TW202014927A - 基於電腦視覺的防拍照顯示系統及防拍照方法 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種基於電腦視覺的防拍照顯示系統,其包括:顯示屏幕;圖像採集器,其用于採集顯示屏幕周圍的圖像訊息;儲存器,其儲存可用於偷拍之拍攝裝置的特徵;以及處理器,用於對圖像採集器採集的圖像信息以及儲存器中的預設特徵比對,判斷是否存在偷拍設備,以及一種基於電腦視覺的防拍照方法,其方法包括以下步驟:通過圖像採集器採集顯示設備周圍的圖像信息,並將採集得到的圖像信息發送至處理器;由處理器對圖像信息進行識別以獲得圖像特徵,並將圖像特徵與儲存器中的拍攝裝置特徵進行比對以檢測是否存在用於偷拍之拍攝裝置。

Description

基於電腦視覺的防拍照顯示系統及防拍照方法
本發明涉及基於電腦視覺的信息安全方法及設備技術領域,具體來說是一種基於電腦視覺的防拍照顯示系統及防拍照方法。
隨著科技的發展拍攝裝置已是相當普及,如數位相機、監視攝影機甚至進一步裝設於手機、平板電腦等,使得拍照變得非常方便,但在有些場合,拍攝裝置的普及也使得偷拍變得更爲容易,在於信息的保密上帶來了一些的困擾,例如以顯示屏幕播放只提供到場人員觀看無對外公開之影片、圖片,却遭他人以手機等拍攝裝置偷拍導致影片、圖片外流。
而目前,現有技術中爲了防止偷拍以保護商業秘密的常用做法有以下幾種:一、在一定範圍內採用無拍攝裝置的手機、對講機等來做工作聯絡;二、基於人眼的視覺暫留特點,將顯示機密信息之顯示屏幕分塊刷新,或是背光强度不斷變化,以達到人眼觀看效果影響不大,却能幹擾拍照設備成像的效果,使得所拍攝的圖片明暗交錯不清晰從而實現一定的保密效果。三、所以進場人員之拍攝裝置於鏡頭貼附水印貼紙,此種水印貼紙若是曾遭撕除會留下特殊紋路,離場檢查時若拍攝裝置之水印貼紙已留下特殊紋路,代表曾遭撕除該拍攝裝置扣押檢查從而實現防止拍攝之效果。
以上措施能夠對抑制偷拍起到一定的作用,但隨著科技的進步以及體積越來越小容易藏匿之拍攝裝置,以上措施均有破解之手段、很難完全避免偷拍之行爲。
本發明的目的在於解决現有技術的不足,提供一種基於電腦視覺的防拍照顯示系統及防拍照方法,針對所有拍攝裝置的共同部件鏡頭以及閃光燈的物徵進行識別,以達成基於電腦視覺實現防止拍照的效果。
爲達成上述之目的與功效,本發明提供一種基於電腦視覺的防拍照顯示系統,其包括:一顯示屏幕;一圖像採集器,其用於該採集顯示屏幕周圍的圖像訊息;一儲存器,其儲存可用於偷拍之拍攝裝置的特徵;以及一處理器,用於對該圖像採集器採集的圖像信息以及該儲存器中的預設特徵比對,判斷是否存在偷拍設備。
以及一種基於電腦視覺的防拍照方法,其方法包括以下步驟:通過一圖像採集器採集一顯示設備周圍的圖像信息,並將採集得到的圖像信息發送至一處理器;由該處理器對圖像信息進行識別以獲得圖像特徵,並將圖像特徵與一儲存器中的拍攝裝置特徵進行比對以檢測是否存在用於偷拍之拍攝裝置。
本實施方式將揭示拍攝裝置、拍攝裝置之鏡頭及閃光燈的物理構造而呈現出的特殊的光學顔色和形狀特性。
拍攝裝置要能實現拍攝都離不開核心的部件就是鏡頭,鏡頭是由光學透鏡組和固定架構成,其中光學透鏡組部分是成像的關鍵,早期的光學透鏡組一般沒有鍍膜,不具鍍膜的光學透鏡組相當容易反射光,所以看上去的反射光爲白色。現在的光學透鏡組爲了增强透光效果一般都會增加鍍膜,這樣就能夠實現增加一定波長的光線透過而减少其反射,從而改善成像的效果。理論上光譜中端的黃綠光對成像最爲有利,所以黃綠光穿透得多,與黃綠光譜離得較遠的紅色和藍紫色穿透得少,反射就多,這樣光學透鏡組看上去就呈現藍紫色或是紅色。
