專利名稱：用于視頻信號增強(qiáng)調(diào)制的方法和系統(tǒng)的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請享有下列申請的權(quán)益Jesse J.Chounard II，Christopher E.Chupp及Michael S.Gramelspacher于2003年8月26日提交的、序列號No60/498,039題為“視頻信號的擴(kuò)展頻譜調(diào)制的方法和系統(tǒng)(SpreadSpectrum Frequency Modulation of Video Signals)”的美國臨時(shí)專利申請；Michael S.Gramelspacher，James G.Withers，Jesse J.Chounard II，Christopher E.Chupp，Yousri H.Barsoum，Michael C.Reynolds及Matthew Talbert于2003年9月10日提交的序列號為No60,502,136題為“用幅值變化檢測視頻信號中載波信號的方法和系統(tǒng)(Method and System forDetection of Carrier Signals Within Video Signals by MagnitudeChanges)”的美國臨時(shí)專利申請；Chistopher E.Chupp，Michael S.Gramelspacher及Jesse J.Chounard II于2004年3月18日提交的序列號為No60/554,151題為“視頻信號圖像分析的方法及系統(tǒng)(Method and Systemfor Video Signal Image Analysis)”的美國臨時(shí)專利申請；以及ChristopherE.Chupp，Michael S.Gramelspacher，Jesse J.Chounard II，James G.Withers，Yousri H.Barsoum以及Michael C.Reynolds于2004年7月9日提出的序列號為No10,888,919題為“用于視頻信號增強(qiáng)調(diào)制的方法和系統(tǒng)(Method and System for Enhanced Modulation of Video Signals)”的美國非臨時(shí)專利申請，所有上述各文件均通過引用包含于此且請求對它們的繼續(xù)保留。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及對視頻信號中用作信令的載波信號進(jìn)行編碼和檢測的方法。尤其涉及一種方法及裝置，該方法及裝置適用于確定將所需調(diào)制成視頻信號中有效部分的載波信號的優(yōu)化電平及位置以防止有陰謀的第三方將載波信號與視頻信號分離，并在不明顯地降低提供給觀看者的視頻信號圖像的清晰度的條件下提高在視頻信號內(nèi)的載波信號的可檢測性。
目前，本領(lǐng)域存在著載波(或副載波)與視頻信號一起傳送的各種方法，其中，載波信號用作為各種信令。這些方法中有幾種方法，是通過用輔助數(shù)據(jù)取代視頻信號的有效部分來傳送視頻信號中的載波信號，例如，以輔助數(shù)據(jù)形式的載波信號，使得觀看其顯示器件(例如，電視機(jī))上的視頻信號的用戶將在圖像中看到圖標(biāo)，點(diǎn)子或其它可視圖像或干擾等形式的載波信號的影響。其它的方法則用在視頻信號中看不見的掃描線來傳送載波信號，例如，采用垂直的消隱間隔(VBI)的方法。然而，這些掃描線可能已經(jīng)含有其它載波信號，例如表示字幕信息、時(shí)序信息或者結(jié)束標(biāo)題信息的信號，并且易于在廣播之前由編輯工作人員所去除。
其它用于傳送視頻信號中的載波信號的方法可參見已授于Broughton等人的美國專利4,807,031、題為“交互視頻的方法及裝置(Interactive VideoMethod and Apparatus)”。此專利一般涉及向交互裝置的指令及其它編碼信息的帶內(nèi)視頻廣播，該專利通過引用包含與此。其中所述的發(fā)明一般涉及交互的教育及娛樂系統(tǒng)，并且在一個實(shí)施例中以電視接收機(jī)作為電視節(jié)目控制載體內(nèi)容來加以敘述的。
為了對控制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，Broughton揭示了一種對視頻信號進(jìn)行亮度或色度調(diào)制以產(chǎn)生合成視頻信號的新方法，其中，該視頻信號是由控制數(shù)據(jù)調(diào)制的。該新穎的調(diào)制方法交替提升和降低成對的相鄰水平掃描線的亮度/色度以便于形成包含控制數(shù)據(jù)的視頻副載波。
在Broughton專利中，視頻信號并沒有用其它數(shù)據(jù)來代替，也不是把數(shù)據(jù)作為一個分開的信號添加到視頻信號中。而是對視頻信號本身進(jìn)行調(diào)制以攜帶控制數(shù)據(jù)。因此，控制數(shù)據(jù)是視頻信號中的一部分或包含在視頻信號內(nèi)的一部分，但它卻是人眼所不能察覺的。該編碼方法還包括預(yù)先檢查及去除電路以分別保證數(shù)據(jù)編碼的合適性或數(shù)據(jù)編碼的存在以及數(shù)據(jù)編碼的去除。
控制數(shù)據(jù)是通過電視廣播裝置或與視頻顯示器相連接的預(yù)先錄制的視頻播放器來傳送的。然后，視頻顯示器接收控制數(shù)據(jù)，其中視頻顯示器至少一個視頻場可由控制數(shù)據(jù)所調(diào)制。然后，控制數(shù)據(jù)用光電子或射頻(RF)檢測裝置加以檢測，用于在節(jié)目材料和控制數(shù)據(jù)之間進(jìn)行鑒別以檢測出控制數(shù)據(jù)。還可再現(xiàn)所檢測出的控制數(shù)據(jù)，以便于控制數(shù)據(jù)可以被交互裝置所使用。
在美國專利6,094,228(該專利授予Ciardullo等人)以及美國專利6,229,572(該專利授予Ciardullo等人)討論了對Broughton所敘述的調(diào)制方法的改進(jìn)(這里合稱為“Ciardullo”)。Ciardullo的兩個專利敘述了對信號調(diào)制的改進(jìn)方法，其中，通過在以相反方向改變成對掃描線的亮度，在視頻信號的可視部分中插入輔助數(shù)據(jù)。而不是像Broughton那樣提升和降低整個線的強(qiáng)度，Ciardullo使用偽噪聲序列來提升和降低第一線的部分的強(qiáng)度，并采用逆?zhèn)卧肼曅蛄衼碚{(diào)制與第一線成對的線，從而Ciardullo通過使用偽噪聲序列使在視頻信號中可調(diào)制較大量的輔助數(shù)據(jù)。Ciardullo的專利為本發(fā)明的受讓人所擁有，本文引用此專利供參閱。
美國專利6,661,905(該專利授予Chupp等人(以下簡稱之Chupp))揭示了調(diào)制在視頻信號有效部分中數(shù)據(jù)的改進(jìn)方法。Chupp揭示了一種在視頻信號的可視部分上疊加數(shù)據(jù)的方法。該方法的包括步驟分析由視頻信號所定義的圖像和像素的形式以便于識別攜帶與各個像素有關(guān)的參數(shù)的數(shù)據(jù)；開發(fā)一芯片特征表，表中具有表示行將疊加在視頻信號相應(yīng)位置的各芯片幅值的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，各個芯片具有改變的特征，該特征是由通過使用所得的芯片幅值將視頻信號與芯片組合成合成信號的參數(shù)所確定的；以及傳送該合成信號。Chupp的專利也為本發(fā)明的受讓人所擁有，本文引用該專利供參閱。
在本發(fā)明的時(shí)候，模擬顯示器中(例如，NTSC制式的電視機(jī))通過使用精細(xì)間距電子束來撞擊陰極射線管(CRT)的內(nèi)表面上的熒光粉涂層而工作，熒光粉所發(fā)射出的光的強(qiáng)度是撞擊熒光粉的電子束強(qiáng)度的函數(shù)。電子束完全掃描CRT面以顯示一場圖像需要1/60秒的時(shí)間周期。在接著的1/60秒的時(shí)間周期內(nèi)，掃描隔行的場，于是在模擬顯示器上可以看見完成的一幀。陰極射線管表面上的熒光粉涂層是經(jīng)過化學(xué)處理以使熒光粉發(fā)射光的特性能保持一短暫的時(shí)間。這樣，當(dāng)電子束回掃(即在垂直回歸期間)到屏幕的頂部以使它刷新時(shí)掃描圖像的第一區(qū)域正開始衰減。因?yàn)殡娮邮棵?0次覆蓋525線，所以每秒鐘可以看到總共15750條線。
Broughton的方法對視頻信號中的載波信號進(jìn)行編碼，并且該方法的改進(jìn)主要是用于模擬顯示器件的。一旦接收到來自信號源的視頻信號，則這種顯示器件把視頻信號分成稱之為幀的順序傳送的圖像，因此每幀NTSC電視圖像具有525條水平掃描線。顯示器件從左至右和從上至下隔行掃描262.5水平線，從而完成第一場的掃描，然后回掃到圖像的頂部，掃描余下的262.5線，作為第二場。這些場在顯示器件中是隔行掃描的并構(gòu)成一完整的幀。當(dāng)視頻信號以每幀525線及一秒30幀廣播時(shí)，則每秒就會有60場，線頻率速率(即，線刷新的速度)為15，750赫茲(即，接近16KHz)。
對于有可能被未經(jīng)授權(quán)的第三方檢測，改變或去除載波信號的實(shí)例來說，使用Broughton及其它編碼載波信號的方法并不具備足夠的魯棒性。按照Broughton的方法，未經(jīng)授權(quán)的第三方可以檢測出存在載波的頻率，并且可以使用電子器件以在基本上保持視頻信號的同時(shí)分離出載波信號。通過檢測，去除或改變載波信號將使得未經(jīng)授權(quán)的第三方可獲取原來沒有資格獲得的附加利益或訪問權(quán)限，例如，當(dāng)使用載波信號來限制視頻信號未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，通過在頻譜中擴(kuò)展的產(chǎn)生的編碼頻率，就可能減少未經(jīng)授權(quán)的檢測，去除或改變載波信號的可能性。一般，擴(kuò)展頻譜技術(shù)是用于無線通信的，其中傳輸信號的頻率是可以有意改變的。于是，信號就可以在比頻率不能變化的信號更大的帶寬上傳送。因此，如果在某一特定頻率上存在著明顯的干擾時(shí)，則信號被破壞的可能性就比較少。此外，從單一頻率到多個頻率的頻譜擴(kuò)展可以大大提高未經(jīng)授權(quán)的第三方干擾或攔截載波信號的困難程度。
因?yàn)榘岩砸?guī)則的模式將載波信號疊加在視頻掃描線上會有一頻率產(chǎn)生，于是就希望能夠改變視頻信號的位置及電平來改變其強(qiáng)度，從而能在較寬的范圍發(fā)生由調(diào)制視頻信號所產(chǎn)生的頻率。因此，本領(lǐng)域就需要用載波信號在擴(kuò)頻范圍去調(diào)制視頻信號，其中，可在沒有成對掃描線的條件下檢測到載波信號的存在，這樣在不使視頻信號不可見以及沒有使圖像發(fā)生失真的條件下就難以將載波信號從視頻信號中去除掉。
