JP4851690B2 - ビデオ画像のシーケンスに透かし入れする方法、装置、及び、コンピュータプログラム - Google Patents
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Description
ビデオシーケンスの代替のサイズが、静止画像のそれより遙かに大きいため、マークの挿入スペースがビデオシーケンス中では遙かに大きなものとなってしまう。
静止画像と比較して、ビデオシーケンスは時間というディメンジョンを有しており、これを、マークの挿入のために用いることができる。
ビデオシーケンスの透かし入れスキームの複雑性は、マークの挿入と検出をリアルタイムで実行することを可能とするほど十分低くなければならない。
物体が動くため、ユーザに対するその知覚可能性がしばしば増すために、ビデオシーケンスのマークを静止画像の場合より見えにくくしなければならない。
ビデオストリームは、シーケンスの概略サイズを減少させるためしばしば圧縮される。 最も一般的に用いられる圧縮基準はMPEG2基準であり、マークはフォーマット自体の中に直接に挿入することができる。しかしながら、伸張されたフォーマット中への挿入は、その結果、圧縮後のファイルサイズが増すことがないようにすべきである。
ビデオシーケンスは、静止画像より多くの攻撃(attack)を受ける可能性があり、また、このため、しばしば、マークまたは透かしを冗長に挿入して、このような攻撃が成功する機会を減少させ、透かしをよりロバスト(robust)なものとする。透かしがシーケンス中に冗長に挿入される場合、この透かしをシーケンスのすべての画像の平均値を計算することによって推定できることがある。したがって、考慮されているビデオシーケンスの正確なサブシーケンスを選択することによって、またはこのシーケンスの画像が失われることによって、発生した同期が失われた後であっても、透かしまたは署名を検出することができるべきであるというさらなる制約がある。
16ビット又は32ビットの長さを持つバイナリシーケンスであるマークを発生する第一のステップ。
このマークを挿入する第二のステップ。ここで、このようにするために、モーションベクトルが、MPEG4コーデック(すなわち、コーダ/デコーダ)によって得られた圧縮済みのビデオストリームから抽出される。このビデオストリームが伸張される場合には、このストリームを圧縮する予備のステップがある。別のマーク付けステップが、モーションベクトルの二つの成分の内の一方に適用される。画像毎に一ブロックのランダムに選択されて、そのモーションベクトルが計算される。マークの内の二ビットが、モーションベクトルの各成分中へと挿入される。
Vがモーションベクトルの縦方向成分を示し、もし、b={0、1}が隠匿(conceal)すべきビットの値である場合には、次の式が、bをVへと挿入するためのアルゴリズムである。
((V*q+T)mod[2]≠bであれば、
V’=V+δであり、
そうでなければ、V’=Vであり、
T=2*dimであり、
ここで、dim=動きの推定のための探索ウインドウのサイズであり、
δ=(2.n+1)/qであり、
モーションベクトルが零ベクトルであれば、n=1であり、
そうでなければ、n=0であり、
q=モーションベクトルの振幅の変調計数であり、
V’はマーク付けされたモーションベクトルである。
言い換えれば、マーク中のビットの数と同じ数、すなわち、16個または32個のモーションベクトルが選択される。すると、そのパリティを修正する際に、この選択された16個または32個のベクトルの各々に対して、それに対応する、マークのビットがモーションベクトルの成分の内の一つが、たとえば、縦成分中へと挿入される。
マークを抽出する第三のステップ。このステップ中に、V’とマーク付けされたモーションベクトルが、圧縮されたストリームから抽出される。そして、このマークが次のように抽出される。
b=(V*q+T)mod[2]
前記シーケンス内の二つの画像同士間の動きを推定して、前記少なくとも一つの透かしが入ったモーションベクトルを得るステップと、
