本發(fā)明涉及視頻處理領(lǐng)域的二維碼隱藏畫(huà)面系統(tǒng)，具體地，涉及一種基于人眼視覺(jué)在空域上融合特性的二維碼隱藏畫(huà)面系統(tǒng)，用于在高分辨率的顯示設(shè)備上實(shí)現(xiàn)人裸眼能夠看到正常視頻的同時(shí)，用手機(jī)等攝影設(shè)備能夠識(shí)別出內(nèi)嵌在視頻內(nèi)部的二維碼，暨實(shí)現(xiàn)二維碼隱藏畫(huà)面系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，二維碼作為一種新興的信息傳輸方式，以其傳輸簡(jiǎn)便、易于識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于信息獲取、網(wǎng)站跳轉(zhuǎn)、廣告推送以及手機(jī)快捷支付等領(lǐng)域。然而，目前主流的兩種二維碼：堆疊式/行排式二維條碼和矩陣式二維條碼都因?yàn)樗鼈兊暮诎淄庥^而飽受指責(zé)，隨機(jī)出現(xiàn)的二維碼在視覺(jué)上并不吸引人，而且很容易造成人眼的注意力被二維碼分散，從而造成視頻本身的信息被二維碼的信息所影響。

更重要的是，二維碼視覺(jué)上意義不大，因?yàn)槿绻麤](méi)有掃描軟件，這種類(lèi)似于隨機(jī)圖像的二維碼對(duì)裸眼沒(méi)有意義。而且，它在公共宣傳材料上占據(jù)了有效的空間。為了改善二維碼的外觀和增大它的用途，在學(xué)術(shù)上和商界都付出了一些努力。為此所做的努力主要分成以下三種。第一，許多美學(xué)上的條形碼是手工設(shè)計(jì)的。第二，這種種類(lèi)相當(dāng)于二維碼模塊的直接操作。第三，二維碼植入算法是在沒(méi)有改變二維碼模塊的位置而修改每個(gè)像素的亮度的基礎(chǔ)上建立的。這些方法大都故意使用了二維碼提供的錯(cuò)誤的預(yù)算，減少了二維碼的糾錯(cuò)能力。更重要的是，他們只是改善了二維碼的外觀，它仍然占用了宣傳資料的寶貴空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于人眼視覺(jué)在空域上融合特性的二維碼隱藏畫(huà)面系統(tǒng)，對(duì)于裸眼用戶(hù)而言不可見(jiàn)，使用智能手機(jī)等掃描時(shí)可見(jiàn)的基于空域上的分解與融合原理的二維碼隱藏系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的裸眼用戶(hù)不可見(jiàn)，使用智能手機(jī)等掃描時(shí)可見(jiàn)的二維碼隱藏系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、輸入模塊、顯示模塊，其中：

所述預(yù)處理模塊，對(duì)于目標(biāo)視圖和二維碼c進(jìn)行灰度域上的最優(yōu)解計(jì)算，結(jié)合人眼的連續(xù)采樣和攝影設(shè)備的離散采樣的特點(diǎn)，使得處理過(guò)的超高清視頻圖像在所述顯示模塊的高分辨率顯示設(shè)備上播放時(shí)人眼看不到二維碼而攝影設(shè)備能掃出二維碼；

