基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種視頻顯示和視頻處理技術(shù)領(lǐng)域的視頻播放技術(shù)，具體地，涉 及的是一種基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)美國電影協(xié)會的記錄，電影盜版使電影行業(yè)每年損失高達(dá)60億美元。電影盜 版對整個經(jīng)濟(jì)行業(yè)都有著深遠(yuǎn)的影響，以至于它在每個國家都被認(rèn)為是一種犯罪行為。而 盜版電影的一種主要來源是攝像偷拍，也就是在電影劇院通過便攜式設(shè)備偷拍電影。盡管 BBC報道說77%的電影盜版可能來自于行業(yè)內(nèi)部人員和提供給影評人的預(yù)先電影副本，但 是攝像偷拍仍然是在線盜版電影的一個重要來源。在最近的幾十年，互聯(lián)網(wǎng)帶寬和點對點 協(xié)議的發(fā)展都促進(jìn)了盜版電影的進(jìn)一步流通。
[0003] 為了檢測未被授權(quán)非法傳播的數(shù)字多媒體視頻，水印技術(shù)已經(jīng)被普遍的研宄并應(yīng) 用廣泛。在制作電影或者電影投射階段，可以采取在電影里植入使人眼看不到"圖案"信息 的方法。如果這些電影被攝像機(jī)偷拍記錄，這個嵌入的圖譜可以被提取出來而識別盜版的 源頭。一些行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者為了識別和追蹤盜版電影，提出了通過編碼反盜版（CAP)的方法，即 往電影里增加水印。第一個編碼反盜版是被Kodak設(shè)計的，隨后DeluxeLaboratories對 其進(jìn)行改善。Philips在2006年也提出了一個名叫CineFence的標(biāo)識系統(tǒng)。然而，水印技 術(shù)只是一種被動的措施，它不能消除和阻止攝像偷拍。
[0004] 另一方面，相機(jī)干擾技術(shù)旨在通過嚴(yán)重破壞的電影視覺質(zhì)量來消除攝像偷拍，同 時要使這些干擾信號不會影響影院的觀眾。早期大量的相機(jī)干擾方法主要利用了成像傳感 器響應(yīng)紅外線的原理。為了干擾移動攝像機(jī)以及在拍攝的畫面中生成亮光，紅外發(fā)射源被 安裝在電影院內(nèi)。除了那些發(fā)射器等額外的成本費和日常操作費用，這種方案可以通過在 鏡頭上附上適當(dāng)?shù)倪^濾器。
[0005] 在相機(jī)干擾技術(shù)發(fā)展中，當(dāng)顯示和采樣率之間不匹配時，提出了利用人眼和成像 傳感器之間成像機(jī)制的差異性來消除攝像偷拍。對于人眼視覺系統(tǒng)，一張穩(wěn)定的圖像是在 光場上通過連續(xù)的積分形成的，而半導(dǎo)體圖像傳感器則在連續(xù)光源下通過離散的采樣形成 圖像。數(shù)字相機(jī)中有兩款常用的傳感器，CCD和CMOS。而在CCD成像傳感器中存在三個結(jié) 構(gòu)性差異，即全幀、幀轉(zhuǎn)移和線路轉(zhuǎn)移。全幀CCD采用循序漸進(jìn)的方式工作，當(dāng)殘留電荷被 消除后，快門便會打開，寄存器將暴露在光線中。然后快門完成曝光，那些在并行寄存器中 的電荷逐步轉(zhuǎn)移到串行寄存器進(jìn)行放大，并且最后被傳達(dá)出來或者數(shù)字化。對于每一幀圖 像的處理時間，數(shù)碼相機(jī)最高的幀率是由幀獲取時間ta和幀讀取時間tJ夬定的，其中最高 幀率f=lAta+t,)。因此，如果放映機(jī)足夠快，由于CCD工作機(jī)制的限制，數(shù)碼相機(jī)不可能 捕捉到屏幕中的全部信息。