該モーションベクトルに関連する識別可能なバイナリ値を有する二つのタイプの相補的ゾーンに仕切られた基準空間における前記透かしが入ったモーションベクトルの位置を分析するステップと、
前記モーションベクトルが存在するゾーンのバイナリ値を前記透かし入れビットに割り当てるステップと
を含んでなる。
前記シーケンスの内の二つの画像同士間の動きを推定して、前記少なくとも一つの透かしが入ったモーションベクトルを得る手段と、
該モーションベクトルに関連する識別可能なバイナリ値を有する二つのタイプの相補的ゾーンに仕切られた基準空間における前記透かしが入ったモーションベクトルの位置を分析する手段と、
前記モーションベクトルが存在するゾーンのバイナリ値を前記透かし入れビットに割り当てる手段と
を含んでなる。
前記シーケンスの内の二つの画像同士間の動きを推定することによって得られた少なくとも一つのモーションベクトル中に少なくとも一つの透かし入れビットを挿入して、少なくとも一つの透かしが入ったモーションベクトルを得るステップであり、前記モーションベクトルは、該モーションベクトルに関連する識別可能なバイナリ値を有する二つのタイプの相補的ゾーンに仕切られる基準空間中でのその座標によって識別される、前記ステップを実行するコンピュータ読みとり可能なプログラミング手段と、
必要に応じて、前記モーションベクトルの座標を修正することにより、前記モーションベクトルが、挿入されるべき前記透かし入れビットに対応するバイナリ値ゾーン内に位置付けされるようにするステップを実行するコンピュータ読みとり可能な手段と、
少なくとも二つの潜在的な透かしが入ったモーションベクトルを決定するステップと、前記潜在的な透かしが入ったモーションベクトルの内から、少なくとも一つの所定の判断基準にしたがって最適な透かしが入ったモーションベクトルを選択することにより、前記モーションベクトルの修正された座標が、前記最適な透かしが入ったモーションベクトルの座標となるようにするステップとを実行するコンピュータ読みとり可能な手段と
を含んでなる、コンピュータにおいて使用可能なキャリア中に記録されているプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品にも関する。
透かし入れすることによって悪意ある個人が画面上に投影されたフィルムを記録することを防止することが求められるディジタルシネマ。
DVDの保護であり、この目的のために、この種のキャリアの保護のために今まで用いられてきた方法よりロバストである透かし入れ技法によって無許可のコピーの蔓延を防止することが求められる。
高いビットレートの将来の応用分野の内の一つを代表し、今日のペイパービューシステムに近いシステムであるオンラインシネマ。
第一の方法によれば、動き補償を画像のブロックのすべてに対して、これらのブロックが、透かし入れされたモーションベクトルに関連していても透かし入れされていないモーションベクトルに関連していても、実行される。
第二の方法では、補償は、参照番号13のステップで選択されたブロックに対して実行され、この画像は残っているオリジナルのブロックによって完成され、これにより、より高い品質の画像を得るようにする。
最初に、上記の透かし入れ方法と相対である方法を、マークを抽出するように実施する。この方法は、
透かし入れされたビデオシーケンスの画像の対同士間で動きの推定を実行するステップと、
画像の4x4サイズのブロック上のモーションベクトルの集合を推測するステップと、
これらのモーションベクトルの平均を取って、8x8サイズのブロックと関連するモーションベクトルを決定するステップと、
これらの平均モーションベクトルを基準グリッド上に置くステップと、
これらのベクトルの各々に対して、このグリッドのゾーンZ1又はZ2中の位置に基づいて、透かし入れビット自体が担う値1または0を推測するステップと、
マークを、抽出されたすべての透かし入れビットから、Nビットのバイナリシーケンスという形態でリフレッシュするステップと
を含んでなり、
