用于嵌入水印、视频帧的系统和方法以及用于检测嵌入的水印的系统和方法技术方案

在一个实施例中，水印被嵌入在视频帧序列中，针对视频帧中的每一者的一组N个矩形补丁；选定颜色空间中的两个调色板的像素值，使得该两个调色板被标示为P0和P1，并且P0≠P1；在N个补丁的每个补丁中根据要被编码的有效载荷位的值选取P0和P1中的一者的处理器；在N个补丁的每个补丁中计算帧中的像素值的方差以及帧中的像素值的边缘度之一从而确定计算出的值的计算器；以及确定在N个补丁的每个补丁中该计算出的值是否低于给定阈值的处理器，并且如果计算出的值低于阈值，则该处理器可操作以计算像素值的函数，选取的调色板中与对函数进行计算的结果最近的值被选取；以及用该最近的值替换补丁内的像素值的替换器。还描述了相关系统、装置和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及用于嵌入视频水印的系统和方法。
技术介绍
随着互联网内容分发的最新进展(包括对等网络和实时视频流送系统)，为了防止未授权的内容分发，将数据嵌入到视频中来跟踪分发点变得重要起来。分发点通常是授权的观看者，例如电影院(在该处用摄影机制作盗版拷贝)或机顶盒TV解码器(其输出被捕获并被重编码成视频文件)。在对源进行跟踪之后，可以采取措施来防止进一步的未授权分发。将信号嵌入到视频中在学术研究和商业专利技术中都是丰富的领域。视频中的隐性水印在本领域中是公知的，隐写水印以及表现为视频上的位图的显性水印也是公知的。附图说明根据以下的详细描述结合附图将更完全地理解和领会本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的实施例构造的和操作的视频数据嵌入系统的简化框图；图2是图1的系统中所用的嵌入设备的框图；图3是描绘图1的视频数据嵌入系统将数据嵌入到视频帧序列的视频数据嵌入系统的简化框图；图4A和4B是对包括使用图1的系统嵌入的水印信息的两个视频帧的简化的图形示出；图5A-5C是对用于图4A和4B的讨论的分别用一维、二维和三维颜色空间描绘的互相不同的调色板(palette)的描绘；图6是对单个视频帧的简化描绘，在该视频帧中已经使用图1的系统编码有单位的有效载荷数据；图7是对单个视频帧的简化描绘，在该视频帧中已经使用图1的系统编码四位的有效载荷数据；图8是对图1的系统的操作的方法的简化流程图。具体实施方式概览描述了用于嵌入和检测水印的方法、装置和系统。针对嵌入，在每帧中用固定颜色值替换最初具有低方差或低级别边缘(即，边缘度)(使用本领域公知的边缘检测处理来确定)中的一者的小型区域中的像素，该固定颜色值是根据要被嵌入的有效载荷位从两个具有多个颜色的调色板中的一者取出的、与这些像素的原始平均值最接近的值，并且然后对视频进行压缩。针对检测水印，判定在每个小型区域的像素中所使用的是两个调色板中的哪一者。因为压缩，该确定可能会发生错误，但该方法、系统和装置被构建为用于克服这些错误。示例实施例现在参考图1，其是根据本专利技术的实施例构造的和操作的视频数据嵌入系统的简化框图。图1的系统包括嵌入设备10。嵌入设备10包括标记信息15和数据嵌入系统20。现在参考图2，其是图1的系统中所用的嵌入设备200的框图。嵌入设备200包括硬件和软件组件，如本领域所公知的。嵌入设备200包括至少一个处理器210，并且可以包括多于一个处理器210。处理器210之一可以是可操作来根据本文所描述的方法执行水印嵌入的专用处理器。此外，嵌入设备200包括非暂态计算机可读存储介质(即，存储器)220。存储器220可以存储处理器210中的至少一者可执行的指令，以便执行本文所描述的水印嵌入的方法。要理解的是，也可将图1的检测设备90设计为具有与前述段落中所描绘的嵌入设备200的组件相同或相似的组件。返回对图1的讨论，水印嵌入设备10可以是以下设备之一：内容呈现设备，例如，供末端用户使用的设备。例如(并且不对前述内容的一般性进行限制)，内容呈现设备可以是机顶盒、台式设备、平板设备、手持式设备、或具有计算容量和能力来对内容进行呈现的任何其它设备。