基于后期光感技術(shù)的數(shù)字影像版權(quán)保護研究

畢 翔 唐存琛

（武漢大學(xué)計算機學(xué)院 武漢 430072）

1 引言

進入“互聯(lián)網(wǎng)+”時代后，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字媒體技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，成為傳播信息資源的一種新潮手段。建立在便捷、高效、低成本的網(wǎng)絡(luò)通訊過程中的數(shù)字媒體信息發(fā)布遍布世界，各種機密的信息均通過網(wǎng)絡(luò)傳遞。在互聯(lián)網(wǎng)的開放環(huán)境下，傳輸機密信息意味著傳遞風(fēng)險，因此國家針對涉密信息傳遞使用專網(wǎng)專線或信息加密編碼、防破解等措施予以管控和保密。存在于大眾媒體或公共網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字媒體幾乎均以公開的方式存在，數(shù)字媒體侵權(quán)事件井噴式爆發(fā)。數(shù)字媒體的新興類型具有史無前例的突破性，如傳輸速度的高效、技術(shù)手段的便捷、軟件使用的智能等，都使得對數(shù)字媒體的版權(quán)保護極具難度。進入互聯(lián)網(wǎng)“微”時代之后，自媒體平臺的傳播日益廣泛，網(wǎng)絡(luò)互動、在線直播、云端存儲等技術(shù)不斷革新，盜版技術(shù)的開發(fā)和使用更是到了肆無忌憚的地步，版權(quán)保護更加棘手。

針對上述問題各國科學(xué)家都對其展開了研究和防治。美國在這一領(lǐng)域的發(fā)展較早，20世紀90年代初率先研究并應(yīng)用信息隱藏技術(shù)，利用隱寫術(shù)和數(shù)字水印對數(shù)字媒體進行版權(quán)保護，同時配合法律手段打擊侵權(quán)行為。英國使用數(shù)字媒體網(wǎng)絡(luò)許可證授權(quán)的形式，從網(wǎng)絡(luò)上傳、播放、下載等多個環(huán)節(jié)通過技術(shù)授權(quán)，管控版權(quán)。德國和意大利則頒布相關(guān)法律進行版權(quán)保護。我國在1998年成立了中國版權(quán)保護中心，致力于版權(quán)保護、政策研究和技術(shù)應(yīng)用；2016年中國版權(quán)保護中心初步建立了自主創(chuàng)新的數(shù)字版權(quán)唯一標識符（Digital Copyright Identifier，DCI）；2017年3月“數(shù)字版權(quán)保護與版權(quán)費結(jié)算”高峰論壇在北京舉行，進一步解決知識付費時代的關(guān)鍵問題并著手完善版權(quán)技術(shù)服務(wù)生態(tài)版圖。

2 數(shù)字影像版權(quán)保護現(xiàn)狀綜述

數(shù)字影像作為數(shù)字媒體中最為重要、發(fā)展最為迅猛、應(yīng)用最為廣泛的形式，越來越多地被人們所使用。2017年4月發(fā)布的《2016年中國網(wǎng)絡(luò)版權(quán)保護年度報告》（以下簡稱報告）顯示，2016年，我國網(wǎng)民數(shù)量已達7.31億，網(wǎng)絡(luò)視音頻用戶規(guī)模超過5億、網(wǎng)絡(luò)直播用戶規(guī)模為3.44億（兩數(shù)據(jù)有重合用戶）[1]。報告還發(fā)布了2016年網(wǎng)絡(luò)版權(quán)侵權(quán)案件類型分布情況：網(wǎng)絡(luò)視頻、文學(xué)、音樂、圖片侵權(quán)案件的占比分別為37%、24%、12%、24%[2]。網(wǎng)絡(luò)視頻侵權(quán)，仍居各類版權(quán)侵權(quán)案件之首，不容小覷。其中一部分數(shù)字影像的侵權(quán)案件還涉及其衍生產(chǎn)品的侵權(quán)，如利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字影像分割后產(chǎn)生的動態(tài)圖侵權(quán)、使用抽幀技術(shù)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)表情包侵權(quán)等。這也暴露出我國目前在版權(quán)保護領(lǐng)域存在的法律問題和技術(shù)手段的管控亟待完善、提高和改進。