所述輸入模塊，用于接收經(jīng)過(guò)所述預(yù)處理模塊處理過(guò)的超高清視頻圖像，并將所述超高清視頻圖像存入片外存儲(chǔ)器；

所述顯示模塊，用于從所述片外存儲(chǔ)器讀入所述超高清視頻圖像，在高分辨率顯示設(shè)備上投影出處理過(guò)的超高清視頻圖像流。

優(yōu)選地，所述預(yù)處理模塊，采用二維碼隱藏模型實(shí)現(xiàn)，該模型是基于空域的心理視覺(jué)調(diào)制技術(shù)。

優(yōu)選地，所述二維碼隱藏模型，將二維碼嵌入目標(biāo)視圖，人眼的視覺(jué)系統(tǒng)是對(duì)于亮度域進(jìn)行連續(xù)積分的，攝影設(shè)備的半導(dǎo)體圖像傳感器需要時(shí)間訪問(wèn)寄存器，會(huì)適時(shí)通過(guò)在連續(xù)光源下離散的采樣形成圖像；對(duì)于目標(biāo)視圖和最終人裸眼能看到的二維碼c進(jìn)行灰度域上的最優(yōu)解計(jì)算，即優(yōu)化求解使得要嵌入的二維碼和原始視圖的視覺(jué)差距最小化，使得處理過(guò)的超高清視頻圖像在高分辨率顯示設(shè)備上播放時(shí)人眼看不到二維碼而攝影設(shè)備能掃出二維碼。

本發(fā)明采用高分辨率顯示設(shè)備(大于200ppi)，是因?yàn)橄到y(tǒng)要求顯示設(shè)備在空域上存在著冗余，所謂的冗余是因?yàn)槿搜墼谝欢ň嚯x內(nèi)只能分辨出200ppi左右的分辨率，過(guò)高的分辨率會(huì)使得相鄰的像素在人眼中發(fā)生融合，這也是所說(shuō)的基于心理視覺(jué)調(diào)制的空域融合特性。因此，本發(fā)明所述顯示模塊，采用分辨率大于200ppi的顯示顯示器播放預(yù)處理的嵌入了二維碼的預(yù)處理視頻，利用高分辨率顯示器對(duì)于人眼在空域上的冗余以及人眼和攝影設(shè)備采樣方式的區(qū)別，實(shí)現(xiàn)人眼看到正常圖像的同時(shí)，用攝影設(shè)備能拍出清晰的嵌入了二維碼的圖片。

本發(fā)明是一種對(duì)于裸眼用戶(hù)而言不可見(jiàn)，使用智能手機(jī)等攝影設(shè)備掃描時(shí)可見(jiàn)的基于空域上的分解與融合原理的二維碼隱藏系統(tǒng)，展示了一種增強(qiáng)二維碼視覺(jué)效果和最大化解碼的魯棒性，完全克服二維碼與人眼視覺(jué)系統(tǒng)的矛盾的方法。這種方法通過(guò)人眼和圖像傳感器之間成像原理的差異，二維碼對(duì)人眼是容易感知到的。但是當(dāng)二維碼在屏幕上時(shí)，它可以被帶著攝像頭的移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)和識(shí)別。這是人眼和智能手機(jī)、相機(jī)等攝影設(shè)備成像機(jī)制的區(qū)別：在人眼視覺(jué)系統(tǒng)里，一張穩(wěn)定的圖像是在光場(chǎng)上通過(guò)連續(xù)的積分形成的，而半導(dǎo)體圖像傳感器由于需要時(shí)間訪問(wèn)寄存器，會(huì)適時(shí)通過(guò)在連續(xù)光源下離散的采樣形成圖像，這樣的特性決定了本發(fā)明二維碼空間域上隱藏的理論基礎(chǔ)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、可以實(shí)現(xiàn)許多不同的應(yīng)用場(chǎng)景，大大增加二維碼營(yíng)銷(xiāo)的操作性和趣味性；

2、被隱藏的二維碼的數(shù)量和位置是不受限制的，二維碼可以在人們感興趣的任何地方植入到屏幕中；

3、人眼是看不到二維碼的，人們不需要擔(dān)心他們是否能看到二維碼和如何掃描它；

4、可以利用高分辨率設(shè)備在空域上的性能冗余從而實(shí)現(xiàn)二維碼內(nèi)嵌，在不影響正常觀影體驗(yàn)的前提下，實(shí)現(xiàn)比如影院方和廣告方的雙贏。

