專利名稱：水印嵌入的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把水印嵌入到信息信號中。
背景技術(shù)：
在數(shù)字信號分送的范圍內(nèi)，例如經(jīng)由因特網(wǎng)來分送多媒體內(nèi)容的范圍內(nèi)，通常希望能夠提供防止未被授權(quán)地進一步分送已被分送的信號的保護。例如，這在分送受版權(quán)保護的材料的范圍內(nèi)是一個重要問題。這種情況的例子是電子音樂遞送系統(tǒng)，其中經(jīng)由因特網(wǎng)把例如歌曲之類的音頻內(nèi)容從服務(wù)器計算機分送到一個或多個客戶端計算機。
可以把數(shù)字水印嵌入到所分送的信息信號中以便標(biāo)記所分送的內(nèi)容并且使分送者或另一授權(quán)者能夠跟蹤所分送的內(nèi)容，例如跟蹤被發(fā)送到單個用戶的內(nèi)容。
通常，通過修改一個或多個信號參數(shù)來把水印添加到信號，以致稍后可以恢復(fù)所述修改，例如通過嵌入處理的逆過程，由此能夠檢測所述水印。通常，希望嵌入式水印是不可察覺的，例如通過聽取加有水印的音頻信號或查看加有水印的圖像或視頻信號都不可察覺。另一方面，水印應(yīng)當(dāng)是健壯的，例如對于信號惡化或諸如壓縮、調(diào)制、解調(diào)、濾波等信號處理步驟是健壯的。
從而，在加水印領(lǐng)域內(nèi)的一般問題在于在健壯性和可感知性(例如在音頻材料情況下的可聽度)之間找到適當(dāng)?shù)钠胶?。對于給定的音頻水印的健壯性，通常希望維持盡可能好地可聽度。
美國專利申請?zhí)?002/0090111公開了一種用于在MPEG2編碼之前把水印嵌入到圖像數(shù)據(jù)中的加水印系統(tǒng)。所編碼的信號被解碼并接受水印檢測。所檢測的水印信息被反饋到用于控制嵌入深度的水印嵌入控制器。盡管這能夠防止由于編碼過程而導(dǎo)致的使嵌入式水印消失，然而上述現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)具有這樣的缺點，所產(chǎn)生的加有水印的信號沒有在健壯性和可感知性之間維持最優(yōu)的平衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在不降低健壯性的情況下改進水印的可感知性。特別地是，在音頻信號的范圍內(nèi)，本發(fā)明的目的是在不損害嵌入式水印的健壯性的情況下，改進加有水印的音頻信號的可察覺的音頻質(zhì)量。
借助用于把水印信號嵌入到信息信號中以便獲得加有水印的信息信號的方法來解決上述及其它問題；所述方法包括-確定所述信息信號第一部分的預(yù)定第一屬性，所述預(yù)定第一屬性用于表示是否至少水印信號的預(yù)定第一部分可在所述信息信號的第一部分中檢測；-如果確定至少所述水印信號的第一部分在所述信息信號的第一部分中不可檢測，那么把至少所述水印的第一部分嵌入到所述信息信號的第一部分中以便獲得加有水印的信息信號；否則產(chǎn)生包括有所述信息信號的第一部分的加有水印的信息信號。
從而，嵌入過程分析是否部分信息信號本來就包括水印嵌入可能會引起的屬性。如果是這樣的話，那么不把水印嵌入到該部分信號中。從而，提供了一種用于為信息信號加水印的方法，所述方法在不顯著地損害嵌入式水印健壯性的情況下降低了信號修改量。
本發(fā)明的優(yōu)點在于避免了對信息信號的不必要修改，由此在不降低水印的健壯性的情況下改進了加有水印的信號的可感知性。
為了給出描述，術(shù)語信息信號指的是包括信息內(nèi)容的任何模擬或數(shù)字信號或數(shù)據(jù)，特別是要分送的感知信息，諸如圖像、電影、音頻或其組合。這種信息信號的例子包括多媒體信號，諸如視頻信號、音頻信號、圖像、圖片等。在某些實施例中，信息內(nèi)容被編碼為數(shù)字信息信號。例如，音頻信號可以依照音頻編碼方案來編碼，所述音頻編碼方案例如MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3、MPEG-2 AAC等。
