本发明属于视频加密领域，具体涉及一种基于多投影仪拼接融合的影片加密方法、解密方法。
背景技术：
以环幕、球幕电影等为代表的曲面多投影仪拼接融合特种电影，是20世纪初出现的一种大视张角特种幕布电影。大视张角电影影片的拍摄和动画场景的制作，使用超广角的鱼眼镜头或图像多摄像机的组合镜头。幕布程环形或半球形，观众被包围置身其中。由于影像对观众视张角大，并伴有环绕立体声，使得观众有身临其境之感。由于环幕、球幕电影幕布巨大、投影仪摆放空间受限，单台投影仪无法打满整个屏幕。并且由于单台投影仪显示分辨率有限，因此采用多台投影仪拼接融合的方式显示输出。
由于拼接融合影片视张角大、影片观看距离近的原因，导致整个片源分辨率大，制作周期长、制作成本高。因此对于影片版权的保护是该产业发展的重点课题。如果不对片源加密，而仅对播放程序或拼接融合程序加密，那么不能很好的保护影片。因此，本发明提供了一种对影片片源进行加密，并只能在制定播放机器上正确解密播放的加密解密技术。
本发明针对版权保护的问题，提出了一种基于多投影拼接融合技术的加密解密技术。该技术将加密环节结合投影拼接融合的参数网格划分、crypto++程序算法，影片后期制作技术，生成加密片源；在解密环节，将解密过程与多投影仪拼接融合的色彩变化环节结合，进行解密播放。只有在加密和解密密码序列同样在制定播放机上生成的情况下才可以得到正确的影片播放效果。本发明实现对片源的良好保护，巧妙的利用特种影片拼接融合的技术特性，将加密解密技术与本发明人发明的多投影仪拼接融合技术结合一体。
基于拼接融合的影片加密技术由以下具体的技术部分构成：加密部分对目标幕布建立参数化网格，根据参数化网格选定加密区域，然后运行crypto++算法生成本机密码并转化为二进制数列。建立二进制数列与参数化网格加密区间的对应关系，按照密码二进制序列生成加密水印mask图。利用后期制作软件将未加密的片源的每一帧与水印mask图做相乘后期处理，以处理后的结果作为加密的片源。在解码播放部分，同样调用crytpo++生成密码并转换为二进制序列，同样建立二进制序列中的每一位与加密区域的每一个网格的对应关系，将解密模块与拼接融合中的色彩衰减模块统一起来形成新的色彩变换方式，实现解密播放。同时对于在其他机器或场地播放的情况，由于生成解密密码与加密密码不一致而不能得到正确的解密播放结果。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决电影版权保护问题的影片片源加密解密技术，本发明的一方面，提出了一种基于多投影仪拼接融合的影片加密方法，包括以下步骤：
步骤a1，对投影幕布进行参数化网格化分，并选择加密区域；
步骤a2，对所述加密区域的参数网格，使用加密软件在目标机器上分别生成密码；
步骤a3，将步骤a2所生成的密码转化成二进制数，选择其前n位生成影片加密mask；
步骤a4，在渲染生成投影影片的过程中，叠加水印mask生成加密影片。
进一步地，所述“对投影幕布进行参数化网格化分，并选择加密区域”，其方法为：
将投影幕布按照参数化方程的方式划分为(m+1)*(n+1)个参数网格，其中，参数网格点坐标为[i,j](i＝0,1,2,3...m；j＝0,1,2,3...n)；
选择融合区域为加密区域，确定所述加密区域对应的参数网格。
进一步地，所述“将步骤a2所生成的密码转化成二进制数，选择其前n位生成影片加密mask”，其方法为：
将步骤a2所生成的密码转化成二进制数；
基于预设衰减密码生成方法，计算mask图上对应序号为i的网格加密mask色彩rgb分量颜色衰减密码ei。
进一步地，所述预设衰减密码生成方法为
进一步地，所述“叠加水印mask生成加密影片”，其方法为：
通过水印叠加程序对要保密的片源的每一帧进行加密；加密的方式为水印和原图相乘的方式。
进一步地，所述加密软件为crypto++密码生成库。
本发明的另一方面，提出了一种基于多投影仪拼接融合的影片解密方法，包括以下步骤：
步骤b1，识别加密区域；
步骤b2，调用生成密码时所采用的加密软件，对所述加密区域的参数网格分别生成与加密同样的密码；
步骤b3，将步骤b2所生成的密码转化成二进制数，生成拼接融合解密配置参数；
步骤b4，拼接融合软件调用解密配置参数，播放加密影片片源，进行解密播放。
