FR2862466A1 - Diminution de l'impact visuel d'une modification dans une sequence video en fonction d'une cle de marquage - Google Patents

Abstract

Une séquence d'images vidéo est modifiée en fonction d'une clé de marquage initiale à P bits composée de M ensembles successifs ayant chacun P/M bits identiques. Après une estimation de mouvement hiérarchique (E3, E4) entre aux moins deux images afin d'obtenir des vecteurs de mouvement originaux de l'une des images, on sélectionne pseudo-aléatoirement (E5) P vecteurs de mouvement pour les associer aux bits de la clé de marquage. Les coordonnées (E6) des P vecteurs de mouvement sélectionnés sont modifiées en fonction des P bits de la clé de marquage. Seulement les vecteurs de mouvement sélectionnés sont remplacés (E7) par des vecteurs de mouvement marqués optimaux qui satisfont un critère de remplacement fondé sur une comparaison des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués optimaux.

Description

Diminution de l'impact visuel d'une modification dans une séquence vidéo

en fonction d'une clé de marquage

La présente invention concerne un procédé et un s système de modification d'une séquence d'images vidéo en fonction d'une clé de marquage, basés sur un marquage de vecteurs de mouvement de la séquence ainsi qu'un procédé de vérification d'une clé de marquage dans une séquence vidéo. Plus particulièrement, l'invention contrôle l'impact visuel de la modification par clé de marquage dans la séquence vidéo après une sélection de vecteurs de mouvement marqués afin de diminuer l'impact visuel du marquage appelé également tatouage (watermarking).

Le marquage vidéo consiste à dissimuler une information appelée "marque" dans une séquence vidéo en modifiant des vecteurs de mouvement de la séquence vidéo selon des bits d'une clé de marquage afin que la marque soit robuste et invisible. Cette information constitue par exemple une signature servant à une authentification de la séquence vidéo à des fins de protection des droits d'auteur de la séquence et donc de dissuasion de reproduction de la séquence, quels que soient le support ou le mode de diffusion de la séquence. La robustesse d'une marque est déterminée par la résistance de la marque à des attaques malveillantes telles que la compression ou le changement de format de la séquence vidéo.

Selon la demande de brevet français 0213660 déposée le 31 Octobre 2002 et non encore publiée, des coordonnées d'un vecteur de mouvement sont repérées dans un espace comportant une partition de référence appelée grille de référence. Des parties de cette grille constituent une première zone, et d'autres parties de la grille une seconde zone complémentaire de la première. Des valeurs binaires "1" et "0" sont affectées aux zones respectivement. Les coordonnées repérées du vecteur de mouvement ne sont modifiées s que si l'extrémité du vecteur de mouvement est située dans la zone dont la valeur binaire correspond au complémentaire du bit de la clé de marquage auquel est associé le vecteur de mouvement. Lorsque l'extrémité d'un vecteur de mouvement est située dans lo une zone associée à la valeur binaire "1" et la valeur du bit de la clé de marquage est "0", les coordonnées du vecteur de mouvement sont modifiées en réalisant une symétrie centrale ou axiale pondérée par rapport aux frontières entre les zones, de ls manière à produire un vecteur de mouvement modifié, appelé vecteur de mouvement marqué.

L'invention de cette demande de brevet a contribué à améliorer la robustesse de la marque sans pour autant réduire de façon satisfaisante la visibilité de la marque dans la séquence vidéo.

Selon la demande de brevet français 0304590 déposée le 11 Avril 2003 et non encore publiée, les coordonnées du vecteur de mouvement marqué sont déterminées non plus en réalisant une symétrie mais en effectuant une recherche étendue de la position optimale du vecteur de mouvement marqué. La position optimale est définie selon un critère dépendant d'un rapport signal à bruit PSNR ("Peak Signal to Noise Ratio") pour deux images dépendant de la séquence vidéo. Le rapport PSNR évalue le degré de fidélité d'une image par rapport à une image de référence, par exemple entre une image marquée et son image originale non marquée. Le vecteur de mouvement marqué optimal a le rapport PSNR le plus élevé parmi les rapports PSNR pour des vecteurs de mouvement marqués potentiels dont les extrémités sont situées dans une fenêtre de la recherche étendue. Grâce à l'optimisation du rapport PSNR, l'invisibilité de la marque insérée a relativement augmenté en conservant une bonne robustesse.

La présente invention améliore l'objet des deux demandes de brevet français précitées relativement à l'invisibilité de la marque générée dans la séquence io vidéo.

Elle a pour objectif d'affiner la sélection de vecteurs de mouvement à marquer afin de diminuer l'impact visuel de la marque sur la séquence vidéo comparativement à la technique antérieure.

Pour atteindre cet objectif, un procédé de modification d'une séquence d'images vidéo en fonction d'une clé de marquage initiale à p bits, comprend une estimation de mouvement entre aux moins deux images de la séquence afin d'obtenir des vecteurs de mouvement originaux de l'une des images ayant des extrémités respectivement dans des blocs d'une grille de référence décomposés en deux zones complémentaires associées à des valeurs binaires complémentaires, une sélection de P vecteurs de mouvement originaux pour les associer respectivement aux bits de la clé de marquage, une modification des coordonnées des P vecteurs de mouvement sélectionnés en fonction respectivement des P bits de la clé de marquage afin de remplacer par un vecteur de mouvement marqué optimal chaque vecteur de mouvement sélectionné dont l'extrémité est située dans l'une des deux zones associée à la valeur binaire complémentaire au bit respectif de la clé de marquage, et une compensation de mouvement d'au moins l'une des images à laquelle ont été appliqués des vecteurs de mouvement marqués optimaux afin de constituer une séquence vidéo comprenant au moins l'image compensée marquée.