鏡頭都是具有光學透鏡組,以中心點對稱的圓形結構能夠實現光線在各個方向均勻穿透達到最好的成像效果,所以鏡頭都是圓形的。
固定架之框體部分除了實現光學透鏡組的固定以外還有一個遮光的作用,顔色均爲黑色。這是因爲黑色吸收任何波長的光線而不反射,這樣做的目的是在光學透鏡組的四周營造一個純淨的光學環境,防止有雜光和炫光進入鏡頭內部,影響成像質量。且由於光學在各個方向的對稱性特點以及工業造型的美學要求,這個固定架之外框會採用與鏡頭透鏡同心的同心圓,當是多個光學透鏡組時另會呈現近似光學透鏡組之矩形。
此外除了鏡頭部分以外拍裝置材的本體可能會有不同的顔色和形狀,那麽拍攝裝置通過顔色和形狀可以描述爲如下三層結構,最內層:鏡頭部分,反射最强,會反射各種顔色的光,以藍紫光爲多,形狀爲圓形,中間層:在電腦視覺的顔色空間理論中,黑色和白色是顔色空間的二個極限,所有的顔色都落在這二個極限以內,固定架吸收任何光線而不反射光線,故而呈現黑色,所述的不反射光線是指該中間層完全不反射光線或者近乎不反射光線,因此中間層的光線反射强度近乎爲零,對光線的反射非常少,形狀爲與最內層共心的同心圓或近似爲矩形,外層:外層可能是拍攝裝置機身也可能是另外的顔色層,如果是手機、數位相機則機身爲矩形或近似爲矩形,通常地,手機或是數位相機的本體一般都不是嚴格意義上的矩形,可能會有些弧度或凸起,但其輪廓都接近矩形。
除了鏡頭以外拍攝裝置另有一重要部件那便是閃光燈,爲了實現黑暗環境的拍攝,鏡頭的旁邊都會有一個閃光燈,早期的閃光燈一般爲單色白光LED燈或氙氣燈,燈珠呈現白色或黃色,雙色溫LED閃光燈是現階段的一種新型LED閃光燈,它也是由兩顆LED閃光燈,但其中一顆的光線偏橙色。我們知道太陽光線是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種單色光組成的,簡單來說就是一種混合色彩型的光線,而雙色溫LED閃光燈就擁有白色LED燈和橙色LED燈,從而就提供了一種混合色彩型光線,以模擬太陽的光線,使得在暗光下所採集的圖像色彩更接近原色,色調也比較中和,雙色LED閃光如果是用一個燈珠那麽看上去一半黃色,一半是橙色,如果是使用二個燈珠,那一個呈現黃色,一個呈現橙色。
閃光燈目的是將LED光線平射出去,從而得到比較均勻的前景照明,但又要達成閃光燈之透鏡超薄的效果,一般會採用菲涅耳透鏡(Fresnel lens)。菲涅耳透鏡表面看上去就是一圈一圈的同心圓,所以在電腦視覺上表現出典多個同心圓之紋路特點。
閃光燈的尺寸和機體外徑之比小於一定值,以智慧手機為例,閃光燈的直徑與手機手握的方向,即手機的寬度方向,其外形尺寸之比約爲1/20到1/10。
一部分數位相機、手機之拍攝裝置採用雷射對焦或紅外對焦技術,都會有紅光發出。且雷射、紅外發送/接受器部分都是一個黑色透明的區塊。本發明所有實施例中的圖像採集器2,不設有紅外濾除器,從而能夠直接發現雷射/紅外對焦的光點。
而很多的手機或是拍攝裝置在攝像頭一般會含有該産品品牌的商標圖形。
手機、數位相機以及平板電腦都是手持式産品,所以都有尺寸的限制,尤其是手機的尺寸在寬度方向一般適合於手握,長度方向一般適合耳朵聽到嘴巴說(也就是絕大部分人的耳朵到嘴巴的距離),即外層的長度方向的尺寸及寬度方向的尺寸分別滿足設定的範圍值,所以經由輪廓綫可以進一步識別是否為拍攝裝置或是具有拍攝裝置之設備。
