Brevet FR2918239A1 — publié le 20090102

PROCEDE DE SELECTION DE PIXELS D'IMAGE A TATOUER ET PROCEDE DE TATOUAGE UTILISANT CETTE SELECTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de sélection, dans une image vidéo, de pixels pouvant être tatoués par remplacement de leur couleur par une couleur métamère. L'invention concerne également un procédé de tatouage basé sur le métamérisme. Arrière-plan technoloqique de l'invention La demande de brevet WO 2004/040899 divulgue des techniques pour modifier, de manière imperceptible pour l'oeil humain, le spectre des images affichées par un projecteur vidéo de manière à décourager la copie des images à l'aide d'un caméscope. La modification du spectre est obtenue par l'utilisation d'une quatrième composante couleur primaire. Cette quatrième primaire permet la création de spectres ayant des compositions spectrales différentes mais induisant une même perception lumineuse et colorimétrique par l'oeil humain. De tels spectres existent pour chaque couleur car l'oeil humain n'utilise que trois types de récepteurs (ou cônes) pour créer la sensation colorimétrique associée à une lumière. Des spectres produisant des effets identiques sur les trois types de récepteurs apparaissent identiques à l'oeil sans pour autant être obligatoirement identiques. De tels spectres sont dits métamères. On parle également de couleurs métamères ou de mélanges métamères. Les caméscopes ayant généralement des récepteurs lumineux RGB sensiblement différents de ceux de l'oeil humain, des spectres métamères pour l'oeil humain ne le sont pas nécessairement pour le caméscope et apparaissent comme différents en chrominance ou en luminance sur la copie filmée par le caméscope. Cet effet est alors utilisé pour insérer des tatouages ou marques anti-copie dans les images projetées pour dégrader la qualité des copies faites par le caméscope et connaître éventuellement l'origine de la copie. Le tatouage est par exemple un message indiquant que le film est une copie illicite ou un code identifiant le film qui a été copié ou la salle de cinéma qui a projeté le film. Cette demande de brevet donne également une méthode de calcul des proportions de chacune des composantes primaires pour permettre de réaliser des mélanges différents ayant les mêmes coordonnées colorimétriques qu'une lumière donnée réalisable par trois primaires. Des problèmes inhérents à l'utilisation de spectres métamères existent cependant. Tous les spectateurs n'ont pas nécessairement la même perception des couleurs. Ainsi, un tatouage qui devrait normalement être invisible pour tous les spectateurs peut être visible pour certains d'entre eux. Par ailleurs, si la quatrième primaire est produite par un projecteur additionnel, il peut y avoir un problème d'alignement géométrique des quatre primaires. Il convient donc de réduire l'impact de ces problèmes pour que l'insertion du tatouage ne perturbe pas les spectateurs présents dans la salle de cinéma. Résumé de l'invention Selon l'invention, il est proposé de n'insérer le tatouage que dans les zones de l'image où le tatouage dégrade suffisamment la qualité des images copiées illicitement par un caméscope et d'exclure les zones où la dégradation ne serait pas gênante. L'invention concerne un procédé de sélection, dans une image d'entrée, de pixels pouvant être tatoués par remplacement de leur couleur dans l'image d'entrée par une couleur métamère. Le procédé comprend les étapes suivantes : - corriger l'image d'entrée par application d'une loi gamma prédéterminée, - convertir l'image d'entrée en une image dite métamère dans laquelle les couleurs des pixels de l'image d'entrée sont remplacées par des couleurs métamères, - simuler la capture de l'image d'entrée et de l'image métamère par un caméscope de manière à générer respectivement une image d'entrée capturée et une image métamère capturée, - déterminer, dans un espace de couleurs dit de mesure et pour chaque pixel de l'image d'entrée, la distance entre la couleur dudit pixel dans l'image