專利名稱：用于降低彩色圖象和視頻序列越權(quán)復(fù)制品壓縮率的儀器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖象和視頻的顯示。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于阻止被壓縮的彩色圖象和視頻序列越權(quán)復(fù)制和散布的方法及儀器。
數(shù)字通用盤(DVD)播放機(jī)向用戶提供具有高質(zhì)量圖象和高保真度聲音的寬銀幕影片。DVD播放機(jī)的高質(zhì)量規(guī)格給家庭帶來(lái)同戲院相似的享受。
相同的高質(zhì)量規(guī)格也能在具有數(shù)字通用盤只讀存儲(chǔ)器(DVD-ROM)驅(qū)動(dòng)器及輔助電子設(shè)備的計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器上看到。DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器讀取DVD-ROM盤并輸出按照運(yùn)動(dòng)圖象專家組(MPEG)標(biāo)準(zhǔn)被壓縮的數(shù)據(jù)流。DVD-ROM的電子設(shè)備將已壓縮的數(shù)據(jù)解碼成未壓縮的數(shù)據(jù)，將未壓縮的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為紅綠藍(lán)(RGB)信號(hào)，并且通過(guò)用于顯示的電纜將RGB信號(hào)輸送到計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。
然而，在計(jì)算機(jī)和監(jiān)視器之間的電纜是沒(méi)有保證的。因此，輸送到監(jiān)視器的未壓縮數(shù)據(jù)能被截取，重新壓縮并再散布。在過(guò)去，壓縮技術(shù)的高成本對(duì)這種復(fù)制和再散布，特別是在視頻圖象方面會(huì)構(gòu)成阻礙。然而，隨著壓縮技術(shù)的成本下降以及壓縮軟件在商業(yè)上的通用，障礙正被克服。
越權(quán)復(fù)制不限于DVD盤。越權(quán)復(fù)制還被用于大尺寸的彩色圖象。大尺寸圖象復(fù)制和壓縮的障礙已被克服。許多軟件的應(yīng)用使得圖象被壓縮，一般使用有損耗的壓縮模式如聯(lián)合攝影專家組(JPEG)或MPEG。
此外，在互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)字圖象和視頻序列不斷增長(zhǎng)的可利用性已增加了去阻止越權(quán)復(fù)制和再散布的需要。
家庭復(fù)制和專業(yè)非法翻印對(duì)藝術(shù)象，廠家和版權(quán)所有者都是巨大的威脅。有必要阻止圖象和視頻序列的越權(quán)復(fù)制和散布。
憑借能被認(rèn)為是表示圖象的信號(hào)處理方法的本發(fā)明，越權(quán)復(fù)制和再散布可被阻止。信號(hào)被分析以選擇圖象的冗余區(qū)域。通過(guò)在選定區(qū)域的至少一個(gè)域分量中制作第一個(gè)人工因素(artifact)改變，多個(gè)降低壓縮率的人工因素被添加到選定區(qū)域的域分量；并且對(duì)選定區(qū)域至少另一個(gè)域分量制作至少另一個(gè)人工因素改變以使在選定區(qū)域中的人工因素在感覺(jué)上被平衡。因而，平衡的人工因素在處理的信號(hào)被顯示時(shí)是不可覺(jué)察的。因?yàn)槿斯ひ蛩卦趫D象中減少了冗余，包含人工因素的圖象已是不容易被壓縮的。