2.1 版權(quán)保護的問題分析

1982年，我國頒布了第一部針對影像作品著作權(quán)的保護條文——《錄音、錄像制品管理暫行規(guī)定》；1986年頒布的《民法通則》中，著作權(quán)被正式列為公民和法人所享有的權(quán)利之一；1990年頒布了《著作權(quán)法》，這標志著影像作品的著作權(quán)正式以專門法的形式予以保護。1997年互聯(lián)網(wǎng)時代在我國開啟之后，基于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的數(shù)字影像信息傳播日趨強大，到2000年左右飛速發(fā)展，這一時期形成的影像技術(shù)對數(shù)字版權(quán)的保護產(chǎn)生了巨大沖擊。為適應(yīng)新形勢，2001年和2010年我國對《著作權(quán)法》進行了兩次修訂，但仍未對數(shù)字多媒體產(chǎn)品的保護做出單獨詳盡的規(guī)定[3]。在同一時期出臺的《侵權(quán)責(zé)任法》雖明確了網(wǎng)絡(luò)用戶與網(wǎng)絡(luò)信息提供者的侵權(quán)責(zé)任、權(quán)利和義務(wù)以及侵權(quán)的判定標準，但規(guī)定籠統(tǒng)，針對性較差，實際應(yīng)用性不強，加之社會公眾價值觀失衡等因素，極大影響了數(shù)字影像版權(quán)的保護[4]。

2.1.1 版權(quán)保護的法律問題

侵權(quán)問題是版權(quán)保護的核心問題，也是最為突出、最為嚴重、最亟需解決的問題，更是導(dǎo)致數(shù)字影像產(chǎn)業(yè)總量大收益小的主要原因。

公共網(wǎng)絡(luò)，是指網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商建設(shè)，供公共用戶使用的通信網(wǎng)絡(luò)。公用網(wǎng)絡(luò)的通信線路是共享給公共用戶使用的。網(wǎng)絡(luò)資源存在于公共網(wǎng)絡(luò)之中，它具有兩個基本特征：一是資源共享性，二是資源提供者與接受者存在不確定性。這也就意味著，一個資源的使用者，只需要通過網(wǎng)絡(luò)，進入某些視頻平臺或資源平臺，即可根據(jù)需求下載或觀看平臺上的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字影像，平臺即以一種中介形式存在。由P2P網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中形成的BT技術(shù)也是公共網(wǎng)絡(luò)資源共享服務(wù)的一種形式，由于其采用了IPv6的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，使得資源的共享和傳輸速率都有了較大的提升。這一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，許多數(shù)字影像作品從線下的有限存儲介質(zhì)（如DVD、閃存等）傳播變成了線上無限的資源共享，侵權(quán)情況必然產(chǎn)生。

緩存技術(shù)為用戶提供了流媒體影像觀看的便利，在緩存技術(shù)升級的同時，流媒體影像的版權(quán)出現(xiàn)了新的侵權(quán)現(xiàn)象。 當(dāng)流媒體文件完成本地緩存后，影像將存儲在本地計算機中，實質(zhì)是完成了對該流媒體影像的下載，用戶可以使用相關(guān)技術(shù)手段，提取下載內(nèi)容，合成出一個完整的影像作品。對于這一現(xiàn)象，多數(shù)提供流媒體影像的運營商均以“僅供學(xué)習(xí)交流,嚴禁用于商業(yè)用途，如有緩存，請于24小時內(nèi)刪除”等字樣提醒使用者。這并不能作為法律免責(zé)的理由，必然為后期的版權(quán)侵權(quán)事件、責(zé)任界定以及版權(quán)認定等問題埋下隱患。

版權(quán)侵權(quán)的另一個重要領(lǐng)域來自于“云”，即“云”存儲帶來的侵權(quán)現(xiàn)象。在云技術(shù)機構(gòu)為用戶免費提供的云端平臺中，用戶可以通過搜索、保存、管理、下載、備份海量的數(shù)據(jù)資源，由于云端與本地之間是通過軟件和網(wǎng)絡(luò)進行鏈接，因此與本地系統(tǒng)是相互隔離存在的，在云端上進行點播或瀏覽，對本地系統(tǒng)不造成任何的影響。用戶可以隨時隨地查看云端的文件備份，通過分享的方式自由分享云端的資源。這也給版權(quán)保護帶來了巨大的挑戰(zhàn)，不可避免地出現(xiàn)了用戶將數(shù)字影像上傳到云端，通過分享等方式提供給他人下載和觀看，從中謀取利益。這一侵權(quán)問題暫不談侵權(quán)責(zé)任，單是如何發(fā)現(xiàn)侵權(quán)都是較大的難題。如要確立侵權(quán)必須對用戶的個人資源從服務(wù)器源頭進行監(jiān)管，而監(jiān)管過程中涉及用戶個人隱私，實質(zhì)審查必然觸及用戶隱私權(quán)，應(yīng)如何開展審查？審查中如何界定侵權(quán)源頭都是法律亟待解決的問題。