d'entrée capturée et la couleur du pixel correspondant dans l'image métamère capturée, et - sélectionner les pixels de l'image d'entrée pour lesquels ladite distance est supérieure à une valeur seuil. Pour simuler la capture de l'image d'entrée et de l'image métamère par un caméscope, le procédé comprend, pour chacun des pixels de l'image d'entrée et de l'image métamère, les étapes suivantes: - calculer le spectre de fréquences émis par ledit pixel, - déterminer la couleur délivrée par le capteur d'image du caméscope lorsqu'il reçoit ledit spectre de fréquences, et - corriger la valeur dudit pixel par application d'une loi gamma inverse prédéterminée. Selon un mode de réalisation particulier, l'espace des couleurs de mesure est l'espace Lab et la valeur seuil est fixée à 2,5. L'invention concerne également un procédé de tatouage d'une image d'entrée par remplacement de la couleur de pixels de l'image par une couleur métamère, dans lequel les pixels tatoués sont les pixels sélectionnés conformément au procédé de sélection précité. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, et en référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est un organigramme montrant les étapes du procédé de sélection conforme à l'invention, et - les figures 2A et 2D sont des images illustrant le résultat de certaines étapes de la figure 1. Description détaillée d'au moins un mode de réalisation La figure 1 représente les étapes d'un procédé de sélection conforme à l'invention. La sélection est effectuée sur une image d'entrée dont la couleur 10 des pixels est définie par 3 composantes R, V et B exprimées dans l'espace des couleurs RVB. Selon une première étape 10, on applique au signal vidéo de l'image d'entrée une correction selon une loi gamma. La loi gamma est 15 généralement associée à un dispositif d'affichage et caractérise sa réponse électro-optique. La loi gamma est par exemple de la forme : N \ e où - ne est le niveau d'une composante à l'entrée du dispositif d'affichage, 20 - ns est l'intensité lumineuse émise par le dispositif d'affichage lorsqu'il reçoit en entrée le niveau ne, - Ne est le niveau maximal en entrée du dispositif d'affichage, - Ns est le l'intensité lumineuse maximale en sortie du dispositif d'affichage, et 25 - y est un coefficient caractérisant cette loi gamma. Cette fonction est non linéaire et a pour résultat d'atténuer les bas niveaux vidéo. Pour compenser cette atténuation, il est connu de pré-corriger le signal vidéo par une loi gamma inverse et cette précorrection est classiquement effectuée dans la caméra produisant l'image d'entrée. La loi 30 de gamma inverse appliquée au signal vidéo est décrite notamment dans la ( ne ns = NS . norme DCI (pour Digital Cinema initiative en langue Anglaise). La valeur du coefficient gamma est égale à 2,6. Le signal vidéo de l'image d'entrée est donc non linéaire. L'étape 10 a pour but de transposer le signal de l'image d'entrée dans un espace de représentation linéaire. La loi de gamma appliquée au signal à l'étape 10 est donc l'inverse de la loi appliquée par la caméra. La loi employée à l'étape 10 est la loi couramment appliquée au signal vidéo par un projecteur vidéo, par exemple un projecteur DLP, avant affichage de l'image. C'est pourquoi cette loi gamma est appelée ci-après loi gamma projecteur. Le signal vidéo, après application de cette loi gamma projecteur, est noté R'V'B'. Selon une étape 11, le signal vidéo R'V'B' est transformé en un signal vidéo R"V"B"P basé sur 4 composantes primaires à savoir une composante rouge R", une composante verte V", une composante bleue B" et une composante supplémentaire P dite quatrième primaire. Le traitement appliqué au signal R'V'B' est par exemple celui décrit aux paragraphes [0017], [0018] et [0019] dans la demande de brevet WO 2004/040899. Ce traitement 11 est tel que les valeurs des composantes R",V",B" et P pour un pixel donné de l'image produisent un spectre qui est métamère à celui du signal R'V'B'. Selon le brevet WO 2004/040899, le