要理解的是，在这种情况下，数据嵌入系统20将需要访问干净未压缩的视频(假设内容是视频)或访问经编码/经压缩的视频的解码/解压缩过程。还要理解的是，由内容呈现设备执行的处理中的一些处理可以由虚拟处理器(例如(通过示例的方式)位于云中的远程处理器)执行。位于内容提供头端处的设备。标记信息15包括任何适当的信息。在一些实施例中，标记信息15可以包括非取证(non-forensic)信息。也就是说，标记信息15可以不标识具体用户或设备，相反，可以标识其它信息，例如信道ID、电影ID、服务提供商ID等等。在这种情形中，通常将在头端处嵌入水印。可替代地并且不对前述内容的一般性进行限制，标记信息15可以是标识以某种方式与内容唯一关联的用户(如以下将解释的)的信息(即，取证信息)，并且标记信息15可以包括内容呈现设备或具有唯一的标识号码并且与用户相关联的某一其它设备(或“子设备”，例如智能卡)的唯一设备ID。可替代地，标记信息可以包括版权标记或其它访问权限数据，例如(并且不对前述内容的一般性进行限制)，内容呈现设备要服从的播放/复制许可。本领域技术人员将理解的是，版权信息例如(并且不对前述内容的一般性进行限制)可以是单位的，其指示“受版权保护的内容”/“未受版权保护的内容”。可替代地，可以用多个位来指示版权，例如(并且不对前述内容的一般性进行限制)，指示对可复制但不可烧录到CD的许可的多个位。假设授权的播放设备遵守这种信号，而未授权的播放设备被假定为不遵守这种信号。应理解的是，可以可替代地用适当类型的标识信息的组合作为标记信息15。数据嵌入系统20可操作来将嵌入数据(在图1中被描绘为星号，*)注入到视频流60的帧30、40、50上。现在描述图1的系统的操作。将视频流60描绘为包括三种不同类型的视频帧：尚未包括嵌入数据的帧30；当前正在被嵌入数据的帧40；以及已经被嵌入数据的帧50。数据嵌入系统20接收标记信息15作为输入、生成嵌入数据(在图中被描绘为星号，*)、并将水印注入到当前正在被嵌入数据的帧40。可以上载包括视频流60(现在包括已经被嵌入数据的多个帧50)的内容或以其它方式使该内容在内容共享网络70上可用。内容共享网络70通常包括流送内容共享网络或对等内容共享网络。可替代地，内容共享网络70可以包括任何适当类型的线上和/或线下内容分发方案，例如(并且不对前述内容的一般性进行限制)，盗版DVD的零售。能够对包括视频流60的内容进行呈现的第二设备80然后可以获得来自内容共享网络70的视频流60。播送设备、内容所有者、或其它被适当地授权的代理也可以获得来自内容共享网络70的视频流60。一旦播送设备、内容所有者、或其它感兴趣的利益相关者获得来自内容共享网络70的视频流60，视频流60被输入到检测设备90。检测设备90从被包括在视频流60中的、已经被嵌入数据的帧50中的每一帧里检测并提取嵌入数据(被描绘为星号，*)。提取出的嵌入数据然后被输入到嵌入数据检测系统95。被嵌入数据检测系统95能够从输入的嵌入数据中确定被注入的标记信息。现在参考图3，其是描绘图1视频数据嵌入系统将数据嵌入到视频帧序列的简化框图。图3在非常高的层次描绘嵌入设备200中发生的操作。描绘了多个视频帧300，并且箭头310指示图3的左侧描绘的帧300是在图3的右侧描绘的帧300之前的视频帧。描绘了位串320。位串320中的至少一位被编码在多个视频帧300的选定帧中。例如，可以在视频帧的每一帧中嵌入一个位。因此，10111001中的第一个1被嵌入到多个视频帧300的第一个视频帧中。第二位(0)被嵌入到多个视频帧300的第二个视频帧中。第三位(1)被嵌入到多个视频帧300的第三个视频帧中，等等。可替代地，嵌入方案可能需要将若干位嵌入到单个视频帧中，或者每三个视频帧嵌入单个位，或者位和帧的任何其它变化和组合。以下将参考图4和图6讨论这种情况中的一些示例。本领域技术人员将理解的是，在观看监视器或屏幕上将数字视频帧作为像素的有序排列呈现给观看者。