Le procédé de modification est caractérisé en ce qu'il comprend une clé de marquage initiale composée de M ensembles successifs ayant chacun P/M bits identiques, après la modification, seulement des vecteurs de mouvement sélectionnés par les vecteurs Io de mouvement marqués optimaux qui satisfont un critère de remplacement prédéterminé fondé sur une comparaison des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués optimaux pour diminuer l'impact visuel de la modification par la clé de marquage.

Après la compensation, le procédé de modification peut comprendre les étapes suivantes: - une estimation de mouvement entre l'image marquée et une autre image de la séquence; - une détermination des rapports signal à bruit entre des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués de l'image marquée et des blocs correspondants dans l'autre image; - une conservation seulement des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués de l'image marquée pour laquelle le rapport signal à bruit déterminé est supérieur au seuil; et - une comparaison entre un premier ensemble de vecteurs initialement constitués par lesdits vecteurs de mouvement marqués optimaux remplaçant lesdits vecteurs de mouvement sélectionnés et un deuxième ensemble de vecteurs constitués des vecteurs de mouvement marqués associés aux blocs précédemment conservés.

Si les premier et deuxième ensembles sont différents, le procédé peut comprendre une itération des étapes précédentes d'estimation de mouvement, de détermination, de conservation et de comparaison.

Les étapes du procédé de modification d'une séquence vidéo peuvent être exécutées par un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme.

Le critère de remplacement peut comporter une comparaison entre un seuil prédéterminé et un rapport signal à bruit déterminé entre le bloc contenant l'extrémité du vecteur de mouvement sélectionné et le bloc contenant l'extrémité du vecteur de mouvement marqué optimal associé, afin de remplacer le vecteur de mouvement sélectionné par le vecteur de mouvement marqué optimal associé que lorsque la valeur du rapport signal à bruit déterminée excède le seuil prédéterminé.

Comme on le verra dans la suite, un vecteur de mouvement marqué optimal résulte d'une sélection parmi plusieurs vecteurs de mouvement marqués potentiels déterminés selon la demande de brevet français 0213660, ou de préférence 0304590.

La présente invention concerne également un procédé de vérification d'une clé de marquage initiale à p bits dans une séquence vidéo marquée. Le procédé de vérification comprend une estimation de mouvement entre aux moins deux images de la séquence vidéo marquée afin d'obtenir des vecteurs de mouvement originaux de l'une des images ayant des extrémités respectivement dans des blocs d'une grille de référence décomposés en deux zones complémentaires associées à des valeurs binaires complémentaires, une sélection de P vecteurs de mouvement, un placement des P vecteurs de mouvement sélectionnés sur la grille de référence afin d'associer à chacun des vecteurs sélectionnés, selon la position de l'extrémité de celui-ci par rapport aux deux zones, la valeur binaire associée à la zone contenant l'extrémité du vecteur et une production d'une clé de marquage sous la forme d'une suite de P valeurs binaires associées aux vecteurs de mouvement sélectionnés. Le procédé de vérification est caractérisé en ce que la clé de marquage initiale est composée de M ensembles successifs ayant chacun P/M bits identiques, et le procédé comprend une io évaluation d'un indice de corrélation entre les clés de marquage initiale et produite afin de signaler une modification (ou un marquage) de la séquence vidéo en fonction de la clé de marquage initiale lorsque l'indice de corrélation excède un seuil de confiance.

Les étapes du procédé de vérification peuvent être exécutées par un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme.

La présente invention concerne également un système de modification d'une séquence d'images vidéo en fonction d'une clé de marquage initiale à p bits. Le système de modification comprend un moyen pour estimer un mouvement entre aux moins deux images de la séquence afin d'obtenir des vecteurs de mouvement originaux de l'une des images ayant des extrémités respectivement dans des blocs d'une grille de référence décomposés en deux zones complémentaires associées à des valeurs binaires complémentaires, un moyen pour sélectionner P vecteurs de mouvement pour les associer respectivement aux bits de la clé de marquage, un moyen pour modifier des coordonnées des P vecteurs de mouvement sélectionnés en fonction respectivement des P bits de la clé de marquage afin de remplacer par un vecteur de mouvement marqué optimal chaque vecteur de mouvement sélectionné dont l'extrémité est située dans l'une des deux zones associée à la valeur binaire complémentaire au bit respectif de la clé de marquage, et un moyen de compensation de mouvement d'au moins l'une des images à laquelle ont été appliqués les vecteurs de s mouvement marqués optimaux afin de constituer une séquence vidéo comprenant au moins l'image compensée marquée, et est caractérisé en ce que la clé de marquage initiale est composée de M ensembles successifs ayant chacun P/M bits identiques, et le io système comprend un moyen pour remplacer seulement des vecteurs de mouvement sélectionnés par les vecteurs de mouvement marqués optimaux qui satisfont un critère de remplacement prédéterminé fondé sur une comparaison des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués optimaux pour diminuer l'impact visuel de la modification par la clé de marquage.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la