這種方法能被制作圖象或視頻序列的任何儀器所使用。當(dāng)用于計(jì)算機(jī)DVD-ROM的電子設(shè)備時(shí)，例如，儀器的紅綠藍(lán)(RGB)輸出將含有平衡的人工因素的未壓縮的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器。當(dāng)信號(hào)被顯示時(shí)，人工因素將不會(huì)被觀察者察覺(jué)。然而，人工因素會(huì)降低用信號(hào)表示的圖象的壓縮率。如果信號(hào)被截取和復(fù)制，復(fù)制的圖象將不會(huì)被壓縮到它們?cè)瓉?lái)文件的尺寸以及它們?cè)瓉?lái)的質(zhì)量。因此，再散布將是不切實(shí)際的。
通過(guò)下列憑借對(duì)本發(fā)明原理實(shí)例的說(shuō)明與附圖一起引用的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。


圖1是按照本發(fā)明的DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器和輔助電子設(shè)備的方框圖；圖2a和2b是對(duì)被DVD-ROM的電子設(shè)備處理的連續(xù)示范圖象的圖解說(shuō)明，相接連的圖象具有時(shí)間上和空間上的冗余；圖3是對(duì)在圖象選定區(qū)域的Y,U和V分量中降低壓縮率的人工因素的圖解說(shuō)明，這在圖象被DVD-ROM電子設(shè)備作RGB轉(zhuǎn)換之前；圖4是在圖象選定區(qū)域上施加降低壓縮率人工因素的方法的流程圖；該方法由構(gòu)成DVD-ROM電子設(shè)備一部分的數(shù)字信號(hào)處理器完成；圖5是對(duì)被附加到選定區(qū)域的亮度逐漸增加的分量的降低壓縮率的人工因素的圖解說(shuō)明；圖6是DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器和輔助電子設(shè)備的可替換的實(shí)施方案；圖7是對(duì)憑借DVD-ROM電子設(shè)備的可替換實(shí)施方案施加人工因素后的RGB分量的圖解說(shuō)明；圖8是按照本發(fā)明的處理器的實(shí)施方案。
如供說(shuō)明用的附圖中所示，聯(lián)系計(jì)算機(jī)的DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器及輔助電子設(shè)備方面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。DVD-ROM的電子設(shè)備生成包含阻止越權(quán)復(fù)制和再散布的人工因素的RGB信號(hào)。即使表示大尺寸圖象或視頻圖象序列的RGB信號(hào)被復(fù)制，復(fù)制的圖象已不能容易地再壓縮到它們?cè)瓉?lái)文件的尺寸和它們?cè)瓉?lái)的質(zhì)量。因此，再壓縮和再散布將是不切合實(shí)際的。
圖1顯示了用于計(jì)算機(jī)的DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器10和輔助電子設(shè)備12。驅(qū)動(dòng)器10播放DVD盤。存儲(chǔ)在DVD盤上的數(shù)據(jù)按照公知的MPEG標(biāo)準(zhǔn)被壓縮。當(dāng)DVD盤正被播放時(shí)，ROM驅(qū)動(dòng)器10的輸出向DVD-R0M電子設(shè)備12提供MPEG壓縮數(shù)據(jù)流，MPEG解碼器14將數(shù)據(jù)流解碼并擴(kuò)展成為具有寬度和色度分量的視頻信號(hào)。在下文，視頻信號(hào)在YUV域的Y(亮度)，U(色度)和V(色度)分量方面將被描述。使用YUV域僅僅為了便于了解本發(fā)明。當(dāng)然，視頻信號(hào)的分量可來(lái)自不同的域如Y,R-Y,B-Y域。
RGB轉(zhuǎn)換器16將離開MPEG解碼器14的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有紅、綠和藍(lán)分量的RGB域。離開RGB轉(zhuǎn)換器16的視頻信號(hào)在免受越權(quán)復(fù)制和再散布上是不受保護(hù)的。