可以对像素中的一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在嵌入设备处执行的用于在视频帧序列中嵌入水印的方法，所述方法包括：针对所述视频帧中的每个视频帧，定义一组N个矩形补丁；在选定颜色空间中定义两个调色板的像素值，使得所述两个调色板被标示为P0和P1，并且P0≠P1；以及在N个补丁的每个补丁中：根据要被编码的有效载荷位的值选取P0和P1中的一者；计算所述帧中的像素值的方差以及所述帧中的像素值的边缘度中的一者，从而确定计算出的值；以及确定所述计算出的值是否低于给定阈值；如果所述计算出的值低于所述阈值：对这些像素值的函数进行计算；在选取的调色板中选取与计算所述函数的结果最近的值；以及用所述最近的值替换所述补丁内的像素值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.07 US 14/271,7511.一种在嵌入设备处执行的用于在视频帧序列中嵌入水印的方法，所述方法包括：针对所述视频帧中的每个视频帧，定义一组N个矩形补丁；在选定颜色空间中定义两个调色板的像素值，使得所述两个调色板被标示为P0和P1，并且P0≠P1；以及在N个补丁的每个补丁中：根据要被编码的有效载荷位的值选取P0和P1中的一者；计算所述帧中的像素值的方差以及所述帧中的像素值的边缘度中的一者，从而确定计算出的值；以及确定所述计算出的值是否低于给定阈值；如果所述计算出的值低于所述阈值：对这些像素值的函数进行计算；在选取的调色板中选取与计算所述函数的结果最近的值；以及用所述最近的值替换所述补丁内的像素值。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方差是根据这样的值来计算的：该值是所述像素值的分量的标量值的和。3.如权利要求1或权利要求2中任一者所述的方法，其中，计算所述帧中的像素值的方差以及所述帧中的像素值的边缘度边缘检测中的一者是在比所述N个补丁中的这一补丁更大的区域上被执行的，所述更大的区域以这一补丁为中心。4.如权利要求1或权利要求2中任一者所述的方法，其中，计算所述帧中的像素值的方差以及所述帧中的像素值的边缘度边缘检测中的一者是在所述N个补丁中的这一补丁上被执行的。5.如权利要求1-4中任一者所述的方法，其中，所述阈值至少部分基于以下项中的一项被启发式地确定：所述N个矩形补丁中的至少一个矩形补丁的尺寸；以及所述两个调色板的像素值的尺寸。6.如权利要求1-5中任一者所述的方法，其中，所述函数包括以下项之一：平均数、中位数、众数、以及几何平均数。7.如权利要求1-6中任一者所述的方法，其中，2个位至4个位被编码在所述视频帧中。8.如权利要求7所述的方法，其中，根据要被编码在所述视频帧中的位的数目，所述矩形补丁被分为2至4个子组。9.如权利要求1-8中任一者所述的方法，其中，所述N个矩形补丁被均匀地分布在所述视频帧内。10.如权利要求1-9中任一者所述的方法，其中，所述N个矩形补丁不与宏块边界重叠。11.如权利要求1-10中任一者所述的方法，其中，所述选定颜色空间包括RGB颜色空间。12.如权利要求1-10中任一者所述的方法，其中，所述选定颜色空间包括YUV空间。13.如权利要求1-12中任一者所述的方法，其中，所述最近的值是通过确定几何距离而确定的。14.如权利要求1-13中任一者所述的方法，其中，如果所述帧中要修改的补丁的数目低于第二阈值，则所述帧被跳过。15.如权利要求1-14中任一者所述的方法，其中，所述视频帧序列在应用如权利要求1所述的方法之前已经应用错误检测和校正码。16.一种包括通过如权利要求1-15中任一者所...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈雷尔·卡恩，迈克尔·德维尔，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US