进一步地，在进行拼接融合播放时执行步骤b2。
进一步地，所述“将步骤b2所生成的密码转化成二进制数，生成拼接融合解密配置参数”，其方法为：
将步骤a2所生成的密码转化成二进制数；
基于预设衰减密码生成方法，计算mask图上对应序号为i的网格加密mask色彩rgb分量颜色衰减密码ei，生成颜色增强密码e′i。
进一步地，所述预设衰减密码生成方法为
所述颜色增强密码e′i为
本发明对于环幕、球幕等特种影片的加密解密问题，提出了一套基于对影片片源加密，结合拼接融合播放解密的技术，实现了影片授权播放过程中的加密、解密，为特种影片知识产权保护提供了一种可靠的保障。本发明巧妙利用了特种影片的特殊播放方式，将加密解密与片源发放、片源播放结合在一起，对于该领域的知识产权保护提供了一种全新的解决策略。
附图说明
图1是本发明基于多投影仪拼接融合的影片加密方法、解密方法流程示意图；
图2是幕布网格参数化划分示意图；
图3是数列与网格对应关系对应示意图；
图4是加密环节流程示意图；
图5是解密环节流程示意图；
图6是加密解密各个环节效果图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
本发明对目标投影幕布进行参数化网格划分，选定加密区域；在指定播放机本地运行crypto++密码生成软件生成密码序列；将密码转化为二进制序列，将二进制序列的每一个二进制位与加密区域的每一个网格一一对应，生成与加密区域参数化网格相对应的加密mask水印图；在ae(adobeaftereffect)中，使用相乘添加水印的方式，用mask码与未加密的片源的每一帧画面进行相乘运算得到加密后的片源；在解密播放环节，对于在指定播放机播放的情况，播放前先调用crypto++生成与加密环节同样的密码并转化为二进制序列，以该序列每一位的0、1信息作为解密环节的色彩融合参数，与本发明人发明的拼接融合软件的色彩强度衰减过程相结合。生成包含解密信息的新的色彩衰减参数，对加密片源的每一帧进行播放，由于在指定播放机的解密环节生成的密码序列与加密环节一致，因此可以正确的解密加密片源，而对于在其他机器或其他影院播放的情况，由于解密序列和加密序列不一致因此不能正确恢复片源色彩。从而根据以上步骤实现基于多投影仪拼接融合的影片加密解密播放技术。
本发明包括基于多投影仪拼接融合的影片加密方法、基于多投影仪拼接融合的影片解密方法，两个方法相匹配使用才能完成对影片的加密、解密操作，实现一个完成的处理流程。如图1所示，(1)加密过程：将目标幕布进行参数化网格划分并选定加密区域，在指定的目标机器上调用播放机密码生成软件(crypto++)生产播放机本机密码序列，并将其转化为二进制数列，建立加密区域参数化网格与加密密码二进制序列的对应关系，生成加密mask水印图，在后期制作中生成加密影片片源(由于密码序列的二进制数已生成，所以生成加密mask水印图，在后期制作中生成加密影片片源可以进行异地处理)；(2)解密过程：该过程在播放影片时同步运行，首先运行crypto++生成解密密码并转化为二进制数列，生成拼接融合解码配置信息，并基于此将二进制数列信息融合至拼接融合播放的色彩变换当中，在拼接融合的色彩变换中连同色彩衰减一同完成解密播放。当且仅当在授权指定的机器上播放加密片源时，片源才可被正确的解码；而在其他的机器上播放时，加密片源不会被正确解码。从而实现了对片源的版权保护。
本发明实施例的基于多投影仪拼接融合的影片加密方法，包括：
步骤a1，对投影幕布进行参数化网格化分，并选择加密区域。
对目标幕布进行参数化网格划分，如图2所示，以环幕为例:将幕布按照参数化方程的方式划分为(m+1)*(n+1)个参数网格。其上的参数网格点坐标：[i,j](i＝0,1,2,3...m；j＝0,1,2,3...n)。该网格坐标对应的环幕的圆柱上点坐标为：[i*δθ,j*δh]。本发明中，选择加密的区域为融合区，融合区所对应的参数区间为：i∈[i0，i1]。在图2中，细线和粗线的网格是目标幕布参数化网格，其中的粗线部分是加密区域，同时也是颜色融合区域；
步骤a2，对所述加密区域的参数网格，使用加密软件在目标机器上分别生成密码。
调用crypto++密码生成库，在播放机上生成密码c0，将密码c0转化为二进制序列c1。选取前(i1-i0)n位，每一位二进制数的位数对应于id(码位)为该位数的融合网格。二进制数列与幕布参数网格的对应关系，如图3所示，码位为1、2、3、4、5…，对应的码值为0、0、1、1、1…；