爲更加詳細瞭解本發明之實施方式請搭配圖式進行觀看,如第一圖所示,本發明為一種基於電腦視覺的防拍照顯示系統,其包括:一顯示屏幕1;一圖像採集器2,其用於該採集顯示屏幕1周圍的圖像訊息;一儲存器,其儲存可用於偷拍之拍攝裝置的特徵;以及一處理器,用於對該圖像採集器2採集的圖像信息以及該儲存器中的預設特徵比對,判斷是否存在偷拍設備,而本實施例以處理器、儲存器設置於一硬件結構5內部為例,並藉由顯示頻幕與圖像採集器2電性連接,而圖像採集器2可為攝影機、監視器、鏡頭等具備採集圖像功能之機器。
能夠實現拍攝的拍攝裝置以及設有拍攝裝置之設備很多,如智慧手機、平板電腦、數位相機、監控攝影機、光學照相機等設備。而本實施方式首先對這些拍照設備的核心部件即鏡頭及閃光燈部件的顔色,形狀,以及尺寸對比等特徵採用電腦視覺原理進行識別,從而能快速發現拍攝裝置。再輔以其它一些視覺特徵做進一步的識別。同時除偵測各種拍攝裝置,還要能對非法拍攝的記錄,從而可以起到更大的威懾作用,因此所述的防拍照顯示系統不斷拍攝視野中的場景並分段記錄,當計算出這一段沒有發現鏡頭存在時就及時予以清除。
本創作第一圖所示,進一步包括有至少一光源3以及至少一標識符號4,該至少一光源3可散發照明光、紅外光中其中一種光或二者光皆有,照明光用於增加光照,照明光、紅外光提供該圖像採集器2到反射光源3物體之圖像信息,該標識符號4使該圖像採集器2可採集到可反射光或折射光的設備,光源3之設置以致即使環境燈光昏暗也可補足不足之光線,以供圖像採集器2更準確地採集周圍之圖像信息,拍攝裝置的感光元件一般採用CCD 或是CMOS,圖像傳感器對人眼看不到的紅外光敏感,所以現在很多拍攝裝置內部是有紅外截止濾光片阻止紅外光進入到圖像傳感器,那麽在紅外光的照射下裝有反射式紅外截止濾光片的拍攝裝置其鏡頭就會有較强的紅外光反射。因此,本實施方式中的防拍照顯示系統設置的光源3對四周環境進行照射紅外光時,如有裝設紅外截止濾光片之拍攝裝置都會反射紅外光點,通過本發明的圖像採集器2就可以探知。
另外如果用鏡子、金屬、玻璃等反光度很好的折射或反射屏幕的內容,進行拍攝而避開本發明之圖像採集器2,這種情况下由於顯示屏幕1周圍設有標識符號4,使用可鏡射屏幕的內容的產品時必定會鏡射出標識符號4,因此只要圖像採集器2採集到標識符號4即代表有人使用前述之方使拍攝裝置之鏡頭規避圖像採集器2。
其中該儲存器所處存的拍攝裝置的特徵包括以下特徵中其中一種特徵或任二種以上特徵之組合:特徵a、包括有不反射光的一中間層,該中間層內側為一最內層;特徵b、所述的最內層能反射白色光或藍紫色光或紅光;特徵c、該中間層的一側包括白色的顏色或黃色的顏色或同時包括黃色及橙色的顏色,且該中間層具有顏色的部位具有同心圓紋路的紋理;特徵d、拍攝裝置的商標圖形;特徵e、拍攝裝置的外型;特徵f、該最內層為圓形,該中間層為與該最內層的圓心同心的圓形或矩形;特徵g、該中間層外側還包括一外層、該外層呈矩形;特徵h、該外層的輪廓的大小滿足設定的範圍值,特徵i、該外層的輪廓尺寸與所述的最內層的輪廓尺寸滿足設定的比例值,而各特徵之詳述說明請搭配前述所揭示之拍攝裝置、拍攝裝置之鏡頭及閃光燈的物理構造而呈現出的特殊的光學顔色和形狀特性進行理解。
本發明之一種基於電腦視覺的防拍照方法,其方法包括以下步驟:通過一圖像採集器2採集一顯示設備周圍的圖像信息,並將採集得到的圖像信息發送至一處理器;由該處理器對圖像信息進行識別以獲得圖像特徵,並將圖像特徵與一儲存器中的拍攝裝置特徵進行比對以檢測是否存在用於偷拍之拍攝裝置。