要阻止越權(quán)復(fù)制和再散布的出現(xiàn)，降低壓縮率的人工因素被添加到離開RGB轉(zhuǎn)換器16的視頻信號(hào)中。視頻信號(hào)的YUV分量被傳送到數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)18。DSP18延遲(如，存儲(chǔ))離開RGB轉(zhuǎn)換器16的視頻信號(hào)(方框20)并且，在延遲期間，完成對(duì)視頻信號(hào)的YUV分量所表示的圖象區(qū)域的分析(方框22和23)。作為分析的一部分，DSP18查看具有冗余，如在單個(gè)圖象中的空間冗余和在連續(xù)圖象中的時(shí)間冗余，的區(qū)域。對(duì)空間和時(shí)間冗余的分析將在下面聯(lián)同圖2a和2b被較詳細(xì)地描述。如果DSP18在一區(qū)域中找到冗余，它為最低細(xì)節(jié)分析該區(qū)域(方框23)。最低細(xì)節(jié)區(qū)域包含具有比較淺顏色的區(qū)域和逐漸改變亮度及顏色的區(qū)域。相反，高細(xì)節(jié)區(qū)域包含邊緣和其他在強(qiáng)度和顏色方面急劇改變的區(qū)域。
當(dāng)選定了一個(gè)區(qū)域，DSP18從只讀存儲(chǔ)器(ROM)24檢索圖樣并生成降低壓縮率的人工因素(方框26)。降低壓縮率的人工因素在選定區(qū)域的亮度分量中有強(qiáng)度變化的圖樣。例如，可變的圖樣可以是隨機(jī)的圖樣或輪廓分明的圖樣如正弦波。如果只有正弦波的亮度分量被顯示在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上，觀察者將看到暗和亮的帶。
然而，另一個(gè)降低壓縮率的人工因素具有在選定區(qū)域的色度分量中有飽和度的可變圖樣。在飽和度方面的變化被選擇去平衡在亮度的強(qiáng)度方面可覺(jué)察的變化。因此，當(dāng)亮度和色度分量在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上的一起被看到時(shí)，降低壓縮率的人工因素是不可覺(jué)察的。
在降低壓縮率的人工因素已被生成后，DSP18將人工因素從YUV域轉(zhuǎn)換到RGB域(方框28)。被轉(zhuǎn)換的人工因素然后被附加到延遲的RGB信號(hào)(方框30)。因而，離開DSP18的RGB信號(hào)的選定區(qū)域包含降低壓縮率的人工因素。人工因素都被引入RGB域因?yàn)镽GB域的全部三個(gè)分量具有相同高的帶寬。
數(shù)-模轉(zhuǎn)換器32將離開DSP18的數(shù)字RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬RGB信號(hào)。模擬RGB信號(hào)本身又再被輸送到DVD-ROM電子設(shè)備12的RGB輸出，并且被輸送到監(jiān)視器34供顯示用。因?yàn)槿斯ひ蛩卦赗GB域中是平衡的，人工因素在監(jiān)視器34上的顯示對(duì)觀察者是不可覺(jué)察的。
然而，如果信號(hào)在到監(jiān)視器34的路程中被截取并被復(fù)制，人工因素將降低信號(hào)的壓縮率。所以，被復(fù)制信號(hào)所代表的圖象將不能被再壓縮到它們?cè)瓉?lái)的尺寸和原來(lái)的質(zhì)量?；蛘哔|(zhì)量必定被降低或者文件尺寸必然被增大。增大的文件尺寸將使再散布不切實(shí)際。因而，本方法阻止DVD盤的越權(quán)復(fù)制。
