用于處理視頻圖像的設備、視頻投影系統和信號的制作方法

專利名稱：用于處理視頻圖像的設備、視頻投影系統和信號的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種意在由數字影院投影系統顯示的視頻圖像序列 的處理設備、 一種用于數字影院的投影系統、以及一種被設計為由該 系統使用的視頻信號。
背景技術：
可視內容(無論是固定的還是移動的圖像)通常是得益于與版權 有關的排他性保護的創作物。通常，它們僅在使作者及其授權方能夠 獲得報酬的嚴格限定的框架內再現。為了確保正當地遵守這些法規，已經開發出用于防止非法復制或 對其品質造成足夠的劣化使其不能呈現的多種系統。在這個框架內，專利申請W0 05/027529中描述了一種旨在防止圖像在顯示時被復制 (例如由電影院中的可攜式攝像機復制)的方法和設備。這個專利申 請中提出的方法計劃對圖案像素的顏色(或色度)進行調制，從而以 高頻來顯示，使該圖案對于人眼可見，但對可攜式攝像機攝制的序列 產生假象。這種解決方案需要至少對圖像的顯示頻率進行加倍，使得 該調制是不可見的。實際中，這個過程(在本說明書中的余下部分中 被稱作防便攜式攝像機的方法)例如包括把每一個源圖像分解為兩 個互補圖像，并對顯示頻率進行加倍，使得這兩個圖像的顯示在人眼 看來是單一圖像(與源圖像相對應)。互補圖像的含義是一些像素(表 示反復制圖案或消息)的顏色被調制的圖像，在完成對這兩個互補圖 像的整合后，所產生的這些像素的顏色是初始源圖像的像素的顏色。這種反便攜式攝像機的方法要求所顯示的圖像的數目至少為初 始源圖像的數目的兩倍。這個操作僅能夠在其自身與數字影院的DCI (數字影院發起)推薦標準兼容的投影系統的級別上執行。基于條件配色(metamerism)并使用至少四分之一原色來顯示圖 像的其他反便攜式攝像機的方法也是已知的。該方法在專利申請WO 2004/040899中揭示了。該方法的使用需要把以3原色定義的源圖像轉 換為多個原色定義的圖像，例如4個原色。對于上述反便攜式攝像機的 方法，這個對源圖像的處理在投影系統中(在顯示時)實時地執行。這個視頻處理相對復雜，而且會帶來投影系統成本的明顯增加。發明內容本發明的一個目的是提出一種允許在簡化的投影系統中執行視 頻處理的方法，以縮減在投影系統中實現反便攜式攝像機方法所需的 視頻處理裝置。根據本發明，計劃在視頻序列的后產生(post-production)級 別上執行一部分視頻處理，并以元數據的形式存儲這個"預處理"的 結果。根據這個元數據，在視頻投影系統中執行余下的視頻處理部分。本發明涉及一種用于對將由視頻投影系統顯示的源圖像序列進 行處理的設備，其特征在于所述設備包括分析裝置，用于分析源圖 像序列的內容；以及產生裝置，根據這個分析結果，產生與要由所述 視頻投影系統插入所述源圖像中的反復制圖案有關的元數據。所述分析裝置用于識別能夠插入反復制圖案的源圖像區域。然 后，使用這個分析結果來產生定義了要插入的反復制圖案的元數據。根據第一實施例，所述分析裝置被設計為檢測源圖像中的均勻顏 色區域。根據第二實施例，所述分析裝置被設計為檢測源圖像中的均勻亮 度區域。優選地，所述分析裝置檢測具有足夠表面(比閾值更大)的均勻 區域，例如大于插入圖像中的反復制消息的字符的大小的表面。此外，所述分析裝置優選地檢測具有與顏色空間中遠離該空間邊 界的點相對應的顏色的均勻顏色區域，使得在通過顏色調制而插入反 復制圖案的情況下，調制幅度可以是足夠的。