[0006] 為了減少幀讀取時間&，有幾種加速的方法，比如像素組合、減少陣列掃描、雙核 或四核串行寄存器設(shè)計等。然而，這些解決方案既減少了空間分辨率，同時也增加了成本。 在其他兩個CCD結(jié)構(gòu)中，即幀轉(zhuǎn)移和線路轉(zhuǎn)移，有一個額外的傳感器陣列或額外的傳感器 線被當(dāng)做專用寄存器使用。這些額外的傳感器被鋁箔紙所覆蓋，不需要機(jī)械快門。當(dāng)電荷 轉(zhuǎn)移到額外的寄存器，這些暴露的傳感器可以繼續(xù)成像處理。這些CCD類型是專門為高速 成像和市場高端消費場合所設(shè)計的。由于一些更復(fù)雜電路嵌入，除了每個傳感器或傳感器 的陣列可以被獨立重置以外，CMOS的工作機(jī)制和CCD的很像。因此，CMOS不需要機(jī)械快門， 但在每一幀成像過程中還是存在一個很短暫的緘默期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提出了一種基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷 拍的視頻播放方法及系統(tǒng)，有效解決了電影院攝像偷拍的問題。
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0009] 本發(fā)明提供一種基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法，所述方法利用 人眼和數(shù)字視頻采集設(shè)備之間成像機(jī)制的差異性，在電影里植入一標(biāo)志信息，該標(biāo)志信息 在視頻播放時不能被人眼視覺系統(tǒng)看到，但能夠被數(shù)字視頻采集設(shè)備采集；如果這些電影 被數(shù)字視頻采集設(shè)備偷拍記錄，這個植入的標(biāo)志信息可以被提取出來而識別盜版的源頭。
[0010] 優(yōu)選地，為了消除數(shù)字視頻采集設(shè)備偷拍，本發(fā)明通過設(shè)計播放設(shè)備發(fā)出的光信 號，不對電影院的觀眾造成影響。令顯示頻率fd和人類視覺系統(tǒng)的閃爍融合頻率ff之間的 一個比例為M，即fd=M*ff，M是一個正整數(shù)。令數(shù)字視頻采集設(shè)備拍攝的時間采樣率表示 成f= [f\，f2,...，fk]T，其中fk表示k個視頻幀，并且插入一些零來反映數(shù)字視頻采集設(shè)備 的緘默期。假設(shè)這個內(nèi)核函數(shù)f= [4 4，...，fk]T是標(biāo)準(zhǔn)化的，也就男
【主權(quán)項】
1. 一種基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法，其特征在于，所述方法利用 人眼和數(shù)字視頻采集設(shè)備之間成像機(jī)制的差異性，在電影里植入一標(biāo)志信息，該標(biāo)志信息 在視頻播放時不能被人眼視覺系統(tǒng)看到，但能夠被數(shù)字視頻采集設(shè)備采集；如果這些電影 被數(shù)字視頻采集設(shè)備偷拍記錄，這個植入的標(biāo)志信息可以被提取出來而識別盜版的源頭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法，其特征在 于，所述電影通過播放設(shè)備顯示，令顯示頻率f d和人類視覺系統(tǒng)的閃爍融合頻率ff之間的 一個比例為M，即fd= M*f f，M是一個正整數(shù)；令數(shù)字視頻采集設(shè)備拍攝的時間采樣率表示 成f = [f\，f2,. . .，fk]T，其中fk表示k個視頻幀，并且插入一些零來反映數(shù)字視頻采集設(shè)備 的緘默期；假設(shè)這個內(nèi)核函數(shù)f = [f\，f2,. . .，fk]T是標(biāo)準(zhǔn)化的，也就是
k是一 個正整數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法，其特征在 于，對于用矢量化形式給定的任意視頻幀ycie RN，R是視頻幀，N表示視頻每一幀的像素，為 了用播放設(shè)備顯示，在下式目標(biāo)函數(shù)最小化的標(biāo)準(zhǔn)下，需要計算一序列連續(xù)的視頻幀，分別 令一序列的視頻幀為X 1, χ2, ... xk，
其中K表示視頻幀的總幀數(shù)，I I · I I表示向量的2范數(shù)，
是 由所有的視頻幀集合而成，和原視頻盡可能的接近，即視覺效果應(yīng)該達(dá)到最小化；