2.1.2 版權(quán)保護的道德與倫理問題

版權(quán)保護除了來自法律的約束和技術(shù)的管控外，道德與倫理的規(guī)范也尤為重要。數(shù)字影像產(chǎn)品的極易復(fù)制性、網(wǎng)絡(luò)傳播性、版權(quán)價值昂貴等特點都導(dǎo)致了盜版產(chǎn)品層出不窮、屢禁不止。貪圖一時便利、喪失責(zé)任意識，對知識產(chǎn)權(quán)和知識創(chuàng)新失去尊重、自身能力低下無法實現(xiàn)需求效果，從而大量剽竊和抄襲他人的數(shù)字影像素材，嚴重影響了數(shù)字影像產(chǎn)品的良性循環(huán)和發(fā)展。如何引導(dǎo)用戶拒絕使用盜版，拒絕傳播和分享盜版資源成為當(dāng)下版權(quán)保護的重要議題。

2.2 版權(quán)保護的技術(shù)綜述

數(shù)字版權(quán)保護技術(shù)（Digital Rights Management，DRM）的探討由來已久。這是對各類數(shù)字出版產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)利用軟硬件方式進行干預(yù)、保護，使其在一定時期內(nèi)不被盜用的技術(shù)手段和方式。針對數(shù)字影像產(chǎn)品，絕大多數(shù)利用軟件進行版權(quán)保護，其目的有二：一是從根本上解決數(shù)字影像作品的內(nèi)容被盜用，并產(chǎn)生惡意衍生效果；二是在產(chǎn)生法律糾紛或侵權(quán)責(zé)任認定的過程中，用技術(shù)手段顯現(xiàn)隱藏信息，還原明晰的侵權(quán)主體和責(zé)任，為法律的公正判決提供證據(jù)。

2.2.1 數(shù)字密碼和水印技術(shù)

所謂數(shù)字密碼技術(shù)就是針對付費用戶，在購買數(shù)字影像作品后，為用戶提供一個數(shù)字密碼，使其能夠在相應(yīng)的權(quán)限下，完整查看數(shù)字影像內(nèi)容，實現(xiàn)對觀看、瀏覽、下載和素材使用等多種方式的授權(quán)。盜版者即使獲得了加密后的數(shù)字影像作品，在未付費的情況下無法獲得授權(quán)，產(chǎn)品也就無法使用。

數(shù)字水印分為顯性水印技術(shù)和隱藏水印技術(shù)。顯性水印技術(shù)是將半透明的文字或圖片直接覆蓋在數(shù)字影像作品表面，觀看過程中，水印一直處于畫面頂層，雖不影響觀看效果，但直接可以說明數(shù)字影像的版權(quán)為未授權(quán)狀態(tài)或無法作為素材使用狀態(tài)。如優(yōu)酷、土豆等網(wǎng)絡(luò)平臺提供的在線觀看視頻角注水印。隱藏水印技術(shù)是利用數(shù)字水印處理技術(shù)在數(shù)字影像中嵌入隱藏版權(quán)信息。根據(jù)原始信息、密鑰、原始數(shù)字影像產(chǎn)品基于水印生成算法共同生成水印，然后嵌入數(shù)字影像中。含水印的數(shù)字影像產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中采用水印檢測算法檢驗水印是否存在或者基于水印提取算法提取水印的有效信息，從而完成對數(shù)字影像作品版權(quán)真實性和歸屬性的界定。

2.2.2 信息隱藏與元數(shù)據(jù)技術(shù)

