一种视频记录介质以及视频编码方法技术

本发明专利技术涉及一种视频记录介质，其中记录有：基于图像编码技术从参考图像中查找与当前图像的编码对象区域匹配的对应参考区域，计算该对应参考区域与编码对象区域之间的运动矢量，并利用对应参考区域和编码对象区域之间的误差以及运动矢量对编码对象区域进行编码的视频信息；在视频信息记录介质中记录的当前图像中，对于该当前图像中的至少１个或２个以上的特定的当前区域而言，该特定的当前区域与参考图像的对应参考区域的误差，并不是该特定的当前区域与参考图像中的对应参考区域的误差中最小的误差。本发明专利技术的视频记录介质中嵌入有具隐藏性的水印信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及视频记录介质以及视频编码方法。
技术介绍
现代的数字编码和存储技术使音视频产品的播放品质不因为更多的播放次数而 损耗下降。正因如此，数字编码的音视频数据也更容易被毫不费力地拷贝和广泛传播。这 种现状使数字媒体产品的产权保护变得越来越重要。水印技术是产权保护技术的一种。水印技术包括可见和不可见两类，相应的目的也有所区别。前者可以被正常使用 者读取，但常人很难仿制，这样就可以标识该实体的制造者或拥有者的独特身份，保证真品 的身份；最常见的例子就是印在纸币中的水印头像或文字，这也就是水印最基本的含义和 来源。不可见水印则对于所有的使用者都不可见，通过把信息隐藏在易受非法仿制或复制 媒体当中来实现。这样通常用户是不知道水印的存在的，水印的添加者可以通过对用户手 中的媒体进行水印检查来判断用户是否是合法的拥有者。在数字媒体领域，可见和不可见水印技术都有相应的应用。通常通过添加可见水印技术，例如电视台台标于视频画面中，使视频内容虽被多 次复制，台标却标识了节目内容的制作单位的独特身份。由于可见水印直接修改了视频内 容的一部分，因此，根据信息传播的非递增原理，被水印所替代的相应位置的视频内容无法 再被完整地恢复，因此，即使复制者可以强行抹去水印，仍然无法恢复原来的图像，因此造 成图像的残缺或质量恶化。不可见水印嵌入技术是指将一些指定信息嵌入到媒体数据当中，而该嵌入过程具 有一定的隐藏性，即这些指定信息不容易被发现或者从媒体数据中分离出来。越不容易发 现或分离，说明嵌入的方式越隐蔽，水印的标识数字媒体的所有权的能力就越强。如果不 可见水印技术可以不影响数据的完整性和图像或视频的质量，这种水印就更受采用者的欢 迎。将不可见水印嵌入技术和检测技术结合起来，就可以实现检测和拷贝来源的追 踪。该能力是一种关键的数字版权保护手段。拷贝检测是指通过识别媒体数据中是否出现水印来指认媒体的来源。一个典型的 应用如下影片的高质量原始拷贝分发给合法的用户，但是不得复制和泄露到公开市场。因 此，对于每份拷贝都嵌入唯一的不可见水印信息。这样，每个合法用户与拥有的合法原始拷 贝之间建立了唯一的对应关系。之后，在视频产品的盗版市场中购得的拷贝中检测出与某 合法用户相对应的水印就说明该合法用户泄露了原始拷贝给盗版市场。这一证据可用于对 该用户的索赔或投诉。对于可见水印，由于任何使用者都可以发现水印，因此恶意或非法使用者可以通 过强行去除水印的方法防止水印探测。并且，水印本身也带来视频图像质量的下降。因此 不可见水印的隐藏性是保护水印免于被恶意使用者清除的最好特性。同时，如果水印本身 不会带来视频图像质量的下降，就更具优势。在众多的应用于视频领域的水印方法中，通过在视频压缩数据中嵌入不可见水印 成为今年来较为流行的方式。因为视频压缩技术本身具有数据的隐藏性。视频压缩数据通 常由编码码流构成，编码码流由大量包含直接或间接描述视频特征的语法元素构成。用户 必须经过解码器的解码，才能重新将视频图像回放。由于语法元素定义和选取的不同，相同 回放视频图像内容可以由编码器生成差别很大的编码码流，因此通过读取码流中的语法元 素数据，很难直接发现水印位置。在众多语法元素中，运动矢量成为嵌入水印信息较为理想的语法元素。水印信息 嵌入后，运动矢量会被改动。运动矢量信息不直接被显示，对运动矢量的修改不会直接反映 在最终图像中；运动矢量的修改甚至不会引起图像的变化。首先介绍运动矢量的生成过程和在视频编码中的作用。在视频压缩编码中，运动矢量是运动估计过程的输出。运动估计是求出图像序列 间运动信息的过程。运动图像的压缩编码过程要对视频的时间冗余信息进行压缩从而用到 运动估计。典型的运动图像编码方法如图2所示。这一编码过程被广泛应用于MPEG组织 所规范的一系列视频压缩标准中，例如MPEG-1/2/4，H. 264等等。运动图像由一系列具有 相同分辨率的图像组成。相邻的图像通常较相似，即存在冗余，因为每幅图像都单独存储 的话，就有相当部分重复信息被多次存储了。运动估计结合运动补偿机制用以去除图像帧 之间的冗余信息。运动估计器的作用是通过找到最优或次优的运动矢量，即当前图像的分 块区域相对于附近的图像的对应分块区域的相对移动信息，找到的对应分块区域称作匹配 块。帧存储器存储重建帧。