術(shù)語數(shù)字水印包括任何數(shù)字數(shù)據(jù)項，將通過修改信息信號的采樣把所述數(shù)字數(shù)據(jù)項嵌入到所述信息信號中。優(yōu)選地是，加水印方案應(yīng)當(dāng)被這樣設(shè)計，以致水印是難以察覺的，即所述水印不會顯著地影響信息信號的質(zhì)量。在許多應(yīng)用中，水印還應(yīng)當(dāng)是健壯的，即所述水印在可能的信號處理操作之后仍然能夠被可靠地檢測。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，把至少水印的第一部分嵌入到信息信號的第一部分中以便獲得加有水印的信息信號的步驟包括-把至少所述水印的第一部分嵌入到所述信息信號的第一部分中以便獲得所修改的部分信號；-確定所修改的部分信號的預(yù)定第二屬性，所述第二屬性用于表示所述嵌入是否會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改；并且-如果確定所述嵌入會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改并且如果確定至少水印信號的第一部分在所述信息信號的第一部分中不可檢測，那么產(chǎn)生包括有所修改的部分信號的加有水印的信息信號；否則產(chǎn)生包括有所述信息信號的第一部分的加有水印的信息信號。
從而，嵌入過程分析嵌入到部分信號中的水印是否會導(dǎo)致可檢測的修改并且是否至少所述水印的第一部分本來便可在所述信息信號的第一部分中檢測，并且只有當(dāng)所述嵌入導(dǎo)致可檢測的修改并且同時至少所述水印的第一部分本來不可在所述信息信號的第一部分中檢測時，才把所述水印嵌入到該部分信號中。
進一步的優(yōu)點在于依照本發(fā)明的方法分析對信息信號的多次局部修改或微小修改，以便確定嵌入到信息信號某部分中的水印是否提供了可檢測的修改并且是否所述水印本來就存在于所述信息信號的第一部分中。從而，分析局部修改對全局水印檢測的必要性和影響并將其用于確定是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行給定的局部修改。
本發(fā)明另一優(yōu)點在于避免了不會顯著有助于水印檢測卻可能會導(dǎo)致質(zhì)量惡化的信號修改。
第二預(yù)定屬性可以是與第一預(yù)定屬性相同的屬性，并且作為選擇，它可以是不同的屬性。用于表示嵌入是否會導(dǎo)致可檢測的修改的適當(dāng)屬性的例子包括并且估計在相應(yīng)信號中的嵌入式水印符號。
在從屬權(quán)利要求中公開了進一步的優(yōu)選實施例。
本發(fā)明可以依照不同的方式來實現(xiàn)，包括上面和下面所述的方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備均用于產(chǎn)生結(jié)合首先提及的方法所描述的一個或多個好處和優(yōu)點，并且都具有結(jié)合首先提及的方法所描述的并且在從屬權(quán)利要求中所公開的優(yōu)選實施例一致的一個或多個優(yōu)選實施例。
應(yīng)當(dāng)注意，上面和下面所描述的方法特征可以用軟件來實現(xiàn)，并且在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或其它處理裝置中通過執(zhí)行計算機可執(zhí)行指令來實現(xiàn)。所述指令可以是加載到諸如RAM之類的存儲器中、來自存儲介質(zhì)或經(jīng)由計算機網(wǎng)絡(luò)來自另一計算機的程序代碼。作為選擇，所描述的特征可以通過硬連線電路來實現(xiàn)，而不是通過軟件或與軟件結(jié)合實現(xiàn)。
在這里和下面，術(shù)語處理裝置包括通用或?qū)Ｓ玫目删幊涛⑻幚砥?、?shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用電子電路等或其組合。
本發(fā)明進一步涉及用于把水印嵌入到信息信號中的設(shè)備；所述設(shè)備包括-分析裝置，用于確定所述信息信號第一部分的預(yù)定第一屬性，所述預(yù)定第一屬性用于表示是否至少所要嵌入的水印信號的預(yù)定第一部分可在所述信息信號的第一部分中檢測；-嵌入裝置，用于把至少所述水印的第一部分嵌入到所述信息信號的第一部分中以便獲得所修改的部分信號；-加有水印的信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生最終加有水印的信息信號；和-控制裝置，用于如果確定至少所述水印信號的第一部分在所述信息信號的第一部分中不可檢測，那么控制所述加有水印的信號產(chǎn)生器來把所修改的部分信號包括在最終加有水印的信息信號中；否則控制所述加有水印的信號產(chǎn)生器來把所述信息信號的第一部分包括在最終加有水印的信息信號中。