信息隱藏是將一個具有版權(quán)意義或其他能夠說明版權(quán)意義的信息隱藏到數(shù)字影像中，非法獲取者無法知道該數(shù)字影像中是否存在隱藏信息，即使知道也無法去提取或變更隱藏信息，使得數(shù)字影像產(chǎn)品的版權(quán)信息得以保護。元數(shù)據(jù)是描述信息資源或數(shù)據(jù)等對象的數(shù)據(jù)，DOI（Digital object Identifier）即數(shù)字對象標識符技術(shù)[5]。在數(shù)字影像作品中，元數(shù)據(jù)包含了類型、數(shù)據(jù)量、制作時間、制作人、所有者以及使用的拍攝、制作軟硬件等內(nèi)容，既是用以說明作品存在的基本屬性內(nèi)容，也是用于版權(quán)保護的有效方式。近些年來，很多數(shù)字影像制作機構(gòu)均將元數(shù)據(jù)作為隱藏的關(guān)鍵內(nèi)容和版權(quán)信息增加到作品之中。

2.2.3 流媒體緩存與后期分割技術(shù)

流媒體緩存后，一些被緩存的文件會存在于本地一段時間，一些用戶利用這種緩存技術(shù)，提取流媒體文件，從而成功保存整個流媒體產(chǎn)品。一些網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)定了流媒體緩存到本地的保存時長和緩存的內(nèi)容參數(shù)，即緩存到本地保存的時長不超過作品總時長的1.2—1.5倍，作品緩存數(shù)據(jù)為逐漸遞減式，在線播放完成后15分鐘即自動刪除緩存內(nèi)容，并采用分段刪除的方式，以保證用戶在線觀看不受影響。

后期分割技術(shù)是基于流媒體緩存的一種技術(shù)手段。影像以緩存形式保存后，一些盜版者需要變更其時長、截取素材使用，為保證版權(quán)不被篡改，緩存形式做特殊編碼處理，無法生成視頻影像播放格式，即無法導(dǎo)入非線性編輯系統(tǒng)或軟件之中進行解碼識別，避免了分割技術(shù)的濫用。

3 后期光感技術(shù)對數(shù)字影像版權(quán)保護的架構(gòu)與實現(xiàn)

數(shù)字影像作品的版權(quán)經(jīng)過一個時期的研究，版權(quán)保護的技術(shù)手段正在日臻完善，但多數(shù)基于信息技術(shù)手段或單純的信息隱藏手段。一些信息檢測技術(shù)的綜合運用較為普遍地破解了信息隱藏和數(shù)字水印的算法。數(shù)字隱藏水印技術(shù)在數(shù)字影像壓縮后的損耗較大，且導(dǎo)致編碼、解碼易產(chǎn)生錯誤。聚焦數(shù)字影像自身特征，旨在尋求一種通過數(shù)字影像固有信息，通過算法分析能夠解決數(shù)字影像版權(quán)意義隱藏和檢測的方法就顯得非常必要。

3.1 數(shù)字影像的光感技術(shù)原理

光，是數(shù)字影像之所以能被感知的主要原因，它通過直射或反射原理作用于被攝物體之上，從而產(chǎn)生了光感與層次之分，沒有光便沒有影像的存在。在我們?nèi)粘Ｉ钪兴姽獗唤y(tǒng)稱為“白光”，這一表述實際上是不嚴謹?shù)摹！鞍坠狻睂嵸|(zhì)上是日光通過棱鏡折射后，能得到分解出紅、橙、黃、綠、青、藍、紫7種波長不同的色光（圖1）。這7種色光又被人們歸納為紅、綠、藍三原色光（有些也稱三基色光）；三原色光等量混合就形成白光；變化三色量，就會形成豐富多彩、顏色各異的種種不同色光。彩色顯示器就是根據(jù)三原色光原理在屏幕上還原出景物的各種顏色。一部數(shù)字影像作品，不僅要真實地表現(xiàn)出人與物的外部輪廓特征、形態(tài)動作表現(xiàn)形式，更應(yīng)通過對光線的處理展現(xiàn)物象的真實質(zhì)感，即通過視覺傳達出所拍攝物象的觸感或其他感覺特征。如表現(xiàn)人物皮膚的蒼老、玻璃的透明、玩偶的絨毛……這些質(zhì)感的表現(xiàn)，既可通過前期拍攝控制光影與色調(diào)，也可以在后期制作過程中對光影效果加以處理。

圖1 可見光譜圖[6]

3.1.1 前期光影與色調(diào)