由於一個拍攝裝置至少會存在鏡頭、固定架這二個部件,通過電腦視覺的顔色空間HSV處理,邊緣檢測等方法後會在色度,飽和度,亮度等像素指標上形成明顯對比度的區域,從而識別顔色和形狀,也就可以快速識別出拍攝裝置。另可設置若干可疑等級,可疑等級通過滿足的預設特徵信息的數量進行劃分,滿足的預設特徵信息的數量越多,可疑等級越高,達到一定等級立刻關閉屏幕顯示以保護文件資料。同時要將該場景和屏幕當前的顯示內容也進行記錄作爲異常事件的所有現場記錄。這樣就能夠發現偷拍事件和偷拍的內容,具體流程可以第二圖輔以說明。而關閉屏幕顯示以後即有足夠的時間對上述事件做計算分析,如果確認不是拍照事件則清除記錄,否則作爲報警事件記錄供人工進行進一步的識別。
其中該儲存器所處存的拍攝裝置的特徵包括以下特徵中其中一種特徵或任二種以上特徵之組合:特徵a、包括有不反射光的一中間層,該中間層內側為一最內層;特徵b、所述的最內層能反射白色光或藍紫色光或紅光;特徵c、該中間層的一側包括白色的顏色或黃色的顏色或同時包括黃色及橙色的顏色,且該中間層具有顏色的部位具有同心圓紋路的紋理;特徵d、拍攝裝置的商標圖形;特徵e、拍攝裝置的外型;特徵f、該最內層為圓形,該中間層為與該最內層的圓心同心的圓形或矩形;特徵g、該中間層外側還包括一外層、該外層呈矩形;特徵h、該外層的輪廓的大小滿足設定的範圍值;特徵i、該外層的輪廓尺寸與所述的最內層的輪廓尺寸滿足設定的比例值,而各特徵之詳述說明請搭配前述所揭示之拍攝裝置、拍攝裝置之鏡頭及閃光燈的物理構造而呈現出的特殊的光學顔色和形狀特性進行理解。
其中該圖像採集器2採集該顯示設備周圍的圖像信息時,另可通過可散發紅外光之至少一光源3對顯示設備周圍進行照射,此時該儲存器中的拍攝裝置特徵還包括紅色光點的圖像特徵。拍攝裝置的圖像傳感器一般採用CCD 或是CMOS圖像傳感器,圖像傳感器對人眼看不到的紅外光敏感,所以現在很多拍攝裝置內部是有紅外截止濾光片阻止紅外光進入到圖像傳感器,那麽在紅外光的照射下裝有反射式紅外截止濾光片的拍攝裝置其鏡頭就會有較强的紅外光反射。因此,本實施方式中的防拍照顯示系統設置的光源3對四周環境進行照射紅外光時,如有裝設紅外截止濾光片之拍攝裝置都會反射紅外光點,經由本發明的圖像採集器2就可以探知。
其中該顯示屏幕1設有至少一標識符號4, 此時該儲存器中的拍攝裝置特徵還包括該至少一標識符號4的圖像特徵,如果偷拍者用鏡子、金屬、玻璃等光潔度很好的鏡面折射或反射屏幕的內容,進行拍攝而避開本發明之圖像採集器2,這種情况下由於顯示屏幕1周圍設有標識符號4,使用可鏡射屏幕的內容的產品時必定會鏡射出標識符號4,因此只要圖像採集器2採集到標識符號4即代表有人使用前述之方使拍攝裝置之鏡頭規避圖像採集器2。
其中圖像採集器2不斷拍攝顯示設備周圍的圖像信息並分段記錄於該儲存器中,若識別到含有拍攝裝置特徵的圖像信息,則關閉該顯示屏幕1的顯示,並能記錄為報警事件。