綜上，本發(fā)明能大幅規(guī)避二維碼播放與正常視頻播放的沖突，利用高分辨率設(shè)備在空域上性能冗余以及人眼連續(xù)采樣和攝影設(shè)備離散采樣的特性實(shí)現(xiàn)了人眼看到正常播放的視頻畫(huà)面的同時(shí)，使用手機(jī)、相機(jī)等攝影設(shè)備可以拍攝到一個(gè)清晰的、可識(shí)別的二維碼圖案。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例二維碼隱藏效果示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例實(shí)施流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

基于不可見(jiàn)的二維碼的基本原理可以實(shí)現(xiàn)許多不同的應(yīng)用，更重要的是，被隱藏的二維碼的數(shù)量和位置是不受限制的，因?yàn)槿搜凼强床坏蕉S碼的。人們不需要擔(dān)心他們是否能看到二維碼和如何掃描它。因?yàn)槎S碼可以在人們感興趣的任何地方植入到屏幕中，或者可以直接提供一些視覺(jué)上有趣的提示。根據(jù)在不同屏幕上被隱藏的二維碼，應(yīng)用可以被分成以下的兩大類(lèi)。第一，數(shù)字廣告牌和引導(dǎo)標(biāo)志過(guò)去常常用于給路過(guò)的人傳播廣告和新聞信息。在上面的二維碼變得越來(lái)越普及。但是他們也影響了公共設(shè)計(jì)的審美觀。這種方法延續(xù)了二維碼的優(yōu)勢(shì)，而不需要改變?cè)镜男麄髟O(shè)計(jì)。第二，二維碼在電視上可以被植入到電視劇和電影里面。例如，如果你有一些感興趣的東西，你可以直接掃描而得到關(guān)于它的重要信息。而這會(huì)讓產(chǎn)品植入更加有效。

針對(duì)人眼視覺(jué)系統(tǒng)的時(shí)空分辨率可視閾值及對(duì)比度敏感函數(shù)(contrastsensitivityfunction，csf)的研究始于20世紀(jì)50年代。對(duì)比靈敏度是描述人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)辨別一副靜態(tài)圖像中明暗的能力的參數(shù)。例如，j.g.robson的研究指出了人眼的最空間高分辯率約為30cpd(cyclesperdegree)，最敏感空間分辨率約為3cpd，最敏感時(shí)間辨率約為10cpd。隨著顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，如今顯示設(shè)備擁有非常高的像素密度。例如主流的液晶顯示屏支持1920*1080的分辨率；新興提出的視網(wǎng)膜顯示屏、4k超高清電視等支持更高的分辨率。像素密度超出人眼可視范圍的視覺(jué)信號(hào)即可被認(rèn)為是空域視覺(jué)冗余。

如圖1所示，為了利用顯示設(shè)備在空域上造成的冗余，本發(fā)明提出了一種基于人眼視覺(jué)在空域上融合特性的二維碼隱藏畫(huà)面系統(tǒng)，本實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括預(yù)處理模塊、輸入模塊、顯示模塊，其中：

所述預(yù)處理模塊，對(duì)于目標(biāo)視圖和二維碼進(jìn)行灰度域上的最優(yōu)解計(jì)算，結(jié)合人眼的連續(xù)采樣和攝影設(shè)備的離散采樣的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)處理過(guò)的視頻能夠?qū)崿F(xiàn)人眼看不到二維碼而攝影設(shè)備能掃出二維碼；

所述輸入模塊，用于接收經(jīng)過(guò)所述預(yù)處理模塊處理過(guò)的超高清視頻圖像，并將超高清視頻圖像存入片外存儲(chǔ)器；

所述顯示模塊，用于從所述片外存儲(chǔ)器讀入高清分辨率下的像素?cái)?shù)據(jù)，在高分辨率顯示設(shè)備上投影出處理過(guò)的超高清視頻圖像流。