雖然Broughton及其它的改進(jìn)方法一開始就被人們所經(jīng)常使用和很好地接受，但在顯示器件的圖像中的載波信號比較不易看出以及使用檢測器或者手持裝置從顯示器件中檢測出載波信號的便利性仍可以加以改進(jìn)。當(dāng)增加載波信號的電壓以提高載波信號的可檢測性時(shí)，可能發(fā)生在視頻信號的有效部分的載波信號的可視性略有增加的傾向。這時(shí)，電視機(jī)的觀看者會隱隱約約地看出在可見圖像上的載波信號的存在，例如，看到一點(diǎn)可見的掃描線或者看到的圖像質(zhì)量略有降低。因?yàn)槭褂肂roughton的方法的優(yōu)點(diǎn)之一是其對于人眼的不可視性，因此看到載波信號的影響的任何傾向是人們所不希望有的。
不可視性的挑戰(zhàn)一般是采用降低疊加到所選擇的視頻掃描線或從中去除的電壓(即，作為產(chǎn)生的亮度)的辦法來解決的。然而，降低總信號強(qiáng)度會降低檢測載波信號的可靠性。雖然Broughton技術(shù)及其改進(jìn)的成功，即用載波信號對視頻信號的調(diào)制的結(jié)果不低于基本上不可見的閾下的視覺變化，但是本領(lǐng)域還是需要一種用于用載波信號調(diào)制視頻信號的新方法和系統(tǒng)，其中，信號可以更加完全不可見但仍可以更加可靠地被檢測出來。
所調(diào)制的視頻信號易于被竄改，因?yàn)樾盘柕拇笮】梢愿淖兓蛴闷渌绞郊右愿淖兌挂曨l信號成為不是隔行掃描的。當(dāng)視頻信號再成為隔行掃描時(shí)，它可能已改變，使得第一和第二場之間線到線的差異可以被檢測器錯誤的讀出，從而偏移了載波信號，使得它不處于所希望的線上或者說處于不希望的線上。載波信號的檢測，去除或改變可以提供未經(jīng)授權(quán)的第三方能夠獲取原來沒有資格獲得的附加利益或訪問權(quán)限。因此，本領(lǐng)域需要用載波信號調(diào)制視頻信號，其中載波信號的存在還可以通過檢測在視頻信號的一場中的線到線的差異大小而檢測出來。
發(fā)明概述對采用載波信號調(diào)制視頻信號的下列改進(jìn)是基于Broughton，Ciardullo及Chupp中所披露方法和裝置的改進(jìn)。本發(fā)明涉及適用于優(yōu)化插入在視頻信號的有效部分的載波信號，從而增加載波信號的可檢測性而對觀看的人來說不顯著地增加視頻信號的變化的方法和裝置。
首先，將視頻信號從信號源傳送到編碼器。操作者與編碼器交互以控制其運(yùn)行。此后，載波信號被編碼器有選擇地在一時(shí)間間隔內(nèi)編碼到視頻信號中作信令。例如，在視頻信號中所希望的時(shí)間內(nèi)發(fā)出(即載波信號)不存在或存在信號之用。在對視頻信號進(jìn)行調(diào)制后，編碼器產(chǎn)生一個包含視頻信號和載波信號的調(diào)制的視頻信號。然后，將該調(diào)制視頻信號提供給廣播源以分送給看節(jié)目的最終用戶(觀看者)。
把載波信號編碼在視頻信號內(nèi)的方法包括編碼器從信號源獲得視頻信號。該編碼器然后產(chǎn)生由信號隱蔽參數(shù)所組成的三維矩陣。該三維矩陣包括多個兩維的子矩陣。各個子矩陣對應(yīng)于本發(fā)明所使用的特定隱蔽技術(shù)。隱蔽技術(shù)是一種方法，應(yīng)用該方法可以把強(qiáng)度的計(jì)算量加到視頻信號中的特定像素上且不會顯著改變視頻信號的圖像。三維信號隱蔽矩陣的每一個子矩陣都含有一張參數(shù)表，其值直接對應(yīng)于一幀視頻信號的類似定位的像素。一旦產(chǎn)生了三維信號隱蔽矩陣，則三維信號隱蔽矩陣就被變換成兩維信號隱蔽矩陣。
編碼器還產(chǎn)生由限制參數(shù)所組成的三維矩陣。該三維限制矩陣包括一個或多個兩維限制子矩陣，各子矩陣包含若干與一幀視頻信號的像素相關(guān)并表示基于特定限制技術(shù)可加到視頻信號的相應(yīng)像素的強(qiáng)度的最大量。此后，編碼器把三維限制矩陣變換成兩維限制矩陣。
一旦信號隱蔽矩陣以及限制矩陣的產(chǎn)生和變換完成以后，編碼器就比較信號隱蔽矩陣和限制矩陣以產(chǎn)生實(shí)際的編碼數(shù)值矩陣，該實(shí)際的編碼數(shù)值矩陣包含兩維信號隱蔽矩陣的最大值，此最大值受到兩維限制矩陣的最高限度，即最大可允許數(shù)值的限制。然后，該編碼器通過比較其當(dāng)前數(shù)值與基線數(shù)值來調(diào)節(jié)實(shí)際編碼數(shù)值矩陣以保證將信號的最小電平加到視頻信號所需要的部分上。
該編碼器然后把載波信號的方向加到實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中值的幅值上。在完成以后，編碼器把實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中的數(shù)值按照視頻調(diào)制技術(shù)加到視頻信號上。
終端用戶的廣播源提供調(diào)制視頻信號給解碼器，該解碼器確定在一段時(shí)間間隔中是否在調(diào)制視頻信號中存在著載波并且根據(jù)所使用的解碼器的所需要的應(yīng)用作出響應(yīng)。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及新的特征將在下面敘述，本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人士將在閱讀下面的詳細(xì)敘述及附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和新的特征將這得顯而易見。在說明書及附圖中，類似的單元及部件將用相同的標(biāo)號來表示。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明的編碼方法的第一流程圖。
圖2是本發(fā)明的解碼方法的第一流程圖。
圖3是本發(fā)明的編碼器的方框圖。
圖4是本發(fā)明的解碼器的方框圖。
圖5是本發(fā)明的編碼方法的第二流程圖。
圖6是本發(fā)明的已有技術(shù)的第一時(shí)序圖。
圖7是8KHz信號的時(shí)序圖。
圖8是8KHz和16KHz信號的時(shí)序圖。
圖9是本發(fā)明的已有技術(shù)的第二時(shí)序圖。
圖10是本發(fā)明的時(shí)序圖。
圖11是本發(fā)明編碼方法的第二流程圖。
圖12是本發(fā)明的信號隱蔽矩陣創(chuàng)建方法的流程圖。
圖13是本發(fā)明的信號隱蔽矩陣變換方法的流程圖。
圖14是本發(fā)明的限制矩陣創(chuàng)建方法的流程圖。
圖15是本發(fā)明的限制矩陣變換方法的流程圖。
圖16是本發(fā)明實(shí)際編碼數(shù)值矩陣創(chuàng)建方法的流程圖。
圖17是本發(fā)明的載波信號施加方法的流程圖。
圖18是本發(fā)明的信號隱蔽方法的流程圖。
圖19是本發(fā)明的信號限制方法的流程圖。
圖20是本發(fā)明第一解碼方法的流程圖。
圖21是本發(fā)明第二解碼方法的流程圖。
圖22是本發(fā)明的范圍內(nèi)數(shù)值計(jì)算方法的流程圖。
圖23是本發(fā)明的范圍內(nèi)數(shù)值產(chǎn)生的第一直方圖。
圖24是本發(fā)明的范圍內(nèi)數(shù)值產(chǎn)生的第二直方圖。
圖25是本發(fā)明第三解碼方法的流程圖。
圖26是本發(fā)明檢測方法的流程圖。
圖27是本發(fā)明檢測/解碼器的方框圖。
圖28是本發(fā)明第一環(huán)繞處理方法的流程圖。
圖29是本發(fā)明第二環(huán)繞處理方法的流程圖。
本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)敘述參閱附圖，圖1～29示出了一種適用于載波信號在視頻信號有效部分內(nèi)優(yōu)化調(diào)制方法、裝置和系統(tǒng)，其中該方法可使載波信號不能被容易地分離以及增強(qiáng)載波信號的可檢測性而同時(shí)不會使觀看者顯著增加對視頻信號變化的感覺。
參閱圖1，將視頻信號18從信號源10傳送到編碼器12。該視頻信號18較佳的是NTSC(美國國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會)格式的模擬信號，但該視頻信號也可以是其它視頻信號或與本發(fā)明相容的視頻信號格式。一般來說，信號源10是專業(yè)級的視頻磁帶錄放儀，視頻磁帶內(nèi)包含節(jié)目內(nèi)容，但它也可以是帶有攝像機(jī)的其它視頻源，或包含視頻節(jié)目的DVD視頻的數(shù)字通用視盤(DVD)播放機(jī)。編碼器12則將下面加以詳細(xì)敘述。
操作者16與編碼器12交互作用以控制編碼器12的工作。較佳的是，操作者16是一位使用計(jì)算機(jī)或其它電子控制設(shè)備與編碼器12進(jìn)行交互的人員。然而，操作者16也可以完全遵循以自動方式指示編碼器12進(jìn)行操作的計(jì)算機(jī)或其它電子控制設(shè)備。
載波信號20可由操作者16利用編碼器12以一定的時(shí)間間隔有選擇地在視頻信號內(nèi)調(diào)制以作信令之用，例如，用以表示在所要求的視頻信號18期間存在或不存在信號。在調(diào)制視頻信號18后，編碼器12輸出所調(diào)制的視頻信號22，該調(diào)制視頻信號22包括視頻信號18及載波信號20。調(diào)制視頻信號的過程將在下面加以詳細(xì)敘述。
于是，將調(diào)制的視頻信號22提供給廣播源14，以發(fā)送給看視頻節(jié)目的終端用戶。廣播源14較佳的是DVD媒體或其它數(shù)字存儲媒體，可用以提供給一個或多個終端用戶。但該媒體也可以是其它媒體，包括視頻磁帶，電視廣播站，廣播節(jié)目的電纜或衛(wèi)星源或無線源。
參閱圖2，廣播源14把調(diào)制的視頻信號22提供給檢測器13。正如以下的詳細(xì)敘述的，檢測器13較佳的是通過在一定時(shí)間間隔(例如，一定數(shù)量的場或幀、報(bào)時(shí)信號、或秒)內(nèi)多個相鄰場視頻信號18的多個線到線的差異來確認(rèn)在調(diào)制視頻信號22中是否存在著載波信號20如果載波信號20是存在的，檢測器13就把載波信號20存在的指示提供給接收信號的裝置24，即為它提供載波存在的信號。如果確認(rèn)在該時(shí)間間隔期間沒有載波信號存在，譯碼器22就發(fā)送載波不存在的信號。接收信號的裝置24較佳的是可以任何裝置，只要它能夠接收及利用一個或多個信號不存在(例如，載波信號20不存在)及信號存在(例如載波信號20存在)，例如，該接收信號的裝置可以是數(shù)字視頻錄象器，它使用不存在和存在信號來指示對允許重放或錄制視頻節(jié)目的確認(rèn)。