本發(fā)明進一步涉及一種借助在上面和下面所述的方法產(chǎn)生的加有水印的信息信號，所述加有水印的信息信號包括多個部分信號、多個在其中嵌入了各自水印符號的部分信號的第一子集、在其中沒有嵌入水印符號的部分信號的第二子集。
依照另一方面，本發(fā)明涉及一種用于把水印信號嵌入到信息信號中以便獲得加有水印的信息信號的方法；所述方法包括-把至少所述水印的第一部分嵌入到所述信息信號的第一部分中以便獲得所修改的部分信號；
-確定所修改的部分信號的預(yù)定第一屬性，所述第一屬性用于表示所述嵌入是否會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改；-如果確定所述嵌入會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改，那么產(chǎn)生包括有所修改的部分信號的加有水印的信息信號；否則產(chǎn)生包括有所述信息信號的第一部分的加有水印的信息信號。
從而，嵌入過程分析嵌入到部分信號中的水印是否會導(dǎo)致可檢測的修改，并且只有當(dāng)所述嵌入會導(dǎo)致可檢測的修改時才把所述水印嵌入到該部分信號中。從而，提供了一種用于為信息信號加水印的方法，所述方法在不顯著地損害嵌入式水印健壯性的情況下減少了信號修改量。
進一步的優(yōu)點在于依照本發(fā)明的方法分析對信息信號的多次局部修改或微小修改，以便確定嵌入到某部分信息信號中的水印是否提供了可檢測的修改。從而，分析局部修改對全局水印檢測的影響并將其用于確定是否應(yīng)當(dāng)執(zhí)行給定的局部修改。
本發(fā)明另一優(yōu)點在于避免了不會顯著有助于水印檢測卻可能會導(dǎo)致質(zhì)量惡化的信號修改。
本發(fā)明進一步涉及用于把水印嵌入到信息信號中的設(shè)備；所述設(shè)備包括-嵌入裝置，用于把至少所述水印的第一部分嵌入到所述信息信號的第一部分中以便獲得所修改的部分信號；-分析裝置，用于確定所修改的部分信號的預(yù)定第一屬性，所述第一屬性用于表示所述嵌入是否會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改；-加有水印的信號產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生最終加有水印的信息信號；和-控制裝置，用于如果確定所述嵌入會導(dǎo)致所述信息信號的第一部分的可檢測的修改，那么控制所述加有水印的信號產(chǎn)生器來把所修改的部分信號包括在最終加有水印的信息信號中；否則控制所述加有水印的信號產(chǎn)生器來把所述信息信號的第一部分包括在最終加有水印的信息信號中。


根據(jù)下面參考附圖所描述的實施例，本發(fā)明的這些及其它方面將得到闡明并變得更加清楚，其中圖1示出了用于嵌入水印的系統(tǒng)的實施例的示意性框圖；圖2示出了用于嵌入水印的系統(tǒng)的實施例的概括框圖；圖3示出了用于把水印嵌入到音頻信號中的系統(tǒng)的實施例的示意性框圖；圖4示意地圖示了用于圖3的水印嵌入器的窗口成形函數(shù)；和圖5示出了由圖3的分析部件所執(zhí)行的過程的實施例的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了用于嵌入水印的系統(tǒng)的實施例的示意性框圖。通常用100來指代的水印嵌入器接收信息信號x和水印信號w，所述水印信號w包括要被嵌入到所述信息信號x中的預(yù)定水印有效負載。