圖2a和2b說(shuō)明具有時(shí)間和空間相關(guān)性(也就是，冗余)的連續(xù)圖象。圖2a和2b的圖象包含細(xì)長(zhǎng)條36a、36b。細(xì)條36a、36b具有與白色背景37相對(duì)照的單一的均勻顏色(例如，鮮紅色)。細(xì)條36a、36b的邊緣之間細(xì)節(jié)最低-恒定的顏色。高細(xì)節(jié)出現(xiàn)在條36a、36b的邊緣處，在那里顏色急劇改變。此外，細(xì)條36a、36b兼有空間上和時(shí)間上冗余-空間上冗余，因?yàn)檫吘壷g的區(qū)域能被分解成相關(guān)的8×8塊；時(shí)間上的冗余，因?yàn)橥瑯拥募?xì)條36a、36b，出現(xiàn)在連續(xù)圖象中。DSP18能將降低壓縮率的人工因素添加到圖2a的細(xì)條36a內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域S1、S2。將人工因素添加到不只一個(gè)區(qū)域S1、S2將減少條36a的空間冗余。DSP18還能將降低壓縮率的人工因素添加到圖2b所示細(xì)條36b的不同區(qū)域S3、S4。添加到不止一個(gè)區(qū)域S3、S4將再一次減少細(xì)條36b在空間上的冗余。無(wú)論如何，將人工因素添加到連續(xù)圖象的不同區(qū)域也將減少細(xì)條36a、36b在時(shí)間上的冗余。
圖2a的圖象還包含一個(gè)具有最低細(xì)節(jié)的方塊38a。在圖2b的圖象中，方塊38b已被轉(zhuǎn)移。因而，圖2b的方塊38b與圖2a的方塊38a是相關(guān)的。圖2b的方塊38b可由運(yùn)動(dòng)矢量被重建。因?yàn)閳D象是由MPEG解碼器14輸出的，DSP18能將降低壓縮率的人工因素添加到圖2b的方塊38b的一個(gè)區(qū)域S5，但不添加到圖2a的方塊38a。因?yàn)閳D2b的方塊38b將會(huì)包含人工因素而圖2a的方塊38a將不會(huì)包含人工因素，在再壓縮過(guò)程中，將不能有效地利用運(yùn)動(dòng)分析。
當(dāng)MPEG解碼器14在將來(lái)自DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器10的按MPEG標(biāo)準(zhǔn)的壓縮數(shù)據(jù)解碼成為擴(kuò)展的未壓縮數(shù)據(jù)流時(shí)，MPEG解碼器14向DSP18指出圖象中是否出現(xiàn)冗余。MPEG解碼器14還指出冗余的類型。例如，如果MPEG解碼器14在處理一個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量，則它輸運(yùn)一個(gè)信號(hào)到DSP18，指出解碼器輸出端的區(qū)域是從一個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量被再生的而且，因此，具有冗余。這樣的信號(hào)能從MPEG解碼器14直接提供給DSP18(見圖1)。人工因素可能被添加到運(yùn)動(dòng)矢量生成的區(qū)域。
圖3說(shuō)明可降低壓縮率的人工因素怎樣出現(xiàn)在圖象選定區(qū)域的YUV分量。亮度和色度具有強(qiáng)度和飽和度變化的圖樣。然而，亮度分量在強(qiáng)度上的變化在感覺(jué)上被色度分量在飽和度上的變化所平衡。例如，強(qiáng)度的增大就會(huì)在感覺(jué)上被飽和度的減小所平衡。因此，當(dāng)圖3的分量被轉(zhuǎn)換到RGB域并被在監(jiān)視器上顯示時(shí)，觀察者就覺(jué)察不出強(qiáng)度和飽和度的變化。
降低壓縮率的人工因素具有稍許隨機(jī)的圖樣，無(wú)序的人工因素將不能被有效地再壓縮，所以，是所希望的。完全有序的，可重復(fù)的人工因素可能被有效地再壓縮。
圖4顯示完成細(xì)節(jié)分析及生成降低壓縮率人工因素的方法。DSP18將圖象存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(步驟100)并挑選一個(gè)候選區(qū)域來(lái)分析(步驟102)。例如，圖象能分解成8×8塊，而這些塊能被順序分析。
