CN103444201A

CN103444201A - 隐藏和恢复视频流中的数据的方法

Info

Publication number: CN103444201A
Application number: CN2011800695965A
Authority: CN
Inventors: 埃文·M·福特
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2013-12-11
Also published as: EP2689589A1; KR20140008377A; US9088766B2; WO2012134417A1; US20130322852A1; JP2014512755A

Abstract

通过首先识别视频流中易于受到以视觉不可察方式改变的部分(2021、2023、2025、2026、2027和20211)，来开始对视频流(200)加标记以施加唯一标识符。因此，以随机变化的间隔在随机间隔处向所识别部分施加视觉不可察改变的组合，以便对视频流加标记。所述流中的每个改变与特定比特序列相关联，使得不同改变的组合获得能够特定地识别所述流的比特序列串。

Description

隐藏和恢复视频流中的数据的方法

技术领域

本发明涉及用于使用标识符对视频流加鉴证标记的方法，以便能够识别未授权内容复制的源。

背景技术

能够以例如电影、电视节目和游戏的形式显示视频信息的电子设备的倍增唤起对视频内容的更多需求。低成本视频记录设备的出现和避免反复制保护技术的能力导致未授权复制和发行这种视频内容。为了试图降低未授权复制的发生，内容创造者现在在视频内容中放置鉴证标记(forensic mark)，有时被称为水印，以便识别。通过追踪鉴证标记，内容创造者可以隔离未授权复制品的源。

鉴证标记可以采用多种形式。例如，内容创造者可以向每份或每批复制品施加唯一序列号。备选地，内容创造者可以应用字母数字字符或图形符号的唯一组合。标记的性质将依赖于多个因素，包括但不限于，内容本身的性质。

用于对鉴证视频内容加鉴证标记的当前技术遭受若干困难。在图像本身中放置鉴证标记引起如下缺点：鉴证标记变得易于发现，并且例如通过对该标记进行编辑或应用实体动画(pixilation)而变得易于避免。改变视频格式以产生鉴证标记引起如下缺点：将视频内容从一种格式转换为另一格式可以损坏该标记。

因此，需要克服上述缺点用于对鉴证视频内容加鉴证标记的技术。

发明内容

一种用于使用标识符来对视频流加标记的方法，开始于首先识别视频流中易于受到以视觉不可察方式而改变的部分。在此之后，以随机间隔将视觉不可察改变的组合施加到所识别的部分，以便对视频流加标记，从而允许随后的识别。在该流中的每个改变与特定比特序列相关联，使得不同改变的组合获得能够特定地识别该流的一串比特序列。

虽然复制和/或将视频流转换为不同文件格式，但是通过施加视觉不可察改变(例如，少量的拉伸和裁剪)的组合来标记视频流允许可恢复的标记的施加。

附图说明

图1示出了根据本发明原理优选实施例的用于使用可恢复标识符来标记视频流的系统的示意框图；

图2示出由图1的系统加标记的视频流的一部分；

图3示出了图2的视频流，示出针对不可察改变而选择的位置；

图4示出了图3的视频流的部分，指示将在何处发生视觉不可察改变并且发生多长时间；

图5示出了图4的视频流的部分，指示在每个所识别区域中发生视觉不可察改变的类型；

图6图形示出了向图5的改变后的视频流部分指派唯一标识符；

图7示出了用于加标记的视频流的帧；

图8示出了在第一裁剪操作之后图7的帧；

图9示出了图7的裁剪后帧的显示；

图10示出了在第二裁剪操作之后图7的帧；

图11示出了图10的裁剪后帧的显示；

图12示出了相互交叠地图9和11的裁剪后帧的显示；

图13图形示出了对所标记的视频流解码，以便获得与该流有关的标识符；

具体实施方式

图1示出了根据本原理优选实施例的用于标记视频流的多个部分以识别该流的系统10的示意框图。如以下文中所述，系统10通过应用视觉不可察改变裁剪的组合(例如，裁剪和拉伸)来施加标识符，并且随时间改变出现这种视觉不可察觉改变的位置。对视频流做出的改变保持足够小，以便在视觉上人眼注意不到。然而，虽然视觉不可察，但是与原始流相比，上述改变以足以实现检测的方式改变该流。因此，将改变后的视频流与原始流进行比较实现了标识符恢复，因此允许识别视频流的未授权复制品的源。

系统10包括通常由处理器14、键盘16和监视器18构成的计算机12。处理器14执行软件，如所述，检查从DVD播放器20、数据库22或其他视频源(未示出)接收的输入数据流，以便确定在何处并如何施加不可察改变(例如，裁剪和拉伸)的组合，从而唯一地识别视频流。在识别到如何及在何处施加视觉不可察改变的组合之后，由处理器14执行的软件应用视觉不可察改变的组合来获得加标记的视频流24，即，用唯一标识符标记的流。此外，计算机系统12具有以下能力：将以上述方式加标记的视频流与原始流进行比较，以便获取唯一标识符。