lecture de la description suivante de plusieurs

réalisations préférées de l'invention, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique du système de modification de séquence vidéo selon une réalisation préférée de l'invention; - la figure 2 est un algorithme schématique du procédé de modification de séquence vidéo selon la réalisation préférée de l'invention; - la figure 3 est une représentation schématique d'une décomposition hiérarchique d'une image en blocs; - la figure 4 représente un exemple de grille de référence, découpée en zones associées à des valeurs binaires complémentaires, dans laquelle est placé un vecteur de mouvement à marquer selon l'invention; la figure 5 représente le parcours de l'ensemble des pixels d'une zone de recherche pour déterminer un vecteur de mouvement marqué optimal; - la figure 6 représente un vecteur de mouvement sélectionné et son bloc associé, ainsi que des vecteurs de mouvement marqués potentiels placés sur la grille de référence et leurs blocs construits associés; - la figure 7 est un algorithme schématique du procédé de modification de séquence vidéo selon une réalisation plus complète de l'invention; et - la figure 8 est un algorithme schématique du procédé de vérification d'une clé de marquage dans une séquence vidéo marquée selon le procédé de modification selon la réalisation préférée de l'invention.

Le système de modification d'une séquence vidéo en fonction d'une clé de marquage mettant en uvre le procédé de modification selon la réalisation préférée de l'invention comprend principalement un répétiteur RE pour répéter des bits d'une marque, un estimateur de mouvement EM, un générateur pseudo-aléatoire GP, un compensateur CO et une unité de traitement UT représentés à la figure 1.

Le système de modification est installé dans un terminal T du type ordinateur personnel.

Le système reçoit en entrée un signal source vidéo contenant des suites d'images numériques formant une séquence d'images vidéo.

Le principe général de l'invention consiste à contrôler l'impact visuel d'une marque dans la séquence vidéo après une détermination de vecteurs de mouvement marqués afin de diminuer l'impact visuel de la marque en comparant une image marquée donnée dans la séquence vidéo et une image originale différente de l'image originale de l'image marquée donnée. Une image marquée résulte d'une modification d'une image originale selon laquelle une marque dépendant d'un traitement de l'image originale en fonction de la clé de marquage est insérée dans l'image originale. Io

L'algorithme du procédé de modification de la séquence vidéo comprend principalement des étapes El à E8 montrées à la figure 2 selon la réalisation préférée de l'invention.

Au cours de la première étape El, M bits successifs entrant dans la composition d'une clé de marquage binaire de longueur donnée P sont générés par l'unité de traitement UT. Par exemple, les M bits successifs sont une représentation codée d'informations sur des droits d'auteur de la séquence vidéo.

A l'étape E2, le répétiteur RE répète R fois chacun des M bits de manière à constituer une clé de marquage initiale destinée à modifier des vecteurs de mouvement qui seront sélectionnés parmi ceux d'une matrice associée à une image numérique donnée It originale quelconque de la séquence vidéo. Une image originale est une image non modifiée ou non marquée. La matrice de vecteurs de mouvement permet de générer une image prédite de l'image donnée originale à partir, par exemple, de l'image précédente It-1 originale dans la séquence vidéo, en déplaçant des blocs de pixels de celle-ci, en fonction des vecteurs de mouvement calculés. Dans la suite du procédé de modification, la modification de la séquence vidéo dépend non plus de la suite des M bits successifs constituant une clé de marquage selon la technique antérieure, mais des P = M x R bits de la clé de marquage initiale à m ensembles successifs chacun à s P/M = R bits identiques. L'étape E2 est nécessaire pour remédier à une absence de modification de vecteur de mouvement pouvant intervenir à l'étape ultérieure E7 en correspondance avec l'un des M bits initiaux de la clé de marquage s'il n'était pas répété. Par exemple lorsque les M = 4 bits initiaux sont "0011", la clé de marquage initiale pour R = 4 répétitions de chacun des M bits est "0000000011111111". R et M sont des nombres entiers prédéterminés.

Dans une variante, la clé de marquage intervient dans la modification de plusieurs images dans la séquence vidéo afin d'accroître la robustesse de la marque, c'est-à-dire plusieurs vecteurs de mouvement appartenant à des images différentes de la séquence vidéo sont associés au même bit de la clé de marquage.

Dans la réalisation préférée de l'invention, l'estimateur de mouvement EM réalise une correspondance de blocs de deux images de type "block matching", par une estimation de mouvement entre l'image précédente It_l originale et l'image donnée It originale dans la séquence vidéo, ou entre l'image donnée It originale et l'image suivante It+1 originale, selon que l'estimation de mouvement est en avant ou en arrière, à l'étape E3. Dans une variante, l'estimation de mouvement est réalisée sur deux images quelconques de la séquence.