檢測器13把調(diào)制的視頻信號22提供給顯示器件26。該顯示器件26可以是數(shù)字視頻錄像儀，但也可以是其它裝置，只要它能夠顯示和/或記錄諸如模擬或者數(shù)字電視的視頻信號18。顯示器件26以及接收信號的裝置24可以組合成一個信號單元。
現(xiàn)在，請參閱圖3，該圖示出了編碼器12的較佳實(shí)施例。它首先包括數(shù)字視頻輸入30，用于從信號源10接收視頻信號18并將它送到編碼器微控制器36。但是，編碼器12也可以通過模擬視頻輸入32和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器34接收模擬視頻信號18。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器34可根據(jù)已知的技術(shù)將模擬視頻信號18數(shù)字化，從而把它提供給編碼器微控制器16以用于本發(fā)明。
編碼器微控器36電連接著一載波存在38。它可在操作者的指令下為編碼器微控制器提供在什么地方，什么時(shí)候，在什么強(qiáng)度下編碼器12應(yīng)該選擇地提升及降低視頻信號18或其部分掃描線的強(qiáng)度的定時(shí)。較佳的是，載波存在38可通過一串行口接收這種指令。然而應(yīng)該意識到，在計(jì)算機(jī)的硬件領(lǐng)域中，編碼器12的其它設(shè)備互連包括通過通用串行總線(USB)、“火線”協(xié)議(IEEE1394)及各種無線協(xié)議。在另一個實(shí)施例中，載波存在38可以是一個操作界面，使得操作者16可以直接與編碼器12交互。在另一個實(shí)施例中，載波存在38可以由編碼器軟件50來實(shí)現(xiàn)與編碼器軟件50結(jié)合成一體。
當(dāng)編碼器微控制器36接收來自載波存在38的信息和視頻信號18時(shí)，軟件50管理編碼器12的其它工作并指令編碼器微控制器36把視頻信號18的色度信息(和/或亮度信息，根據(jù)需要)存儲在存儲器40中。存儲器40能夠以電磁方式來保持和保留信號(例如，視頻信號18的幀及相應(yīng)的音頻信號)，以便于計(jì)算機(jī)處理器進(jìn)行存取。該存儲器40可以是主存儲器和/或次存儲器，并且可包括存儲器及硬盤驅(qū)動。
根據(jù)軟件50指令的編碼器電子設(shè)備42和編碼器微控制器36使用如以下的詳細(xì)描述的本發(fā)明將載波信號20調(diào)制成視頻信號18的亮度，從而形成調(diào)制的視頻信號22。所產(chǎn)生的調(diào)制視頻信號22通過數(shù)字視頻輸入44從編碼器12數(shù)字化發(fā)送或者采用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器46轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的數(shù)字信號而成為模擬方式并通過模擬視頻輸出48輸出調(diào)制的視頻信號22。然而，應(yīng)該指出，編碼器12(以及下面要敘述的檢測器13)并不需要包括與模擬視頻輸入32及模擬視頻輸出48組合的數(shù)字視頻輸入30及數(shù)字視頻輸出44，而是可以為編碼器13選擇其中之一。
編碼器微控制器36可以包括多個處理器和/或微處理器來管理本發(fā)明的各種處理以及輸入輸出，但最好只包括一個處理器。此外，當(dāng)其技術(shù)包括在以前就已存在的裝置中時(shí)，例如，不是一個單獨(dú)的傳統(tǒng)裝置中時(shí)，編碼器12所用的電子電路及軟件可以各不相同。編碼器12可以包括不同程度的硬件及軟件，作為可以交換使用的各種部件。
現(xiàn)在參閱圖4，當(dāng)信號22是模擬信號時(shí)，檢測器13經(jīng)由模擬視頻輸入32接收調(diào)制的視頻信號22；當(dāng)信號22是數(shù)字信號時(shí)，經(jīng)由數(shù)字視頻輸入30接收調(diào)制的視頻信號22。數(shù)字視頻輸入30可直接把經(jīng)調(diào)制的視頻信號22饋送到檢測器處理器60，而模擬視頻輸入32則可在把調(diào)制的視頻信號22饋送到檢測器處理器60之前先用模數(shù)轉(zhuǎn)換器34對調(diào)制的視頻信號28進(jìn)行數(shù)字化。
在該較佳實(shí)施例中，檢測器處理器60將調(diào)制視頻信號22的色度存儲在存儲器40之中，而檢測器電子設(shè)備62則檢測已經(jīng)增加或降低強(qiáng)度的調(diào)制視頻信號22的掃描線或部分掃描線。下面將敘述本發(fā)明所用的檢測方案的實(shí)施例。
信號的存在及信號的不存在將通過載波指示器68從檢測器13傳送到信號接收裝置24。檢測器13也以數(shù)字方式通過視頻信號輸出44輸出調(diào)制的視頻信號22，以及通過使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器46首先將信號22從數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬方式而以模擬方式輸出調(diào)制視頻信號22，然后通過模擬視頻輸出48輸出信號22。
參閱圖5，本發(fā)明的通用編碼方法包括第一步驟80，其中，編碼器12從信號源10獲得視頻信號18。此后，在步驟81中操作者16命令編碼器12以一定的時(shí)間間隔來調(diào)制一場或多場視頻信號18，而此指令由編碼器12通過載波存在38來接收。較佳的是，對視頻信號18相鄰幀中的多個相鄰第一場進(jìn)行編碼，而對視頻信號18幀中的各第二場則不予以編碼。然而，應(yīng)予注意的是，對于本發(fā)明所使用的術(shù)語“第一場”可以是第一原始場或者是視頻信號18的幀中的第二隔行掃描場，而這里所使用的“第二場”則是其它場。此外，術(shù)語“第一場”和“第二場”的使用可以是指視頻信號18中的場的子部分，這樣并不是場的所有掃描線而只是多個掃描線被稱之為“第一場”和“第二場”。
編碼器12在判定點(diǎn)82確定編碼器12是否基于原先的接收到的操作者指令對當(dāng)前場的視頻信號18進(jìn)行編碼。如果不是，則編碼器12跳過當(dāng)前的場而進(jìn)入到判決點(diǎn)87。如果是，則編碼器12在步驟83將指定視頻信號18的第一場的掃描線為上線或下線，以使得上線只有增加的像素強(qiáng)度而下線只有降低的像素強(qiáng)度(將在下文中加以詳述)。此后，編碼器12在步驟84計(jì)算像素的優(yōu)化調(diào)節(jié)量(將在下文中加以詳述)。
編碼器12在步驟86對所選擇的上線上的像素增加強(qiáng)度并對下線上所選擇的像素降低強(qiáng)度(這一過程將在下文中加以詳述)。結(jié)束以后，編碼器12在判決點(diǎn)87確定是否還有視頻信號的其余場要加以分析。如果有的話，編碼器12在步驟88前進(jìn)到視頻信號18中的下一場，并且返回到判決點(diǎn)82。如果沒有，編碼器12在步驟89將所形成的調(diào)制視頻信號提供給廣播源14。
與Broughton及Ciallduro方法不同，編碼器12在前述編碼過程中較佳地不需要為被編碼的場使視頻信號18的掃描線成對，以使掃描線在整個調(diào)制場處于高/低結(jié)構(gòu)(例如，第一線具有增加的強(qiáng)度，而第二線具有降低的強(qiáng)度，第三線具有增加的強(qiáng)度，而第四線具有降低的強(qiáng)度，如此等等)。而是在一場的相鄰掃描線中含有一定數(shù)量的高/低或低/高變化的掃描線的不規(guī)則結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生明顯的線到線的差異，使得檢測器13可識別出存在于調(diào)制視頻信號22中的載波信號而不會產(chǎn)生未經(jīng)授權(quán)的裝置所容易檢測出的頻率。舉例來說，在本發(fā)明中，檢測器13識別出一具有兩條增加強(qiáng)度的相鄰掃描線的已調(diào)制場，一條掃描線具有降低的強(qiáng)度，一條掃描線具有增加的強(qiáng)度，而多于兩條掃描線具有降低的強(qiáng)度。較佳的是，掃描線不需要在整個場中形成高/低結(jié)構(gòu)，這將在下文中進(jìn)行詳細(xì)的敘述。
線到線的差異表示在一場之中，一對相鄰的掃描線中存在著可被察覺的增加的強(qiáng)度量，較佳的是，在本發(fā)明中，在整個場中每一條掃描線都不成對。當(dāng)增加和減小在相鄰掃描線上的電壓時(shí)，就會增強(qiáng)檢測這種線到線的差異的能力，因此對掃描線比較可以揭露處在兩相鄰掃描線之間的總的強(qiáng)度的非自然的改變。雖然由視頻信號18能表示出的視頻節(jié)目的自然呈現(xiàn)可能提供有限的信號差異量，但是通過第一場和第二場未調(diào)制場的比較就可以有效地從可見性中去除該差異量。
參閱圖6，圖中示出了第一圖像200，它包括用Broughton所述方法以高/低結(jié)構(gòu)編碼的調(diào)制視頻信號22的四條掃描線。如第二圖像202所示，采用Ciduullo討論的方法來編碼的兩條掃描線，并以碼片模式結(jié)構(gòu)加以顯示。較佳的是本發(fā)明不像在Broughton中那樣對整個一條掃描線提升及降低強(qiáng)度，本發(fā)明也不用Ciduullo的碼片模式。取而代之的是，本發(fā)明對一條掃描線中的各個像素有選擇地增加或去除強(qiáng)度，這將在下文中詳細(xì)加以敘述。在整個場中沒有成對的掃描線以及使用高和低變化的可變模式就可產(chǎn)生用單個過濾波器無法被檢測或去除的各種頻率。
參閱圖7，在一場調(diào)制的視頻信號22中的成對掃描線的Broughton調(diào)制結(jié)果是第一圖像204中所示的8KHz視頻信號，它產(chǎn)生第二圖像206所示信號的頻率，該信號頻率用一個濾波器就可以檢測出來。
參閱圖8，，把諸如16KHz信號的第二頻率加到如第一圖像208所示Broughton中的8KHz信號，擴(kuò)展頻譜以使最終頻率非常難以被未經(jīng)授權(quán)者檢測出來，如第二圖像所示。圖9中的第一圖像212示出了Bnoughton中的載波信號20的讀取是與水平同步信號相同步的，并且產(chǎn)生了如第二圖像214所示近似8KHz的相應(yīng)頻率。
參閱圖10，本發(fā)明的較佳實(shí)施例的強(qiáng)度的可變變化如第一圖像216所示，其產(chǎn)生了若干頻率，從而擴(kuò)展了頻譜以使不存在單一的頻率，如第二圖像218所示。因?yàn)樵诒景l(fā)明中能夠被調(diào)制的載波信號20的模式是變化的，所產(chǎn)生的頻率將取決于掃描線編碼器12如何增加或減少像素的強(qiáng)度以及對通過增加或減少這些像素的電壓而變化。