其次，DSP18確定候選區(qū)域是否在同一圖象或在先前的圖象中與另一個(gè)區(qū)域相關(guān)。也就是說(shuō)，DSP18確定候選區(qū)域是否為冗余(步驟103)。如果有關(guān)冗余的信息被MPEG解碼器14指出，則這個(gè)步驟就極容易實(shí)現(xiàn)。由DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器10傳送給MPEG解碼器14的壓縮數(shù)據(jù)流已經(jīng)包含有關(guān)原來(lái)圖象的壓縮信息。因此，MPEG解碼器14能根據(jù)用來(lái)重構(gòu)區(qū)域的離散余弦變換(DCT)系數(shù)指出空間上的冗余。MPEG解碼器14能根據(jù)它用于重構(gòu)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)矢量的應(yīng)用指出時(shí)間上的冗余。因而，運(yùn)動(dòng)矢量的應(yīng)用能提供用于識(shí)別冗余區(qū)域的指南。即使時(shí)間上的冗余被指出，DSP18也會(huì)作出關(guān)于人工因素是否曾被施加在先前圖象的相關(guān)區(qū)域的額外判定。DSP18將會(huì)把人工因素施加在該序列的每個(gè)其他相關(guān)圖象(例如，圖象n，圖象n+2，圖象n+4)以防止運(yùn)動(dòng)分析被有效地利用在再壓縮上。
如果MPEG解碼器14未指出選定區(qū)域的冗余(步驟103)，則DSP18就挑選另一個(gè)候選區(qū)域(步驟102)。
然而，如果冗余被指出(步驟103)，候選區(qū)域的亮度和色度分量的強(qiáng)度及飽和度就被確定(步驟104)。因?yàn)槿斯ひ蛩貙⒃龃蠡驕p小亮度和色度分量的強(qiáng)度及飽和度，DSP18確定候選區(qū)域的強(qiáng)度及飽和度是否能被修改。例如，具有15比特強(qiáng)度的候選區(qū)域就不能容納具有40比特振幅的正弦波人工因素。由此得出具有黑色或白色背景的候選區(qū)域，例如，將不會(huì)被選擇。
如果人工因素能被施加在候選區(qū)域上，DSP18就為細(xì)節(jié)分析候選區(qū)域的亮度(步驟106)。邊緣被避開。如果亮度分量具有邊緣或其他高細(xì)節(jié)特征，要形成使強(qiáng)度變化可被平衡掉的平滑圖樣將是困難的，最后得到的將是能被觀察者覺(jué)察到的邊緣。因此，如果在亮度分量中發(fā)現(xiàn)過(guò)高的細(xì)節(jié)(步驟108)，候選區(qū)域就不被選擇而DSP18就分析下一個(gè)區(qū)域(步驟102)。
然而，如果候選區(qū)域的亮度分量中細(xì)節(jié)較低并不包含任何突變的邊緣，則DSP18就為細(xì)節(jié)分析U色度分量(步驟110)。如果在U色度分量中發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)過(guò)高(步驟112)，候選區(qū)域就不被選擇而DSP將分析下一個(gè)區(qū)域(步驟102)。然而，如果候選區(qū)域的U色度分量細(xì)節(jié)較低，DSP18就為細(xì)節(jié)分析V色度分量(步驟114)。如果在V色度分量中發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)過(guò)高(步驟116)，候選區(qū)域就不被選擇而DSP18將分析下一個(gè)候選區(qū)域(步驟102)。然而，如果候選區(qū)域的V色度分量細(xì)節(jié)較低，DSP18就選擇這個(gè)候選區(qū)域。