前期光影與色調(diào)的控制主要是在拍攝過程中，通過對色溫的調(diào)整和對不同光線種類的運用實現(xiàn)。色溫是光源光色的尺度、光源光譜質(zhì)量最通用的指標，光的質(zhì)量是用色溫高低來表示的，色溫是以“完全輻射體”（一個不反射入射光的封閉的絕對黑體——碳塊）的溫度來表示一個實際基準，以K為符號。當(dāng)把這個絕對黑體在絕對零度逐漸加熱，其產(chǎn)生的變化，從黑到暗到紅，又從暗紅轉(zhuǎn)為黃白、最后變?yōu)榍喟祝玫降囊幌盗袦囟葦?shù)即各種色光色溫數(shù)[7]。它的主要作用是根據(jù)拍攝現(xiàn)場的情況改變光線的色差，在攝影機中還原被拍攝人或物的真實色彩，或是通過色溫改變拍攝環(huán)境的整體色度，調(diào)整到攝制者需要的色彩效果。

光線在拍攝中被分為自然光和人工光兩類，是根據(jù)光線的折射原理（直射和散射）和光線應(yīng)用產(chǎn)生的不同作用劃分的。利用自然界中太陽光線的直接照射和漫反射原理產(chǎn)生的光就是自然光；使用人造燈具，如回光燈、閃光燈、聚光燈等營造畫面氛圍或模擬自然光線效果的就是人工光。光線在塑造形象時，為烘托拍攝效果，會采用主光、輔光、背景光、逆光、側(cè)逆光、輪廓光等不同的光線表現(xiàn)手法，即為光線的應(yīng)用產(chǎn)生的不同作用。根據(jù)這些光線的種類，在拍攝過程中，通過調(diào)整光線的位置、強弱、光點的大小即可控制攝影機拍攝人、物的不同效果[8]。

3.1.2 后期光影處理

后期光影的處理主要通過非線性編輯系統(tǒng)和后期校色系統(tǒng)對已拍攝畫面進行光線調(diào)整和色彩調(diào)節(jié)。后期對光影的處理可以較好地彌補前期拍攝過程中出現(xiàn)的畫面色度過強或過弱、現(xiàn)場氛圍營造不夠到位、整體畫面偏色等現(xiàn)象，還能針對由于客觀條件限制或拍攝者主觀失誤所產(chǎn)生的畫面偏色、色調(diào)、明度不夠統(tǒng)一進行調(diào)整。

RGB（R:red紅色、G：Green綠色、B：Blue藍色）是從顏色發(fā)光的原理設(shè)定的。較之其他色彩空間模型（如CMYK、Lab等）其優(yōu)點在于采用數(shù)值變換調(diào)整的方式，根據(jù)信號點選擇色彩調(diào)整位置，對于色彩的判定更加精確、可靠。后期光影調(diào)整中，RGB三原色的數(shù)值各為0—255，制作者可以準確地通過數(shù)值判斷調(diào)整前后畫面間、不同點位的色彩一致性[9]。RGB色彩空間模型是目前國內(nèi)外使用最為廣泛、最有效的后期校色模型。RGB的混合色彩數(shù)值可以在如下公式中進行變換：

3.2 光感技術(shù)方案框架

由于前期光影與色調(diào)的處理和后期光影處理操作中都以RGB色彩空間模型為依據(jù)，按照動態(tài)圖像光線的變化、結(jié)合RGB空間色彩模型數(shù)值，參照視覺特征對畫面效果進行制作。后期制作過程中，由于素材、位置、畫面編輯方案、剪輯流程等相對固定在一臺或同一批次的編輯系統(tǒng)之中，在滿足畫面效果的同時，可以使用光感技術(shù)對數(shù)字影像進行光感分析、嵌入密鑰，生成光感嵌入算法和光感檢測算法，實現(xiàn)版權(quán)意義的構(gòu)建，從而完成對數(shù)字影像版權(quán)的保護。

基于光感技術(shù)的數(shù)字影像版權(quán)保護是在建立RGB色彩空間模型和后期光影處理中完成的，運用前期拍攝過程中攝影機的“點測光”原理，對畫面中的關(guān)鍵幀進行測光分析，抽出相同畫面、相同數(shù)值的測光點，加入光感算法，實現(xiàn)光感加密，從而應(yīng)用到整個數(shù)字影像作品中；后期版權(quán)驗證過程中，通過查詢關(guān)鍵幀的方式，定位加密后的任一關(guān)鍵幀圖像，以光感點還原為目標，進行光感檢測算法分析，實現(xiàn)驗證版權(quán)真?zhèn)蔚哪康摹；诠飧屑夹g(shù)的數(shù)字影像版權(quán)保護主要由光感密鑰植入（兩次植入）、光感嵌入算法、光感檢測算法三個關(guān)鍵部分組成。其框架如圖2所示。