La correspondance "block matching" consiste, pour chaque bloc original de pixels de l'image donnée It originale, à évaluer le meilleur vecteur de mouvement permettant de reconstruire le bloc à partir d'un bloc de pixels de même taille de l'image originale précédente It_1 ou suivante It+1, déplacé à l'aide du vecteur de mouvement. A cette fin, l'estimateur de mouvement EM recherche autour du bloc de l'image It le bloc original dans l'image précédente It-1 ou suivante It+l, pour lequel le vecteur de mouvement minimise une fonction de coût classique connue sous le nom de DFD (Displaced Frame lo Difference) représentant la différence entre le bloc original déplacé de l'image précédente It-1 ou suivante It+1 et le bloc original correspondant dans l'image donnée It, c'est-à- dire maximise la similitude entre le bloc original de l'image It et les blocs originaux recherchés dans l'image It-1 ou It+lÉ En pratique, l'estimateur de mouvement EM réalise une estimation de mouvement hiérarchique à L niveaux, avec L 1. La clé de marquage influence de plus en plus la modification de l'image, et la marque résultante est avantageusement d'autant plus étalée dans l'image modifiée que le nombre de niveaux est élevé.

Pour l'estimation hiérarchique de mouvement, l'image It est décomposée hiérarchiquement en blocs B2N de taille 2N x 2N pixels, eux-mêmes divisés en sous-blocs BN de taille N x N pixels, et ainsi de suite. Une décomposition à L = 4 niveaux hiérarchiques de l'image It en blocs est schématisée à la figure 3. L'estimation de mouvement est réalisée sur les blocs de niveau inférieur de l'image It, par exemple les blocs BN de taille N x N, et produit une matrice des vecteurs de mouvement associés à chacun de ces blocs. En variante, le contour des blocs peut être rectangulaire au lieu d'être carré.

Le vecteur de mouvement associé à un bloc d'un niveau hiérarchique supérieur est déterminé par l'estimateur de mouvement EM en moyennant les vecteurs de mouvement des blocs du niveau immédiatement inférieur encadrés par le bloc de niveau supérieur à l'étape E4. Chaque composante du vecteur de mouvement pour le bloc de niveau supérieur est égale à la moyenne des composantes de même direction des vecteurs pour les blocs de niveau inférieur. Par exemple, les vecteurs de mouvement d'un bloc B2N sont égaux à la moyenne des vecteurs des blocs BN appartenant au bloc B2N et ainsi de suite jusqu'au niveau hiérarchique le plus haut. Les vecteurs de mouvement associés aux niveaux hiérarchiques plus hauts sont estimés sur la base d'un premier niveau hiérarchique le plus bas.

Dans la réalisation préférée de l'invention, le nombre de niveaux hiérarchiques est de deux et la taille des blocs du plus bas niveau est de N x N= 4 x 4 pixels.

Lorsque les vecteurs de mouvement des blocs du niveau supérieur de l'image donnée It originale sont déterminés, le générateur pseudo- aléatoire GP sélectionne de manière pseudo-aléatoire P = M x R vecteurs de mouvement correspondant à des blocs de niveau supérieur et associe respectivement les P = M x R vecteurs de mouvement sélectionnés V aux P = M x R bits de la clé de marquage.

En variante, la sélection des vecteurs de mouvement dépend d'une règle déterministe.

Après la sélection des P vecteurs de mouvement à l'étape E5, les vecteurs de mouvement sélectionnés V sont modifiés selon une fonction de marquage en des vecteurs de mouvement marqués potentiels VTP à l'étape E6. Les extrémités des vecteurs de mouvement marqués potentiels sont situées dans une zone prédéterminée de l'image donnée.

Afin de déterminer les vecteurs de mouvement marqués potentiels de l'image It, une grille de référence est considérée, comme montrée à la figure 4. La grille de référence est rectangulaire et est générée dans un domaine cartésien. La grille est composée de blocs rectangulaires B de taille H x K pixels. Par exemple les blocs sont carrés avec H = K lo = 7 pixels. Chaque bloc de grille comprend deux zones complémentaires Z1 et Z2. La zone Z1 est rectangulaire, de taille h x k pixels avec h < H et 1 < K, et centrée au sein du bloc B. La zone Z2 est rectangulaire, de taille H x K, et encadre la zone Z1; elle s'étend à la périphérie de la zone Z1 entre les limites de la zone Z2 et du bloc B. Les nombres entiers h et k de la zone Z1 sont déterminés de préférence afin que les zones Z1 et Z2 aient une aire identique. Par exemple, la zone Z1 est associée à la valeur binaire "1" et la zone Z2 à la valeur binaire "0" complémentaire de la précédente.

L'unité de traitement UT repère l'extrémité de chaque vecteur de mouvement sélectionné V sur la grille de référence et associe à l'extrémité PR de chaque vecteur de mouvement sélectionné un bloc B de l'image précédente It_1 ou suivante It+1 la contenant, avec les zones Z1 et Z2 de ce bloc.

Lorsque l'extrémité PR du vecteur de mouvement sélectionné est dans la zone Zl associée à la valeur binaire 1, comme représenté à la figure 4, et le bit de la clé de marquage associé à ce vecteur de mouvement sélectionné est à l'état "1", l'unité de traitement UT ne modifie pas les coordonnées du vecteur de mouvement sélectionné. En revanche, lorsque le bit associé au vecteur de mouvement sélectionné est à l'état "0", l'unité de traitement UT modifie les coordonnées du vecteur de mouvement sélectionné en au moins un vecteur de mouvement marqué potentiel dont l'extrémité est située dans la s zone Z2 de la grille de référence. Inversement, lorsque l'extrémité du vecteur de mouvement sélectionné est dans la zone Z2 et le bit de la clé de marquage associé à ce vecteur est à l'état "0", l'unité de traitement UT ne modifie pas le vecteur; lo en revanche lorsque le bit de la clé de marquage associé est à l'état "1", l'unité de traitement modifie les coordonnées du vecteur de mouvement en au moins un vecteur de mouvement marqué potentiel dont l'extrémité est située dans la zone Z1 de la grille de référence. A priori, une multitude de vecteurs correspondent aux vecteurs de mouvement marqués potentiels.

