一种实时隐藏拍摄防伪水印的视频监控装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于视频监控的防伪技术领域，具体是涉及一种实时隐藏拍摄防伪水 印的视频监控装置。
【背景技术】
[0002] 视频监控是安全防范系统的重要组成部分，传统的监控系统通常包括前端摄像 机、传输线缆和视频监控平台，摄像机可分为网络数字摄像机和模拟摄像机，用作前端视频 图像信号的采集。监控系统是一种防范能力较强的综合系统，其监控视频以直观、准确、及 时和信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络、图像处理及传输技 术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展。视频监控充分利用多媒体特征，结合实时 捕捉、硬盘录像等技术，对犯罪起到了强大的威慑力，更能有效地防止犯罪，实时跟踪每一 个监控现场，迅速的反映能力能有效地打击犯罪。视频监控录像往往作为最重要的法律证 据，用于驳斥不法分子的抵赖与狡辩，但录像中最重要的部分由于被恶意删除引发的案件 也屡见不鲜。
[0003] 视频监控的应用非常广泛，小区安保、购物广场、高速公路、公共汽车以及大型庆 典等，而对视频监控录像的准确性和可靠性做出最准确地判断显得尤为重要。由于监控视 频使用广泛，并可作为最可靠的法律证据，不法分子起初通过删除硬盘上的数据，将所有的 监控视频文件全部销毁进行抵赖，但这些大量数据的丢失肯定会露出很大的破绽，牵扯出 一批相关人员，那不法分子还是难逃法网。目前有些不法分子则采用更高明的手段，将监控 视频中的关键部分帧删除或替换，这就给判断视频监控录像的准确性和可靠性带来很大的 麻烦。
[0004] 为了提高监控视频的防伪性能，中国专利CN104168484A公开了一种基于视觉注 意机制的视频水印方法，该发明选择MPEG-2视频关键帧的视觉非显著区域DCT域嵌入二进 制水印信息，实现视频防伪和侵权的目的。中国专利CN103997652A公开了一种视频水印嵌 入方法及装置，该发明根据待嵌入水印信息的二进制数据以及预设的编码规则，确定待嵌 入水印信息所需的编码块数量以及对各个编码块进行编码所需的运动矢量，并根据所确定 的编码块数量以及运动矢量，从起始编码块开始对目标视频帧中需嵌入带嵌入水印信息的 各个编码块进行编码，以在目标视频帧中嵌入水印信息。中国专利CN102892048A公开了一 种抗几何攻击的视频水印防伪方法，该发明通过提取视频帧的最大稳定极值区域MSER，对 拟合出的椭圆区域进行筛选，消除区域重叠，选取用于最终的水印嵌入椭圆区域，然后通过 修改小波变换系数的水平高频竖直低频带（HL)和水平低频竖直高频带（LH)，对选取出的 特征区域进行水印嵌入，增强了抗仿射几何攻击能力。据调研，目前已公开的监控视频水印 隐藏技术都基于数字图像处理技术而提出的不同的隐藏算法，未见有采用物理手段实现实 时水印隐藏的技术，为此本实用新型设计了一种实时隐藏拍摄防伪水印的视频监控装置， 其水印隐藏方法是通过物理手段来实现的，并提供了相应的使用方法和水印检测方法。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供了一种实时隐藏拍摄防 伪水印的视频监控装置，其水印隐藏方法是通过物理手段来实现的，并提供了相应的使用 方法和水印检测方法。
[0006] 本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种实时隐藏 拍摄防伪水印的视频监控装置，包括十字交叉的监控视频成像光路和水印成像光路，其中 监控视频成像光路依次由监控摄像镜头、光学成像透镜组、分光装置和监控相机C⑶构成， 监控摄像镜头采用通用的商业安防镜头即可，规格型号没有特殊限制，光学成像透镜组是 一个光学适配模块，其作用是延长安防镜头的像距，即将安防镜头拍摄进来的光学像接力 成像到监控相机CCD的感光面上，其焦距调节范围是21 X 6mm，该光路由监控摄像镜头将监 控现场图像拍摄进来，然后经光学成像透镜组改变像距后成像到监控相机CCD，从而在监控 相机CCD的感光面上产生监控现场的光学图像；水印成像光路依次由低功率可调光源、准 直透镜、水印透射掩膜、水印成像透镜组、分光装置和监控相机CCD构成，该光路由低功率 可调光源发光，光线经准直透镜准直后照射水印透射掩膜，将水印透射掩膜经水印成像透 镜组成像到监控相机CCD，从而在监控相机CCD的感光面上产生水印透射掩膜的光学图像。 