采用基于线性约束的网格变形和基于纹理的三维网格变形的方法，实现高清互动游戏应用。这些高清服务在试点实践中得到检验，效果良好。本文根据数字家庭试点建设情况，对交互电视十万户试点建设进行全面总结分析，最后论述了二十万户试点的建设规划方案。　　 综上，本文将国内外数字家庭互动电视最新理论成果和国家数字家庭应用示范产业基地的研发实践工作紧密结合，从理论模型、标准规范、核心算法、应用检验等四个不同的层次对数字家庭互动电视系统展开研究。本文的研究成果，在国家基地实践和番禺数字家庭试点建设中得到了很好的验证。