La présente invention est basée sur le procédé de la demande de brevet français 0304590 déposée le 11 Avril 2003 pour déterminer les coordonnées de P vecteurs de mouvement marqués optimaux parmi tous les vecteurs marqués potentiels à l'étape E6 comme décrit dans la suite de la description.

L'unité de traitement UT recherche le vecteur de mouvement marqué optimal pour chacun des P vecteurs de mouvement sélectionnés qui permettra de réduire la visibilité de la marque dans l'image modifiée. L'unité de traitement procède à une recherche étendue d'une position optimale de vecteur de mouvement marqué, non seulement à proximité de l'extrémité du vecteur de mouvement sélectionné constituant un point de référence, mais également dans un voisinage plus ou moins large de ce point de référence.

La zone de recherche ZR représentée à la figure 5 est un ensemble, par exemple, de 9 blocs B de l'image précédente It_1 ou suivante It+1 dans la grille de référence, dont l'un contient le point de référence PR du vecteur de mouvement sélectionné V et qui est appelé bloc initial BI. En d'autres termes, outre les vecteurs de mouvement marqués potentiels dont les extrémités EX sont situées dans le bloc initial, l'unité de traitement UT recherche également les vecteurs de mouvement marqués potentiels VTP dont les extrémités EX sont situées dans la zone de recherche carrée de largeur trois blocs et comprenant tous les blocs B directement adjacents au bloc initial BI, comme montré pour deux vecteurs potentiels VTP à la figure 6. Au sein de la zone de recherche ZR, les vecteurs de mouvement marqués potentiels ont leurs extrémités EX situées dans une zone Zi (respectivement Z2) des blocs B complémentaires de la zone où se trouve le point de référence PR et qui est associée à une valeur binaire "1" ou "0" qui est différente du bit "0" ou "1", de la clé de marquage associée au vecteur sélectionné V. La taille de la zone de recherche ZR est paramétrable; selon un autre exemple, la largeur de la zone de recherche ZR est de 5 blocs.

L'unité de traitement UT détermine le vecteur de mouvement marqué optimal d'un vecteur de mouvement sélectionné en parcourant l'ensemble des vecteurs de mouvement marqués potentiels du vecteur de mouvement sélectionné, ce qui consiste à positionner le point de référence PR du vecteur de mouvement sélectionné sur de nombreux pixels de la zone de recherche ZR sans faire varier son origine.

L'unité de traitement UT associe à chacune des extrémités EX des vecteurs marqués potentiels un bloc construit BP de l'image It ayant la taille des blocs B de la grille de référence. Le sommet du bloc BP situé en bas à gauche est confondu avec l'extrémité EX du vecteur marqué potentiel VTP, comme montré à la figure 6. Les différents blocs BP ainsi construits ne sont pas disjoints et peuvent se chevaucher. Les différents blocs construits BP dans l'image It et le bloc initial BI de l'image It_1 ou It+ 1 servent à déterminer le rapport PSNR entre le bloc initial BI et chacun des blocs construits BP, afin de déterminer le vecteur de mouvement marqué optimal correspondant au rapport PSNR le plus élevé.

L'unité de traitement UT détermine et mémorise les rapports PSNR entre le bloc initial BI et les blocs construits BP exprimés en décibels selon la définition suivante: PSNR = 10 log où - m représente la valeur maximale de la composante de luminance d'un pixel égale à 255 si l'on considère des images avec 255 niveaux de gris codés sur 8 bits, et - MSE désigne une erreur quadratique moyenne entre deux images définie par: MSE = E 1 [I(x, y, BP) - I' (x, y, BI)]2 t x y où I(x,y,BP) est l'intensité lumineuse d'un pixel appartenant à un bloc construit BP dans l'image It associé à un vecteur marqué potentiel et ayant des coordonnées x et y, et I'(x,y,BI) est l'intensité lumineuse d'un pixel appartenant au bloc initial BI et ayant des coordonnées x et y dans l'image It-1 ou It+ lÉ Une fois les vecteurs marqués optimaux déterminés pour tous les P vecteurs de mouvement sélectionnés, l'unité de traitement UT détermine une variation bd entre le point de référence PR confondu avec l'extrémité de chaque vecteur de mouvement m2 MSE sélectionné et l'extrémité EX du vecteur de mouvement marqué optimal, comme montré à la figure 6.

La variation 8d associée au vecteur de mouvement sélectionné et au vecteur de mouvement marqué optimal est ensuite appliquée aux vecteurs de mouvement des quatre blocs fils du bloc initial, comme montré à la figure 3. Les quatre blocs fils du bloc initial sont les blocs de niveau inférieur au niveau du bloc initial. L'unité de traitement UT réalise ensuite une descente dans les niveaux plus bas de la hiérarchie, afin de répercuter les modifications des coordonnées des vecteurs de mouvement sélectionnés sur les vecteurs du niveau le plus bas, de façon à réaliser un étalement de la marque.