嵌入器100包括水印變換部件101，所述水印變換部件101接收水印信號w和信息信號x并且依照預(yù)定的水印方案來產(chǎn)生修改量信號m。這樣產(chǎn)生修改量信號m以致其可以與信息信號x相組合。例如，由水印變換部件101所執(zhí)行的處理可以包括調(diào)制水印信號等。下面將結(jié)合音頻水印嵌入器來描述變換部件的例子。修改量信號m被增益控制部件102縮放以產(chǎn)生縮放的修改量信號m’。增益控制部件102經(jīng)由從嵌入模型部件109所接收的控制信號108而被控制。嵌入模型部件109接收信息信號并且根據(jù)所述信息信號的預(yù)定屬性來確定水印的適當(dāng)嵌入強度。例如，嵌入模型部件可以實現(xiàn)已知的音質(zhì)模型。
縮放的修改量信號m’經(jīng)由開關(guān)106被饋送到加法器電路107。加法器電路107還接收信息信號x并且產(chǎn)生最終的水印信號y，信號y作為由從開關(guān)106所接收的信號修改的信息信號的組合。
縮放的修改量信號m’還被饋送到第二加法器電路103中，所述第二加法器電路103還接收信息信號x并且把所述信息信號x與所縮放的修改量信號m’相組合以產(chǎn)生加有水印的信號y’。
加有水印的信號y’被饋送到分析部件104中。分析部件104還接收信息信號x。分析部件104分析加有水印的信號y’和信息信號x的預(yù)定屬性以產(chǎn)生用于控制開關(guān)106的控制信號105。特別地是，分析部件104確定把修改量信號m’添加到信息信號x是否會對所述信息信號導(dǎo)致可檢測的修改。分析部件104還確定信息信號x是否本來就包括可能會由水印所引起的屬性。
如果滿足上述至少一個準(zhǔn)則，即如果添加修改量信號導(dǎo)致可檢測的修改和/或信息信號本來就包括可能會由水印所引起的屬性，那么嵌入所述水印往往不會改進隨后水印的可檢測性。據(jù)此，如果滿足上述至少一個準(zhǔn)則，那么分析部件104產(chǎn)生使開關(guān)106打開的相應(yīng)控制信號105，由此使信息信號的相應(yīng)部分未經(jīng)修改地穿過加法器107。在相反情況下，即當(dāng)不滿足上述任何一個準(zhǔn)則時，分析部件使開關(guān)106閉合，由此使信息信號的相應(yīng)部分將在加法器107中被修改。
應(yīng)當(dāng)理解的是，開關(guān)106可以被配置為使得從打開狀態(tài)到閉合狀態(tài)進行連續(xù)、平滑過渡，反之亦然，由此減少了由突變在水印信號y中所引起的可能的假象。在其它實施例中，開關(guān)106可以被替換為自動增益控制部件，用于根據(jù)上述兩個準(zhǔn)則的滿足程度來連續(xù)地控制修改強度。
從而，在上面公開了水印嵌入器的前饋實施例，其提供了對信息信號的最小修改。
圖2示出了用于嵌入水印的系統(tǒng)的實施例的概括框圖。通常用200來指代的嵌入器包括嵌入部件201和分析部件202。嵌入部件接收信息信號x和水印信號w，并且所述嵌入部件把水印w嵌入到所述信息信號中。所產(chǎn)生的水印信號y被饋送到分析部件202，所述分析部件202分析所述水印信號的預(yù)定屬性來確定添加所述水印是否會導(dǎo)致可檢測的修改，并且所打算的修改是否本來就包含在所述信號中。
下面將非常詳細地描述分析部件的具體例子，其中通過分析相應(yīng)信號的波形來檢測水印符號是否存在于信息信號中和水印信號的相應(yīng)幀中。為了測試上述準(zhǔn)則，可以由分析部件分析具體屬性的進一步例子，包括波形的短時包絡(luò)、FFT系數(shù)的相對幅度和/或相位、MDCT、DCT和小波變換系數(shù)的相對幅度、波形的自相關(guān)函數(shù)等。分析部件向用于根據(jù)上述準(zhǔn)則來控制嵌入的嵌入部件201產(chǎn)生控制信號203。特別地是，如果修改是不可檢測的或原始信號本來就包含所想要的屬性，那么分析部件202控制嵌入部件201把信息信號直接傳遞到輸出y而并不修改。從而，實現(xiàn)了減少了添加到主信號x的信息量，而不會損害檢測性能。
在某些實施例中，分析部件控制嵌入部件按如上所述來接通以及切斷水印信號。在其它實施例中，分析部件可以控制把水印嵌入到信息信號的哪個部分中。
圖3示出了用于把水印嵌入到音頻信號中的系統(tǒng)的實施例的示意性框圖。通常用300來指代的音頻水印嵌入器接收隨機水印序列w[k]和輸入音頻信號x[n]，并且通過修改音頻信號的包絡(luò)來把所述水印嵌入到音頻信號中。水印序列是水印符號的序列，例如符號的隨機序列。特別地是，把水印符號嵌入到輸入信號的各自幀中。在Aweke N.Lemma等人的“A Temporal Domain Audio WatermarkingTechnique”中描述了這種加水印技術(shù)，IEEE Trans.On SignalProcessing，2003年，第51卷第4號，第1088-1097頁，通過全部引用在此結(jié)合以供參考。