次に、統計的相関化を実行して、マークの存在または不存在を特徴付ける信頼の閾値を決定する。実際、このマークは画像中に冗長に(たとえば、画像あたり2.5回)挿入され、この種の統計的相関化ステップを用いて、たとえば、得られたマークが、挿入されたマークと真に同一であるか決定する。
本特許文書の出願のために提出された特許出願第FR 02 13660号にしたがってモーションベクトルに透かし入れする技法
hxkというサイズ(ここで、h=H−δ1、k=K−δ2であり、δ1とδ2は、eの面積がE−eの面積と等しくなるような値である)を持つEに含まれる矩形エレメントeが生成される。エレメントeは、バイナリ値1と関連するゾーンZ1に対応し、エレメントE−eはバイナリ値0と関連するゾーンZ2に対応している。
ビット1を挿入することが望まれ、モーションベクトルがZ1中にあれば、なにも実行されない。
ビット1を挿入することが望まれ、モーションベクトルがZ2中にあれば、それはZ1にシフトされる。こうするために、次のようにCが軸方向にD中にシフトされる。
PD=−2/5PC
22 ブロック
23 ブロック
30 ブロック
31 ベクトル
41 探索ゾーン
42 ブロック
43 探索ゾーン
51 ベクトル
52 領域
61 補償済みブロック
62 補償済みブロック
63 補償済みブロック
71 ベクトルOD
72 基準ポイントP
81 画素
82 ブロック
83 画素
84 ブロック
85 初期ブロック
Claims (20)
- 透かしが入った少なくとも一つのモーションベクトルを得るために、シーケンスの内の二つの画像同士間において動きの推定することにより得られた少なくとも一つの前記モーションベクトル中に少なくとも一つの透かし入れビットを挿入するステップを実施するものであり、前記モーションベクトルは、基準空間内のその座標によって識別され、複数のブロックを含む基準グリッドに関連付けられており、各ブロックは前記モーションベクトルに関連する識別可能なバイナリ値を有する二つのタイプの相補的ゾーンへと仕切られるものである、ビデオ画像のシーケンスに透かしを入れる方法であって、
前記挿入するステップは、前記モーションベクトルが基準ブロックとよばれる前記基準グリッドのうちのどの前記ブロックに位置するのかおよび前記基準ブロックのうちのどの前記ゾーンに位置するのかを決定し、前記モーションベクトルの座標を修正することにより、挿入されるべき前記透かし入れビットに対応するバイナリ値を備えたゾーン内に前記ベクトルが位置付けされるようにし、
前記モーションベクトルの修正された座標が最適な透かしが入ったモーションベクトルの座標となるように、少なくとも二つの潜在的な透かしが入ったモーションベクトルが前記修正中に決定され、前記潜在的な透かしが入ったモーションベクトルの内から、前記最適な透かしが入ったモーションベクトルが少なくとも一つの所定の判断基準にしたがって選択されるものであり、
前記潜在的な透かしが入ったモーションベクトルが、前記基準ブロックに隣接する少なくとも一つのブロックに属する、前記透かし入れビットに対応するバイナリ値ゾーン内からも探索される方法。 - 前記所定の判断基準が、前記透かしの不可視性の判断基準である請求項1に記載の方法。
- 前記基準空間が、所定のディメンジョンのブロックを含む基準グリッドと関連しており、前記ブロックの各々が、前記各々のタイプのゾーンを含む請求項1又は2に記載の方法。
- 前記モーションベクトルが基準ブロックと呼ばれる前記基準グリッドのブロック中に位置付けされており、前記潜在的な透かしが入ったモーションベクトルが、前記透かし入れビットに対応するバイナリ値を有する前記基準ブロックのゾーン内から探索される請求項3に記載の方法。
- 前記潜在的な透かしが入ったモーションベクトルはすべて、前記探索ゾーン内に置かれている請求項4に記載の方法。