參閱圖11，該圖示出了確定視頻信號18掃描線上像素的載波信號20的優(yōu)化電平的方法，首先包括步驟102，其中，裝置(例如，編碼器12或檢測器13)產(chǎn)生由信號隱蔽數(shù)值所組成的三維矩陣(這將在下文中進(jìn)行詳細(xì)敘述)。該三維矩陣包括多個二維子矩陣，每一子矩陣對應(yīng)于本發(fā)明所使用的一種特定的隱蔽技術(shù)。三維信號隱蔽矩陣的各個子矩陣包括直接對應(yīng)于一幀視頻信號18相似定位的像素位置的子矩陣(即，表)。記錄在子矩陣的位置中的數(shù)值表示可基于特定隱蔽技術(shù)增加到相應(yīng)像素(如果掃描線是下線，則從中減去)的最大強(qiáng)度量，其中每一隱藏技術(shù)都可以根據(jù)所獲得的測量數(shù)值來表示一個不同的數(shù)值。
一旦產(chǎn)生了該三維信號隱蔽矩陣以后，該三維信號隱蔽矩陣在步驟104被變換成一兩維信號隱蔽矩陣(這將在下文中加以詳細(xì)敘述)。通過變換該三維信號隱蔽矩陣，該裝置具有一個兩維信號隱蔽矩陣，且該兩維矩陣具有多個根據(jù)所有使用的信號隱蔽技術(shù)對應(yīng)于視頻信號18的幀的相應(yīng)像素的最大信號隱蔽能力的數(shù)值。
該裝置在步驟106產(chǎn)生由限制參數(shù)組成的三維矩陣(這將在下文中加以詳細(xì)敘述)。該三維限制矩陣包括一個或多個兩維限制子矩陣，各個子矩陣包括一數(shù)值表，它與一幀視頻信號18的像素關(guān)聯(lián)并且表示可基于限制技術(shù)增加到相應(yīng)像素或從相應(yīng)像素減去的強(qiáng)度量的最高限度(這將在下文中加以詳細(xì)敘述)。
然后，該裝置在步驟108將該三維限制矩陣變換成兩維限制矩陣(這將在下文中加以詳細(xì)敘述)。通過變換該三維限制矩陣，該裝置具有含有數(shù)值表的兩維限制矩陣，其對應(yīng)于在變化可能被視頻信號的觀眾所能察覺到之前可增加到一幀視頻信號18相應(yīng)像素的強(qiáng)度量的最高限度。
一旦產(chǎn)生和變換信號隱蔽矩陣及限制矩陣結(jié)束后，該裝置在步驟110將信號隱蔽矩陣與限制矩陣進(jìn)行比較以形成實(shí)際的編碼數(shù)值矩陣(這將在下文中加以詳細(xì)敘述)。該實(shí)際的編碼數(shù)值矩陣包含受制于兩維限制矩陣的最高限度的兩維信號隱蔽矩陣的最大值。在步驟112，該裝置通過將其值與多個基線值進(jìn)行比較而來調(diào)節(jié)實(shí)際的編碼數(shù)值矩陣以確?？梢园炎畹偷男盘栯娖郊拥揭曨l信號18的所需部分上，雖然該裝置先前已確定再增加強(qiáng)度有可能在視頻信號18的圖像中產(chǎn)生一少量的視覺干擾。
一旦設(shè)置了實(shí)際編碼數(shù)值的大小，該裝置可在步驟114把載波信號20的方向加到實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中值的幅值上(這將在下文中加以詳細(xì)敘述)。因此，實(shí)際編碼數(shù)值矩陣的位置表示適用于為視頻信號18特定幀所要增加或降低像素的強(qiáng)度量。
在完成之后，信號隱蔽優(yōu)化方法即告完成，并因此該裝置可按照視頻編碼技術(shù)，把實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中的數(shù)值施加到視頻信號18，正如下文所詳細(xì)敘述的那樣。另外在一較佳實(shí)施例中不用實(shí)際編碼數(shù)值矩陣位置的所有數(shù)值的設(shè)備可以選擇性地使用這些位置所有數(shù)值的隨機(jī)或偽隨機(jī)部分，以使進(jìn)一步降低觀眾看到在視頻信號18中載波20的可能性。
參閱圖12，圖中示出了產(chǎn)生信號隱蔽矩陣的過程。此過程包括第一步驟120，其中，該裝置產(chǎn)生適用于特定隱蔽技術(shù)的子矩陣。該子矩陣具有相應(yīng)于視頻信號18或其特定部分的幀的各個像素的信號隱蔽位置。此后，該裝置在步驟122根據(jù)特定隱蔽技術(shù)來估算視頻信號18的像素，例如，邊緣編碼技術(shù)(這將在下文中加以詳細(xì)敘述)。在步驟124，該裝置將通過信號隱蔽技術(shù)獲得的數(shù)值記錄在對應(yīng)于視頻信號18的幀的像素的子矩陣位置上。一旦數(shù)值被記錄之后，在步驟126，信號隱蔽技術(shù)的子矩陣被加到信號隱蔽矩陣。
該裝置其后在判決點(diǎn)128確定是否有適用于視頻信號18特定幀的其它信號隱蔽技術(shù)。如果有的話，該裝置就返回步驟120，為適用于該其它信號隱蔽矩陣創(chuàng)建新的子矩陣。如果沒有的話，該裝置就結(jié)束創(chuàng)建信息隱蔽矩陣的過程。
參閱圖13，該圖示出了變換信號隱蔽矩陣的過程，其過程包括第一步驟130，其中，該裝置將一系列指針初始化到信號隱蔽矩陣的每個子矩陣中的初始位置。此后，該裝置在步驟132中創(chuàng)建兩維信號隱蔽矩陣并將指針初始化為其初始位置。這樣，在兩維矩陣中能指出的位置對應(yīng)于三維信號隱蔽矩陣的每一個子矩陣中的相同位置。
該裝置在步驟134中確定在三維信號隱蔽矩陣的子矩陣中相應(yīng)位置的最大值，從而就根據(jù)各種隱蔽技術(shù)來確定特定像素的強(qiáng)度的最大可能改變(即，增加或減少)。在步驟136中，該最大改變值被存儲在兩維信號隱蔽矩陣中的相應(yīng)位置中。
該裝置然后在判決點(diǎn)138確定在兩維和三維信號隱蔽矩陣中是否有其它相應(yīng)位置存在。如果有的話，則與三維及兩維信號隱蔽矩陣有關(guān)的指針，在步驟140前進(jìn)到下一個位置，并返回步驟134。如果沒有，該裝置就結(jié)束變換信號隱蔽矩陣的過程。
參閱圖14，該圖示出了產(chǎn)生限制矩陣的過程。該過程首先包括步驟150，其中，該裝置創(chuàng)建適用于特定限制技術(shù)的限制子矩陣。此后，該裝置在步驟152根據(jù)特定限制技術(shù)來估算視頻信號18的幀的數(shù)值。在步驟154，該裝置將采用限制技術(shù)所獲得的數(shù)值記錄在對應(yīng)于像素的限制子矩陣的限制位置上。一旦完成之后，該裝置在步驟156把限制子矩陣加入三維限制矩陣之中。
在判決點(diǎn)158，裝置確定是否有更多用于視頻信號18的幀的限制技術(shù)。如果有的話，裝置就返回到步驟150以創(chuàng)建其它的限制子矩陣。如果沒有，裝置就結(jié)束創(chuàng)建限制矩陣的過程。
參閱圖15，該圖示出了變換限制矩陣的過程。此過程首先包括步驟160，其中，該裝置將一系列指針初始化到限制隱蔽矩陣的每一子矩陣中的初始位置。此后，該裝置在步驟162創(chuàng)建一兩維限制矩陣并將指針初始化為相應(yīng)的初始位置。于是，在兩維矩陣中所指示的位置就對應(yīng)于三維限制矩陣的各個子矩陣的相同位置。
裝置在步驟164確定三維限制矩陣的子矩陣中對應(yīng)位置之間的最小值。這樣就可根據(jù)限制技術(shù)來確定可加到像素上的強(qiáng)度的最高限度。在步驟166中，此最高限度值可存儲于兩維限制矩陣的相應(yīng)位置中。
裝置在判決點(diǎn)168確定是否在兩維及三維限制矩陣中還有其它的相對應(yīng)的位置。如果有的話，與三維限制矩陣的子矩陣及兩維限制矩陣有關(guān)的指針就在步驟170中進(jìn)到下一位置并且返回到步驟164。如果沒有的話，裝置就結(jié)束變換限制矩陣的過程。
參閱圖16，該圖示出了形成實(shí)際編碼數(shù)值矩陣的過程。該過程首先包括步驟180，其中，該裝置創(chuàng)建了實(shí)際的編碼數(shù)值矩陣并將多個指針初始化到兩維信號隱蔽矩陣、兩維限制矩陣及實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中的初始位置。此后，該裝置在步驟182在信號隱蔽矩陣及限制矩陣的相應(yīng)位置中將信號隱蔽值與限制數(shù)值進(jìn)行比較以確定信號隱藏矩陣的數(shù)值是否超過了限制矩陣中的數(shù)值所指出的最高限度。
如果裝置在判決點(diǎn)184確定信號隱蔽值不大于限制值，那么裝置就在步驟186中把信號隱蔽值復(fù)制到實(shí)際編碼數(shù)值矩陣的相應(yīng)位置中，這樣裝置就確定了信號隱蔽值并不超過限制值。
如果裝置在判決點(diǎn)184確定信號隱蔽值大于或等于限制值，則裝置在步驟188把限制值復(fù)制到實(shí)際編碼數(shù)值矩陣的相應(yīng)位置中，由此，裝置就可確定信號隱蔽值超過了最高限度，因此必須降低至最高限度值。
在步驟186或188插入實(shí)際編碼數(shù)值矩陣之后，裝置在判決點(diǎn)190確定信號隱藏矩陣、限制矩陣及實(shí)際編碼矩陣之中是否還有更多位置。如果有的話，裝置就進(jìn)入步驟192，其中把在信號隱藏矩陣，限制矩陣及實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中的指針推進(jìn)到下一位置。此后，裝置返回到步驟182將諸值進(jìn)行比較。如果在矩陣中沒有其它位置，裝置就結(jié)束創(chuàng)建實(shí)際編碼數(shù)值矩陣的過程參閱圖17，該圖示出了把載波信號的方向加到實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中的數(shù)值幅值上的過程，此過程包括步驟200，其中，編碼器12指向?qū)嶋H編碼數(shù)值矩陣的初始位置。此后，編碼器12在步驟202中獲得載波信號20以及在與實(shí)際編碼數(shù)值矩陣當(dāng)前位置上的載波信號20的數(shù)值的相關(guān)方向信息。應(yīng)該意識到的是掃描線及與其相關(guān)的像素的方向信息由編碼器12在如上所述步驟82中加以指定。
編碼器12在判決點(diǎn)204確定載波信號20的方向是向上還是向下，以便由編碼器12增加(即“向上”)或者降低(即“向下”)有關(guān)視頻掃描線的像素強(qiáng)度。如果方向是向上，則編碼器12在步驟206不改變實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中的當(dāng)前數(shù)值；如果方向是向下，則編碼器12在步驟208將在實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中位置上的數(shù)值替換為其負(fù)值。
編碼器12在步驟206或208處理所選擇的數(shù)值以后，編碼器12就進(jìn)入判決點(diǎn)210以確定在實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中是否還有更多的位置必須針對載波信號的方向加以分析的。如果有的話，編碼器12在步驟212中將實(shí)際編碼數(shù)值矩陣的指針前進(jìn)到下一個位置并返回到步驟202。如果沒有，編碼器12就結(jié)束施加載波信號的過程。