任何數(shù)字影像作品都需要經(jīng)歷從素材到成品的過程，因此無論是拍攝的素材還是使用其他素材都需要導(dǎo)入非線性編輯系統(tǒng)中使用插入或覆蓋的編輯手法，完成對整部作品的創(chuàng)作[10]。在素材導(dǎo)入中，可使用設(shè)定某些光感加密信息或版權(quán)意義的光感密鑰對自主拍攝的素材畫面實現(xiàn)加密處理；包含他人版權(quán)或借用他人素材，在創(chuàng)作過程中需特別說明，無需使用加密技術(shù)。素材進入非線性編輯系統(tǒng)后，根據(jù)需要將零散素材導(dǎo)入故事板，進行聲畫編輯或特效處理。由于素材進入故事板這一過程一般為個性化選取后導(dǎo)入，每一段素材均需編輯者對素材內(nèi)容進行選取，在選取的過程中，嵌入光感算法，對畫面中所包含的光線進行分析，并根據(jù)算法植入代表版權(quán)意義的光感信息，分別對每一段故事板中的素材進行算法嵌入以保證數(shù)字影像整體都能夠?qū)崿F(xiàn)利用光感的版權(quán)保護。素材編輯完成后，需將分段素材合并輸出為一段完整的數(shù)字影像作品，在進入影像生成器合成的同時，第二次對素材進行光感密鑰加密處理。同時借助密鑰驗證光感嵌入算法的完整性和可靠性，輸出帶有光感加密的數(shù)字影像產(chǎn)品，進入網(wǎng)絡(luò)平臺予以發(fā)布。在用戶下載使用該產(chǎn)品的同時需要通過光感檢測算法的驗證，根據(jù)對不同用戶層級的授權(quán)，每一步驟驗證成功方可實現(xiàn)如下載、觀看、生成可導(dǎo)入非線性編輯系統(tǒng)的視頻格式素材等操作，實現(xiàn)由光感加密數(shù)字影像到對該影像進行解密使用的過程。

圖2 光感技術(shù)方案框架圖

3.3 錨點的確定與提取

光感技術(shù)是利用光線在畫面中存在的位置進行判斷分析，結(jié)合RGB數(shù)值進行定位的方法，RGB色彩空間模型是根據(jù)畫面分辨率的大小按照像素塊的排列順序進行數(shù)值計算。如對整個畫面的所有像素塊均進行算法加密，運算速度會大幅下降，影響后期制作和編輯速度，造成計算機硬件配置要求過高，編輯過程中設(shè)備停止工作等影響編輯進程的事故發(fā)生。因此要通過光感技術(shù)對畫面進行算法加密，實現(xiàn)版權(quán)保護，就必須要確定需要加密的關(guān)鍵像素塊，該像素塊既要普遍存在于整個故事板的編輯畫面之中，又要在加密算法嵌入后不影響整個畫面的視覺效果，同時，要能夠以此像素塊加密算法延展到周邊或同一畫面中的其他同數(shù)值或近似值像素塊中。

在網(wǎng)頁設(shè)計中，將用于迅速定位的網(wǎng)頁超鏈接稱為錨點；在平面圖形圖像設(shè)計中，將用于插入關(guān)鍵節(jié)點或關(guān)鍵調(diào)整位置的點也稱為錨點。在光感技術(shù)中，是否也可以選取一個關(guān)鍵的光感技術(shù)核心點或光感錨點，從而延展出周邊的光感數(shù)值，嵌入光感算法進行光感加密處理呢？答案是肯定的。那么如何確立光感錨點呢？圖3是幾幅同一圖形不同色度的畫面。從中不難看出，當(dāng)同一圖形出現(xiàn)了色彩近似的畫面時，人的視覺較難分辨和判斷，但如果選用RGB進行數(shù)值判斷則較為簡單。