如果候選區(qū)域被選定，DSP18從ROM24檢索一人工因素圖樣(步驟118)。該人工因素圖樣具有將在亮度和色度分量中形成平滑而變化可控制的預(yù)定形狀及強(qiáng)度。強(qiáng)度和飽和度的變化比較平滑，如果強(qiáng)度和飽和度的變化是急劇的，在感覺(jué)上就難于將它們抵消掉。然而，如果過(guò)于平滑，飽和度的變化將不被RGB-NTSC(全國(guó)國(guó)家視頻制式委員會(huì)(美國(guó)))轉(zhuǎn)換器36過(guò)濾掉，并將被VCR38記錄。
在步驟120，用于人工因素的色調(diào)被選擇去匹配選定區(qū)域的色調(diào)。在步驟122，DSP18測(cè)量被檢索圖樣的尺寸以適應(yīng)選定的區(qū)域。因而，人工因素圖樣的幅度被調(diào)節(jié)到適合強(qiáng)度/飽和度的范圍內(nèi)。人工因素的強(qiáng)度一般是亮度的強(qiáng)度的函數(shù)。
在步驟124和126,DSP18通過(guò)在選定區(qū)域的亮度分量中作出第一個(gè)人工因素改變(步驟124)并在U及V色度分量的一個(gè)或兩者中作出第二個(gè)人工因素改變(步驟126)。將降低壓縮率的人工因素添加到圖象信號(hào)的至少兩個(gè)域分量，以使在圖象被顯示時(shí)第一個(gè)人工因素改變被第二個(gè)人工因素改變所平衡并在感覺(jué)上抵消掉。例如，第一個(gè)正弦波被施加在亮度分量上，使亮度分量有一個(gè)平滑的變化圖樣。第一個(gè)正弦波具有與亮度的強(qiáng)度成比例的振幅。然后反正弦波被施加在色度上。反正弦波具有與色調(diào)的飽和度成比例的振幅。在色度方面振幅的總和在感覺(jué)上平衡了亮度的振幅。
在步驟128,DSP18將降低壓縮率的人工因素轉(zhuǎn)換并添加到被存儲(chǔ)的RGB信號(hào)，DSP18的輸出被輸送到數(shù)一模轉(zhuǎn)換器32。
如果選定區(qū)域的亮度的強(qiáng)度逐漸增大，亮度成分能夠顯現(xiàn)如圖5所示。原來(lái)區(qū)域的亮度分量用虛線表示，而含有人工因素的亮度信號(hào)用實(shí)線表示。
在被處理的RGB信號(hào)中人工因素不被覺(jué)察的程度可能因監(jiān)視器而異。通過(guò)為特定的監(jiān)視器定做人工因素，這個(gè)問(wèn)題能夠被解決。例如，常用的定做程序是在DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器10和電子設(shè)備12的安裝過(guò)程中應(yīng)包含校準(zhǔn)工作以優(yōu)化被使用的特定監(jiān)視器的性能。校準(zhǔn)將包含觀看在監(jiān)視器一部分上的人工因素并改變強(qiáng)度和飽和度直到人工因素被融合或?qū)Ρ榷葴p弱。
MPEG解碼器14能在專用集成電路(ASIC)上被實(shí)現(xiàn)。ROM24，除了存儲(chǔ)人工因素外，還能存儲(chǔ)用于指示DSP18去完成冗余分析(方框22)、細(xì)節(jié)分析(方框23)、生成人工因素(方框26)、將人工因素轉(zhuǎn)移到RGB域(方框28)、以及將被轉(zhuǎn)移的人工因素添加到延遲信號(hào)(方框30)的指令。ROM24的替換物可能是用于生成人工因素的隨機(jī)圖樣發(fā)生器。
圖6表示DVD-ROM驅(qū)動(dòng)器1O及輔助電子設(shè)備50的替換實(shí)施方案。電子設(shè)備50包括MPEG解碼器14和RGB轉(zhuǎn)換器16。然而，DSP52完成對(duì)由RGB轉(zhuǎn)換器16提供的RGB分量的冗余及細(xì)節(jié)分析，代替對(duì)MPEG解碼器14提供的YUV分量的分析。此外，DSP52從RGB域的分量生成降低壓縮率人工因素，而不是從YUV域的分量生成。圖7表示被添加到紅、綠和藍(lán)分量的人工因素。因而，RGB轉(zhuǎn)換器16的RGB輸出同時(shí)被存儲(chǔ)并被用于生成人工因素。這個(gè)實(shí)施方案將允許DSP52與含有MPEG解碼器14和RGB轉(zhuǎn)換器16的單個(gè)ASIC連接。