水印序列w[k]和輸入信號x[n]被饋送到變換部件301，所述變換部件301產(chǎn)生修改量信號m[n]。在此實施例中，變換部件包括多比率電路311，用于接收水印序列w[k]并把它轉(zhuǎn)換為緩慢變化的窄帶信號w[n]。對于w[k]的每個符號，信號w[n]由w[n]＝w[k]s[n]給出，其中s[n]是窗口成形函數(shù)。
圖4示意地圖示了用于圖3的水印嵌入器中窗口成形函數(shù)的例子。窗口成形函數(shù)401是雙相位窗口成形函數(shù)。然而，s[n]的其它選擇也是可以的。
再次參照圖3，變換部件301還包括用于過濾輸入信號x[n]的濾波器313和乘法器312。例如，濾波器313可以是帶通濾波器、高通濾波器等。乘法器312把所過濾的輸入信號314與由多比率電路311所產(chǎn)生的水印信號w[n]相乘來獲得修改量信號m[n]。從而，m[n]是包絡(luò)調(diào)制信號，其載體是輸入信號x[n]的過濾版本。
其余組件與結(jié)合圖1所描述的相應(yīng)塊類似。修改量信號m[n]由增益控制部件302縮放以產(chǎn)生縮放的修改量信號m’[n]。增益控制部件302經(jīng)由從音質(zhì)模型部件309所接收的控制信號308控制，所述音質(zhì)模型部件309用于控制水印的嵌入深度?？s放的修改量信號m’[n]經(jīng)由開關(guān)306被饋送到加法器電路307。加法器電路307還接收輸入信號x[n]并且產(chǎn)生最終的水印信號y[n]，y[n]作為由從開關(guān)306所接收的信號所修改的輸入信號的組合。在檢測端(未顯式地示出)，所述水印隨后被包絡(luò)判定電路檢測。
縮放的修改量信號m’[n]還被饋送到第二加法器電路303，所述第二加法器電路303還接收輸入信號x[n]并且把輸入信號與所縮放的修改量信號m’[n]相組合以產(chǎn)生加有水印的信號y’[n]。
加有水印的信號y’[n]被饋送到分析部件304。分析部件304包括分析塊341，所述分析塊341接收信號y’[n]和輸入信號x[n]，并且為信號y’[n]和x[n]確定水印估計。這些估計被饋送到分析部件的控制塊342，所述控制塊342產(chǎn)生用于控制開關(guān)306的控制信號305。特別地是，分析部件304確定把修改量信號m’[n]添加到輸入信號x[n]是否對輸入信號導(dǎo)致可檢測的修改，并且所述輸入信號x[n]是否本來就包括可能會由水印所引起的屬性。
現(xiàn)在參考圖5更詳細地描述分析部件304的操作。圖5示出了由分析部件304所執(zhí)行的步驟的流程圖。
由加法器307所產(chǎn)生的加有水印的信號可以被寫為y[n]＝x[n](1+Gw[n])，(1)其中G是由增益控制部件302所引入的嵌入強度或增益系數(shù)。這里為簡單起見，已經(jīng)假定濾波器313的過濾功能為H＝1。
為了給出描述，yk[n]表示對應(yīng)于第k個水印符號w[k]的輸出信號的第k個幀。從而，yk[n]可以被表示為yk[n]＝x[n](1+Gw[k]s[n])。
此外，為了給出描述，假定水印序列w[k]包括被均勻分布在間隔[-1，1]中的符號，并且還假定G＜＜1。
在水印檢測器中，通過使用下列表達式首先提取輸入水印符號w[k]的估計wk[k]來估計水印
wk[k]=Σn=kTs(k+1/2)Ts-1|yk[n]|(2)2-Σn=(k+1/2)Ts(k+1)Ts-1|yk[n]|2Σn=kTs(k+1/2)Ts-1|yk[n]|2+Σn=(k+1/2)Ts(k+1)Ts-1|yk[n]|2]]>這里，Ts是在多個采樣中所測量的幀的長度。在上述方程式中，不失一般性，Ts已經(jīng)被假定為偶數(shù)。應(yīng)當(dāng)注意，上述表達式還假定窗口成形函數(shù)是如圖4中所圖示的雙相位函數(shù)。對于其它類型的窗口成形函數(shù)，可以使用其它形式的估計。