回到圖5，當(dāng)在步驟114之后實(shí)際編碼數(shù)值矩陣最后完成時(shí)，編碼器12在步驟86將實(shí)際編碼數(shù)值矩陣及載波信號20組合成一幀視頻信號18。在此以后，編碼器12在步驟89從視頻信號18產(chǎn)生調(diào)制視頻信號22，它可采用載波信號20進(jìn)行優(yōu)化調(diào)制并且準(zhǔn)備傳送或發(fā)布出去。
本發(fā)明仔細(xì)考慮了本發(fā)明使用的各種不同的和多種關(guān)于隱蔽信號的技術(shù)，各種技術(shù)都可產(chǎn)生各自的子矩陣，且將其加到三維信號隱蔽矩陣上。
參閱圖18，該圖示出了下文稱之成為“邊緣增強(qiáng)技術(shù)”的信號隱蔽技術(shù)的第一個例子。裝置在步驟400首先將一指針初始化到視頻信號18的幀中的第一掃描線。此后，裝置在步驟402將一指針初始化到當(dāng)前掃描線中的第一像素。在設(shè)置了適當(dāng)?shù)闹羔樢院?，裝置在步驟404從左到右通過幀中的掃描線上的視頻掃描來測量從當(dāng)前像素開始的兩相鄰像素的強(qiáng)度，該相鄰像素在下文中稱之為像素1和2而與它所在掃描線上的位置無關(guān)。
裝置在判決點(diǎn)406確定該當(dāng)前的掃描線是不是上線，正如以上的描述。如果當(dāng)前的掃描線呈上線，裝置就前進(jìn)到判決點(diǎn)408確定像素1的強(qiáng)度是否大于像素2的強(qiáng)度。如果是，裝置就確定在視頻信號18中存在著尖銳邊緣(即，與視頻信號18的同一幀中的相鄰像素相對比)，并在步驟410裝置通過在信號隱蔽子矩陣中存儲對于像素1的一個較高數(shù)值來記錄調(diào)制較大強(qiáng)度量的能力。如果不是，則在步驟412裝置在信號隱蔽子矩陣中存儲相對于像素1的正常隱蔽數(shù)值。
在記錄了適用于像素1的信號隱蔽數(shù)值后，裝置在步驟414中確定像素2的強(qiáng)度是否大于下一像素(即像素3)。如果是，則裝置在步驟416把對于像素2的已增加的強(qiáng)度值記錄在信號隱蔽子矩陣中并且對于當(dāng)前掃描線上所有其它像素記錄相同的數(shù)值。否則，如果像素2不大于像素3，那么裝置在步驟418將正常數(shù)值記錄在像素2的子矩陣位置中。
如果裝置在步驟410確定當(dāng)前的掃描線不是上線(即是下線)，那么裝置進(jìn)入到判決點(diǎn)420來確定像素1的強(qiáng)度是否低于像素2的強(qiáng)度。如果強(qiáng)度是較低，裝置就確定在視頻信號18中存在尖銳邊緣，并且在步驟442裝置通過在信號隱蔽子矩陣存儲一相對于像素1的較高值來記錄調(diào)制一較大強(qiáng)度量的能力。如果沒有，則裝置在步驟424把相對于像素1的正常隱蔽數(shù)值存儲在信號隱蔽子矩陣中。
在完成步驟422或步驟424后，裝置進(jìn)入判決點(diǎn)426以確定像素2的強(qiáng)度是否低于像素3的強(qiáng)度。如果強(qiáng)度較小，那么在步驟416該裝置把對于像素2的已增加的強(qiáng)度值記錄到信號隱蔽子矩陣中，并對于在當(dāng)前掃描線上所有其它的像素記錄相同的值。否則，裝置在步驟428在適用于像素2的子矩陣位置中記錄正常數(shù)值。
然后，裝置在判決點(diǎn)430確定是否在當(dāng)前掃描線上還有其它像素。如果有的話，裝置進(jìn)入步驟432，其中將當(dāng)前像素3設(shè)置成像素1。此后，裝置返回到步驟404以進(jìn)一步處理視頻信號18的掃描線上的像素。
如果在判決點(diǎn)430確定在視頻信號18的當(dāng)前掃描線上沒有像素遺留，裝置就進(jìn)入到判決點(diǎn)434以確定是否在視頻信號18的幀中有其它掃描線要處理。如果有的話，裝置就進(jìn)入步驟436，其中，指針前進(jìn)到代表幀中下一條掃描線的信號隱蔽子矩陣中的下一行。如果沒有，則邊緣編碼的過程就告結(jié)束。
本發(fā)明的另一種信號隱蔽技術(shù)利用亮度在時(shí)間上的運(yùn)動或空間變化(下稱“空間變化”)作為確定多少強(qiáng)度可以加到視頻信號18的掃描線上的各個像素或從中去除的因子。裝置查看多幀視頻信號18上的相同像素以確定是否存在著大的空間變化，從而存在臨時(shí)方向上的邊緣。如果有這樣的變化，在運(yùn)動隱蔽技術(shù)期間，裝置就在信號隱蔽子矩陣中記錄適當(dāng)?shù)臄?shù)值，以反映對于幀中所有像素可加到視頻信號18各幀的像素中或從中去除的強(qiáng)度量。
本發(fā)明的又一個隱蔽技術(shù)是亮度隱蔽技術(shù)(下稱“亮度等級”)。采用此技術(shù)，裝置基于像素亮度越亮裝置越加可以改變強(qiáng)度而像素亮度越暗則改變得越少的確定為信號隱蔽子矩陣產(chǎn)生隱蔽數(shù)值。舉例來說，在亮度等級較低時(shí)，裝置在信號隱蔽子矩陣中的記錄的數(shù)值可以是3，而亮度等級較高時(shí)，所記錄的值可以是1。在亮度和強(qiáng)度以及記錄在信號隱蔽子矩陣中的數(shù)值之間的關(guān)系最好是呈線性的，但也可以根據(jù)需要由γ校正的。
本發(fā)明較佳地使用邊緣編碼，空間變化及亮度等級作為本發(fā)明的隱蔽技術(shù)。然而可以理解的是，包括色度的其它技術(shù)也可以用作隱蔽技術(shù)，它也都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明也可以使用一種或多種限制技術(shù)。在較佳實(shí)施例中，編碼器12使用了一亮度限制技術(shù)。
現(xiàn)請參閱圖19，該圖示出了亮度限制技術(shù)。它首先包括步驟500，其中，裝置通過將一指針初始化到限制子矩陣中的第一行來實(shí)現(xiàn)亮度限制技術(shù)。此后裝置在步驟502中把指針指向限制子矩陣中當(dāng)前行的第一個位置。
裝置在第503步驟中從對應(yīng)于限制子矩陣中當(dāng)前位置的視頻信號18測量像素的亮度。此后，裝置在判決點(diǎn)504確定是否像素太暗而無法增加強(qiáng)度。如果是的，裝置就進(jìn)入到步驟506，并在限制子矩陣中記錄一個數(shù)值以指明對于視頻信號18中當(dāng)前像素的強(qiáng)度，裝置12能改變的最高限度。如果沒有，則裝置進(jìn)入到步驟508以在限制子矩陣中記錄一個最大值，以指明相對應(yīng)的像素沒有最高限度。
裝置在步驟510確定是否在限制子矩陣的當(dāng)前行上還有其它位置。如果有的話，裝置進(jìn)入到步驟512，其中，裝置把指針進(jìn)到該行中的下一位置，然后返回到判決點(diǎn)504。如果沒有，裝置就進(jìn)入判決定點(diǎn)514，以確定在限制子矩陣中是否還有更多掃描線。如果有，裝置進(jìn)入步驟516以把指針進(jìn)到下一行，并且接著進(jìn)入步驟502。如果沒有，裝置就結(jié)束亮度限制技術(shù)。
除了上述的亮度限制技術(shù)以外，其它限制技術(shù)也都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且可基于視頻信號18的調(diào)制效果的觀察加以開發(fā)。
現(xiàn)在請參閱圖20，該圖示出了較佳的檢測方法。在步驟600處，首先包括檢測器13把信號強(qiáng)度指示器置零，該指示器在一定的時(shí)間間隔中累計(jì)在一系列場中的線到線的差異的凈結(jié)果并且較佳地在存儲器40區(qū)域中是可以存取的。此外，在步驟600處，視頻信號18的當(dāng)前場是第一場。
檢測器13在步驟602處把視頻信號18的當(dāng)前場讀取到存儲器40中的信號矩陣之中，其中，信號矩陣具有對應(yīng)于一場視頻信號18的像素的位置，并且較佳地按照從左到右，從上而下的像素順序排序的。
在結(jié)束了步驟602后，檢測器13在步驟604把當(dāng)前的指針置于信號矩陣的第一行。此后，檢測器13在步驟606把先前的指針配置于當(dāng)前指針的位置然后把當(dāng)前指針設(shè)置于信號矩陣中下一行的相同位置。
檢測器13在步驟610，通過從當(dāng)前指針?biāo)甘镜奈恢脭?shù)值減去先前指針指示位置的數(shù)值而得到一個差值。在步驟612處驗(yàn)證該差值是否是合適的數(shù)值，如果該差值超過范圍則該值被丟棄，并且檢測器13進(jìn)入步驟616。如果在相鄰像素的強(qiáng)度之間存在著十分明顯的反差，諸如黑的像素緊接著白的像素，則差值就可能超過范圍。如果差值在范圍以內(nèi)，則檢測器13就在步驟614把兩像素之間的差值加到線累加器上。
檢測器13在判決點(diǎn)616確定信號矩陣的當(dāng)前行是否完成。如果沒有完成，檢測器13進(jìn)入到步驟615以將遞增當(dāng)前指針和先前指針指向它們各行的下一位置并返回步驟610。如果是(即該行已完成)，則線累計(jì)的絕對值在步驟618可累加到場累加器上。
檢測器13在判決點(diǎn)620確定在信號矩陣中是否還有有其它行上。如果有，則檢測器13在步驟622重置線累加器并返回步驟606。如果沒有，檢測器13確定在信號矩陣中所有各行均被讀取并隨后進(jìn)入到判決點(diǎn)624。
檢測器13在判決點(diǎn)624確定剛剛所分析的場是否是一幀視頻信號18的第一場。如果該場不是第一場(即，如果是第二場)，檢測器13就在步驟630從信號強(qiáng)度累計(jì)中減去該場的累計(jì)值。如果該場是第一場，檢測器13就在步驟626把該場的累計(jì)值加到信號強(qiáng)度累加器上。通過附加第一調(diào)制場及減去第二非調(diào)制場，由視頻信號18的圖像所產(chǎn)生的自然頻率就將被去除，因?yàn)樵摰诙鑫幢桓淖兦也话ㄝd波信號22。
檢測器13在判決點(diǎn)628確定它觀察一系列場的時(shí)間間隔是否已超時(shí)。如果還沒有超時(shí)，檢測器13就在步驟632進(jìn)入到下一場視頻信號18，此后檢測器13返回到步驟602以分析下一場視頻信號18。
如果在判決點(diǎn)628整個時(shí)間間隔都已結(jié)束(如時(shí)間段已超時(shí))，則檢測器13就在判決點(diǎn)640確定信號的強(qiáng)度是否大于檢測閾值。如果信號強(qiáng)度不大于閾值，則在視頻信號18中就不存在載波信號22，并且接收信號裝置24在步驟642接收一個信號不存在。如果信號強(qiáng)度大于閾值，則接收信號的裝置24在步驟644接收一個信號存在。
參閱圖21，該圖示出了本發(fā)明的第一替換解碼方法。該方法首先包括步驟710，其中檢測器13獲得一場視頻信號18的像素亮度，并把與各個像素相關(guān)的亮度值以在信號矩陣中的掃描線次序存儲在存儲器中。此外，檢測器13在步驟710初始化線累加器以累計(jì)在相鄰掃描線上相應(yīng)像素之間的差值。