Selon l'invention, afin de contrôler et diminuer l'impact visuel de lamarque sur l'image It à l'étape E7, l'unité de traitement UT effectue une sélection parmi les vecteurs de mouvement marqués selon un critère de remplacement prédéterminé. Le critère de remplacement consiste en ce que l'unité de traitement UT détermine les rapports PSNR entre les blocs de l'image précédente It_1 ou suivante It+1 du niveau le plus bas associés aux vecteurs de mouvement sélectionnés et les blocs de l'image It du niveau le plus bas associés aux vecteurs de mouvement marqués optimaux correspondants et compare les rapports PSNR déterminés à un seuil prédéterminé. Ainsi la modification des coordonnées des P vecteurs de mouvement sélectionnés est réalisée sur un niveau hiérarchique des blocs dans les images, supérieur à un niveau hiérarchique sur lequel le critère de remplacement est appliqué. L'unité de traitement ne remplace que les blocs relatifs aux vecteurs sélectionnés par les blocs relatifs aux vecteurs de mouvement marqués pour lesquels les rapports PSNR sont superieurs au seuil. Par exemple le seuil prédéterminé est fixé à 36 décibels. Les vecteurs de mouvement marqués relatifs aux blocs remplacés sont appelés "premiers vecteurs de mouvement marqués conservés".

Lorsque le seuil du rapport PSNR est élevé, c'est-à-dire de l'ordre de 50 décibels, peu de blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués sont conservés et l'image donnée It marquée résultante de la modification d'image selon l'invention est proche de l'image originale It.

La sélection de bloc E7 pourrait provoquer une perte d'information sur la clé de marquage relativement à un bloc associé à un vecteur de mouvement marqué mais non conservé. Pour cette raison, chacun des M bits de la clé de marquage est répété R fois à l'étape E2, avec R supérieur à 1, afin de pouvoir vérifier ultérieurement la présence ou l'absence de la marque dans la séquence vidéo malgré d'éventuelles pertes d'information. Par exemple si les M bits initiaux sont "0011" et le nombre de répétition R est 4 et en supposant que la clé de marquage produite par la vérification de l'image marquée est "00*0000*11111*11", où le signe "*" désigne un emplacement de bit associé à un vecteur de mouvement initial non remplacé, alors malgré la perte de 3 bits l'unité de traitement UT signale par une corrélation entre la clé de marquage initiale et la clé de marquage produite si la séquence vidéo a été marquée véritablement par la clé de marquage initiale, comme cela est décrit ultérieurement dans le procédé de vérification.

Dans une variante, la clé de marquage modifie plusieurs images et certaines plusieurs fois dans la séquence vidéo, c'est-à- dire plusieurs couples d'images de la séquence portent la marque une ou plusieurs fois, ce qui améliore une vérification ultérieure de la clé de marquage.

Les vecteurs de mouvement de l'image It originale modifiée résultant du contrôle et de la diminution de l'impact visuel à l'étape précédente sont utilisés pour générer une séquence vidéo marquée, en effectuant une compensation de mouvement à l'étape E8. Cette étape construit une séquence vidéo marquée, sous la forme d'une succession d'images compensées, obtenues à partir des images originales précédentes ou suivantes auxquelles les vecteurs de mouvement marqués optimaux et conservés ont été appliqués.

Dans la réalisation préférée de l'invention, le compensateur CO ne compense le mouvement que sur les blocs de l'image précédente ou suivante associés à des vecteurs de mouvement marqués, et complète l'image ainsi compensée par les blocs originaux restants de l'image d'origine, afin d'obtenir une image de meilleure qualité.

Dans une variante, le compensateur CO compense le mouvement sur l'ensemble des blocs de l'image précédente ou suivante, que ces blocs soient associés à des vecteurs de mouvement marqués ou non marqués.

Le procédé de modification selon la réalisation plus complète montré à la figure 7 comprend les 3o étapes El à E8 décrites précédemment et des étapes E9 à E13. Dans la réalisation plus complète, afin de contrôler l'impact visuel du marquage, l'estimateur de mouvement EM estime à l'étape E9 le mouvement entre l'image It marquée et l'image précédente It-1 ou suivante It+1 originale de la même manière qu'à l'étape E3.

Dans une variante, l'estimation de mouvement est réalisée entre l'image marquée et l'image marquée précédente ou suivante. La réalisation plus complète et sa variante aboutissent au même résultat en terme de robustesse et d'invisibilité de la marque dans l'image.

L'unité de traitement UT détermine ensuite à l'étape E10 les rapports PSNR entre les blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués de l'image It marquée et les blocs correspondants associés aux vecteurs de mouvement de l'image précédente It_1 ou suivante It+1 originale. De la même manière qu'à l'étape E7, l'unité de traitement ne conserve que les blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués de l'image marquée pour lesquels le rapport PSNR est supérieur au seuil à l'étape E11.

Un premier ensemble de vecteurs Pl initialement constitué par les premiers vecteurs de mouvement marqués conservés est comparé à l'étape E12 à un deuxième ensemble de vecteurs P2 constitué des vecteurs de mouvement marqués de l'image donnée marquée associés aux blocs précédemment conservés.

Si les premier et deuxième ensembles sont différents, les étapes précédentes E9 à E12 d'estimation de mouvement, de détermination, de conservation et de comparaison sont itérées. Dans les différentes itérations, les résultats de l'estimation de mouvement entre les deux images peuvent être différents.