圖8表示接收?qǐng)D象信號(hào)的微處理器60。微處理器被擬定程序以存儲(chǔ)圖象信號(hào)、完成冗余及細(xì)節(jié)分析、選擇人工因素、把人工因素轉(zhuǎn)移到與所存儲(chǔ)信號(hào)相同的域，以及把人工因素添加到所存儲(chǔ)的信號(hào)。人工因素圖樣被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器62。供處理器60用的指令也存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器62。微處理器60還能完成預(yù)處理，如對(duì)圖象信號(hào)的解碼和域轉(zhuǎn)換。
因而，被公開的是阻止大尺寸圖象和視頻序列，如來(lái)自DVD盤的視頻序列，越權(quán)復(fù)制及再散布的發(fā)明。視頻圖象和視頻序列包含在信號(hào)被顯示時(shí)將不被觀察者覺(jué)察的降低壓縮率的人工因素。然而，如果信號(hào)在到監(jiān)視器的途中被截取或復(fù)制，則人工因素將降低信號(hào)的壓縮率。從而，被復(fù)制的信號(hào)所代表的圖象將不被有效地壓縮，而再散布是不切實(shí)際的。
本發(fā)明不只局限于DVD-ROM電子設(shè)備和DVD播放機(jī)。而且本發(fā)明也不局限于包含MPEG解碼器的顯示設(shè)備。例如，網(wǎng)上瀏覽器(webbrowser)能將人工因素添加到從互聯(lián)網(wǎng)下載的圖象文件。人工因素能在圖象文件解壓縮時(shí)被添加。一旦人工因素被添加到圖象，網(wǎng)上瀏覽者就將具有人工因素的顯示圖象再壓縮，并且用重建的圖象文件取代了原來(lái)的圖象文件。因?yàn)橹亟ǖ膱D象文件比原來(lái)的圖象文件容量大得多，去貯存并在以后再散布重建的文件對(duì)一個(gè)人將是不可行的。
本發(fā)明可能被應(yīng)用于用戶具有添加人工因素的選擇的軟件程序。例如，生成大尺寸彩色圖象的繪圖程序能具有插入人工因素的選擇余地。繪圖程序甚至可能允許繪圖設(shè)計(jì)者指定人工因素被插入到那里。另外，繪圖程序可以自動(dòng)分析圖象并施加降低壓縮率的人工因素。
本發(fā)明并不局限于上面描述的特定的實(shí)施方案。例如，可以有不同的方式去平衡域分量。在YUV域中，例如，亮度的強(qiáng)度上的變化可能單獨(dú)被U分量飽和度上的變化所平衡，或者被U分量和V分量?jī)烧唢柡投壬系淖兓胶狻?br> 查看具有最低細(xì)節(jié)的區(qū)域并不局限于分析區(qū)域的顏色均勻性。例如，DSP18能通過(guò)注視圖象的邊緣發(fā)現(xiàn)具有最低細(xì)節(jié)的區(qū)域。
上面的描述提供了一種類型的人工因素的實(shí)例。還存在其他的類型。例如，藍(lán)色分量中高頻人工因素比綠色分量中高頻人工因素更不明顯。藍(lán)色分量中的高頻人工因素通常將不被觀察者覺(jué)察。然而，該高頻人工因素將降低壓縮率。
因而，本發(fā)明并不局限于上面描述的特定的實(shí)施方案。而本發(fā)明應(yīng)按照下文中的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1．處理代表至少一個(gè)圖象的圖象信號(hào)的方法，該圖象信號(hào)具有域分量，該方法包含步驟分析信號(hào)以選擇圖象的冗余區(qū)域(103)；將多個(gè)降低壓縮率的人工因素添加到選定區(qū)域的域分量，這是通過(guò)在選定區(qū)域的至少一個(gè)域分量作出第一個(gè)人工因素改變(124)；并且在選定區(qū)域的至少另一個(gè)域分量作出至少另一個(gè)人工因素改變，以使在選定區(qū)域的人工因素在感覺(jué)上被平衡(126)，由此在所處理信號(hào)被顯示時(shí)，被平衡的人工因素不被覺(jué)察出來(lái)，并且從而包含人工因素的圖象因人工因素減少了圖象中的冗余而不容易被壓縮。