traitement consiste à rechercher des mélanges R", V", B", P qui produisent la colorimétrie XYZ déterminée par les pixels d'entrée R'V'B'. Il s'agit de résoudre un système linéaire à trois équations (une équation pour X, une équation pour Y et une équation pour Z) et quatre inconnues (R", V", B" et P). Ce système admet une infinité de solutions, parmi lesquelles existent une solution correspondant à R"=R', V"=V', B"=B' et P=0 (les spectres de l'image métamère et de l'image d'entrée sont alors identiques) et des solutions avec P non nul (la quatrième primaire est allumé). Si plusieurs mélanges R"V"B"P admissibles (c'est-à-dire ayant des composantes R", V", B" et P positives et inférieures au maximum, typiquement 1.0) sont possibles, on choisit de préférence le mélange dont la composante P est la plus élevée pour obtenir un effet visible maximal en cas de tatouage avec ce mélange. On obtient ainsi une image dite métamère dans lequel l'information vidéo de chaque pixel est codée sur quatre composantes primaires. Selon une étape 12, on simule la capture de cette image métamère et de l'image d'entrée par un caméscope. Cette simulation est réalisée, pixel par pixel, en plusieurs sous-étapes. Dans une première sous-étape 120, le spectre de fréquences émis par le pixel considéré est calculé. Pour l'image métamère, ce spectre est calculé en se basant sur le spectre de fréquences généré par chacune des quatre couleurs primaires associées aux quatre composantes de l'image métamère et sur l'intensité de ces quatre composantes. Ce spectre est donc égal à la somme des spectres des quatre couleurs primaires, chacun des spectres étant pondéré par l'intensité de la composante correspondante. De même, pour l'image d'entrée, ce spectre est calculé en se basant sur le spectre de fréquences généré par chacune des trois couleurs primaires associées aux trois composantes de l'image d'entrée et sur l'intensité de ces trois composantes. Comme précédemment, ce spectre est égal à la somme des spectres des trois couleurs primaires, chacun de ces spectres étant pondéré par l'intensité de la composante correspondante. Dans une seconde sous-étapel 21, la réponse des capteurs d'image du caméscope à ces spectres de fréquences est calculée en se basant sur les sensibilités spectrales des capteurs. Le caméscope étant équipé de trois types de capteurs (un capteur pour détecter la composante rouge Rc de la scène filmée ou du spectre, un autre capteur pour détecter la composante verte Vc et un autre capteur pour détecter la composante bleue Rb), un signal R'cV'cB'c est généré pour l'image d'entrée et un signal R"CV"CB est généré pour l'image métamère. Pour cette étape, des capteurs dits de référence sont utilisés. Ces capteurs de référence correspondent par exemple aux capteurs les plus couramment utilisés dans les caméscopes ou alors ils correspondent à des capteurs ayant une réponse qui est la réponse moyenne des capteurs existants sur le marché pour chaque couleur. Pour que la simulation de la capture de l'image par un caméscope soit complète, une fonction de transfert correspondant à la loi gamma inverse classiquement appliquée par les caméscopes est appliqué aux signaux et R"CV"CB pendant une sous-étape 122. Les images obtenues à l'issue de cette étape 12 sont appelées image d'entrée capturée et image métamère capturée. L'étape de simulation proposée ci-dessus n'est qu'un exemple de réalisation. D'autres possibilités existent. Il est possible, par exemple, de calculer à partir des valeurs des pixels de l'image d'entrée et de l'image métamère les valeurs des pixels des images capturées par la caméra sans passer par le calcul du spectre mais uniquement par des matrices constantes calculées à partir du spectre des lumières et des sensibilités spectrales des capteurs de la caméra. Selon une étape 13, les signaux R'cV'cB'c et R"cV"cB"c sont comparés. Cette comparaison consiste à calculer, dans un espace de couleurs prédéterminé et pour chacun des pixels de l'image, la distance séparant ce