两个成像光路中的成像透镜组都是用于光学成像，其焦距可通过若干个镜片的位置微调进 行调节。两个成像光路中的分光装置和监控相机CCD为光路共用的同一器件，由电源为监 控相机CCD和低功率可调光源供电，其中所述分光装置安装在监控视频成像光路和水印成 像光路的正交位置，将两路成像合并成一路，使水印图像与监控视频图像实现非相干叠加。 所述水印成像光路中，低功率可调光源安装在准直透镜的前焦面上，为水印透射掩膜提供 照明，水印透射掩膜在准直透镜和水印成像透镜组之间的位置相对于准直透镜的距离不受 限制，可根据设备尺寸大小进行调节，但水印透射掩膜与监控相机CCD相对于水印成像透 镜组的安装位置必须是物像关系，以确保水印透射掩膜被水印成像透镜组成像到监控相机 CCD的感光面上，其成像大小可由水印成像透镜组进行调节。
[0007] 作为优选，所述为水印透射掩膜提供照明的低功率可调光源选用LED光源，但不 限于LED光源，其驱动电压为1. 8~3. 6V，电流为20mA，色温为4000~7000,亮度可调；进 一步地，所述为水印透射掩膜提供照明的低功率可调光源选用LED白色光源，但也可以选 用其他颜色，如蓝色、绿色等。
[0008] 作为优选，所述分光装置选用分光棱镜，但不限于分光棱镜，还可以选用光栅、分 光镜片等。
[0009] 作为优选，视频监控装置中的水印透射掩膜是将待隐藏的原始水印图案经双随机 相位调制后形成的近似白噪声的透光片，其在监控相机CCD感光表面的成像也是白噪声的 图像，其图像的亮度通过低功率可调光源的强度进行调节，其平均亮度是监控图像平均亮 度的15%~25%，以便于叠加后监控视频图像中的水印不易被觉察到，提高水印防伪的隐 蔽性。水印透射掩膜的具体制作方法为：（1)将待隐藏的原始水印图案进行灰度化W(m，η)， 制作出原始水印图案的灰度化图；(2)生成两个相位值平均分布在0~2π之间的随机 数阵列約(7?，β)和％(7Η,/?) f以该随机数阵列为相位构建两个纯相位图丨和 exp (μ, /TΠ ，其中相位图exp {(w, )}称为空域随机相位图，相位图exp {./>2(m,η)丨称为 频域随机相位图；（3)用上述空域随机相位图乘以原始水印图案的灰度化图并做傅里叶变 换，即得傅里叶变换图尸肌/〇cxp丨丨；⑷将上述傅里叶变换图乘以频域随机 相位图并做傅里叶逆变换：
（5)取上 述逆傅里叶变换的实部构建一个新的近似白噪声的水印图，并将该水印图调制到透射空间 光调制器或模压到透明胶片上，制作成双随机相位调制水印透射掩膜。
[0010] 本实用新型视频监控装置的使用方法为：首先启动电源为监控相机CCD和低功 率可调光源供电，调节低功率可调光源的亮度，使其平均亮度为监控摄像镜头通光亮度的 15%~25%，低功率可调光源发出的光经准直透镜准直后照射水印透射掩膜，再经水印光 学透镜组和分光装置成像到监控相机CCD的感光面，与来自监控摄像镜头的监控视频图像 进行非相干叠加，即可得到隐藏有水印图案的视频图像。
[0011] 使用本实用新型视频监控装置得到的视频图像，其中隐藏水印图案的检测方法 为：（1)提取视频图像帧序列，得到按时间顺序排列的数字图像序列，若是彩色图像则对 图像进行灰度化处理；(2)对上述视频图像进行傅里叶变换，并提取傅里叶变换图的相位 Φ (m, η)，生成纯相位函数exp {j Φ (m, η)}; (3)将上述纯相位函数乘以频域随机相位图，即 cxp.;./妁("M?Heχp.!./yパm,，?)丨.；⑷对αχp.丨./>:("M2)!.e\P.以 为视频图像中隐藏的水印图案，也就足i/M/f'fTkxp彳(/η,/?)丨.exp丨./!//(/?,/?}丨_})。，
[0012] 本实用新型采用物理手段实现实时拍摄防伪水印隐藏于监控视频中，借此本实用 新型可提高监控视频的防伪性和可靠性，进而从技术角度确保监控视频的公信力，较之于 传统的基于数字图像处理来实现水印隐藏的方法，更加容易实现，有利于降低