在通過亮度調制而插入反復制圖案的情況下，所述分析裝置優選地檢測具有遠離最小和最大可顯示值的亮度值的均勻區域。例如，所產生的元數據是如下信息 -所述分析裝置所檢測的區域的位置， -所述分析裝置所檢測的區域的大小，-所述分析裝置所檢測的區域的朝向。所述元數據也可以二元信息，所述二元信息針對所述源圖像中的 每一個像素，指示是否要修改所述像素以便插入反復制圖案。優選地， 所述元數據還包括在通過對像素的亮度或顏色進行調制而插入反復 制圖案時應用于所檢測的區域中的像素的調制幅度。所述元數據還可以是與若干比特有關的信息，所述若干比特針對 所述源圖像中的每一個像素，指示是否要修改所述像素以便插入反復 制圖案以及所應用的修改幅度。本發明還涉及一種用于接收源圖像以及由先前定義的處理設備 所產生的相應元數據的視頻投影系統。該系統包括-存儲裝置，用于存儲所述源圖像和所述元數據，-圖像處理裝置，用于將反復制圖案插入所述源圖像，并產生修 改后的視頻圖像，以及-投影裝置，用于顯示修改后的視頻圖像。根據第一實施例，所述圖像處理裝置適于通過對所述圖像中的像 素的亮度和/或顏色進行調制而把反復制圖案插入到處理的源圖像中。根據第二實施例，所述圖像處理裝置適于通過修改所述源圖像的 視頻信號的三個顏色分量并添加補充顏色分量而插入反復制圖案，所 述圖像的可視內容相對于處理的源圖像沒有改變。在這個實施例中， 所述投影裝置可以包括第一投影儀，顯示修改后的源圖像的三個顏 色分量；以及第二投影儀，顯示補充顏色分量。本發明還涉及一種由投影系統使用的信號，包括與將由所述投影 系統顯示的視頻圖像序列有關的視頻數據以及與要插入所述視頻圖像 序列中的反復制圖案有關的元數據。本發明還涉及一種用于對將由視頻投影系統顯示的源圖像序列 進行處理的方法，所述方法包括如下步驟-對所述源圖像的內容進行分析，以及-根據分析結果，產生與所述視頻投影系統插入源圖像中的反復 制圖案有關的元數據。


參考附圖并閱讀下文作為非限制性示例而給出的描述，將會更好 地理解本發明，其中-圖l是示出了根據本發明的一種用于處理源圖像的設備、以及一 種用于顯示處理設備所處理的圖像的投影系統的示意圖，-圖2八和28示出了由圖1中的處理設備所執行的處理，圖2C示出了 圖l中的投影系統所執行的處理，以及-圖3示出了根據本發明的方法的步驟。
具體實施方式
為了使反便攜式攝像機方法(例如在本發明申請的前文中示出的 那些方法之一)產生便攜式攝像機所攝制的序列上盡可能可見的假象、 而且不對電影院中的觀眾的感知造成干擾，根據待保護圖像的內容來 定義反復制圖案是重要的。例如，該圖案必須位于在顏色或亮度上均 勻可察覺的圖像的至少一個區域中(即不存在高空間或時間頻率)，從 而能夠在便攜式攝像機所攝制的副本上盡可能地被看到。另外優選地， 所檢測的區域足以延伸為包含反復制圖案的全部或一部分。如果通過對圖像的像素的顏色進行調制而插入反復制圖案，則優 選地這個區域具有顏色空間中遠離該空間邊界的顏色，以使調制成為 可能。如果通過對圖像的像素的亮度進行調制而插入反復制圖案，則優 選地所檢測的區域具有足夠遠離最小和最大亮度值的亮度值，以使調 制成為可能。根據本發明，提出在圖像序列的后產生的級別上執行這種處理， 并把該處理的結果以元數據的形式連同圖像序列的視頻數據一起發送 至投影系統，以減小投影系統中執行的視頻處理的量。圖1示出了根據本發明的源圖像處理設備100和投影系統200。處理 設備100包括源圖像內容的分析裝置110;以及與投影系統200插入到 源圖像中的反復制圖案有關的元數據產生裝置120。