专利名称：用于处理视频图像的设备、视频投影系统和信号的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种意在由数字影院投影系统显示的视频图像序列 的处理设备、 一种用于数字影院的投影系统、以及一种被设计为由该 系统使用的视频信号。
背景技术：
可视内容(无论是固定的还是移动的图像)通常是得益于与版权 有关的排他性保护的创作物。通常，它们仅在使作者及其授权方能够 获得报酬的严格限定的框架内再现。为了确保正当地遵守这些法规，已经开发出用于防止非法复制或 对其品质造成足够的劣化使其不能呈现的多种系统。在这个框架内，专利申请W0 05/027529中描述了一种旨在防止图像在显示时被复制 (例如由电影院中的可携式摄像机复制)的方法和设备。这个专利申 请中提出的方法计划对图案像素的颜色(或色度)进行调制，从而以 高频来显示，使该图案对于人眼可见，但对可携式摄像机摄制的序列 产生假象。这种解决方案需要至少对图像的显示频率进行加倍，使得 该调制是不可见的。实际中，这个过程(在本说明书中的余下部分中 被称作防便携式摄像机的方法)例如包括把每一个源图像分解为两 个互补图像，并对显示频率进行加倍，使得这两个图像的显示在人眼 看来是单一图像(与源图像相对应)。互补图像的含义是一些像素(表 示反复制图案或消息)的颜色被调制的图像，在完成对这两个互补图 像的整合后，所产生的这些像素的颜色是初始源图像的像素的颜色。这种反便携式摄像机的方法要求所显示的图像的数目至少为初 始源图像的数目的两倍。这个操作仅能够在其自身与数字影院的DCI (数字影院发起)推荐标准兼容的投影系统的级别上执行。基于条件配色(metamerism)并使用至少四分之一原色来显示图 像的其他反便携式摄像机的方法也是已知的。该方法在专利申请WO 2004/040899中揭示了。该方法的使用需要把以3原色定义的源图像转 换为多个原色定义的图像，例如4个原色。对于上述反便携式摄像机的 方法，这个对源图像的处理在投影系统中(在显示时)实时地执行。这个视频处理相对复杂，而且会带来投影系统成本的明显增加。发明内容本发明的一个目的是提出一种允许在简化的投影系统中执行视 频处理的方法，以縮减在投影系统中实现反便携式摄像机方法所需的 视频处理装置。根据本发明，计划在视频序列的后产生(post-production)级 别上执行一部分视频处理，并以元数据的形式存储这个"预处理"的 结果。根据这个元数据，在视频投影系统中执行余下的视频处理部分。本发明涉及一种用于对将由视频投影系统显示的源图像序列进 行处理的设备，其特征在于所述设备包括分析装置，用于分析源图 像序列的内容；以及产生装置，根据这个分析结果，产生与要由所述 视频投影系统插入所述源图像中的反复制图案有关的元数据。所述分析装置用于识别能够插入反复制图案的源图像区域。然 后，使用这个分析结果来产生定义了要插入的反复制图案的元数据。根据第一实施例，所述分析装置被设计为检测源图像中的均匀颜 色区域。根据第二实施例，所述分析装置被设计为检测源图像中的均匀亮 度区域。优选地，所述分析装置检测具有足够表面(比阈值更大)的均匀 区域，例如大于插入图像中的反复制消息的字符的大小的表面。此外，所述分析装置优选地检测具有与颜色空间中远离该空间边 界的点相对应的颜色的均匀颜色区域，使得在通过颜色调制而插入反 复制图案的情况下，调制幅度可以是足够的。在通过亮度调制而插入反复制图案的情况下，所述分析装置优选地检测具有远离最小和最大可显示值的亮度值的均匀区域。例如，所产生的元数据是如下信息 -所述分析装置所检测的区域的位置， -所述分析装置所检测的区域的大小，-所述分析装置所检测的区域的朝向。所述元数据也可以二元信息，所述二元信息针对所述源图像中的 每一个像素，指示是否要修改所述像素以便插入反复制图案。优选地， 所述元数据还包括在通过对像素的亮度或颜色进行调制而插入反复 制图案时应用于所检测的区域中的像素的调制幅度。所述元数据还可以是与若干比特有关的信息，所述若干比特针对 所述源图像中的每一个像素，指示是否要修改所述像素以便插入反复 制图案以及所应用的修改幅度。本发明还涉及一种用于接收源图像以及由先前定义的处理设备 所产生的相应元数据的视频投影系统。该系统包括-存储装置，用于存储所述源图像和所述元数据，-图像处理装置，用于将反复制图案插入所述源图像，并产生修 改后的视频图像，以及-投影装置，用于显示修改后的视频图像。