En revanche, lorsque les premier et deuxième ensembles sont identiques, le traitement itératif s'interrompt, et les vecteurs de mouvement marqués conservés à la fin du traitement définissent après la compensation à l'étape E13 l'image marquée finale.

La vérification de la présence d'une marque dans une séquence d'images vidéo en fonction de la marque générée dans au moins une image modifiée de la séquence vidéo selon le procédé de modification selon l'invention met en uvre un procédé dual au procédé de modification, suivi d'une détermination d'un indice de corrélation caractérisant la présence ou l'absence de la marque dans la séquence vidéo. Pour cette vérification, la représentation binaire de la clé de marquage est supposée connu, ainsi que le nombre de répétitions R. La vérification comprend les étapes suivantes Al à A6 montrées à la figure 8: - estimer le mouvement hiérarchique entre des couples d'images de la séquence vidéo marquée pour en déduire un ensemble de vecteurs de mouvement sur des blocs de l'image du niveau le plus bas, à l'étape Al; - moyenner les vecteurs de mouvement déduits afin de déterminer des vecteurs de mouvement associés aux blocs du niveau le plus haut, à l'étape A2; - sélectionner pseudo-aléatoirement, P = M x R vecteurs de mouvement associés aux blocs du niveau supérieur, à l'étape A3, en supposant que le générateur pseudo-aléatoire utilisé pour la détection a été initialisé et déclenché successivement en 3o synchronisme avec le générateur pseudo-aléatoire utilisé pour le marquage à l'étape E5; - placer les vecteurs de mouvement sélectionnés sur la grille de référence afin d'associer à chacun des vecteurs de mouvement sélectionnés, selon la position de son extrémité par rapport aux zones Z1 et Z2 de la grille, la valeur binaire. "1" ou "0" associée à la zone contenant l'extrémité des vecteurs, à l'étape A4; et - produire une clé de marquage, sous la forme d'une suite binaire de P bits, à partir des valeurs binaires associées aux vecteurs de mouvement sélectionnés, à l'étape A5.

Puis à l'étape A6, l'unité de traitement UT évalue un indice de corrélation statistique entre la clé de marquage produite et la clé de marquage initiale et compare l'indice de corrélation résultant à un seuil de confiance afin de signaler la présence ou l'absence d'une marque. Lorsque l'indice de corrélation excède le seuil de confiance, l'unité UT signale que la séquence vidéo a été modifiée en fonction de la clé de marquage initiale.

Une première règle de corrélation pour estimer cette présence ou non de la marque dans une image dépend de l'indice de corrélation suivant: (W - W) (W - W) 11(W - W)2(W - W)2 où W est la clé de marquage initiale; est la moyenne de W; est la clé de marquage produite; est la moyenne de W. Lorsque la marque est répétée dans une image ou dans plusieurs images d'une séquence vidéo, l'indice de corrélation est égal au cumul des indices de corrélation C pour les marques dans l'image ou la séquence vidéo.

Une deuxième règle de corrélation pour estimer la présence de la représentation binaire de la clé de marquage dans une séquence vidéo dépend de l'indice de corrélation suivant: C =

W W W Cn = n

où n est le numéro d'image dans la séquence vidéo avec n 1; et d(W,W) est la distance de Hamming entre la 5 clé de marquage initiale W et la clé de marquage produite W. d(W, W)\ Cn_1 *(n 1)+ 1 1 8

Claims (1)

1. 24 REVENDICATIONS

   1 - Procédé de modification d'une séquence d'images vidéo en fonction d'une clé de marquage s initiale à p bits, comprenant une estimation de mouvement (E3, E4) entre aux moins deux images de la séquence afin d'obtenir des vecteurs de mouvement originaux de l'une des images ayant des extrémités respectivement dans des blocs (B) d'une grille de lo référence décomposés en deux zones complémentaires associées à des valeurs binaires complémentaires, une sélection (E5) de P vecteurs de mouvement originaux pour les associer respectivement aux bits de la clé de marquage, une modification des coordonnées (E6) des P vecteurs de mouvement sélectionnés (V) en fonction respectivement des P bits de la clé de marquage afin de remplacer par un vecteur de mouvement marqué optimal (VTP) chaque vecteur de mouvement sélectionné (V) dont l'extrémité (PR) est située dans l'une des deux zones associée à la valeur binaire complémentaire au bit respectif de la clé de marquage, et une compensation de mouvement (E8) d'au moins l'une des images à laquelle ont été appliqués les vecteurs de mouvement marqués optimaux afin de constituer une séquence vidéo comprenant au moins l'image compensée marquée, caractérisé en ce que la clé de marquage initiale est composée de M ensembles successifs ayant chacun P/M bits identiques, et le procédé comprend après la modification (E6) un remplacement (E7) seulement des vecteurs de mouvement sélectionnés par les vecteurs de mouvement marqués optimaux qui satisfont un critère de remplacement prédéterminé fondé sur une comparaison des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués optimaux pour diminuer l'impact visuel de la modification par la clé de marquage.