由裝置110執行的分析可以根據投影系統中實現的反便攜式攝像 機方法而變化。然而，無論所使用的方法如何，反復制圖案優選地被 插入到一個或更多個均勻顏色或亮度的圖像區域中(即不具有高空間 頻率的區域)，這些區域在若干圖像上保持均勻(即也不具有高時間頻 率的區域)。有利地，分析裝置110僅檢測具有大于閾值表面的表面的區域。例 如，僅檢測具有大于待插入的反復制圖案的大小的表面的區域，或者， 如果反復制圖案是警告消息，則僅檢測具有大于該消息的字母或單詞 的大小的表面的區域。如果通過對圖像的特定像素的顏色進行調制而插入反復制圖案， 則如下內容是重要的所檢測的區域的顏色與顏色空間XYZ中遠離該空間邊界的點相對應，以使圍繞該顏色的調制能夠以該空間邊界處的顏 色與該空間邊界處的另一個顏色之間的最大振幅而執行。因此，有利 地，分析裝置110僅檢測具有與顏色空間中與該空間邊界距離至少為最 小距離的點相對應的顏色的區域。例如，這個最小距離等于所需調制 的最大幅度的一半。如果通過對圖像中的特定像素的亮度進行調制而插入反復制圖 案，則如下內容是重要的所檢測的區域的亮度值與最小(O)和最大 (對于8比特編碼的亮度值為255)可顯示值的距離是最小距離。因此， 在這種情況下，分析裝置110有利地僅檢測具有包含在例如[30-225] 的減小的亮度級別中的亮度值的區域，以獲得顯著且有效的調制。因 此，最小距離等于30。如果通過把源圖像的3色視頻信號轉換為4色信號而插入反復制圖 案，則如下內容也是重要的所檢測的區域的顏色與顏色空間XYZ中遠 離該空間邊界的點相對應，以使圍繞該顏色的調制能夠以足夠的非零 幅度而執行。因此，有利地，分析裝置110僅檢測具有與顏色空間中遠 離該空間邊界的點相對應的顏色的區域。這個分析在圖2A和2B中示出。圖2A是表示部分一致的背景上的女 人的臉的源圖像。如果對具有均勻顏色或亮度并具有預定的足夠大小 的區域進行檢測，則獲得例如由圖2B中的白線所界定的、并與位于女 人的臉左側的背景區域相對應的區域。如此檢測到的區域由產生裝置120進行處理，從而產生了將連同源 圖像的視頻數據一起被提供給投影系統200的元數據。元數據可以是間 接引向待插入的反復制圖案的數據，例如引向所檢測的適于容納反復 制圖案的區域的數據(在這種情況下，投影系統200以更為精確的方式 選擇把反復制圖案插入這些區域中的何處)，或者是通過定義要修改的 圖像像素而直接引向反復制圖案的數據。在第一種情況下，元數據是例如如下信息-分析裝置所檢測的區域的位置，和/或-分析裝置所檢測的區域的大小，和/或-分析裝置所檢測的區域的朝向。在第二種情況下，元數據是例如二元信息項，所述二元信息項針 對源圖像中的每一個像素，指示是否要修改所述像素以便插入反復制 圖案。在這種情況下，根據本發明的變體，元數據以運行長度碼而編 碼，以減小待發送數據的量。在第三種情況下，元數據是例如與若干比特有關的信息，所述若 干比特針對源圖像中的每一個像素，指示是否要修改所述像素以便插 入反復制圖案以及修改的幅度。在這種情況下，根據本發明的變體， 元數據也以運行長度碼而編碼，以減小待發送數據的量。有利地，元數據還包括定義了施加到所檢測的區域(第一種情況) 的像素、或施加到反復制圖案(第二種情況)的像素的調制幅度的信 息，通過對像素的亮度或顏色進行調制而插入反復制圖案。這個幅度 根據所檢測的區域的亮度或顏色(色度)值而確定。例如，所檢測的 區域的色度值距離所用的顏色空間的邊界越遠，調制幅度就可以越大。