根据第一实施例，所述图像处理装置适于通过对所述图像中的像 素的亮度和/或颜色进行调制而把反复制图案插入到处理的源图像中。根据第二实施例，所述图像处理装置适于通过修改所述源图像的 视频信号的三个颜色分量并添加补充颜色分量而插入反复制图案，所 述图像的可视内容相对于处理的源图像没有改变。在这个实施例中， 所述投影装置可以包括第一投影仪，显示修改后的源图像的三个颜 色分量；以及第二投影仪，显示补充颜色分量。本发明还涉及一种由投影系统使用的信号，包括与将由所述投影 系统显示的视频图像序列有关的视频数据以及与要插入所述视频图像 序列中的反复制图案有关的元数据。本发明还涉及一种用于对将由视频投影系统显示的源图像序列 进行处理的方法，所述方法包括如下步骤-对所述源图像的内容进行分析，以及-根据分析结果，产生与所述视频投影系统插入源图像中的反复 制图案有关的元数据。
参考附图并阅读下文作为非限制性示例而给出的描述，将会更好 地理解本发明，其中-图l是示出了根据本发明的一种用于处理源图像的设备、以及一 种用于显示处理设备所处理的图像的投影系统的示意图，-图2八和28示出了由图1中的处理设备所执行的处理，图2C示出了 图l中的投影系统所执行的处理，以及-图3示出了根据本发明的方法的步骤。
具体实施方式
为了使反便携式摄像机方法(例如在本发明申请的前文中示出的 那些方法之一)产生便携式摄像机所摄制的序列上尽可能可见的假象、 而且不对电影院中的观众的感知造成干扰，根据待保护图像的内容来 定义反复制图案是重要的。例如，该图案必须位于在颜色或亮度上均 匀可察觉的图像的至少一个区域中(即不存在高空间或时间频率)，从 而能够在便携式摄像机所摄制的副本上尽可能地被看到。另外优选地， 所检测的区域足以延伸为包含反复制图案的全部或一部分。如果通过对图像的像素的颜色进行调制而插入反复制图案，则优 选地这个区域具有颜色空间中远离该空间边界的颜色，以使调制成为 可能。如果通过对图像的像素的亮度进行调制而插入反复制图案，则优 选地所检测的区域具有足够远离最小和最大亮度值的亮度值，以使调 制成为可能。根据本发明，提出在图像序列的后产生的级别上执行这种处理， 并把该处理的结果以元数据的形式连同图像序列的视频数据一起发送 至投影系统，以减小投影系统中执行的视频处理的量。图1示出了根据本发明的源图像处理设备100和投影系统200。处理 设备100包括源图像内容的分析装置110;以及与投影系统200插入到 源图像中的反复制图案有关的元数据产生装置120。由装置110执行的分析可以根据投影系统中实现的反便携式摄像 机方法而变化。然而，无论所使用的方法如何，反复制图案优选地被 插入到一个或更多个均匀颜色或亮度的图像区域中(即不具有高空间 频率的区域)，这些区域在若干图像上保持均匀(即也不具有高时间频 率的区域)。有利地，分析装置110仅检测具有大于阈值表面的表面的区域。例 如，仅检测具有大于待插入的反复制图案的大小的表面的区域，或者， 如果反复制图案是警告消息，则仅检测具有大于该消息的字母或单词 的大小的表面的区域。如果通过对图像的特定像素的颜色进行调制而插入反复制图案， 则如下内容是重要的所检测的区域的颜色与颜色空间XYZ中远离该空间边界的点相对应，以使围绕该颜色的调制能够以该空间边界处的颜 色与该空间边界处的另一个颜色之间的最大振幅而执行。因此，有利 地，分析装置110仅检测具有与颜色空间中与该空间边界距离至少为最 小距离的点相对应的颜色的区域。例如，这个最小距离等于所需调制 的最大幅度的一半。如果通过对图像中的特定像素的亮度进行调制而插入反复制图 案，则如下内容是重要的所检测的区域的亮度值与最小(O)和最大 (对于8比特编码的亮度值为255)可显示值的距离是最小距离。因此， 在这种情况下，分析装置110有利地仅检测具有包含在例如[30-225] 的减小的亮度级别中的亮度值的区域，以获得显著且有效的调制。因 此，最小距离等于30。如果通过把源图像的3色视频信号转换为4色信号而插入反复制图 案，则如下内容也是重要的所检测的区域的颜色与颜色空间XYZ中远 离该空间边界的点相对应，以使围绕该颜色的调制能够以足够的非零 幅度而执行。因此，有利地，分析装置110仅检测具有与颜色空间中远 离该空间边界的点相对应的颜色的区域。这个分析在图2A和2B中示出。图2A是表示部分一致的背景上的女 人的脸的源图像。如果对具有均匀颜色或亮度并具有预定的足够大小 的区域进行检测，则获得例如由图2B中的白线所界定的、并与位于女 人的脸左侧的背景区域相对应的区域。