2．權(quán)利要求1的方法，其中圖象中的信號(hào)在空間冗余方面被分析(103)，并且其中相關(guān)區(qū)域具有空間冗余而被選擇。
3．權(quán)利要求1的方法，代表多個(gè)圖象的圖象信號(hào)，其中信號(hào)在多個(gè)圖象中時(shí)間冗余方面被分析(103)，并且其中人工因素被插入一個(gè)圖象的選定區(qū)域，但不是另一個(gè)圖象的相關(guān)區(qū)域。
4．權(quán)利要求1的方法，其中選定區(qū)域在最低細(xì)節(jié)方面也被分析(106,110,114)，由此具有最低細(xì)節(jié)和冗余的區(qū)域被選擇。
5．權(quán)利要求4的方法，其中域分量是域的一部分，在域中亮度和色度分量是分離的。
6．權(quán)利要求5的方法，其中第一個(gè)人工因素改變包括造成選定區(qū)域亮度分量的強(qiáng)度變化(124)；而其中至少另一個(gè)人工因素改變包括造成選定區(qū)域色度分量飽和度的變化，以在感覺(jué)上平衡選定區(qū)域亮度分量的強(qiáng)度變化。
7．權(quán)利要求6的方法，其中分析信號(hào)的步驟另外還包括在圖象的亮度分量中查看最低細(xì)節(jié)(106)，并且如果最低細(xì)節(jié)未在亮度分量中發(fā)現(xiàn)，則在圖象的色度分量中查看最低細(xì)節(jié)(110,114)。
8．權(quán)利要求5的方法，其中人工因素改變包括選擇具有亮度分量及色度分量的人工因素圖樣(118)；使人工因素圖樣的色調(diào)與選定區(qū)域的色調(diào)相匹配(120)；調(diào)節(jié)人工因素圖樣亮度分量的強(qiáng)度使之在選定區(qū)域的范圍內(nèi)(124)；以及改變?nèi)斯ひ蛩貓D樣的色調(diào)的飽和度使之在選定區(qū)域的范圍內(nèi)(126)。
9．權(quán)利要求5的方法，其中選擇區(qū)域和作出人工因素改變包括步驟挑選候選區(qū)域(102)；辯認(rèn)候選區(qū)域中的冗余(103)；選擇一個(gè)具有較恒定的色調(diào)及飽和度的冗余區(qū)域(104到116)；改變選定區(qū)域亮度分量的強(qiáng)度以使第一個(gè)人工因素被引入到選定區(qū)域的亮度分量(124)；以及在某部分改變顏色分量的飽和度以平衡掉選定區(qū)域中亮度分量在強(qiáng)度上的變化(126)。
10．權(quán)利要求1的方法，其中域分量都在RGB域，并且其中人工因素的改變至少被制作到RGB域的兩個(gè)分量。
全文摘要
降低壓縮率的人工因素被添加到彩色圖象及視頻序列的冗余區(qū)域。第一個(gè)人工因素改變被制作到冗余區(qū)域的亮度分量(124),并且至少另一個(gè)人工因素改變被制作到冗余區(qū)域的色度分量(126)。人工因素改變?cè)诟杏X(jué)上是平衡的以致當(dāng)圖象在監(jiān)視器上被顯示時(shí)人工因素并不被察覺(jué)。然而,人工因素減少了圖象中的冗余并且,因此,降低了圖象的壓縮率。要再壓縮復(fù)制的圖象,或者圖象的質(zhì)量必定被降低,或者文件的尺寸必然被增大。增大文件尺寸將使再散布不切實(shí)際。因此,制作和再散布視頻圖象及序列越權(quán)復(fù)制品的企圖將被阻止。
文檔編號(hào)H04N7/24GK1230749SQ9812259
公開日1999年10月6日 申請(qǐng)日期1998年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月2日
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