對于方程式(2)中的和引入以下簡寫Eyt[k]=Σn=kTs(k+1/2)Ts-1|yk[n]|2]]>Eyu[k]=Σn=(k+1/2)Ts(k+1)Ts-1|yk[n]|2,]]>所估計的水印wk[k]可以被寫為wy[k]=Eyt[k]-Eyu[k]Eyt[k]+Eyu[k]---(3).]]>為了以下描述，假定水印序列是隨機選擇符號的二進制序列w[k]∈{-1，1}。從而，在這種情況下，如果所估計的水印符號wk[k]具有與w[k]相同的符號，那么成功地檢測水印符號。
參照圖5，在初始步驟501中，分析部件確定在加有水印的信號y’[n]的第k個幀中所估計的水印wy’[k]。在上述實施例中，分析部件可以依照被應(yīng)用于信號y’的方程式(3)來計算wy’[k]，即依照wy′[k]=Ey′t[k]-Ey′u[k]Ey′t[k]+Ey′u[k]]]>在步驟502，分析部件確定所估計的水印wy’[k]是否對應(yīng)于實際上嵌入的水印w[k]。在具有二進制水印符號的實施例中，此測試簡化為僅僅把wy’[k]和w[k]的極性相比較。如果sign(wy’[k])≠sign(w[k])，那么分析部件確定所述嵌入不會導(dǎo)致可檢測的改變并且產(chǎn)生使開關(guān)306打開的相應(yīng)控制信號(步驟503)。從而，并不修改對應(yīng)于第k個水印符號的信號部分。在一個實施例中，可以以較高的嵌入強度來重復(fù)以上測試，并且如果以最大嵌入強度的嵌入不會導(dǎo)致可檢測的修改，那么打開開關(guān)306。
如果分析部件確定可檢測的改變，那么所述過程繼續(xù)至步驟504，其中確定了在輸入信號x[n]的第k個幀中所估計的水印wx[k]。在上述實施例中，分析部件可以依照應(yīng)用于信號x的方程式(3)來計算wx[k]，即依照wx[k]=Ext[k]-Exu[k]Ext[k]+Exu[k].]]>在步驟505，分析部件確定在修改之前水印w[k]是否已經(jīng)存在于輸入信號，即所估計的水印wx[k]是否對應(yīng)于要嵌入的w[k]符號。同樣在具有二進制水印符號的實施例中，此測試簡化為僅僅把wx[k]和w[k]的極性相比較。如果sign(wx[k])＝sign(w[k])，那么分析部件確定水印符號w[k]本來就存在于輸入信號中并且產(chǎn)生使開關(guān)306打開的相應(yīng)控制信號，即所述過程進行到步驟503。
否則，即如果不滿足上述任何一個準(zhǔn)則，那么所述過程進行到步驟506，其中分析部件產(chǎn)生使開關(guān)306閉合的控制信號。
在圖3的嵌入器中，步驟502和504由分析塊341執(zhí)行，而上述分析過程的其余步驟由控制塊342執(zhí)行。
概括地說，如果滿足以下任何一個條件，那么分析部件打開開關(guān)306sign(wx[k])＝sign(w[k])sign(wy，[k])≠sign(w[k])(4)在第一實例中，因為原始的音頻信號本來就包括檢測所想要的屬性，所以打開開關(guān)。從而，不必進一步修改輸入信號。在第二實例中，因為所述修改不會導(dǎo)致對水印符號的正確檢測，所以打開開關(guān)。從而，修改可能會影響信號質(zhì)量而不起任何作用。
如在先前實施例中，應(yīng)當(dāng)理解的是，開關(guān)306可以被配置為從打開狀態(tài)到閉合狀態(tài)進行連續(xù)、平滑過渡，反之亦然，由此減少了由突變在水印信號y中所引起的可能的假象。在其它實施例中，開關(guān)306可以被替換為自動增益控制部件，用于根據(jù)上述兩個準(zhǔn)則的滿足程度來連續(xù)地控制修改強度。
在本實施例的又一變化中，可以通過用以下條件代替方程式(4)的以上條件來獲得更健壯的結(jié)果sign(wx[k]-εsign(w[k]))＝sign(w[k])sign(wy，[k]-εsign(w[k]))≠sign(w[k])
這里ε是很小的正實數(shù)。
在上面，公開了能夠減少修改信息信號的水印嵌入方法和系統(tǒng)。特別地是，對于添加相同的信息量，所公開的系統(tǒng)產(chǎn)生較好的健壯性。相反地，對于相同的健壯性，所公開的系統(tǒng)會較少地修改輸入信號，由此提供感觀上改進的信號質(zhì)量。