檢測器13在步驟712中把當(dāng)前位置指針指向信號矩陣中第二行的第一位置。隨后，檢測器13在步驟714通過從在信號矩陣中當(dāng)前位置指針上面一行相應(yīng)位置的數(shù)值減去在當(dāng)前位置指針的數(shù)值來計(jì)算一個差值，從而確定兩位置之間的強(qiáng)度之差。
檢測器13在判決點(diǎn)716處確定先前計(jì)算的差值是否低于閾值以檢驗(yàn)該差值是否屬于適當(dāng)?shù)臄?shù)值。如果差值由于相鄰像素的強(qiáng)度有極大反差而在范圍之外即，諸如在白像素接著是黑像素，則將此差值棄而不用，并且檢測器13進(jìn)入判決點(diǎn)720。如果差值是在范圍之內(nèi)，則在步驟718將差值累加到線累計(jì)之中。
檢測器13在判決點(diǎn)720確定當(dāng)前位置指針是否已達(dá)到信號矩陣中當(dāng)前行的末端。如果還有數(shù)值要加以讀出，則檢測器在步驟722把當(dāng)前位置指針進(jìn)到信號矩陣下一行的第一位置并在隨后返回到步驟714。
如果在判決點(diǎn)720，對信號矩陣的行的分析已完成，檢測器13就進(jìn)到判決點(diǎn)724以確定線累加器是否在范圍之內(nèi)(由下文定義)。如果線累加器不在范圍之內(nèi)，檢測器13就放棄此線累加器，如果線累加器是在范圍之內(nèi)，檢測器13就在步驟726遞增范圍內(nèi)線計(jì)數(shù)。此后，檢測器13在判決點(diǎn)728確定該場是否已完成。如果沒有完成，則檢測器在步驟730進(jìn)到信號矩陣中的下一行。如果已完成，檢測器13進(jìn)入到判決點(diǎn)732。
檢測器13在步驟728確定是否已考慮了信號矩陣中的所有行。如果還沒有，檢測器13就進(jìn)入到步驟730，其中它把當(dāng)前指針移動到信號矩陣中的下一行。如果表示該場的信號矩陣已完成，則檢測器13在判決點(diǎn)732確定范圍內(nèi)線計(jì)數(shù)是否大于范圍內(nèi)閾值。因此，檢測器13試圖在判決點(diǎn)732確定在范圍內(nèi)線到線的差的幅值是否是調(diào)制視頻信號22或視頻信號18的典型數(shù)值。如果范圍內(nèi)線計(jì)數(shù)不大于閾值，則檢測器13在步驟735指示接收信號的裝置24應(yīng)該接受信號不存在。此后，檢測器13在判決點(diǎn)736確定是否還有其它場存在。如果有，檢測器13返回步驟710，如果沒有，解碼過程就告完成。
應(yīng)該意識到的是，前述解碼方法是可以加以改變的，即信號不存在和信號存在并不基于一場而是基于多場視頻信號18的考察(即，在一個時(shí)間間隔內(nèi))而被提供的。因此，不是在步驟736和步驟736所提供的載波存在或載波不存在，而是檢測器13接收具有已調(diào)制信號22的場及具有視頻信號18的場的指示，并且在此后在判決點(diǎn)確定具有已調(diào)制信號22的場的數(shù)目是否超過閾值。如果超過，則檢測器13對于該時(shí)間間隔再生載波存在，如果沒有超過，檢測器13就對于該時(shí)間間隔再生載波不存在。
參閱圖22，該圖示出了用比較器來產(chǎn)生范圍內(nèi)的方法。在步驟800處，首先包括用比較器采集一定的時(shí)間間隔內(nèi)所調(diào)制的視頻信號22的線到線的差異，如上所述。較佳地，該比較器具有檢測器13的技術(shù)，所不同的是它可與檢測器13不同地處理和保持各信號以為分析視頻信號18提供所必需的功能，從而確定檢測在已調(diào)制視頻信號22和未編碼視頻信號18之間的差別的優(yōu)化區(qū)域。此外，該比較器采集其數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔較佳的是至少為5到10分鐘，而且根據(jù)需要還可長的多，以便于增加精度和采集更多的數(shù)據(jù)。
比較器在步驟802以一定的時(shí)間間隔采集已調(diào)制視頻信號22線到線的差別。較佳的是步驟800及802的時(shí)間間隔是大致相等的。此后，在步驟804，比較器產(chǎn)生已調(diào)制視頻信號22和未調(diào)制視頻信號18的采集數(shù)據(jù)的頻率曲線圖700，如圖23所示。此后比較器的操作者16確定曲線的區(qū)域(例如，如圖23所示)，其中在經(jīng)調(diào)制視頻22和未調(diào)制視頻信號18之間存在著寬范圍差異。
在步驟808中，操作者16確定用于檢測經(jīng)調(diào)制視頻信號22和未調(diào)制視頻信號18之間差異的優(yōu)化區(qū)域，此范圍被稱之為范圍內(nèi)96，如圖24所示。
在又一個實(shí)施例中，將通過先前所述任一替換實(shí)施例的具有足夠數(shù)量范圍內(nèi)差異的場的數(shù)目與在時(shí)間間隔期間考慮的場的數(shù)目相比較，如果在該時(shí)間間隔內(nèi)具有足夠數(shù)量的場占有一定百分?jǐn)?shù)或全部，則檢測器認(rèn)為在該時(shí)間間隔內(nèi)存在著載波，因?yàn)榉秶鷥?nèi)差異的幅值是足夠的。
參閱圖25，該圖示出了檢測載波的又一方法。該方法首先包括步驟750，其中，檢測器13得到并讀取第一場視頻信號18。此后，該檢測器13在判決點(diǎn)752確定當(dāng)前場是否是視頻信號18當(dāng)前幀的第二場。如果不是，檢測器13就在步驟754計(jì)算并存儲由上述信號隱蔽優(yōu)化方法編碼的能量并接著進(jìn)入到判決點(diǎn)762。如果是，則檢測器13就在步驟756把第一場的優(yōu)化編碼區(qū)域與第二場的相同區(qū)域進(jìn)行比較以確定該幀視頻信號18是否已經(jīng)編碼。
在完成步驟756后，檢測器13在判決點(diǎn)758確定該幀是否是已編碼，如果是的，檢測器13累計(jì)在該已編碼場中的編碼能量并進(jìn)入判決點(diǎn)762。如果不是，檢測器13就直接進(jìn)入判決點(diǎn)762。
在步驟762，檢測器13就確定在該時(shí)間間隔內(nèi)是否還有其它的場要考慮。如果是，檢測器13在步驟764進(jìn)入到視頻信號18中的下一場，并返回到判決點(diǎn)752。如果沒有，則檢測器13進(jìn)入到判決點(diǎn)766。
如果在判決點(diǎn)762該時(shí)間間隔已結(jié)束，檢測器13就在判決點(diǎn)766確定是否已編碼場的數(shù)值大于檢測閾值。如果已編碼場的數(shù)值不大于閾值，那么在視頻信號18中就不存在載波信號22，并且接收信號裝置24就在步驟770接收信號不存在。如果信號強(qiáng)度較大，則信號接收裝置就在步驟768接收信號存在。
現(xiàn)請參閱圖26，該圖示出了用于檢測掃描線中的線到線的差異的系統(tǒng)部件。該系統(tǒng)部件首先包括廣播源14，用于傳送已調(diào)制的視頻信號22到檢測/解碼盒28。如下所述，檢測/解碼盒28確定線到線的差異并較佳地通過均衡已調(diào)制視頻信號22的掃描線的像素強(qiáng)度而從已調(diào)制視頻信號22中去掉載波信號20。此后，檢測/解碼盒28在檢測/解碼盒28的用戶的指令下將未編碼的視頻信號18提供給外部裝置19?；蛘?，檢測/解碼盒28可以不輸出未編碼的視頻信號18，而是在檢測/解碼盒28的用戶的指令下結(jié)合傳送線到線的差異的數(shù)據(jù)輸出和/或其他數(shù)據(jù)到一裝置，以為了從調(diào)制信號22中去除載波信號20。于是，檢測/解碼盒28可以不同于本發(fā)明的方式進(jìn)行操作，只要它不是企圖接受信號存在或信號不存在，而是企圖利用調(diào)制視頻信號22好像其是未調(diào)制的視頻信號18。
參閱圖27，當(dāng)信號22是模擬時(shí)，檢測/解碼盒28可通過模擬視頻輸入32接收已調(diào)制視頻信號22，而當(dāng)信號是數(shù)字時(shí)，則可通過數(shù)字視頻輸入30接收已調(diào)制視頻信號22。數(shù)字視頻輸入30直接把經(jīng)調(diào)制的視頻信號22輸入到頻率檢測90，而模擬頻輸入32則在把已調(diào)制視頻信號22輸入頻率檢測90之前先使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器34對調(diào)制視頻信號22進(jìn)行數(shù)字化。
頻率檢測90檢測已調(diào)制視頻信號22中的一個或多個頻率，這些頻率是由于在視頻信號18調(diào)制載波信號20所產(chǎn)生的?？蛇x的的系統(tǒng)恢復(fù)電路92分別增加或減去對于已調(diào)制視頻信號22的上線或下線的各個像素增加或減去的電壓的反相，以抵消在已調(diào)制視頻信號22中的載波信號20的存在?；蛘?，檢測/解碼器盒子28可以進(jìn)一步包括用于向外部裝置19提供線到線的差異的數(shù)據(jù)輸出47。
所產(chǎn)生的未調(diào)制視頻信號18然后以數(shù)字方式通過數(shù)字視頻輸出44從系統(tǒng)恢復(fù)器92送出，或者通過采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器46轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的數(shù)字信號而以模擬方式發(fā)送并通過模擬信號輸出48輸出未調(diào)制的視頻信號18。應(yīng)該指出的是，此產(chǎn)生的未調(diào)制視頻信號18可能與原始的視頻信號18是不相同的(例如，質(zhì)量的高低)，但由所產(chǎn)生的未調(diào)制視頻信號18所顯示的節(jié)目應(yīng)該大致相同。
參閱圖28，該圖示出的本發(fā)明的第一環(huán)繞方法，它包括第一步驟800，其中，一環(huán)繞裝置從廣播源14讀取視頻信號18，并且將指針初始化在視頻信號18的第一場。此后，此環(huán)繞裝置在步驟802處理視頻信號18的當(dāng)前場。
該環(huán)繞裝置在步驟804確定當(dāng)前場是否該幀視頻信號18的第一場。如果是第一場，環(huán)繞裝置就在步驟806不改變視頻信號18，并進(jìn)入判決點(diǎn)810。如果不是，則該環(huán)繞裝置就在步驟808提升視頻信號18第二場的噪聲級然后進(jìn)入到判決點(diǎn)810。
該環(huán)繞裝置在步驟810確定在視頻信號18中是否還有其它的場，如果有，則環(huán)繞裝置在步驟812前進(jìn)到視頻信號18的下一個場并返回到步驟802。如果沒有，則完成通過提升噪聲級的本發(fā)明的環(huán)繞過程。
參閱圖29，該圖示出了本發(fā)明的第二環(huán)繞方法。該方法包括第一步驟820，其中，該環(huán)繞裝置讀取視頻信號18，并將指針初始化到視頻信號18的第一幀。此后，在步驟822，該環(huán)繞裝置存儲視頻信號18的當(dāng)前幀。然后環(huán)繞裝置繞著Z軸旋轉(zhuǎn)視頻信號18的當(dāng)前幀。