圖像採集器2採集該顯示設備周圍的圖像信息時,對圖像信息進行RGB顏色空間的數據讀取;對讀取的數據進行濾波處理;將RGB顏色空間轉換到HSV空間;對轉換得到的HSV圖像進行HSV通道分離和閾值化處理;對圖像信息進行輪廓識別與對比。進一步詳述,RGB顔色空間數據讀取:OpenCV調入圖像數據,圖像傳感器可以直接輸出基於R(紅)、G(綠)、B(藍)顔色空間的像素值數據。RGB顔色空間是依據任何顔色都是由紅,綠,藍,三原色按照一定比例合成而得到。任何色彩都會被分爲R、G、B三個分量,每個分量的數值由0-255;對數據進行濾波處理:調用高斯濾波函數:cvSmooth(src,dst,CV_GAUSSIAN,3,3,0,0)進行高斯濾波,濾除隨機噪音,調用中值濾波函數:cvSmooth(src,dst,CV_MEDIAN,3,3,0,0)進行中值濾波,對像素數據進行一定的平均處理,使數據較爲平滑;顔色空間轉換:將RGB顔色空間映射到HSV空間,HSV顔色空間是用色度(H)、飽和度(S)、亮度(V)來表徵像素,在不同光照條件小比RGB有更好的分辨力,RGB轉HSV 可以直接調用OpenCV的函數:cvCvtColor(src,dst,CV_RGB2HSV);HSV通道分離及閾值化處理:將轉換得到的HSV圖像分離成H(色度通道圖像)、S(飽和度通道圖像)、V(亮度通道圖像),並設定各個圖像通道數值的上下限閾值,就能得到二值圖像,可以方便識別出固定架區域與鏡頭區域以及閃光燈、紅外、雷射等各個有明顯顔色區別的區域,調用函數:cvCvtPixToPlan(src,H,S,V,0)即可實現,而對各個分量的篩選可以調用函數:cvlnRanges;輪廓識別與比對:對二值圖像進行形態學處理,調用函數:cvDilate(),和 cvErode()進行膨脹和腐蝕處理來修補圖像中的凸起和凹陷,從而使得圖像的邊緣變得清晰,另可以Cannay邊緣檢測法識別輪廓,調用函數:cvCanny(src,dst,50,150,3)進行邊緣檢測,調用:cvFindcontours( )得到檢測到的輪廓,到此電腦視覺可以得到各個顔色區域的輪廓圖,通過輪廓邊緣的像素點的坐標可以求得輪廓的直徑,可以判斷輪廓綫的形狀,可以經由比對物體的邊框尺寸與鏡頭尺寸的比例判斷是可能是手機還是數位相機等拍攝裝置或具有拍攝裝置之設備,以及對比有沒有與專用標識符號4相同的圖像判斷有沒有鏡面成像的存在。
以上所有實施例可以實現拍攝裝置、具備拍攝裝置之設備的快速識別,該具體實現可以用在電腦、平板、電子書、以及液晶電視等顯示屏幕1,以及投影顯示屏幕1,但不限於以上具體應用。
1:顯示屏幕 2:圖像採集器 3:光源 4:標識符號 5:硬件結構
第一圖為基於電腦視覺的防拍照顯示系統的實施例結構示意圖。 第二圖爲基於電腦視覺的防拍照方法的流程示意圖。
1:顯示屏幕
2:圖像採集器
3:光源
4:標識符號
5:硬件結構

Claims (9)

  1. 一種基於電腦視覺的防拍照顯示系統,其包括: 一顯示屏幕; 一圖像採集器,其用於該採集顯示屏幕周圍的圖像訊息; 一儲存器,其儲存可用於偷拍之拍攝裝置的特徵; 以及一處理器,用於對該圖像採集器採集的圖像信息以及該儲存器中的預設特徵比對,判斷是否存在偷拍設備。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之一種基於電腦視覺的防拍照顯示系統,進一步包括有至少一光源以及至少一標識符號,該至少一光源可散發照明光、紅外光中其中一種光或二者光皆有,照明光用於增加光照,照明光、紅外光提供該圖像採集器到反射光源物體之圖像信息,該標識符號使該圖像採集器可採集到可反射光或折射光的設備。