本實(shí)施例中，在高分辨率顯示設(shè)備(分辨率大于200ppi)上投影出處理過(guò)的超高清視頻圖像流，是將一組構(gòu)圖基以特定的空間排列在一個(gè)高分辨率顯示設(shè)備上播出，其中任一區(qū)域所播放的構(gòu)圖基只是多副圖像的共有的組成部分或一副圖像的組成部分。對(duì)于沒(méi)有借助相機(jī)等攝影設(shè)備的用戶(hù)，所述構(gòu)圖基組直接進(jìn)入人眼，并融合成有意義的圖像。

基于以上空域上的調(diào)制技術(shù)，本實(shí)施例在視頻中內(nèi)嵌預(yù)處理好的二維碼以及其相應(yīng)的取反圖像，使得人裸眼看到的融合視圖中抵消掉二維碼部分的信息，而由于相機(jī)等攝影設(shè)備采樣是離散的，勢(shì)必會(huì)有某一小段時(shí)間內(nèi)并沒(méi)有采樣而是在存儲(chǔ)，所以這段時(shí)間內(nèi)的圖像信息中的二維碼就沒(méi)有被抵消掉，從而會(huì)被攝影設(shè)備采樣到而識(shí)別出一個(gè)清晰的二維碼。

如圖3所示，本發(fā)明預(yù)處理模塊采用二維碼隱藏模型，該模型是基于空域的心理視覺(jué)調(diào)制技術(shù)。

下面介紹一下二維碼隱藏模型預(yù)處理過(guò)程：

首先，在人眼的視覺(jué)系統(tǒng)中，是對(duì)于亮度域進(jìn)行連續(xù)積分的，一個(gè)完整的圖片i可以被表示為也可以被寫(xiě)作如下公式：

其中xj為人眼所連續(xù)積分的各個(gè)基礎(chǔ)視圖，其中的||·||f是弗羅貝尼烏斯范數(shù)，用來(lái)衡量目標(biāo)圖像和重構(gòu)圖像之間的差異性。0≤x≤1是因?yàn)樵诨叶扔蛏虾饬恳晥D基，它們的灰度值有上限和下限，簡(jiǎn)化為0-1，其中k為圖片的像素點(diǎn)行數(shù)、x1為要處理的目標(biāo)視圖的原始圖像，1代表著該視圖中所有的權(quán)重系數(shù)w都取1。

其次，需要優(yōu)化求解使得二維碼c和原始視圖y’的視覺(jué)差距最小化，也就是要使得c和目標(biāo)視圖y的視覺(jué)差距最小化，可以求解得：

其中w由相機(jī)等攝影設(shè)備所決定。參數(shù)xw表示目標(biāo)視圖在調(diào)制系數(shù)為w的相機(jī)等攝影設(shè)備下的圖像，與上面的x1相對(duì)應(yīng)。

目標(biāo)視圖y’是希望人眼看到的目標(biāo)視圖，而實(shí)際操作中用基礎(chǔ)視圖加權(quán)調(diào)制形成的重構(gòu)視圖y來(lái)顯示的，本發(fā)明利用了弗羅貝尼烏斯范數(shù)來(lái)衡量目標(biāo)視圖和重構(gòu)視圖的差異性，弗羅貝尼烏斯范數(shù)很小時(shí)可以近似y＝y(tǒng)’。

結(jié)合上述兩個(gè)式子，權(quán)重方程可以被表示為：

其中λ是一個(gè)非負(fù)的權(quán)重系數(shù)。

上式也可以被重表示為：

其中而重要的是，攝影設(shè)備的參數(shù)是可以在編程的設(shè)備中調(diào)制的，也就是說(shuō)w可以理論上做到取任何值，為了簡(jiǎn)化算法，以w＝[1,0,...,0]^t來(lái)計(jì)算，也就是說(shuō)第一個(gè)基礎(chǔ)視圖就是二維碼c。