步骤a3，将步骤a2所生成的密码转化成二进制数，选择其前n位生成影片加密mask。
如图3所示，按照每个网格id对应的二进制数字di是0还是1，生成拼接融合加密mask，mask图上对应id为i的网格加密mask色彩rgb分量颜色衰减密码ei的生成方式如公式(1)所示：
所生成的加密mask图为一张有(i1-i0)n个网格的灰度图，每个网格的灰度值由该位置对应id衰减密码ei确定为0.5或1。
步骤a4，在渲染生成投影影片的过程中，叠加水印mask生成加密影片。
如图4所示，在播放机(服务器)生成密码mask后，在ae(adobeaftereffects)中使用水印叠加程序对要保密的片源的每一帧进行加密。加密的方式采用水印和原图相乘的方式。通过相乘，使得原片在加密区域部分实现加密。在被加密的区域的网格若对应的id衰减密码：ei为0.5的时候，加密后的片源每一帧的该网格部分色彩强度变为加密前的一半；而ei为1的时候，加密后片源每一帧的该网格部分色彩强度与加密前一致。这样加密视频源的加密区域就生成了色彩明暗变化排列的加密效果。
本发明的基于多投影仪拼接融合的影片解密方法，在播放的环节中对加密片源进行拼接融合和解密同步操作，将解密的过程与拼接融合的过程统一进行。拼接融合采用拼接融合软件，按照参数划分网格对片源的每一帧图像进行几何变换和色彩融合形成拼接融合。
对于没有加密的片源，本发明中调用的拼接融合程序对片源按照幕布形状以及幕布与投影仪的相对位置姿态关系，进行几何变换使得各个投影仪的投射部分画面完好的与幕布以及其他投影仪的投射部分完好的贴合，完成影片多投影仪拼接部分的功能；同时对于不同投影仪的重叠区域，对不同投影仪的色彩进行alhpa变换，即：对色彩亮度按照其远离非融合区域的距离进行衰减，使得多个投影仪重叠后的色彩亮度与单个投影仪的投影效果相一致，完成多投影仪的色彩融合部分功能。
在本发明中，对于已经加密的片源几何变换部分与未经加密的片源完全一致，而在色彩片换部分除了进行色彩衰减外，同时进行解密。解密的效果是只有在播放机上运行本发明的含解密拼接融合程序才会正确解密，而对于试图在其他机器上播放该加密影片的情况，都不能出现正确的解密播放。
本发明实施例的基于多投影仪拼接融合的影片解密方法，包括以下步骤：
步骤b1，识别加密区域；
步骤b2，调用生成密码时所采用的加密软件，对所述加密区域的参数网格分别生成与加密同样的密码；
步骤b3，将步骤b2所生成的密码转化成二进制数，生成拼接融合解密配置参数；
步骤b4，拼接融合软件调用解密配置参数，播放加密影片片源，进行解密播放。
为了更清晰的对本发明解密方法进行说明，具体过程结合图5再次进行描述：首先，在运行拼接融合播放程序的时候，在本机运行crypto++密码生成程序，生成与加密过程中完全相同的密码(如果在指定的播放机运行的话，对于其他机器该密码不同)，并将改密码转化为二进制码。基于预设衰减密码生成方法构建颜色增强密码e′i的计算公式，如公式(2)所示。对于加密密码ei为0.5的网格，拼接融合程序除了完成正常的色彩衰减变化外，还要根据ei为0.5这个信息，对色彩亮度乘以2；而对于加密密码ei为1的网格，只进行和无加密的片源播放完全一样的色彩衰减。这样的就完成了对加密片源的拼接融合解密过程。
而针对于在其他机器上试图播放本加密片源的情况，由于其他机器上运行crypto++得到的密码与加密密码并不一致，于是将不会出现正确的解密结果。其最终的播放展示结果会有一些网格块明显暗于其他部分，而另一些网格块亮于其他部分，甚至出现高光区域。因而无法正确的播放该加密影片。
图6是加密解密各个环节效果图。其中，图6a是未加密片源单帧效果图，图6b是加密片源单帧效果图，图6c是解密片源播放单帧效果图。
针对于使用同样的播放机在其他影院播放的情况，由于本拼接融合发明程序的几何变换部分是针对指定影片的机器播放位置计算设定的，于是对于其他的影院由于幕布的尺寸不同，各个投影仪与幕布的摆放相对位置姿态不同，因此运行同样的程序不会得到正确的拼接融合结果。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。