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之一種基於電腦視覺的防拍照顯示系統,其中該儲存器所處存的拍攝裝置的特徵包括以下特徵中其中一種特徵或任二種以上特徵之組合: 特徵a、包括有不反射光的一中間層,該中間層內側為一最內層; 特徵b、所述的最內層能反射白色光或藍紫色光或紅光; 特徵c、該中間層的一側包括白色的顏色或黃色的顏色或同時包括黃色及橙色的顏色,且該中間層具有顏色的部位具有同心圓紋路的紋理; 特徵d、拍攝裝置的商標圖形; 特徵e、拍攝裝置的外型; 特徵f、該最內層為圓形,該中間層為與該最內層的圓心同心的圓形或矩形; 特徵g、該中間層外側還包括一外層、該外層呈矩形; 特徵h、該外層的輪廓的大小滿足設定的範圍值; 特徵i、該外層的輪廓尺寸與所述的最內層的輪廓尺寸滿足設定的比例值。
  4. 一種基於電腦視覺的防拍照方法,其方法包括以下步驟: 通過一圖像採集器採集一顯示設備周圍的圖像信息,並將採集得到的圖像信息發送至一處理器; 由該處理器對圖像信息進行識別以獲得圖像特徵,並將圖像特徵與一儲存器中的拍攝裝置特徵進行比對以檢測是否存在用於偷拍之拍攝裝置。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之一種基於電腦視覺的防拍照方法,其中該儲存器所處存的拍攝裝置的特徵包括以下特徵中其中一種特徵或任二種以上特徵之組合: 特徵a、包括有不反射光的一中間層,該中間層內側為一最內層; 特徵b、所述的最內層能反射白色光或藍紫色光或紅光; 特徵c、該中間層的一側包括白色的顏色或黃色的顏色或同時包括黃色及橙色的顏色,且該中間層具有顏色的部位具有同心圓紋路的紋理; 特徵d、拍攝裝置的商標圖形; 特徵e、拍攝裝置的外型; 特徵f、該最內層為圓形,該中間層為與該最內層的圓心同心的圓形或矩形; 特徵g、該中間層外側還包括一外層、該外層呈矩形; 特徵h、該外層的輪廓的大小滿足設定的範圍值; 特徵i、該外層的輪廓尺寸與所述的最內層的輪廓尺寸滿足設定的比例值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之一種基於電腦視覺的防拍照方法,其中該圖像採集器採集該顯示設備周圍的圖像信息時,另可經由可散發紅外光之至少一光源對顯示設備周圍進行照射,此時該儲存器中的拍攝裝置特徵還包括紅色光點的圖像特徵。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之一種基於電腦視覺的防拍照方法,其中該顯示屏幕設有至少一標識符號, 此時該儲存器中的拍攝裝置特徵還包括該至少一標識符號的圖像特徵。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之一種基於電腦視覺的防拍照方法,其中圖像採集器不斷拍攝顯示設備周圍的圖像信息並分段記錄於該儲存器中,若識別到含有拍攝裝置特徵的圖像信息,則關閉該顯示屏幕的顯示,並能記錄為報警事件。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之一種基於電腦視覺的防拍照方法,進一步包含有以下步驟:圖像採集器採集該顯示設備周圍的圖像信息時,對圖像信息進行RGB顏色空間的數據讀取;對讀取的數據進行濾波處理;將RGB顏色空間轉換到HSV空間;對轉換得到的HSV圖像進行HSV通道分離和閾值化處理;對圖像信息進行輪廓識別與對比。
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