應(yīng)當(dāng)注意，以上設(shè)備可以被實現(xiàn)為通用或?qū)Ｓ每删幊涛⑻幚砥?、?shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯陣列(PLA)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用電子電路等或其組合。
應(yīng)當(dāng)注意到，上述實施例說明并不局限本發(fā)明，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的情況下可以設(shè)計很多替換的實施例。
例如，本發(fā)明不局限于音頻文件，而是可以結(jié)合任何其它信息信號使用，諸如電影、圖片、多媒體數(shù)據(jù)等。
在權(quán)利要求中，不應(yīng)當(dāng)將括號內(nèi)的任何參考符號看作是對權(quán)利要求的限制。詞“包括”并不排除那些沒有列在權(quán)利要求中的元件或步驟的存在。位于元件之前的詞“一個”或“一種”并不排除存在多個這樣的元件。
本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件的硬件來實現(xiàn)，也可以借助于適當(dāng)編程的計算機來實現(xiàn)。在產(chǎn)品權(quán)利要求所列舉的一些裝置中，這些裝置中的幾個可以被具體化為同一個硬件項。起碼的事實在于在彼此不同的從屬權(quán)利要求中所提到的某些方法，并不表明著把這些方法結(jié)合是無益的。
權(quán)利要求
1.一種用于把水印信號嵌入到信息信號中以便獲得加有水印的信息信號的方法；所述方法包括-確定所述信息信號第一部分的預(yù)定第一屬性，所述預(yù)定第一屬性用于表示是否至少所述水印信號的預(yù)定第一部分可在所述信息信號的第一部分中檢測；-如果確定至少所述水印信號的第一部分在所述信息信號的第一部分中不可檢測，那么把至少所述水印的第一部分嵌入在所述信息信號的第一部分中以便獲得加有水印的信息信號；否則產(chǎn)生包括有所述信息信號第一部分的加有水印的信息信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中把至少所述水印的第一部分嵌入在信息信號的第一部分中以便獲得加有水印的信息信號包括-把至少所述水印的第一部分嵌入在所述信息信號的第一部分中以便獲得所修改的部分信號；-確定所修改的部分信號的預(yù)定第二屬性，所述第二屬性用于表示所述嵌入是否會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改；并且-如果確定所述嵌入會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改并且如果確定至少水印信號的第一部分在所述信息信號的第一部分中不可檢測，那么產(chǎn)生包括有所修改的部分信號的加有水印的信息信號；否則產(chǎn)生包括有所述信息信號的第一部分的加有水印的信息信號。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法；其中確定預(yù)定第一屬性包括根據(jù)所述信息信號的信號幀序列的第一信號幀來確定估計的第一水印符號；并且其中把至少所述水印的第一部分嵌入到所述信息信號的第一部分中以便獲得加有水印的信息信號包括-確定所估計的第一水印符號是否匹配水印符號序列的預(yù)定第一水印符號；并且-如果所估計的第一水印符號不與第一水印符號相匹配，那么把所述第一水印符號嵌入到所述第一信號幀中以便獲得最終加有水印的信號幀；否則選擇所述第一幀作為最終加有水印的信號幀。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中把所述第一水印符號嵌入到所述第一信號幀中以便獲得最終加有水印的信號幀進一步包括-把所述第一水印符號嵌入到所述第一信號幀中以便獲得所修改的信號幀-根據(jù)所修改的信號幀來確定所估計的第二水印符號；-確定所估計的第二水印符號是否匹配所述第一水印符號；并且-如果所估計的第二水印符號與所述第一水印符號相匹配并且如果所估計的第一水印信號不與所述第一水印信號相匹配，那么把所修改的信號幀選擇為最終加有水印的信號幀；否則把所述第一信號幀選擇為最終加有水印的信號幀。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信息信號是音頻信號并且其中水印信號是音頻水印信號。