但是融合以及隱藏過(guò)程中不可避免地會(huì)存在著殘留，將這個(gè)殘留定義為

一般地，定義uij為u的第i行第j列的元素，ui:為第i行，u:j為第j列。這里面的y^(p)是第p行的二維碼未被隱藏的殘留。這里的y是目標(biāo)視圖，x:j是第j列矩陣，wj:是第j行對(duì)應(yīng)的調(diào)制系數(shù)矩陣，從而可以用x:jwj:來(lái)表示第j列的調(diào)制后的圖片的像素列。

對(duì)于p＝1,2,...,k，成本函數(shù)的變化率可以表示為

這里面的y^(p)是第p行的二維碼未被隱藏的殘留。這里的y是目標(biāo)視圖，x:p是第p列矩陣，wp:是第p行對(duì)應(yīng)的調(diào)制系數(shù)矩陣，wp:^t是第p行的調(diào)制系數(shù)矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣。

從而可以通過(guò)把變化率取0，總結(jié)出下面的方程：

這里面的y^(p)是第p行的二維碼未被隱藏的殘留。這里的y是目標(biāo)視圖，x:p是第p列矩陣，wp:是第p行對(duì)應(yīng)的調(diào)制系數(shù)矩陣，是第p行的調(diào)制系數(shù)矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣。w是調(diào)制系數(shù)矩陣，w^t是調(diào)制系數(shù)矩陣的轉(zhuǎn)置。[0,1]表示調(diào)制系數(shù)矩陣w的每一個(gè)元素是在0到1之間的。利用該方程，在實(shí)驗(yàn)中不斷嘗試，可以求得一個(gè)更好的融合系數(shù)，從而獲得最優(yōu)解即最優(yōu)化的系統(tǒng)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)處理過(guò)的視頻能夠?qū)崿F(xiàn)人眼看不到二維碼而攝影設(shè)備能掃出二維碼。

如圖3所示，本實(shí)施例中，將二維碼嵌入圖3中的，得到包含二維碼的基礎(chǔ)視圖，目標(biāo)視圖經(jīng)過(guò)高分辨率的顯示器直接到達(dá)人眼視覺(jué)系統(tǒng)，看到一個(gè)清晰的無(wú)二維碼視頻，而同時(shí)如果是用相機(jī)等攝影設(shè)備去拍攝的話，由于相機(jī)的采樣連續(xù)的特點(diǎn)使得，在其訪問(wèn)存儲(chǔ)器的時(shí)間中播放的部分沒(méi)有被采樣到，即有一部分的二維碼信息并未在這一段時(shí)間中得到隱藏，從而使得在相機(jī)拍攝到的畫(huà)面中其他時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的未被隱藏的二維碼圖像。

本發(fā)明中，目標(biāo)視圖就是人眼裸眼看到的視圖，二維碼是用相機(jī)拍攝得到的視圖；基礎(chǔ)視圖是人眼連續(xù)積分所顯示的各個(gè)畫(huà)面，重構(gòu)視圖就是預(yù)處理之后的視圖?；A(chǔ)視圖積分可得目標(biāo)視圖，而實(shí)際上在基礎(chǔ)視圖上加以調(diào)制得到重構(gòu)視圖，通過(guò)重構(gòu)視圖的積分來(lái)播放，當(dāng)用上述計(jì)算使弗羅貝尼烏斯范數(shù)最小時(shí)，重構(gòu)視圖的積分得到的可以認(rèn)為是目標(biāo)視圖。

本發(fā)明通過(guò)上述預(yù)處理模塊進(jìn)行圖像處理，能大幅規(guī)避二維碼播放與正常視頻播放的沖突，利用高分辨率設(shè)備在空域上性能冗余以及人眼連續(xù)采樣和攝影設(shè)備離散采樣的特性實(shí)現(xiàn)了人眼看到正常播放的視頻畫(huà)面的同時(shí)，使用手機(jī)、相機(jī)等設(shè)備可以拍攝到一個(gè)清晰的、可識(shí)別的二維碼圖案。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。