將這樣產生的元數據和源圖像的視頻數據保存至數字支持300，例 如，數字支持300是在物理上包含視頻數據的硬盤的符號象征。代替數 字支持，還可以具有視頻數據和元數據的衛星傳輸。這個數據和元數據被提供給投影系統200，以在源圖像中插入反復 制圖案，并顯示所產生的圖像。投影系統200包括存儲裝置210，存 儲從數字支持導出的視頻數據和元數據；處理裝置220，修改視頻數據 并向其插入反復制圖案，所述反復制圖案基于所接收到的元數據；以 及投影設備230，顯示修改后的視頻圖像。處理裝置220通過使用元數據中包含的信息而把反復制圖案插入 源圖像。如果元數據定義了均勻顏色或亮度區域的位置、大小、朝向，則 裝置220通過修改這些區域中的一些像素的狀態而把反復制圖案插入 這些區域，大小和朝向取決于這些區域的大小和朝向。如果元數據直接定義了進行修改以插入反復制圖案的像素，則裝 置220通過僅對由元數據標識的像素執行動作而插入反復制圖案。如果通過顏色或亮度調制而執行反復制圖案的插入，以及如果元 數據提供了待應用的調制幅度，則裝置220利用該幅度對像素進行調 制。否則，裝置220自身來定義這個幅度。圖2C示出了把反復制圖案(消息"非法復制")插入圖2B中所檢測 的區域的源圖像中。這樣修改的源圖像由投影設備230來顯示。自然地，如果反便攜式攝像機方法需要把顯示頻率與至少為2的因 數相乘以使人眼不可以看到該圖案，則處理裝置220負責該數或源圖像 的乘法。對于系統架構，投影系統裝置200能夠以若干種方式來劃分-存儲裝置210和視頻處理裝置220被包括在多媒體服務器中，而投 影裝置230被包括在投影設備中，或-僅有存儲裝置210被包括在多媒體服務器中，而投影裝置230和視 頻處理裝置220被包括在投影設備中。這兩種架構適于通過對圖像中的特定像素進行顏色或亮度調制而 執行反復制圖案的插入的情況。第一種架構也許更適于使用第四原色 來插入反復制圖案的情況，其中使用兩個分離的投影儀來顯示圖像， 第一投影儀顯示三個標準原色紅、綠和藍，而第二投影儀顯示附加的 顏色。在這種情況下，多媒體服務器中包含的處理裝置220把三個視頻流(針對每一個原色有一個視頻流)發送至第一投影儀，而把第四視 頻流發送至第二投影儀。本發明還涉及一種用于對將由視頻投影系統顯示的源圖像序列進 行處理的方法。所述方法的步驟在圖3中示出。這個方法包括分析步 驟400，對源圖像的內容進行分析；產生步驟410，根據分析結果，產 生與視頻投影系統插入源圖像的反復制圖案有關的元數據。當然，本發明不限于上述實施例。具體地，本領域的技術人員可 以使用基于顏色或亮度調制或4原色圖像的反便攜式攝像機方法之外 的其他的反便攜式攝像機方法。同樣，本發明的目的是減少投影系統 中的視頻處理，不需要產生和發送這里描述的所有元數據(位置、大 小、朝向、調制幅度)。這些元數據中的一些從投影系統上游產生并被 發送至該系統就足以實現該目的。
權利要求
1.一種用于對將由視頻投影系統顯示的源圖像序列進行處理的設備，所述設備包括-用于分析所述源圖像的內容的分析裝置；以及-產生裝置，根據所述分析結果，產生與所述視頻投影系統插入源圖像中的反復制圖案有關的元數據。
2. 根據權利要求1所述的設備，其中，所述分析裝置適于檢測所 述源圖像中的均勻顏色區域。
3. 根據權利要求1或2所述的設備，其中，所述分析裝置適于檢測所述源圖像中的均勻亮度區域。
4. 根據權利要求2或3所述的設備，其中，所述分析裝置適于檢測具有比閾值更大的表面的均勻區域。