- 前記所定の判断基準が、前記潜在的な透かしが入ったモーションベクトルの各々に関連するピーク信号対雑音比(PSNR)の最適化の判断基準であり、該PSNRは、透かしが入っていないオリジナル画像に関連する前記透かしが入ったモーションベクトルの1つで透かし入れされた前記ビデオシーケンスの画像の忠実度の測定に対応するものである請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記ビデオシーケンスの画像が少なくとも二つの階層レベルに関連しており、前記レベルの内の少なくとも一つのレベルに対して前記シーケンスの内の少なくとも一対の画像に対して動きの推定を実施して前記レベルのモーションベクトルの集合を決定し、
より低いレベルにおいて関連するモーションベクトルの平均を計算することによって、より高い階層レベルのモーションベクトルが得られるものである請求項1から6のいずれかに記載の方法。 - より高い階層レベルのモーションベクトルの内から、透かし入れビットを挿入する前記ステップが実行される少なくとも一つのモーションベクトルを選択するステップを含む請求項7に記載の方法。
- 前記選択されたモーションベクトルの座標の前記修正が、前記より低いレベルの少なくとも一つのレベルを持つ対応するモーションベクトルにも適用され、これによって、前記透かし入れビットの冗長的挿入を実行する請求項7または8に記載の透かしを入れる方法。
- 前記動きの推定が「ブロックマッチング」タイプのものである請求項1から9のいずれかに記載の方法。
- 前記透かしが入った少なくとも一つのモーションベクトルに基づいて動き補償を実行して、透かし入れされたビデオ画像シーケンスを生成するステップをさらに含む請求項1から10のいずれかに記載の方法。
- 前記モーションベクトルはその各々が前記画像の領域に関連しており、前記動き補償が、透かし入れされているモーションベクトルまたは透かし入れされていないモーションベクトルに関連する前記画像のすべての領域に対して実施される請求項11に記載の透かしを入れる方法。
- 前記モーションベクトルはその各々が前記画像の領域と関連しており、前記動き補償が、前記透かしが入った少なくとも一つのモーションベクトルが関連している前記画像の一以上の領域中において実施され、前記透かし入れされたビデオ画像シーケンスの画像が、前記動き補償が実施された前記領域と少なくとも一つのオリジナル画像とを含む請求項11に記載の透かしを入れる方法。
- 請求項1から13のいずれかに記載の方法に従って透かし入れされたビデオ画像シーケンスから透かしを抽出する方法であって、透かしが入った少なくとも一つのモーションベクトル中に挿入された少なくとも一つの透かし入れビットを抽出するステップを含み、前記抽出ステップが、
前記透かしが入った少なくとも一つのモーションベクトルを得るステップと、
前記モーションベクトルに関連する識別可能なバイナリ値を有する二つのタイプの相補的ゾーンへと仕切られた基準空間において前記透かしが入ったモーションベクトルの位置を分析するステップと、
前記透かしが入ったモーションベクトルが存在するゾーンのバイナリ値を、前記透かしが入ったモーションベクトルへと挿入された前記透かし入れビットに割り当て、前記透かしが入ったモーションベクトルの前記バイナリ値を送るステップと
を含んでなる抽出方法。 - 前記透かし入れされたビデオ画像シーケンスの画像が少なくとも二つの階層レベルに関連しており、各階層レベルは、少なくとも一つの透かし入れされたモーションベクトルを用いて透かし入れされるものであり、
より低いレベルにおいて関連するモーションベクトルの平均を計算することによって、より高い階層レベルのモーションベクトルが得られる請求項14に記載の抽出方法。 - 前記透かし入れビットが前記透かし入れされたビデオ画像シーケンス中に冗長に挿入され、前記抽出された透かし入れビットに信頼指数を割り当てるために用いられた、前記抽出された透かし入れビットと対応するオリジナルの透かし入れビットとの間で少なくとも一つの相関係数を計算するステップを含む請求項14または15に記載の抽出方法。