由于视频流的特定部分不包括改变的良好候选，所以检查视频流在用唯一标识符来标记视频流中起到重要作用。例如，改变(例如，通过裁剪或拉伸)包括具有固定参考点的场景的视频流部分，将在显示时变得明显，因此这种改变不是所期望的视觉不可察的。类似地，具有可预测运动的场景也是用于改变的不良候选。然而，具有晃动或其它类型运动的场景是用于改变(例如，通过拉伸或裁剪)的良好候选，这是由于这种组合改变对人眼而言看起来是视觉不可察的。

如先前所述，通过首先检查视频流以便确定哪个场景可以易于受到以视觉不可察方式的改变，开始根据本发明原理的对视频流加标记以施加唯一标识符的方法。图2示出了视频流200的示例性部分，所述视频流200包括视频内容的一部分。如在图2中所示，视频流200具有多个场景，识别作为场景201₁-202₁₁。本领域技术人员将认识到，图2的视频流200可以具有更多或更少数目的场景。如先前所述，由于即使再小的改变，例如，通过拉伸和裁剪而做出的改变，将变得相当明显，所以不是在视频流(例如，视频流部分200)中的所有场景都表示用于改变的良好候选。具有固定参考点的场景和具有可预测运动的场景构成用于改变的不良候选。另一方面，具有不可预测运动(例如，晃动)的场景，表示用于改变的良好候选。

参考图3，识别为用于改变的良好候选的场景用阴影表示，以时间度量。因此，对于图3的视频流200而言，场景201₁、201₃、201₅、201₆、201₇及201₁₁表示用于进行视觉不可察改变的良好候选。

为了增强本发明原理的视频流加标记技术的安全性，改变应在在所选场景的随机位置处并以随机间隔发生。图4示出了图3的视频流200，其中用实心条示出在所选场景202₁、202₃、202₅、202₆、202₇及202₁₁中的改变的位置和持续时间。

施加到所选场景的改变的类型将取决于多个因素，包括视频流的比特率，进行显示的场景部分，以及在场景内运动的类型和强度。关于施加到场景的改变的类型的盘的可以用作针对其后施加的所有识别数据的模板(template)，所述识别数据由图5中所述的视频场景指示，其中在所选场景之下示出符号指示施加的改变类型。在所述实施例中，在图5中的符号与裁剪区域的预期运动相对应。例如，与帧201₁相关联的箭头表示针对每个逻辑比特1裁剪区域从帧的底部移动到帧的顶部。在帧201₃的第一部分之下和帧201₇及帧201₁₁之下的角度向下的箭头表示裁剪帧从左上角移动到右下角的线性运动。在帧201₅中彼此相对的两个箭头表示针对每个逻辑比特1裁剪区域在整个帧上拉伸，并且从整个帧收缩，使得高效地放大或缩小视频内容。识别作为随机噪声的一些区域令盗版者几乎无法识别哪个场景包含数据，哪个场景不包含。

如先前所述，内容创造者可以选择向存储视频内容的有形介质(例如，DVD或蓝光盘)每份复制品指派单独标识符，例如，数字序列号。由关于图5描述的符号中对应的一个符号所表示的每种类型的改变，具有指派的数字字符，通常是二进制比特的组合。在将原始视频内容复制到有形介质上的处理期间，唯一标识符连同图5中示出的不同可能改变的模板一起经历计算机系统12的处理，如图6中所示。计算机系统12改变视频内容(例如，视频流200)的至少一部分内的所选场景，以便用唯一标识符标记该视频内容。应注意，序列号比特不必按顺序存在，并且可以(应该)在整个视频流期间重复多次。如果未授权的视频是由拼接在一起的多个视频源构成，则这提供指示符。

为了理解对视频流做出视觉不可察改变(例如，裁剪)以用唯一标识符标记流的处理，参考图7，图7示出了原始视频的帧700，其中帧700示出为电影帧。为了最小化改变(例如，裁剪)的影响，帧700应具有大于应用于图像捕获的帧的尺寸。此外，如有可能分辨率应超过1920×1080。

参考图8，对帧700进行裁剪，由裁剪区域800表示，以便使用给定的视频格式进行分发。裁剪区域可以是几乎与原始源(具有非常小的移动)同样大，或与所支持分辨率同样小。如果裁剪区域表示具有大于所支持分辨率的尺寸的区域，则压缩裁剪区域以便适合所支持的分辨率。裁剪区域必须具有与所支持分辨率相同的长宽比。只要结果经历到所支持分辨率的压缩，裁剪区域就可以在内容期间改变大小。丢弃在帧700中在裁剪区域800外的区域。