規(guī)定通過數(shù)字視頻采集設(shè)備捕捉到的圖像應(yīng)該盡可能得和原視頻 幀不同，即給盜版視頻增加的干擾最大化，其中拉格朗日乘法算子λ對這兩種矛盾的需求 起到平衡的效果，λ介于〇和1之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法，其特征在 于，用更緊湊的形式得到新的目標(biāo)函數(shù)如下式所示：
其[
c為前述矢量化視頻幀礦所分解得到的構(gòu)圖基，e為 全1列向量，N表示一幀視頻的像素，K表示視頻總幀數(shù)；然而，相對于投射幀的起始時間，記 錄幀的起始時間是一個隨機(jī)變量，這種時域的不匹配相當(dāng)于抽樣內(nèi)核函數(shù)f的循環(huán)移位； 定義轉(zhuǎn)移的內(nèi)核函數(shù)為fk= [f k,. . .，fK, . . .，fk-J，其中，K表示視頻總幀數(shù)，下標(biāo)k表示 移位數(shù)，對所有可能的起始時間求平均值，得：
對于任何給定的空間位置，上式計算每一幀的對應(yīng)像素能在不影響觀眾視覺效果的前 提下及時的隨機(jī)排列，同樣的，像素值的整合也可以實時的保持不變，但是這給數(shù)字視頻采 集設(shè)備捕捉的視頻幀引入了空間噪聲，降低了盜版電影的視覺效果。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法， 其特征在于，為了對數(shù)字視頻采集設(shè)備偷拍更有效的干擾，將視覺上的破壞模型植入到視 頻幀中，這種模型用來對觀看盜版電影的觀眾引起令人不愉快和反感的視覺效果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法，其特征在 于，為了植入這種具備干擾性的模型，目標(biāo)函數(shù)采用下式：
其中yk，k = 1，2,...，K，參數(shù)與上式相同是選擇的干擾信號，在這種情況下，讓目標(biāo)函 數(shù)的每一項都最小化，也就是讓設(shè)計的函數(shù)使觀眾看到映像的盡可能的接近原視頻的視覺 效果，并同時讓捕捉到的視頻表現(xiàn)出植入的干擾模型。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法，其特征在 于，因為播放設(shè)備不能生成負(fù)能量，下面的優(yōu)化問題在視頻幀X上不得不利用一個非負(fù)性 約束，上述的約束優(yōu)化問題被寫成以下的矩陣形式： mini |Y-XA| |F，X e [〇, 1] 其中 Y= [y〇 = [e，Af1, λ?·2，···，AfJ/K I I ^是酉不變范數(shù)，F(xiàn)是范數(shù)的維數(shù)，K表示視頻總幀數(shù)，λ為拉格朗日乘法算子，λ 介于0和1之間。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于心理視覺調(diào)制的防攝像偷拍的視頻播放方法，所述方法利用人眼和數(shù)字視頻采集設(shè)備之間成像機(jī)制的差異性，在電影里植入一標(biāo)志信息，該標(biāo)志信息在視頻播放時不能被人眼視覺系統(tǒng)看到，但能夠被數(shù)字視頻采集設(shè)備采集；如果這些電影被數(shù)字視頻采集設(shè)備偷拍記錄，這個植入的標(biāo)志信息可以被提取出來而識別盜版的源頭。一個視頻幀被分解成許多原子幀，當(dāng)這些原子幀以高于60Hz的幀率顯示時，觀眾能夠體驗到標(biāo)準(zhǔn)的不帶任何附加人工產(chǎn)品的影像播放視覺效果，但是通過攝像機(jī)捕獲的視頻幀將包含預(yù)先設(shè)置的標(biāo)志，影響視頻視覺質(zhì)量，使盜版視頻內(nèi)容失去其商業(yè)價值，從而有效的解決了電影院攝像偷拍的問題。
【IPC分類】H04N17-00, H04N21-8358
【公開號】CN104869476
【申請?zhí)枴緾N201510253846
【發(fā)明人】胡春嘉, 翟廣濤, 陳遠(yuǎn)春, 高忠派
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月18日