環(huán)繞裝置在步驟826確定在視頻信號18中是否還有其它幀。如果有的話，環(huán)繞裝置就在步驟828前進(jìn)到視頻信號18的下一幀，并返回到步驟822。如果沒有，則完成通過提升旋轉(zhuǎn)視頻信號的幀的本發(fā)明的環(huán)繞處理過程。
在上述處理方法的替換實(shí)施例中，僅僅只旋轉(zhuǎn)被確定為已采用載波信號20調(diào)制的幀。
從以上所述應(yīng)該了解，雖然以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述，但在本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)的范圍之內(nèi)還可以作處各種變化和變動，因此本發(fā)明并不限于本說明書所述，而本發(fā)明的范圍只受本發(fā)明所附的權(quán)利要求書所限制。
權(quán)利要求
1.一種在視頻信號中編碼載波信號的方法，所述視頻信號具有一幀或多幀，各幀都具有第一場和第二場，所述各幀的第一場和第二場都具有多條掃描線，所述各個掃描線都具有多個像素且所述各像素都具有表示亮度的強(qiáng)度數(shù)值，所述方法的特征在于有選擇地標(biāo)明所述一幀或多幀的第一場的多條掃描線為上線或下線計(jì)算對所述上線及下線的像素進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)量；以及有選擇地增加上線像素的強(qiáng)度數(shù)值和降低下線像素的強(qiáng)度數(shù)值所述優(yōu)化調(diào)節(jié)量，從而用載波信號調(diào)制所述視頻信號并產(chǎn)生已調(diào)制的視頻信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在編碼器從信號源獲得所述視頻信號的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征還在于，還包括從所述編碼器的操作者獲得關(guān)于調(diào)制所述視頻信號的指令的步驟。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括從所述編碼器向廣播源輸出所述已調(diào)制的視頻信號的步驟。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用多種信號隱蔽技術(shù)執(zhí)行所述對上線和下線的像素計(jì)算優(yōu)化調(diào)節(jié)量的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的步驟，其特征在于，使用一種或多種信號隱蔽技術(shù)以及一種或多種個限制技術(shù)執(zhí)行對上線及下線的像素計(jì)算優(yōu)化調(diào)節(jié)量的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以不規(guī)則的結(jié)構(gòu)執(zhí)行所述有選擇地指明幀的第一場的多條掃描線進(jìn)行為上線或下線的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對上線及下線的像素計(jì)算優(yōu)化調(diào)節(jié)量的步驟包括產(chǎn)生三維信號隱蔽矩陣；把所述所述三維隱蔽矩陣變換成兩維信號隱蔽矩陣，所述兩維信號隱蔽矩陣具有多個信號隱蔽位置，所述信號隱蔽位置對應(yīng)于所述視頻信號的多個像素，各個信號隱蔽位置都具有信號隱蔽數(shù)值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置的第一場的像素或從其中減去的強(qiáng)度最大量；產(chǎn)生三維信號限制矩陣；把所述三維信號限制矩陣變換成兩維信號限制矩陣，所述兩維限制矩陣具有多個信號限制位置，所述信號限制位置對應(yīng)于所述視頻信號的多個像素，各個信號限制位置都具有信號限制值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置的第一場像素上或從其中減去的強(qiáng)度量最高限度；以及，通過受限于所述信號限制矩陣的信號限制數(shù)值的所述最高限度而選擇所述信號隱蔽矩陣的信號隱蔽數(shù)值產(chǎn)生實(shí)際編碼數(shù)值矩陣。
9.一種對視頻信號的幀計(jì)算信號隱蔽優(yōu)化的方法，所述幀具有第一場和第二場，所述幀的第一場和第二場分別具有多條掃描線，且所述各條掃描線都具有多個像素，所述方法的特征在于產(chǎn)生三維信號隱蔽矩陣；把所述三維信號隱蔽矩陣變換成兩維信號隱蔽矩陣，所述兩維信號隱蔽矩陣具有多個信號隱蔽位置，且所述信號隱蔽位置對應(yīng)于所述視頻信號的多個像素，且各個信號隱蔽位置都具有信號隱蔽數(shù)值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置的第一場的像素上或從其中減去的強(qiáng)度最大量。產(chǎn)生三維信號限制矩陣；把所述三維信號限制矩陣轉(zhuǎn)換成兩維信號限制矩陣，所述兩維限制矩陣具有多個信號限制位置，所述信號限制位置對應(yīng)于所述視頻信號的多個像素，且各個信號限制位置都具有信號限制數(shù)值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置的第一場的像素上或從其中減去的強(qiáng)度量的最高限度；以及，通過受限于所述信號限制矩陣的信號限制數(shù)值的所述最高限度而選擇信號隱蔽矩陣的信號隱蔽數(shù)值產(chǎn)生實(shí)際編碼數(shù)值矩陣。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述把所述三維信號隱蔽矩陣變換成兩維信號隱蔽矩陣的步驟包括產(chǎn)生兩維信號隱蔽矩陣；在所述三維信號隱蔽矩陣中的多個對應(yīng)隱蔽位置中確定最大值；以及，把所述最大值存儲在所述兩維信號隱蔽矩陣中。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述把所述三維限制矩陣變換成兩維信號限制矩陣的步驟包括產(chǎn)生兩維信號限制矩陣；在所述三維信號限制矩陣中的多個對應(yīng)限制位置中確定最大值；以及，把所述最大值存儲在所述兩維信號限制矩陣中。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括用基線的數(shù)值調(diào)節(jié)實(shí)際編碼數(shù)值矩陣的步驟。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括把所述載波信號的方向施加于所述實(shí)際編碼數(shù)值矩陣中的數(shù)值幅值上。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生所述三維信號隱蔽矩陣的步驟包括對于一種或多種信號隱蔽技術(shù)各自產(chǎn)生信號隱蔽子矩陣，所述信號隱蔽子矩陣各自具有對應(yīng)于視頻信號的第一場的像素的多個信號隱蔽位置；根據(jù)所述一種或多種信號隱蔽技術(shù)來估計(jì)第一場的像素以產(chǎn)生多個信號隱蔽數(shù)值；把通過所述一種或多種信號隱蔽技術(shù)所獲得的多個信號隱蔽數(shù)值記錄在所述信號隱蔽子矩陣的多個信號隱蔽位置；以及，把所述信號隱蔽子矩陣加到三維信號隱蔽矩陣上。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述一種或多種信號隱蔽技術(shù)是多種信號隱蔽技術(shù)。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生三維信號限制矩陣的步驟的特征在于對于一種或多種限制技術(shù)各自產(chǎn)生信號限制子矩陣，所述各個信號限制子矩陣都具有對應(yīng)于視頻信號的第一場的像素的多個信號限制位置；根據(jù)所述一種或多種限制技術(shù)來估計(jì)所述場的像素；將通過所述一種或多種限制技術(shù)所獲得的多個信號限制數(shù)值記錄在對應(yīng)像素的子矩陣的多個信號限制位置中；以及將所述信號限制子矩陣加到三維限制矩陣中。
17.一種用于計(jì)算對于一場視頻信號的像素的強(qiáng)度最大調(diào)節(jié)量的方法，所述方法的特征在于產(chǎn)生對于多種信號隱蔽技術(shù)各自的子矩陣，所述信號隱蔽技術(shù)用于估計(jì)視頻信號的像素，所述各個子矩陣都具有對應(yīng)于該場視頻信號的像素的多個位置；根據(jù)所述多種信號隱蔽技術(shù)來估計(jì)所述場的像素，以產(chǎn)生多個數(shù)值；把通過所述多種信號隱蔽技術(shù)所獲得的多個數(shù)值記錄在所述子矩陣的多個位置中；以及，把所述子矩陣加到三維信號隱蔽矩陣中；以及，把所述三維信號隱蔽矩陣變換成兩維信號隱蔽矩陣，所述兩維信號隱蔽矩陣具有對應(yīng)于視頻信號的多個像素的多個信號隱蔽位置，所述各個信號隱蔽位置都具有信號隱蔽數(shù)值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置的第一場的像素上或從其中減去的強(qiáng)度的最大量。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述多個信號隱蔽技術(shù)包括邊緣編碼，空間變化和亮度等級。
19.一種用于計(jì)算一場視頻信號的多個像素的亮度調(diào)節(jié)的最高限度的方法，所述方法的特征在于產(chǎn)生對于一種或多種限制技術(shù)各自的子矩陣，所述限制技術(shù)用于估計(jì)視頻信號的像素，所述各子矩陣都具有對應(yīng)于該場視頻信號的像素的多個位置；根據(jù)所述一種或多種限制技術(shù)來估計(jì)所述場的像素；將通過所述一種或多種限制技術(shù)所獲得的多個數(shù)值記錄在對應(yīng)像素的子矩陣的多個位置中把所述子矩陣加到三維信號限制矩陣中；以及，把所述三維信號限制矩陣變換成兩維信號限制矩陣，所述兩維信號限制矩陣具有對應(yīng)于視頻信號的多個像素的多個信號限制位置，所述各個信號限制位置都具有信號限制數(shù)值，所述信號限制數(shù)值用于表示可以加到對應(yīng)于信號限制位置的第一場的像素上或從其中減去的強(qiáng)度量的最高限度。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述一種或多種限制技術(shù)是亮度限制。