在一个帧间预测编码循环中，首先，当前帧的原始数据输入编码 器，与预测帧的残差经过域变换器生成变换系数，再经过量化器生成量化系数，该量化系数 和运动矢量等数据经过熵编码器产生视频压缩比特流输出。另一方面，压缩原始数据经过 反量化器和反变换器完成对当前帧残差的重建，与运动补偿器输出的预测帧的相加产生重 建帧存储在帧存储器中，该重建帧将用于下一帧的编码。这样，一个帧间预测的编码循环就 完成了。对应于编码端，解码器用于把压缩码流恢复成运动图像信息。图3显示了与图2 所示编码器相匹配的解码器原理结构。解码器的输入是压缩的比特流，经过VLC解码器的 解码，对于帧间编码帧，分离出变换域的残差信息和运动矢量信息。对于帧内编码帧，则只 有残差部分。变换域残差数据经过反量化器和反变换器转换成残差数据。对于帧内编码 帧，该数据就可以构成解码图像。对于帧间编码图像，需要先完成运动补偿，即将参考图像 的块按照运动矢量描述的位置重构成预测图像。该预测图像再与残差数据相加成为解码图 像，即完成了帧间编码图像的解码。帧存储器用来将解码后的可被用作参考帧的图像保存 起来，直至运动补偿器在解码后面的图像时将其用作参考帧。实际应用中，运动估计通过软件或硬件的方式得以实现。运动估计模块或设备的 输入是视频序列，它比较前后连续的或者有一定间隔的两帧或者多帧，并且用来自于其中 某帧或某些帧的一部分重构另一帧。需要编码或者需要做图像处理的这一帧通常称为当前 帧，提供重构信息的其他帧就是参考帧。运动矢量用于描述当前帧与参考帧之间的关系。这 种典型的比较是基于具有指定大小和形状的宏块，这些宏块互不重叠地构成整个当前帧。 比较是依据特定的准则寻找与当前帧中的某个宏块相匹配的参考帧中的某个宏块来完成 的。源于不同的对误差的描述，有若干种判断宏块匹配的准则。计算运动矢量，即表明当前帧与参考帧匹配区块相对距离和方向，来表明每个参考帧中的宏块在当前帧中的位移。通 常，在这种搜索和比较计算耗费较多计算资源。在视频压缩中，运动估计搜索统计上最相近 的宏块。反应视频内容确切移动的准确运动估计提供了压缩所需要的最小匹配误差。将水印信息嵌入到运动矢量的过程是按照某种预定规则修改运动矢量的大小或 相角。预定规则决定了水印信息与矢量变动的关系。这种修改不会带来图像质量的变化。由于运动矢量被修改，其指向的参考图像内 的匹配块与最佳匹配块不同。但是，所有变更运动矢量而嵌入水印信息的方法都会造成编码效率的降低。原因 是相比通过运动搜索找到的最优块匹配准则下的运动矢量，运动矢量终点位移后所指向的 新的块与待编码块之间不再是最佳匹配。因此当前待编码图像与预测图像相减后的残差将 变大。这部分增加的残差数值通过变换域变换和量化后的编码数值也将相应增加。美国专利7，415，127提出了一种将水印信息嵌入到运动矢量数据中的方法。它首 先将参考图像分割成若干区域，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种视频信息记录介质，其特征在于，　　该视频信息记录介质是记录有，基于图像编码技术从参考图像中查找与当前图像的编码对象区域匹配的对应参考区域，计算该对应参考区域与所述编码对象区域之间的运动矢量，并利用所述对应参考区域和所述编码对象区域之间的误差以及所述运动矢量对所述编码对象区域进行编码的视频信息的视频信息记录介质，　　在所述视频信息记录介质中记录的当前图像中，对于该当前图像中的至少１个或２个以上的特定的当前区域而言，该特定的当前区域与所述参考图像的对应参考区域的误差，并不是该特定的当前区域与所述参考图像中的对应参考区域的误差中最小的误差。

【技术特征摘要】
1.一种视频信息记录介质，其特征在于，该视频信息记录介质是记录有，基于图像编码技术从参考图像中查找与当前图像的编 码对象区域匹配的对应参考区域，计算该对应参考区域与所述编码对象区域之间的运动矢 量，并利用所述对应参考区域和所述编码对象区域之间的误差以及所述运动矢量对所述编 码对象区域进行编码的视频信息的视频信息记录介质，在所述视频信息记录介质中记录的当前图像中，对于该当前图像中的至少1个或2个 以上的特定的当前区域而言，该特定的当前区域与所述参考图像的对应参考区域的误差， 并不是该特定的当前区域与所述参考图像中的对应参考区域的误差中最小的误差。2.如权利要求1所述的视频信息记录介质，其特征在于， 所述当前图像的编码对象区域是指当前图像的编码对象宏块， 所述参考图像的对应参考区域是指参考图像的对应参考宏块， 所述特定的当前区域是指特定的当前宏块。3.如权利要求1或2所述的视频信息记录介质，其特征在于，对于编码器以及解码器而言，所述特定的当前区域位于所述当前图像中的已知的位置 或者是未知的位置。4.如权利要求3所述的视频信息记录介质，其特征在于，当存在2个以上的所述特定的当前区域时，按照这些特定的当前区域的出现概率从高 到低的顺序，所述这些特定的当前区域与...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤井由纪夫，田代卓，吕越峰，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]