如此检测到的区域由产生装置120进行处理，从而产生了将连同源 图像的视频数据一起被提供给投影系统200的元数据。元数据可以是间 接引向待插入的反复制图案的数据，例如引向所检测的适于容纳反复 制图案的区域的数据(在这种情况下，投影系统200以更为精确的方式 选择把反复制图案插入这些区域中的何处)，或者是通过定义要修改的 图像像素而直接引向反复制图案的数据。在第一种情况下，元数据是例如如下信息-分析装置所检测的区域的位置，和/或-分析装置所检测的区域的大小，和/或-分析装置所检测的区域的朝向。在第二种情况下，元数据是例如二元信息项，所述二元信息项针 对源图像中的每一个像素，指示是否要修改所述像素以便插入反复制 图案。在这种情况下，根据本发明的变体，元数据以运行长度码而编 码，以减小待发送数据的量。在第三种情况下，元数据是例如与若干比特有关的信息，所述若 干比特针对源图像中的每一个像素，指示是否要修改所述像素以便插 入反复制图案以及修改的幅度。在这种情况下，根据本发明的变体， 元数据也以运行长度码而编码，以减小待发送数据的量。有利地，元数据还包括定义了施加到所检测的区域(第一种情况) 的像素、或施加到反复制图案(第二种情况)的像素的调制幅度的信 息，通过对像素的亮度或颜色进行调制而插入反复制图案。这个幅度 根据所检测的区域的亮度或颜色(色度)值而确定。例如，所检测的 区域的色度值距离所用的颜色空间的边界越远，调制幅度就可以越大。将这样产生的元数据和源图像的视频数据保存至数字支持300，例 如，数字支持300是在物理上包含视频数据的硬盘的符号象征。代替数 字支持，还可以具有视频数据和元数据的卫星传输。这个数据和元数据被提供给投影系统200，以在源图像中插入反复 制图案，并显示所产生的图像。投影系统200包括存储装置210，存 储从数字支持导出的视频数据和元数据；处理装置220，修改视频数据 并向其插入反复制图案，所述反复制图案基于所接收到的元数据；以 及投影设备230，显示修改后的视频图像。处理装置220通过使用元数据中包含的信息而把反复制图案插入 源图像。如果元数据定义了均匀颜色或亮度区域的位置、大小、朝向，则 装置220通过修改这些区域中的一些像素的状态而把反复制图案插入 这些区域，大小和朝向取决于这些区域的大小和朝向。如果元数据直接定义了进行修改以插入反复制图案的像素，则装 置220通过仅对由元数据标识的像素执行动作而插入反复制图案。如果通过颜色或亮度调制而执行反复制图案的插入，以及如果元 数据提供了待应用的调制幅度，则装置220利用该幅度对像素进行调 制。否则，装置220自身来定义这个幅度。图2C示出了把反复制图案(消息"非法复制")插入图2B中所检测 的区域的源图像中。这样修改的源图像由投影设备230来显示。自然地，如果反便携式摄像机方法需要把显示频率与至少为2的因 数相乘以使人眼不可以看到该图案，则处理装置220负责该数或源图像 的乘法。对于系统架构，投影系统装置200能够以若干种方式来划分-存储装置210和视频处理装置220被包括在多媒体服务器中，而投 影装置230被包括在投影设备中，或-仅有存储装置210被包括在多媒体服务器中，而投影装置230和视 频处理装置220被包括在投影设备中。这两种架构适于通过对图像中的特定像素进行颜色或亮度调制而 执行反复制图案的插入的情况。第一种架构也许更适于使用第四原色 来插入反复制图案的情况，其中使用两个分离的投影仪来显示图像， 第一投影仪显示三个标准原色红、绿和蓝，而第二投影仪显示附加的 颜色。在这种情况下，多媒体服务器中包含的处理装置220把三个视频流(针对每一个原色有一个视频流)发送至第一投影仪，而把第四视 频流发送至第二投影仪。本发明还涉及一种用于对将由视频投影系统显示的源图像序列进 行处理的方法。所述方法的步骤在图3中示出。这个方法包括分析步 骤400，对源图像的内容进行分析；产生步骤410，根据分析结果，产 生与视频投影系统插入源图像的反复制图案有关的元数据。当然，本发明不限于上述实施例。具体地，本领域的技术人员可 以使用基于颜色或亮度调制或4原色图像的反便携式摄像机方法之外 的其他的反便携式摄像机方法。同样，本发明的目的是减少投影系统 中的视频处理，不需要产生和发送这里描述的所有元数据(位置、大 小、朝向、调制幅度)。这些元数据中的一些从投影系统上游产生并被 发送至该系统就足以实现该目的。
权利要求