21.一種檢測在一時(shí)間間隔上視頻信號的幀中載波信號的存在的方法，所述各幀具有第一場和第二場，每個幀的所述第一場和第二場各自具有多條掃描線，所述各條掃描線都具有多個像素，所述方法的特征在于；在檢測器上從廣播源獲得所述視頻信號；把所述視頻信號各幀的多個像素存儲在信號矩陣內(nèi)，所述信號矩陣具有與一條或多條掃描線相對應(yīng)的至少一行，所述一行或多行各自具有對應(yīng)于多個像素的多個位置；計(jì)算多個線到線的差異，并將多個線到線的差異累計(jì)到一差值中；將多個像素的各自的差值累加在一線累加器中；在多個場中使用所述線累加器確定載波信號的存在或不存在。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，通過獲取多行中各行的多個位置的各個位置與多行中后續(xù)行對應(yīng)位置的差異并將所述差異累計(jì)到差值中來執(zhí)行計(jì)算多個線到線的差異的步驟。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述時(shí)間間隔是多個場。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述時(shí)間間隔是基于所累計(jì)能量得可調(diào)節(jié)數(shù)目的場的。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征還在于，所述時(shí)間間隔是毫秒級定義的量。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述在多個場中使用所述線累加器確定載波信號的存在或不存在的步驟包括在場累加器中累加線累加器的多行中各行的絕對值；在所述時(shí)間間隔期間在各幀中將場累加器加到用于第一場的信號強(qiáng)度累加器中并且從用于第二場的信號強(qiáng)度累加器減去場累加器，以及如果信號強(qiáng)度累加器小于或等于檢測閾值，則從所述檢測器輸出載波不存在，或者如果信號強(qiáng)度大于檢測閾值則輸出載波存在。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟檢測器從廣播源獲得視頻信號；將所述視頻信號的每一場讀入信號矩陣；計(jì)算所述視頻信號各幀的第一場和第二場的優(yōu)化調(diào)節(jié)量；如果所編碼的場的數(shù)值小于或等于閾值則從檢測器輸出載波不存在；或者如果所編碼的場的數(shù)值大于閾值，則從檢測器輸出載波存在。
28.一種用于檢測視頻信號中載波信號的方法，所述視頻信號具有一個或多個場，所述各場都具有多條掃描線，且各自具有多個像素，所述方法的特征在于在檢測器上從廣播源獲取所述視頻信號；把所述視頻信號的多條掃描線讀入信號矩陣，所述信號矩陣具有對應(yīng)于多條掃描線的多行且各行都具有對應(yīng)于多個像素的多個位置；通過將多行上的多個位置各自減去該場中后續(xù)行的對應(yīng)多個位置而獲取多個差值；把多個差值中低于多個行各自閾值的差值加到線累加器上；當(dāng)線累加器是在多個場的范圍內(nèi)時(shí)，遞增多行各自的范圍內(nèi)線計(jì)數(shù)；以及如果范圍內(nèi)的線計(jì)數(shù)小于或等于范圍內(nèi)的閾值，則檢測器輸出載波不存在，或者如果范圍內(nèi)的線計(jì)數(shù)大于范圍內(nèi)的閾值，則檢測器輸出載波存在。
29.一種用于檢測在時(shí)間間隔內(nèi)視頻信號中載波信號的方法，所述視頻信號具有一幀或多幀，所述各幀都具有第一場和第二場，所述各幀的第一場和第二場都具有多條掃描線且每條掃描線都具有多個像素，所述方法的特征在于在檢測器上從廣播源獲取所述視頻信號；把所述視頻信號各場的多條掃描線讀入信號矩陣；計(jì)算對于所述視頻信號各幀的第一場和第二場的優(yōu)化調(diào)節(jié)量；累加已經(jīng)調(diào)制的視頻信號各幀的已編碼場數(shù)值；以及，如果已編碼場數(shù)值小于或等于閾值則檢測器輸出載波不存在，或者如果已編碼數(shù)值大于閾值，則檢測器輸出載波存在。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算優(yōu)化調(diào)節(jié)量的步驟包括產(chǎn)生三維信號隱蔽矩陣；將所述三維信號隱蔽矩陣變換為兩維信號隱蔽矩陣，所述兩維信號隱蔽矩陣具有對應(yīng)于視頻信號多個像素的多個信號隱蔽位置，所述各個信號隱蔽位置都具有信號隱蔽數(shù)值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置或從其中可以減去的強(qiáng)度最大量；產(chǎn)生三維信號限制矩陣，把所述三維信號限制矩陣變換為兩維信號限制矩陣，所述兩維信號限制矩陣具有對應(yīng)于視頻信號的多個像素的信號限制位置，所述各個信號限制位置都具有信號限制數(shù)值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置的第一場的像素或從其中減去的強(qiáng)度量的最高限度；通過受限于信號限制矩陣的信號限制數(shù)值的最高限度而選擇信號隱蔽矩陣的信號隱蔽數(shù)值而產(chǎn)生實(shí)際編碼數(shù)值矩陣。
31.一種用于使已調(diào)制視頻信號中的載波信號去除的方法，所述已調(diào)制的視頻信號具有一幀或多幀，且所述各幀都具有多條掃描線，所述各條掃描線都具有多個像素，所述方法的特征在于在檢測裝置上從廣播源獲取已調(diào)制的視頻信號，以及，通過從下列步驟組選擇而去除在已調(diào)制視頻信號中所存在的載波信號在檢測裝置上確定對于已調(diào)制視頻信號的多個像素的多個變化，通過在已調(diào)制視頻信號上加上多個變化的反向來改變已調(diào)制視頻信號的多個像素；旋轉(zhuǎn)已調(diào)制視頻信號的一幀或多幀中的各幀；有選擇地旋轉(zhuǎn)已調(diào)制視頻信號的幀，提升已調(diào)制視頻信號的一幀或多幀的各個第二場中的噪聲級；以及，有選擇地提升已調(diào)制視頻信號各幀的第二場中的噪聲級。
32.一種用于改變從廣播源接收到的視頻信號的裝置，所述視頻信號具有第一場和第二場，所述第一場和第二場都具有多條掃描線且各條掃描線都有一系列相鄰像素，所述裝置的特征在于用于從廣播源接收已調(diào)制的視頻信號的至少一個信號輸入；與所述至少一個信號輸入電耦合的頻率檢測，用于檢測已調(diào)制視頻信號中的多個頻率；與所述頻率檢測電路電耦合的系統(tǒng)存儲電路，用于分別增加或減去已加到已調(diào)制信號的多條掃描線的一系列相鄰像素上或從其減去的電壓的反相。
33.如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，還包括一數(shù)據(jù)輸出。
34.如權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，還包括至少一個信號輸出。
35.一種用于用載波信號調(diào)制視頻信號的方法，所述視頻信號具有一幀或多幀，所述各幀具有多條掃描線且各條掃描線都具有多個像素，所述方法的特征在于，有選擇地以不規(guī)則結(jié)構(gòu)來指定各幀中至少一個場的多條掃描線作為上線或下線；以及，有選擇地增加上線的像素的強(qiáng)度并降低下線的像素的強(qiáng)度，從而形成在視頻信號內(nèi)的載波信號。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，還包括在編碼器上從信號源獲得所述視頻信號的步驟。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，還包括從編碼器操作者獲得關(guān)于調(diào)制所述視頻信號的指令的步驟。
38.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，還包括從編碼器輸出已調(diào)制的視頻信號到廣播源的步驟。
39.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，還包括計(jì)算對于上線及下線的像素的優(yōu)化調(diào)節(jié)量的步驟。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，使用多種信號隱蔽技術(shù)來執(zhí)行所述計(jì)算上線和下線的像素的優(yōu)化調(diào)節(jié)量的步驟。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，使用一種或多種信號隱蔽技術(shù)和一種或多種限制技術(shù)來執(zhí)行所述計(jì)算上線和下線像素的優(yōu)化調(diào)節(jié)量的步驟。
42.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算上線和下線的像素的優(yōu)化調(diào)節(jié)量的步驟包括產(chǎn)生三維信號隱蔽矩陣；將所述三維信號隱蔽矩陣變換成兩維信號隱蔽矩陣，所述兩維信號隱蔽矩陣具有對應(yīng)于所述視頻信號的多個像素的多個信號隱蔽位置且各個所述信號隱蔽位置都具有信號隱蔽數(shù)值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置的第一場的像素或從其減去的強(qiáng)度最大量；產(chǎn)生三維信號限制矩陣；將所述三維信號限制矩陣變換成兩維信號限制矩陣，所述兩維信號限制矩陣具有對應(yīng)于所述視頻信號的多個像素的多個信號限制位置，且各個所述信號限制位置都具有信號限制數(shù)值，用于表示可以加到對應(yīng)于信號隱蔽位置的第一場的像素或從其減去的強(qiáng)度量的最高限度；以及，通過受限于所述信號限制矩陣的信號限制數(shù)值的所述最高限度而選擇所述信號隱蔽矩陣的信號隱蔽數(shù)值來產(chǎn)生實(shí)際的編碼數(shù)值矩陣。
全文摘要
對視頻信號(18)中的載波信號(20)進(jìn)行編碼的方法，其中，視頻信號具有一幀或多幀，各幀都具有第一場及第二場，各幀的第一場及第二場都具有多條掃描線，且各條掃描線都具有多個具有表示亮度的強(qiáng)度數(shù)值的像素，該方法的特征是有選擇地把一幀或多幀的第一場的多條掃描線指定為上線或下線(83)，計(jì)算上線及下線的像素的優(yōu)化調(diào)節(jié)量(84)，并且用優(yōu)化調(diào)節(jié)數(shù)量有選擇地增加上線的像素的強(qiáng)度數(shù)值及降低下線的像素的強(qiáng)度數(shù)值(86)，從而用載波信號調(diào)制視頻信號，并且產(chǎn)生已調(diào)制的視頻信號(22)。
文檔編號G06K9/00GK1871852SQ200480031483
公開日2006年11月29日 申請日期2004年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者C·E·查普, M·S·格萊梅爾斯帕切, J·J·喬納德二世, J·G·維薩斯, Y·H·巴蘇姆, M·C·雷諾茲 申請人:考普拉交互體系國際有限公司