pixel dans l'image d'entrée capturée (R'cV'cB'c) de ce même pixel dans l'image métamère capturée (R"cV"cB"c). Cette distance est par exemple calculée dans l'espace des couleurs Lab développé par le CIE (Commission Internationale de l'Eclairage). Par calculer cette distance, les signaux et R",V",B sont convertis de l'espace RVB vers l'espace Lab. L'espace Lab étant défini par rapport à l'espace XYZ, une première étape consiste à passer de l'espace RVB à l'espace XYZ avec la matrice de conversion : (x` 0,618 0,177 0,205 (R` y= 0,299 0,587 0,114 V ~Z~ 0 0,056 0,944 ~B~ La deuxième étape consiste à passer de l'espace XYZ à l'espace Lab avec les formules suivantes : Y Y L =116. -16 pour > 0,008856 n Yn i (Y L = 903,3 • pour@ 0,008856 n a=500• Yn i iiX Y ùfi f X Y n / n // /Y / vv b=200• f ùf Y Z n n avec pour t > 0,008856 f(t) = Vi 16 et pour t 0,008856 f(t) = 7,7787 + 116 Cette conversion dans l'espace Lab est effectuée pour les deux signaux et R"CV"CB Après conversion, ces deux signaux sont notés respectivement L'ca'cb'c et L"ca"cb"c. L'étape 13 prévoit ensuite de calculer, pour chaque pixel de l'image d'entrée, la distance séparant le pixel de l'image d'entrée (L'ca'cb'c) de ce même pixel dans l'image capturée (L"ca"cb"c) en calculant par exemple V(L'eùIc)2+(a'eùa')2ù(b'eùb')2 . Selon une étape 14, on sélectionne alors les pixels dont la distance calculée à l'étape 13 est supérieure à une valeur seuil. Dans le cas où cette valeur est calculée dans l'espace Lab, cette valeur seuil est par exemple égale à 2,5, valeur à partir de laquelle une différence de perception visuelle par l'oeil humain est notable. D'autres espaces couleur peuvent être utilisées pour calculer cette distance, la valeur seuil retenue étant alors fonction de cet espace couleur. Les pixels ainsi sélectionnés représentent les pixels pour lesquels la différence de couleur entre l'image d'entrée capturée et l'image métamère capturée par un caméscope est visible, voire très visible selon la valeur seuil retenue. Ainsi, au moment de l'opération de tatouage des images, les pixels à tatouer seront choisis parmi ces pixels sélectionnés pour s'assurer que le tatouage soit entièrement visible. On peut prévoir de faire varier cette valeur seuil. On peut par exemple diminuer cette valeur seuil pour augmenter le nombre de pixels sélectionnés et agrandir ainsi la taille de la zone de l'image pouvant être tatouée. On peut également prévoir une étape supplémentaire visant à exclure des pixels sélectionnés les pixels dont la couleur dans l'image métamère est susceptible d'être mal perçue par les personnes ayant une perception visuelle singulière telles que par exemple les personnes daltoniennes. Les pixels sélectionnés par ce procédé de sélection servent alors à définir un masque identifiant les zones d'image où insérer un tatouage par métamérisme. Ce masque est utilisé pour l'affichage des images par le ou les projecteurs. Selon une première forme de réalisation, les pixels situés en dehors du masque sont affichés avec 3 primaires (RGB) et les pixels contenus dans le masque sont affichés avec 4 primaires (RGBP). A noter que pour les pixels contenus dans le masque mais qui ne sont pas à tatouer (par exemple, lorsqu'on tatoue le message "copie illégale" dans une zone de pixels sélectionnés de l'image, les pixels qui ne correspondent pas à une lettre du message), le mélange métamère à quatre primaires qui est appliqué est le mélange avec la quatrième primaire P nulle. Selon une forme de réalisation plus sophistiquée, la quatrième primaire peut être utilisée progressivement sur les bords du masque pour éviter des effets de contour visibles en cas de léger décalage géométrique entre la quatrième primaire et les trois autres. Une image composite comportant des zones où l'image est codée sur trois primaires et des zones tatouées où l'image est codée sur quatre primaires est donc produite après utilisation du masque. Cette image composite est soit stockée si le procédé de l'invention n'est pas appliqué en temps