圖3 同一圖形不同色度對比

利用這一技術(shù)手段，我們可以在數(shù)字影像畫面中確定RGB近似值較高的畫面標記為錨點，從而選取錨點附近或同畫面中與錨點數(shù)值相同或相似的像素塊，通過差值分析確定該影像的光感算法值，并應(yīng)用到整個故事板中，完成對數(shù)字影像產(chǎn)品錨點的加密。在用戶使用過程中，根據(jù)用戶下載時的授權(quán)驗證，找到加密時的若干個錨點，根據(jù)差值分析增減數(shù)值，完成對產(chǎn)品的解密，使用戶按照需求進行使用。圖4即為錨點數(shù)值確定的同一圖像中的近似點或相同點。

圖4 以錨點數(shù)值確定的圖像近似點

3.4 基于數(shù)值判斷的位置選擇與嵌入

初始錨點確定之后，即可計算出錨點所在的圖像坐標，通過圖像坐標值可以確定圖中不同位置與初始錨點相同或相似RGB值的其他錨點坐標。為了保證不同錨點之間數(shù)值的相似度，方便在不同錨點之間完成光感算法的驗證，錨點與錨點的相似值設(shè)定應(yīng)控制在每個RGB數(shù)值的±5以內(nèi)，從而不影響后期光感檢測算法的判定。

判定初始錨點的位置還應(yīng)先確定畫面中色溫的高低，簡單判定色溫的方式是以5 500k為標準白色，高于5 500k的畫面呈現(xiàn)偏紅或偏暖色調(diào)，低于5 500k則偏藍或偏冷。之后，根據(jù)RGB色值表，高色溫較為常用或在影像作品中出現(xiàn)次數(shù)較多的數(shù)值一般為R:94—255、G：97—255、B：0—132區(qū)間范圍內(nèi)的色彩；低色溫較為常用或在影像作品中出現(xiàn)次數(shù)較多的數(shù)值一般為R：0—176、G：90—244、B：112—230區(qū)間范圍內(nèi)的色彩。按照畫面拍攝的中間色調(diào)原則，RGB的理想值應(yīng)為 R：170—200、G：128—160、B：105—156之間。初始錨點位置的選擇應(yīng)根據(jù)RGB數(shù)值在這一區(qū)間與色溫偏色的RGB值取交集后確定。

圖5 通過RGB數(shù)值光感技術(shù)確定的錨點

圖5（a）是根據(jù)一部數(shù)字影像作品判斷后選取的初始錨點；圖5（b）是由初始錨點確定的數(shù)值延展出的可供光感技術(shù)提取的其他錨點。這部作品的色溫為6 100k，是一部典型的高色溫畫面，初始錨點的RGB數(shù)值分別為176、157、146，符合上文所述的RGB數(shù)值交集區(qū)間，選取的初始錨點可判定為有效錨點。

根據(jù)初始錨點的數(shù)值，在該畫面范圍內(nèi)尋找±5以內(nèi)的其他RGB數(shù)值，共選中了113個有效錨點。為保證算法分析過程中不占用較多的計算機運算和存儲，錨點需要進行篩選，篩選的原則是保留遠距離、合并近范圍的錨點，將確定10—15個延展點及其坐標位置，為進一步差值分析提供準確定位。圖6為確定了10個最終坐標錨點的畫面。

圖6 最終坐標錨點的畫面

3.5 光感提取與版權(quán)認證

在標記10個錨點之后，通過光感技術(shù)分析每個錨點的RGB數(shù)值，進而對數(shù)值進行分類運算和疊加處理，10個RGB數(shù)值均近似于176、157、146，根據(jù)RGB最大取值為255的規(guī)則，對相應(yīng)錨點分別疊加25，數(shù)值變?yōu)?96、177、166。當(dāng)RGB數(shù)值呈等值疊加，其色調(diào)將不會產(chǎn)生變化，色相飽和度和可變顏色將發(fā)生相應(yīng)的變更。由于錨點以像素塊形式確定坐標并選擇，單個像素塊產(chǎn)生的色彩變化將不會影響整個畫面的視覺效果。圖7為運用光感嵌入算法變更RGB數(shù)值后獲得的新圖像，與圖6對照后，未發(fā)現(xiàn)不同。

圖7 光感嵌入算法變更RGB數(shù)值后的新圖像

按照上述方式，將對應(yīng)錨點變換數(shù)值分別疊加10、40、60以及錨點數(shù)據(jù)中的極限值79后，得到RGB的四組數(shù)值分別為186、167、156, 216、197、186，236、217、206，255、236、225。四組數(shù)據(jù)變換后的取值如圖8所示（圖中由左至右為RGB數(shù)值從小到大排序）。從圖中可以看出當(dāng)RGB同時以相同數(shù)值增加，取值點向右側(cè)移動，色彩相應(yīng)減淡。圖9直觀反映了數(shù)值增減的變化與色調(diào)之間的關(guān)系。