- シーケンスの内の二つの画像同士間で動きの推定することによって得られた少なくとも一つのモーションベクトル中に少なくとも一つの透かし入れビットを挿入して、少なくとも一つの透かしが入ったモーションベクトルを得る手段を備え、前記モーションベクトルは、該モーションベクトルに関連する識別可能なバイナリ値を有する二つのタイプの相補的ゾーンに仕切られる基準空間内のその座標によって識別され、挿入手段は、起動されて、前記モーションベクトルの座標を修正し、これによって、挿入されるべき前記透かし入れビットに対応するバイナリ値ゾーン内に前記ベクトルが位置付けされるものである、ビデオ画像のシーケンスに透かしを入れる装置であって、
修正手段が、少なくとも二つの潜在的な透かしが入ったモーションベクトルを決定し、前記潜在的な透かしが入ったモーションベクトルの内から、最適な透かしが入ったモーションベクトルを少なくとも一つの所定の判断基準にしたがって選択することによって、前記モーションベクトルの修正された座標が、前記最適な透かしが入ったモーションベクトルの座標となるようにする手段を備える装置。 - 少なくとも一つの透かしが入ったモーションベクトル中に挿入されている少なくとも一つの透かし入れビットを抽出する手段を含み、
前記抽出手段が、
前記少なくとも一つの透かしが入ったモーションベクトルを得る手段と、
二つのタイプの相補的ゾーンに仕切られた基準空間における前記透かしが入ったモーションベクトルの位置を分析する手段であって、該モーションベクトルに関連する識別可能なバイナリ値を有するものである手段と、
前記透かしが入ったモーションベクトルが存在するゾーンのバイナリ値を、前記透かしが入ったモーションベクトルへと挿入された前記透かし入れビットに割り当て、前記透かしが入ったモーションベクトルの前記バイナリ値を送る手段と
を含んでなる、請求項1から13のいずれかに記載の透かし入れ方法に従って透かし入れされたビデオ画像のシーケンスから透かしを抽出する装置。 - 前記シーケンスの内の二つの画像同士間の動きを推定することによって得られた少なくとも一つのモーションベクトル中に少なくとも一つの透かし入れビットを挿入して、少なくとも一つの透かしが入ったモーションベクトルを得るステップを実行するプログラムコード命令であって、該モーションベクトルに関連するバイナリ値をそれぞれが有する二つのタイプの相補的ゾーンに仕切られる基準空間中におけるその座標によって該モーションベクトルが識別される、プログラミングプログラムコード命令と、
前記モーションベクトルの座標を修正することにより、挿入されるべき前記透かし入れビットに対応するバイナリ値ゾーン内に前記モーションベクトルが位置付けされるようにするステップを実行するプログラムコード命令と、
少なくとも二つの潜在的な透かしが入ったモーションベクトルを決定するステップと、前記潜在的な透かしが入ったモーションベクトル内から、少なくとも一つの所定の判断基準にしたがって最適な透かしが入ったモーションベクトルを選択することによって、前記モーションベクトルの修正された座標が、前記最適な透かしが入ったモーションベクトルの座標となるようにするステップとを実行するプログラムコード命令と
を含んでなる、プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムのためのコンピュータに読み取り可能な記録媒体。 - 少なくとも一つの透かしが入ったモーションベクトルが挿入された、少なくとも一つの透かし入れビットを抽出するステップを実行するプログラムコード命令と、
前記少なくとも一つの透かしのが入ったモーションベクトルを得るためのプログラムコード命令と、
あるゾーンが他のゾーンを取り囲み、各ゾーンが前記モーションベクトルに関連付けられる識別可能なビットを有している、二つのタイプの相補的なゾーンへと仕切られる基準空間において、前記透かしが入ったモーションベクトルの位置を分析するステップを実行するプログラムコード命令と、
前記透かしが入ったモーションベクトルが存在する前記ゾーンのバイナリ値を、前記透かしが入ったモーションベクトルへと挿入された前記透かし入れビットに割り当て、前記透かしが入ったモーションベクトルの前記バイナリ値を送るステップを実行するプログラムコード命令と
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