6.如權(quán)利要求1到5中任何一個所述的方法，其中所述信息信號被分成幀序列，并且所述信息信號的第一部分是所述幀序列中的第一個。
7.如權(quán)利要求1到6中任何一個所述的方法，其中所述水印的第一部分至少包括水印符號序列中的第一水印符號。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中水印符號序列包括二進制水印符號序列。
9.一種用于把水印嵌入到信息信號中的設(shè)備；所述設(shè)備包括-分析裝置(104；202；304)，用于確定所述信息信號第一部分的預(yù)定第一屬性，所述預(yù)定第一屬性用于表示是否至少所要嵌入的水印信號的預(yù)定第一部分可在所述信息信號的第一部分中檢測；-嵌入裝置(103，107；201；303，307)，用于把至少所述水印的第一部分嵌入在所述信息信號的第一部分中以便獲得所修改的部分信號；-加有水印的信號產(chǎn)生器(106，107；201；306，307)，用于產(chǎn)生最終加有水印的信息信號；和-控制裝置(104；202；342)，用于如果確定至少所述水印信號的第一部分在所述信息信號的第一部分中不可檢測，那么控制所述加有水印的信號產(chǎn)生器來把所修改的部分信號包括在最終加有水印的信息信號中；否則控制所述加有水印的信號產(chǎn)生器來把所述信息信號的第一部分包括在最終加有水印的信息信號中。
10.一種借助如權(quán)利要求1到8中任何一個所述的方法所產(chǎn)生的加有水印的信息信號，所述加有水印的信息信號包括多個部分信號，所述多個部分信號的第一子集其中嵌入了各自的水印符號，部分信號的第二子集其中沒有嵌入水印符號。
11.一種用于把水印信號嵌入到信息信號中以便獲得加有水印的信息信號的方法；所述方法包括-把至少所述水印的第一部分嵌入到所述信息信號的第一部分中以便獲得所修改的部分信號；-確定所修改的部分信號的預(yù)定第一屬性，所述第一屬性用于表示所述嵌入是否會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改；-如果確定所述嵌入會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改，那么產(chǎn)生包括有所修改的部分信號的加有水印的信息信號；否則產(chǎn)生包括有所述信息信號的第一部分的加有水印的信息信號。
12.一種用于把水印嵌入到信息信號中的設(shè)備；所述設(shè)備包括-嵌入裝置(103；201；303)，用于把至少所述水印的第一部分嵌入在所述信息信號的第一部分中以便獲得所修改的部分信號；-分析裝置(104；202；304)，用于確定所修改的部分信號的預(yù)定第一屬性，所述第一屬性用于表示所述嵌入是否會導(dǎo)致對所述信息信號的第一部分的可檢測的修改；-加有水印的信號產(chǎn)生器(106，107；201；306，307)，用于產(chǎn)生最終加有水印的信息信號；和-控制裝置(104；202；342)，用于如果確定所述嵌入會導(dǎo)致所述信息信號的第一部分的可檢測的修改，那么控制所述加有水印的信號產(chǎn)生器來把所修改的部分信號包括在最終加有水印的信息信號中；否則控制所述加有水印的信號產(chǎn)生器來把所述信息信號的第一部分包括在最終加有水印的信息信號中。
全文摘要
公開了用于把水印嵌入到信息信號中以便獲得加有水印的信息信號的方法和系統(tǒng)。嵌入水印的方法包括步驟確定所述信息信號第一部分的預(yù)定第一屬性，所述預(yù)定第一屬性用于表示是否至少所述水印信號的預(yù)定第一部分可在所述信息信號的第一部分中檢測；如果確定至少所述水印信號的第一部分在所述信息信號的第一部分中不可檢測，那么把至少所述水印的第一部分嵌入在所述信息信號的第一部分中以便獲得加有水印的信息信號；否則產(chǎn)生包括有所述信息信號第一部分的加有水印的信息信號。
文檔編號G10L19/018GK1894743SQ200480037637
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者A·N·勒馬 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司