圖8 數(shù)值變換取值圖

圖9 數(shù)值增加與色調(diào)關(guān)系圖

按照這一原則和光感嵌入算法，可以以初始錨點數(shù)值為原點，在整個素材庫中對該部作品所用素材進行完整搜索，確定每個素材中與初始錨點相似或相同的標記錨點，進行定位后按照初始錨點變更的數(shù)值進行算法分析和RGB數(shù)值變換，從而實現(xiàn)對故事板畫面版權(quán)意義的光感技術(shù)加密。

加密后的RGB結(jié)果數(shù)值、原始RGB數(shù)值和差值將以數(shù)據(jù)包的形式被存儲在數(shù)字影像中，根據(jù)數(shù)字影像作品的不同，分別占用存儲空間。用戶在下載和使用過程中，調(diào)用存儲數(shù)據(jù)，對數(shù)字影像內(nèi)容進行檢測分析。具體步驟如下：

步驟1：利用平臺檢測數(shù)字影像產(chǎn)品的加密內(nèi)容；

步驟2：查詢加密內(nèi)容中的標記錨點數(shù)量和錨點坐標，然后提取每一個被標記的錨點數(shù)值；

步驟3：依據(jù)錨點數(shù)值與嵌入的光感算法技術(shù)數(shù)據(jù)計算差值d和RGB閾值t，與存儲數(shù)據(jù)中的差值D和RGB初始閾值T進行比對：①若d=D，且t-d=T±5，則用戶為合法用戶，提取數(shù)字影像產(chǎn)品成功，可以播放或以正常視頻格式下載使用；②若d≠D或t-d≠T±5，則用戶為非法使用者，提取失敗。

4 結(jié)語

光作為數(shù)字影像處理中必不可少的一部分已經(jīng)被廣泛運用于影視的前期和后期，但在信息安全領(lǐng)域的運用尚制作少。隨著數(shù)字影像產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)平臺的不斷傳播，其安全性和可靠性令人擔(dān)憂，版權(quán)管理的重要性日益凸顯，特別是對原創(chuàng)數(shù)字影像的保護越來越受到關(guān)注[11]。影像技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，數(shù)字影像的盜版、侵權(quán)案件時有發(fā)生，都急切期盼著加強對數(shù)字影像版權(quán)的保護。后期光感技術(shù)的數(shù)字影像版權(quán)保護憑借其不可感知性、安全性、準確定位性必將能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字影像產(chǎn)品的內(nèi)容認證和版權(quán)保護，也將能夠成為信息安全領(lǐng)域的一個重要分支[12]。

本文以由光形成的數(shù)字影像為研究對象，利用光線在影視設(shè)備中的傳播原理和成像手段，結(jié)合數(shù)字影像的色彩空間模型分析了光感技術(shù)嵌入算法加密的實現(xiàn)和光感檢測算法解密的研究過程。針對光線與技術(shù)成像的原理，提出了用光感技術(shù)代替水印技術(shù)、元數(shù)據(jù)技術(shù)、流媒體緩存監(jiān)管技術(shù)等解決數(shù)字影像版權(quán)保護的系統(tǒng)方案，構(gòu)建了相對完整的數(shù)字影像光感技術(shù)方案。

目前數(shù)字影像技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字影像的網(wǎng)絡(luò)安全研究卻較少，導(dǎo)致數(shù)字影像在網(wǎng)絡(luò)平臺可以自由傳播、下載，甚至毫無版權(quán)可言的亂象。除了利用本文中所述的這些技術(shù)手段，是否還有更加有效、更加便捷的方式能夠解決這一問題，深入研究和解決這一問題必將創(chuàng)造一定的社會價值。隨著數(shù)字影像在各個行業(yè)和領(lǐng)域的不斷深入，影像的信息安全更需引起足夠的重視。光感技術(shù)作為數(shù)字影像中必不可缺的影像技術(shù)手段，已經(jīng)引起了數(shù)字影像制作和影像安全研究的關(guān)注，在其他領(lǐng)域，如人工智能、信息檢索與識別等方面也應(yīng)有較大的研究和應(yīng)用空間。