[发明专利]产生视频信号的指纹

说明书

技术领域

本发明涉及指纹的产生，所述指纹指示包括数据帧序列的视频信号的内容。

背景技术

包括数据帧序列的视频信号的指纹是一种指示该信号内容的信息。在特殊环境下，指纹可以被看作视频信号的简要概括。在此背景下的指纹也可以被描述为签名或散列(hash)。这样的指纹的一种已知用法是：通过对未知视频信号的指纹和数据库中存储的指纹进行比较，来识别未知视频信号的内容。例如，为了识别未知视频信号的内容，可以产生信号的指纹，然后将其与已知视频对象(例如电视节目、电影、广告等等)的指纹比较。当找到匹配时，从而确定内容的身份。显然，产生具有已知内容的视频信号的指纹并将那些指纹保存在数据库中也是已知的。

人们期望一种产生这样的指纹的方法，即所产生的指纹是内容的鲁棒指示，从某种意义上讲所述指纹可以用于正确地识别内容，即使在视频信号被处理、被破坏、被传输或具有该内容的另一视频信号的其它推导版本的时候。表达该鲁棒性需求的替代方式是具有相同内容的不同版本(即不同视频信号)的指纹应当足够相似以使得可以对该共同的内容进行识别。例如，包含像素数据帧序列的原始视频信号可以包括电影。可以产生该原始视频信号的指纹并将其和元数据(例如电影名)一起存储在数据库中。然后可以制作原始视频信号的备份(即其它版本)。理想地，人们会喜欢这样的指纹生成方法，即当用于任何一个备份时，该方法都会产生与原始指纹足够相似的指纹，以至于备份的内容可以通过查询数据库而得以识别。然而，许多因素使得该目标较难实现。例如，在原始视频信号的备份中，一个或多个帧中的整体亮度和/或对比度可能发生变化。类似地，色彩和/或图像清晰度方面可能已经变化。此外，备份可能是不同的方式，和/或一个或多个帧中的图像已经被缩放、移动或旋转。而且，视频内容的不同版本会使用不同的帧速率。在极端的情况下，电影的一个版本(例如备份)的帧中的像素数据可能与相同(例如原始)电影的另一版本的对应帧中的像素数据完全不同。因此，问题是发明一种指纹产生方法，其产生针对上述一个或多个因素而相对鲁棒(即不敏感)的指纹。

WO02/065782公开了一种产生信息信号(包括音频信号和图像或视频信号)的鲁棒散列(实际上是指纹)的方法。在一个公开的实施例中，从30个连续的帧中提取包括帧序列的视频信号的散列，并且其包括30个散列字(即所述连续帧的每个均有一个)。首先通过将每个整帧划分为等尺寸的矩形块。对于每个块，计算像素的平均亮度值。然后，为了制造与亮度的整体水平和数值范围无关的散列，计算两个连续块之间的亮度差别。并且，为了减少时间方向上散列字的相关性，还计算连续帧中空间差分平均亮度值的差别。因此，在产生的二元散列中，由视频信号的各个帧中的每两个连续块的平均亮度并由前一帧中相同的两个块的平均亮度得出每个比特。

虽然WO02/065782中公开的方法提供具有一定鲁棒性的散列，但是问题还存在，即该散列仍然对于上述多个因素敏感，特别是(虽然不只是)对于包括缩放、移动或旋转的转换、格式的改变，以及导出这些散列的信号的帧速率。

发明内容

本发明的目的是提供一种产生指示视频信号的内容的指纹的方法，其产生的指纹至少在某种程度上相对于上述因素中的至少一个更加鲁棒。本发明的一些实施例的目的是提供相对于缩放和旋转变化鲁棒性有所提高的指纹。

本发明的第一方面提供一种产生指示包括数据帧序列的视频信号的内容的指纹的方法，所述方法包括步骤：

只将每个帧的中央部分划分为多个块，并放弃每个帧的未被划分为块的剩余部分，所述剩余部分在中央部分之外；

提取每个块中数据的特征；以及

从所提取的特征计算指纹。

因此，所述方法只使用每个帧的中央部分来获得指纹；每个帧所剩余的外部部分被忽略，从某种意义上讲其内容不对指纹做出贡献。该方法提供的优势在于所产生的指纹相对于包括剪切和移动的转换更加鲁棒，并且还特别适用于满屏画面格式的视频的指纹识别。

可以理解的是从块提取特征的步骤可以包括例如计算，如对该块中像素性质的计算。

有利地，在一些实施例中，所述剩余部分围绕所述中央部分，以便所述方法忽略在中央部分之上、之下和两侧的一定量的帧。这进一步提高了鲁棒性，因为它进一步将指纹集中在帧的最为重要的部分上(在捕获视频信号时，所述照相机操作者当然会将主要对象/操作定位于帧的中央)。