图9示出了典型的16×9格式显示设备900。当在裁剪区域800中出现的图像在显示设备900上进行显示时，裁剪区域800中的图像占据整个屏幕。假定显示在显示设备900上的视频内容源自未授权的复制品，在未授权的复制品和原件之间可能不存在差别(除了在格式转换中的任何质量损失)。因此，裁剪图像的简单动作将不会轻易地获得用于识别复制品的源的机制。

如之前所述，本发明原理的加标记技术有利地以随机方式变化视频流200中做出的改变的位置和持续时间。图10示出帧700的第二裁剪，以便产生与裁剪后区域800偏离的第二裁剪区域1000。裁剪区域800和100之间的偏移较小，在图10中进行了放大。在裁剪区域之间的过渡(即，出于标记目的在视频流中做出的改变)与特定比特序列相关联，使得不同改变(例如，拉伸和裁剪)的组合将获得比特序列的唯一串，作为序列号。假定在具有运动的场景之间有充足的时间，在裁剪区域之间的过渡看起来平滑。为了避免图片在屏幕上的移位，当在帧中存在足够的运动时，应发生通过裁剪来改变场景，使得裁剪对于人眼而言是视觉不可察的。图11示出了观察者观察到的裁剪区域100的屏幕显示。

图12示出了裁剪区域的重叠，因此揭示了运动的类型和方向，以便在视频流中表示针对这个改变的关联逻辑比特。如在图12中所示，裁剪区域1000逆时针移动，这使得图像向相反的方向运动。运动的类型和方向可以根据场景而不同。将未知视频与原始视频在固定位置重叠使其容易确定视频的运动。

实际上，当在分发之前发生向视频流施加的改变时，本发明原理的加标记方法最有效。然而，如上所述，假定广泛认可该技术，通过做出视觉不可察改变来对视频流加标记可以发生在视频内容的分发之后。在分发之后向视频流施加改变需要具有唯一ID的视频内容，而不是媒体。此外需要发生图5的模板的广播。在视频内容的分发之后向视频流施加改变可能呈现(render)更易受到攻击的内容，而不是提供能够实时广播的更划算的解决方案。

现在参考图13，计算机系统12也可以用于承担将视频内容的未授权复制品与内容的原始复制品进行比较，以便恢复唯一标识符来有助于识别未授权复制品的源，所述视频内容具有以所述形式标记的视频流202。为了识别序列号，计算机系统12应当将在视频内容中做出的改变关联到与每个可能的不同改变相关联的比特序列。

以上描述了一种用于使用唯一标识符来标记视频内容的技术。

Claims

1.一种用于使用标识符来对视频流加标记的方法，包括如下步骤：

识别视频流内易于受到以视觉不可察方式的改变的部分；以及

在随机位置处以随机间隔将视觉不可察改变的组合施加到所识别部分，其中所述流中的每个改变与特定比特序列相关联，使得改变的组合获得能够特定地识别所述流的比特序列串。

2.根据权利要求1所述的方法，其中改变的组合中的至少一个包括拉伸所述流的所识别部分。

3.根据权利要求1所述的方法，其中改变的组合中的至少另一个包括裁剪所述流的所识别部分。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述识别步骤包括：识别视频流中具有不可预测运动的部分的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其中对流加标记发生在分发之前。

6.一种从视频流中恢复标识符的方法，所述视频流是通过以随机间隔向识别部分施加视觉不可察改变的组合来加标记的；其中所述流中的每个改变与特定比特序列相关联，所述方法包括如下步骤：

比较加标记的流和流的原始版本，以确定加标记的流中做出的改变的组合；以及

关联所确定的改变的组合，以识别与每个改变相关联的比特序列，并从而恢复与加标记的流相关联的标识符。

7.一种用于使用标识符来标记视频流的设备，包括：

用于识别视频流内易于受到以视觉不可察方式改变的部分的装置；以及

用于在随机位置处以随机间隔将视觉不可察改变的组合施加到所识别部分的装置，其中所述流中的每个改变与特定比特序列相关联，使得改变的组合获得能够特定地识别所述流的比特序列串。

8.根据权利要求7所述的设备，其中改变的组合中的至少一个包括拉伸所述流的所识别部分。

9.根据权利要求7所述的设备，其中改变的组合中的至少另一个包括裁剪所述流的所识别部分。

10.根据权利要求7所述的设备，其中所述识别装置识别视频流中具有不可预测运动的部分。

11.根据权利要求7所述的设备，其中所述设备在分发之前对所述流加标记。

12.一种针对用于从视频流中恢复标识符的方法的设备，所述视频流是通过以随机间隔向所识别部分施加视觉不可察改变的组合来加标记的，所述设备包括：

用于比较加标记的流和流的原始版本以确定加标记的流中做出的改变的组合的装置；以及

用于关联所确定的改变的组合以识别与每个改变相关联的比特序列并且从而恢复与加标记的流相关联的标识符的装置。