réel, soit projetée immédiatement selon les circonstances. Le procédé de sélection de l'invention est illustré par les figures 2A à 2D. La figure 2A montre une image à tatouer représentant la tête d'un singe. La figure 2B représente la même image après application des étapes 10 à 13. L'intensité lumineuse des pixels est proportionnelle à la distance calculée à l'étape 13. Les zones claires de l'image correspondent aux zones de l'image où la distance est la plus grande, et donc aux zones où le tatouage est le plus visible. La figure 2C représente la même image après l'étape de seuillage 14. Les zones blanches représentent les pixels du masque, c'est-à-dire les zones de l'image à tatouer. La figure 2D représente l'image de la figure 2A après tatouage dans les zones blanches identifiées à la figure 2C. Avantageusement, les pixels isolés sont retirés du masque car les défauts d'affichage liés à d'éventuels problèmes d'alignement géométrique des projecteurs employés pour afficher l'image tatouée y sont généralement plus visibles. La mise en oeuvre de ce procédé de sélection est effectuée dans un serveur vidéo ou une unité de post-production servant à préparer la projection. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit précédemment. En particulier, l'homme du métier pourra effectuer un tatouage en utilisant plus de quatre primaires, par exemple 5 primaires. Dans ce cas, les étapes 11 à 13 sont adaptées pour traiter des signaux à 5 primaires. Le procédé de sélection peut être appliqué seulement à une partie de l'image d'entrée, cette partie ayant été préalablement présélectionnée par d'autres algorithmes de sélection.30 REVENDICATIONS 1) Procédé de sélection, dans une image d'entrée, de pixels pouvant être tatoués par remplacement de leur couleur dans l'image d'entrée par une couleur métamère, lequel procédé comprend les étapes suivantes : -corriger (10) l'image d'entrée par application d'une loi gamma prédéterminée, convertir (11) l'image d'entrée en une image dite métamère dans laquelle les couleurs des pixels de l'image d'entrée sont remplacées par des 10 couleurs métamères, - simuler (12) la capture de l'image d'entrée et de l'image métamère par un caméscope de manière à générer respectivement une image d'entrée capturée et une image métamère capturée, - déterminer (13), dans un espace de couleurs dit de mesure et pour chaque 15 pixel de l'image d'entrée, la distance entre la couleur dudit pixel dans l'image d'entrée capturée et la couleur du pixel correspondant dans l'image métamère capturée, et - sélectionner (14) les pixels de l'image d'entrée pour lesquels ladite distance est supérieure à une valeur seuil. 20 2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pour simuler la capture de l'image d'entrée et de l'image métamère par un caméscope, le procédé comprend, pour chacun des pixels de l'image d'entrée et de l'image métamère, les étapes suivantes: 25 - calculer (120) le spectre de fréquences émis par ledit pixel, - déterminer (121) la couleur délivrée par le capteur d'image du caméscope lorsqu'il reçoit ledit spectre de fréquences, et - corriger (122) la valeur dudit pixel par application d'une loi gamma inverse prédéterminée. 30 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la couleur des pixels de l'image d'entrée est basée sur trois couleurs primaires (R,V,B) et la couleur des pixels de l'image métamère est basée sur au moins quatre couleurs primaires (R,V,B,P). 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'espace des couleurs de mesure est l'espace L*a*b*. 5) Procédé selon la revendication 4, dans lequel la valeur seuil est égal 2,5. 6) Procédé selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre une étape de suppression des pixels isolés parmi les pixels sélectionnés. 7) Procédé de tatouage d'une image d'entrée par remplacement de la 15 couleur de pixels de l'image par une couleur métamère, dans lequel les pixels tatoués sont des pixels sélectionnés selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 10