5. 根據權利要求2或根據從屬于權利要求2的權利要求4所述的設備，其中，所述分析裝置適于檢測具有與顏色空間中與所述空間的邊 界距離至少為最小距離的點相對應的顏色的均勻顏色區域。
6. 根據權利要求3或根據從屬于權利要求3的權利要求4所述的設 備，其中，所述分析裝置適于檢測具有與最小和最大可顯示值距離至 少為最小距離的亮度值的均勻亮度區域。
7. 根據權利要求2至6中任意一項所述的設備，其中，由所述產生 裝置產生的元數據包括如下信息中至少一項-所述分析裝置所檢測的區域的位置， -所述分析裝置所檢測的區域的大小， -所述分析裝置所檢測的區域的朝向。
8. 根據權利要求2至6中任意一項所述的設備，其中，由所述產生 裝置產生的元數據包括至少一項二元信息，所述二元信息針對所述源 圖像中的每一個像素，指示是否要修改所述像素以便插入反復制圖案。
9. 根據權利要求7或8所述的設備，其中，由所述產生裝置產生的 元數據包括在通過對像素的亮度或顏色進行調制而插入反復制圖案時應用于所檢測的區域中的像素的調制幅度。
10. 根據權利要求2至6中任意一項所述的設備，其中，由所述產 生裝置產生的元數據包括至少一個二元信息，所述二元信息針對所述 源圖像中的每一個像素，指示是否要修改所述像素以便插入反復制圖 案以及所應用的修改幅度。
11. 一種用于接收源圖像以及與插入所述源圖像中的反復制圖案有關的相關元數據的視頻投影系統，所述視頻投影系統包括-存儲裝置，用于存儲所述源圖像和所述元數據， -圖像處理裝置，用于通過使用所述元數據作為基礎而把所述反 復制圖案插入所述源圖像，并產生修改后的視頻圖像，以及 -投影裝置，用于顯示修改后的視頻圖像。
12. 根據權利要求11所述的系統，其中，所述圖像處理裝置適于 通過對所述圖像中的像素的亮度和/或顏色進行調制，把反復制圖案插 入到處理的源圖像中。
13. 根據權利要求11所述的系統，其中，所述圖像處理裝置適于 通過修改所述源圖像的視頻信號的三個顏色分量，并添加補充顏色分 量，而插入反復制圖案，所述圖像的可視內容相對于所述源圖像沒有 改變。
14. 根據權利要求13所述的系統，其中，所述投影裝置可以包括 第一投影儀，顯示修改后的源圖像的三個顏色分量；以及第二投影儀， 顯示補充顏色分量。
15. —種由投影系統所使用的信號，包括與將由所述投影系統顯 示的源圖像序列有關的視頻數據以及與插入所述源圖像序列中的反復 制圖案有關的元數據。
16. —種用于對將由視頻投影系統顯示的源圖像序列進行處理的 方法，所述方法包括如下步驟-對所述源圖像的內容進行分析，以及-根據分析結果，產生與所述視頻投影系統插入源圖像中的反復 制圖案有關的元數據。
全文摘要
本發明涉及一種意在由數字影院投影系統顯示的視頻圖像序列的處理設備，一種用于數字影院的投影系統，以及一種被設計用于由該系統使用的視頻信號。防止對電影進行復制的反便攜式攝像機方法的使用通常完全在數字影院投影系統中執行。然而，這個方法需要投影系統中復雜的視頻處理以及昂貴的裝置。根據本發明，提出在視頻序列的后產生級別上執行一部分視頻處理，并以元數據的形式存儲這個“預處理”的結果。根據這個元數據在視頻投影系統中執行余下的視頻處理部分。
文檔編號H04N5/913GK101222601SQ20071019647
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月5日 優先權日2006年12月6日
發明者帕斯卡·布爾登, 路易斯·舍瓦利耶, 迪迪埃·杜楊 申請人:湯姆森許可貿易公司