[發明專利]視頻水印的系數修改

無效

• 申請號: 200580051528.0
• 申請日: 2005-09-09
• 公開（公告）號: CN101258521A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 賈斯廷·皮卡爾;趙鍵
• 申請（專利權）人: 湯姆森許可貿易公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 羅松梅

技術領域

本發明涉及對視頻內容加水印，更具體地，涉及在數字電影應用中嵌入并檢測水印。

背景技術

視頻包含空間和時間軸?？梢栽诳臻g域或在變換域中表示圖像(以及類似的視頻幀)。在空間域(也稱為‘基帶’域)中，將圖像表示為像素值的柵格?？梢愿鶕臻g域圖像的數學變換來計算像素化(即，離散)的圖像的變換域表示。通常，該變換優選是可逆的，或者是至少沒有明顯信息丟失的可逆的。存在多個變換域，最熟悉的是FFT(快速傅立葉變換)、用于JPEG壓縮算法中的DCT(離散余弦變換)和用于JPEG2000壓縮算法中的DWT(離散小波變換)。在變換域中表示內容的一個優點在于，通?？梢允乖摫硎颈阮愃聘兄|量的基帶表示更加緊湊。存在將水印嵌入基帶以及變換域中的加水印方法。

視頻或視頻圖像使其自身應用各種加水印方式?？梢曰谶x擇用于加水印的視頻的空間結構、時間結構、還是整體三維結構將這些視頻水印方式分為三類。

空間視頻加水印算法通過使用現有圖像加水印算法的逐幀標記，將對靜態圖像加水印擴展至對視頻加水印。在現有技術中，逐幀水印是在特定間隔上在每幀內進行重復，其中該間隔是任意的，并且可以是多達整個視頻的若干幀。在檢測器側，有利地，功率信噪比(PSNR)在多個連續幀上重復相同的水印。然而，如果每個幀具有相同的水印圖案，則必須保持特別關注，以避免可能的幀沖突攻擊。另一方面，如果每幀改變水印，則難以檢測，同時導致顫動(flicker)的偽像，并仍易于受到視頻穩定區域中的沖突攻擊。

作為改進，沒有必要每幀加水印。在現有技術中，僅對自動選擇的“關鍵幀”(以及該關鍵幀周圍的若干幀)加水印。關鍵幀是在兩個邊界鏡頭幀之間發現的穩態幀，并且甚至在幀率改變之后再次是可靠的。僅對關鍵幀加水印不但減小了對保真度限制的壓力，而且還可以導致更多的安全性和更小的計算強度。

盡管空間域水印可以從對于幾何變換是穩健的靜態圖像水印技術(例如使用幾何不變水印、或者以平鋪圖案復制水印、或者使用傅立葉域中的模板)中受益，但是由于在投射電影的便攜式攝像機捕獲的過程中出現的屏幕彎曲和幾何變換而難以倒轉。此外，這兩種方式并不能抵御信號處理攻擊，例如，可能容易地刪除傅立葉域中的模板。因此，如果使用原始內容進行登記，可以更容易和安全地檢測到空間域水印。在現有技術中，使用半自動登記方法，該方法將原始幀中的特征點與所提取的幀中的特征點相匹配。針對平面屏幕上的投射，必須匹配最少四個參考點以倒轉該變換。操作者從預先計算的特征點集中手動選擇至少四個特征點?？梢酝耆詣拥剡M行兩級登記：首先在時間域中，然后在空間域中。通過水印檢測器訪問幀簽名的數據庫(也稱為指紋、軟散列或消息摘要)，以將所提取的關鍵幀與相應的原始幀相匹配。然后將后者用于測試幀的自動空間登記。

然而，應當注意，選擇關鍵幀的計算需要即將到來的幀，這在針對實時應用嵌入水印時并不可用?？蛇x方法將會是保持幀處理和回放之間的恒定時間延遲。

現有技術的時間水印方案僅通過改變每幀中的整體亮度，使用時間軸插入水印。這使水印對于幾何失真有著固有的穩健性，并在便攜式攝像機攻擊之后簡化水印?？梢允褂帽绢I域已知的其他方法來提高水印對時間低通濾波的穩健性(典型地在對攝像后的視頻去顫動時應用)。然而，水印對于時間去同步來說是脆弱的(尤其在幀編輯之后)。然而，也可以通過匹配去同步和原始視頻之間的關鍵幀來恢復同步。

兩種先前的方式(空間或時間水印)使用三個可用維中的一個或兩個來加水印。視頻中的三個可用維中的一個或兩個中的水印結構的缺乏導致了對可用于水印的空間的不最適宜的使用。Bloom等在美國專利號6,885,757“用于提供非對稱水印載體的方法和設備”中描述的方法完全利用了視頻的結構。在它們的擴譜方法中，該技術是明顯穩健并安全的，但是檢測器必須在檢測前使測試視頻與原始視頻同步。

發明內容

本發明的一方面涉及在連續幀或單個幀內偽隨機地插入特定系數屬性值之間的基于限制的關系。該關系對水印信息進行編碼。

‘系數’被表示為數據元素集合，該數據元素集合包含視頻、圖像或音頻數據。術語“內容”將被用作表示數據元素的任意集合的通用術語。如果內容在基帶域中，則系數將表示“基帶系數”。如果內容在變換域中，則系數將表示為“變換系數”。例如，如果在空間域中表示圖像或視頻的每個幀，則像素是圖像系數。如果在變換域中表示圖像幀，則變換后圖像的值是圖像系數。