   2 - Procédé conforme à la revendication 1, selon lequel le critère de remplacement comporte une comparaison entre un seuil prédéterminé et un rapport signal à bruit déterminé entre le bloc contenant l'extrémité du vecteur de mouvement sélectionné et le bloc contenant l'extrémité du vecteur de mouvement marqué optimal associé, afin de remplacer le vecteur de mouvement sélectionné par le vecteur de mouvement marqué optimal associé que lorsque la valeur du rapport signal à bruit déterminée excède le seuil prédéterminé.

   3 - Procédé conforme à la revendication 1 ou 2, selon lequel la modification (E6) des vecteurs de mouvement sélectionnés (V) comprend une détermination de vecteurs de mouvement marqués potentiels (VTP) dans une zone prédéterminée (ZR) à proximité de l'extrémité (PR) du vecteur de mouvement sélectionné, et une détermination parmi les vecteurs de mouvement marqués potentiels déterminés, du vecteur de mouvement marqué optimal correspondant au plus élevé rapport signal à bruit, afin de remplacer le vecteur de mouvement sélectionné en le vecteur de mouvement marqué optimal.

   4 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, selon lequel la modification (E6) des coordonnées des P vecteurs de mouvement sélectionnés est réalisée sur un niveau hiérarchique des blocs dans les images, supérieur à un niveau hiérarchique sur lequel le critère de remplacement est appliqué.

   - Procédé conforme à l'une quelconque des

   revendications 1 à 4, comprenant, après la

   compensation (E8), les étapes suivantes: - une estimation de mouvement (E9) entre l'image (It) marquée et une autre image de la séquence - une détermination (ElO) des rapports signal à bruit entre des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués de l'image marquée et des blocs correspondants dans l'autre image; - une conservation (E11) seulement des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués de l'image donnée marquée pour laquelle le rapport signal à bruit déterminé est supérieur au seuil; et - une comparaison (E12) entre un premier ensemble de vecteurs (P1) initialement constitué par lesdits vecteurs de mouvement marqués optimaux remplaçant lesdits vecteurs de mouvement sélectionnés et un deuxième ensemble de vecteurs (P2) constitué des vecteurs de mouvement marqués associés aux blocs précédemment conservés.

   6 - Procédé conforme à la revendication 5, comprenant une itération des étapes précédentes (E9-E12) d'estimation de mouvement, de détermination, de conservation et de comparaison si les premier et deuxième ensembles sont différents.

   7 - Procédé de vérification d'une clé de marquage initiale à p bits dans une séquence vidéo marquée selon le procédé de la revendication 1, comprenant une estimation de mouvement (Al, A2) entre aux moins deux images de la séquence vidéo marquée afin d'obtenir des vecteurs de mouvement originaux de l'une des images ayant des extrémités respectivement dans des blocs (B) d'une grille de référence décomposés en deux zones complémentaires associées à des valeurs binaires complémentaires, une sélection (A3) de P vecteurs de mouvement, un placement (A4) des P vecteurs de mouvement sélectionnés sur la grille de référence afin d'associer à chacun des vecteurs sélectionnés, selon la position de io l'extrémité de celui-ci par rapport aux deux zones, la valeur binaire associée à la zone contenant l'extrémité du vecteur et une production d'une clé de marquage sous la forme d'une suite de P valeurs binaires associées aux vecteurs de mouvement sélectionnés, caractérisé en ce que la clé de marquage initiale est composée de M ensembles successifs ayant chacun P/M bits identiques, et le procédé comprend une évaluation (A6) d'un indice de corrélation entre les clés de marquage initiale et produite afin de signaler une modification de la séquence vidéo en fonction de la clé de marquage initiale lorsque l'indice de corrélation excède un seuil de confiance.

   8 - Système de modification d'une séquence d'images vidéo en fonction d'une clé de marquage initiale à p bits, comprenant un moyen (EM) pour estimer un mouvement (EM) entre aux moins deux images de la séquence afin d'obtenir des vecteurs de mouvement originaux de l'une des images ayant des extrémités respectivement dans des blocs (B) d'une grille de référence décomposés en deux zones complémentaires associées à des valeurs binaires complémentaires, un moyen (GP) pour sélectionner P vecteurs de mouvement pour les associer respectivement aux bits de la clé de marquage, un moyen (UT) pour modifier des coordonnées (UT) des P vecteurs de mouvement sélectionnés (V) en fonction respectivement des P bits de la clé de marquage afin de remplacer par un vecteur de mouvement marqué optimal (VTP) chaque vecteur de mouvement sélectionné (V) dont l'extrémité (PR) est située dans l'une des deux zones associée à la valeur binaire complémentaire au bit respectif de la clé de marquage, et un moyen de compensation de mouvement (CO) d'au moins l'une des images à laquelle ont été appliqués les vecteurs de mouvement marqués optimaux afin de constituer une séquence vidéo comprenant au moins l'image compensée marquée, caractérisé en ce que la clé de marquage initiale est composée de M ensembles successifs ayant chacun P/M bits identiques, et le système comprend un moyen (UT) pour remplacer seulement des vecteurs de mouvement sélectionnés par les vecteurs de mouvement marqués optimaux qui satisfont un critère de remplacement prédéterminé fondé sur une comparaison des blocs associés aux vecteurs de mouvement marqués optimaux pour diminuer l'impact visuel de la modification par la clé de marquage.

   9 - Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes (El à E12) du procédé de modification d'une séquence vidéo selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.

   - Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes (Al à A6) du procédé de vérification d'une marque selon la revendication 7.