[發明專利]基于人眼視覺在空域上融合特性的二維碼隱藏畫面系統

有效

• 申請號: 201710375475.2
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107205155B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 陳遠春;翟廣濤;陳琦;楊澤銳;張浩翔;曾益
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04N19/467
• 分類號: H04N19/467;H04N21/8358
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種基于人眼視覺在空域上融合特性的二維碼隱藏畫面系統，其特征在于：包括預處理模塊、輸入模塊、顯示模塊，其中：

所述預處理模塊，對于目標視圖和二維碼進行灰度域上的最優解計算，結合人眼的連續采樣和攝影設備的離散采樣的特點，使得處理過的超高清視頻圖像在所述顯示模塊的高分辨率顯示設備上播放時人眼看不到二維碼而攝影設備能掃出二維碼；

所述輸入模塊，用于接收經過所述預處理模塊處理過的超高清視頻圖像，并將所述超高清視頻圖像存入片外存儲器；

所述顯示模塊，用于從所述片外存儲器讀入所述超高清視頻圖像，在高分辨率顯示設備上投影出處理過的超高清視頻圖像流；

所述預處理模塊，采用二維碼隱藏模型實現，該模型是基于空域的心理視覺調制技術；

所述二維碼隱藏模型，將二維碼嵌入目標視圖，人眼的視覺系統是對于亮度域進行連續積分的，攝影設備的半導體圖像傳感器需要時間訪問寄存器，會適時通過在連續光源下離散的采樣形成圖像；對于二維碼和最終人裸眼能看到的目標視圖進行灰度域上的最優解計算，即優化求解使得要嵌入的二維碼和目標視圖的視覺差距最小化，使得處理過的超高清視頻圖像能夠實現人眼看不到二維碼而攝影設備能掃出二維碼；

所述二維碼隱藏模型，其實現二維碼融合以及隱藏，過程具體如下：

首先，在人眼的視覺系統中，是對于亮度域進行連續積分的，一個完整的圖片i可以被表示為或者被寫作如下公式：

其中x_j為人眼所連續積分的各個基礎視圖，其中的||·||_F是弗羅貝尼烏斯范數，用來衡量目標圖像和重構圖像之間的差異性；0≤X≤1是因為在灰度域上衡量視圖基，它們的灰度值有上限和下限，簡化為0-1，其中K為圖片的像素點行數、X₁為要處理的目標視圖的原始圖像，1代表著該視圖中所有的權重系數w都取1；

其次，優化求解使得二維碼c和原始視圖y’的視覺差距最小化，即使得二維碼c和目標視圖y的視覺差距最小化，求解得：

其中w由攝影設備所決定，參數X_w表示目標視圖在調制系數為w的攝影設備下的圖像，與上面的X₁相對應；弗羅貝尼烏斯范數很小時可以近似y＝y’；

結合上述公式(1)、(2)，權重方程被表示為：

其中λ是一個非負的權重系數；

上式或被重表示為：

其中攝影設備的參數是能在編程的設備中調制的，w理論上做到取任何值，為了簡化算法，以w＝[1,0,...,0]^T來計算，即第一個基礎視圖就是二維碼c；

在融合以及隱藏過程中不可避免地會存在著殘留，將這個殘留定義為

這里的Y^(p)是第p行的二維碼未被隱藏的殘留，Y是目標視圖，X_:j是第j列矩陣，W_j:是第j行對應的調制系數矩陣，用X_:jW_j:來表示第j列的調制后的圖片的像素列；

對于p＝1,2,...,K，成本函數的變化率表示為

這里W_p:是第p行對應的調制系數矩陣，W_p:^T是第p行的調制系數矩陣的轉置矩陣；通過把變化率取0，總結出下面的方程：

W是調制系數矩陣，W^T是調制系數矩陣的轉置，[0,1]表示調制系數矩陣W的每一個元素是在0到1之間的，利用該方程，在實驗中不斷嘗試，求得一個更好的融合系數，從而獲得最優解即最優化的系統結果，實現處理過的視頻能夠實現人眼看不到二維碼而攝影設備能掃出二維碼。

2.根據權利要求1所述的基于人眼視覺在空域上融合特性的二維碼隱藏畫面系統，其特征在于：所述顯示模塊，采用分辨率大于200PPI的顯示顯示器播放預處理的嵌入了二維碼的預處理視頻，利用高分辨率顯示器對于人眼在空域上的冗余以及人眼和攝影設備采樣方式的區別，實現人眼看到正常圖像的同時，用攝影設備能拍出清晰的嵌入了二維碼的圖片。