1.一种用于对将由视频投影系统显示的源图像序列进行处理的设备，所述设备包括-用于分析所述源图像的内容的分析装置；以及-产生装置，根据所述分析结果，产生与所述视频投影系统插入源图像中的反复制图案有关的元数据。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述分析装置适于检测所 述源图像中的均匀颜色区域。
3. 根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述分析装置适于检测所述源图像中的均匀亮度区域。
4. 根据权利要求2或3所述的设备，其中，所述分析装置适于检测具有比阈值更大的表面的均匀区域。
5. 根据权利要求2或根据从属于权利要求2的权利要求4所述的设备，其中，所述分析装置适于检测具有与颜色空间中与所述空间的边 界距离至少为最小距离的点相对应的颜色的均匀颜色区域。
6. 根据权利要求3或根据从属于权利要求3的权利要求4所述的设 备，其中，所述分析装置适于检测具有与最小和最大可显示值距离至 少为最小距离的亮度值的均匀亮度区域。
7. 根据权利要求2至6中任意一项所述的设备，其中，由所述产生 装置产生的元数据包括如下信息中至少一项-所述分析装置所检测的区域的位置， -所述分析装置所检测的区域的大小， -所述分析装置所检测的区域的朝向。
8. 根据权利要求2至6中任意一项所述的设备，其中，由所述产生 装置产生的元数据包括至少一项二元信息，所述二元信息针对所述源 图像中的每一个像素，指示是否要修改所述像素以便插入反复制图案。
9. 根据权利要求7或8所述的设备，其中，由所述产生装置产生的 元数据包括在通过对像素的亮度或颜色进行调制而插入反复制图案时应用于所检测的区域中的像素的调制幅度。
10. 根据权利要求2至6中任意一项所述的设备，其中，由所述产 生装置产生的元数据包括至少一个二元信息，所述二元信息针对所述 源图像中的每一个像素，指示是否要修改所述像素以便插入反复制图 案以及所应用的修改幅度。
11. 一种用于接收源图像以及与插入所述源图像中的反复制图案有关的相关元数据的视频投影系统，所述视频投影系统包括-存储装置，用于存储所述源图像和所述元数据， -图像处理装置，用于通过使用所述元数据作为基础而把所述反 复制图案插入所述源图像，并产生修改后的视频图像，以及 -投影装置，用于显示修改后的视频图像。
12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述图像处理装置适于 通过对所述图像中的像素的亮度和/或颜色进行调制，把反复制图案插 入到处理的源图像中。
13. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述图像处理装置适于 通过修改所述源图像的视频信号的三个颜色分量，并添加补充颜色分 量，而插入反复制图案，所述图像的可视内容相对于所述源图像没有 改变。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述投影装置可以包括 第一投影仪，显示修改后的源图像的三个颜色分量；以及第二投影仪， 显示补充颜色分量。
15. —种由投影系统所使用的信号，包括与将由所述投影系统显 示的源图像序列有关的视频数据以及与插入所述源图像序列中的反复 制图案有关的元数据。
16. —种用于对将由视频投影系统显示的源图像序列进行处理的 方法，所述方法包括如下步骤-对所述源图像的内容进行分析，以及-根据分析结果，产生与所述视频投影系统插入源图像中的反复 制图案有关的元数据。
全文摘要
本发明涉及一种意在由数字影院投影系统显示的视频图像序列的处理设备，一种用于数字影院的投影系统，以及一种被设计用于由该系统使用的视频信号。防止对电影进行复制的反便携式摄像机方法的使用通常完全在数字影院投影系统中执行。然而，这个方法需要投影系统中复杂的视频处理以及昂贵的装置。根据本发明，提出在视频序列的后产生级别上执行一部分视频处理，并以元数据的形式存储这个“预处理”的结果。根据这个元数据在视频投影系统中执行余下的视频处理部分。
文档编号H04N5/913GK101222601SQ20071019647
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月5日 优先权日2006年12月6日
发明者帕斯卡·布尔登, 路易斯·舍瓦利耶, 迪迪埃·杜杨 申请人:汤姆森许可贸易公司