專利名稱：水印檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)信息信號(hào)中的水印。
加水印是一種把某種標(biāo)簽加到信息信號(hào)的技術(shù)。在其上加上水印的信息信號(hào)代表數(shù)據(jù)文件、靜止圖像、視頻、音頻或任何其它種類的媒體內(nèi)容。標(biāo)簽在信息信號(hào)被分發(fā)之前嵌入到信息信號(hào)。標(biāo)簽通常以在正常條件下不可感知的方式被加上，以使得它不惡化信息信號(hào)，例如被加到音頻文件上的水印在正常收聽(tīng)條件下應(yīng)當(dāng)是聽(tīng)不見(jiàn)的。然而，水印應(yīng)當(dāng)是足夠魯棒的，即使在信息信號(hào)在傳輸期間經(jīng)受諸如編碼或壓縮、調(diào)制等的正常的處理時(shí)仍舊是可檢測(cè)的。
許多加水印方案利用相關(guān)作為檢測(cè)技術(shù)，在測(cè)試中的信號(hào)與包含已知的水印的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)。在這些系統(tǒng)中，水印的存在由相關(guān)的結(jié)果中一個(gè)或多個(gè)峰表示。Ton Kalker等，“A Video WatermarkingSystem for Broadcast Monitoring”，Proceedings of the SPIE，Bellingham，Virginia vol.3657，25 January 1999，pp.103-112的論文描述用于檢測(cè)廣播視頻內(nèi)容中水印的存在的方案。在該論文中，把最終得到的相關(guān)峰的高度與閾值進(jìn)行比較，以決定音頻視頻內(nèi)容是否加水印。閾值被選擇為使得假陽(yáng)性概率(當(dāng)事實(shí)上音頻視頻未加水印時(shí)聲稱存在水印的概率)適當(dāng)?shù)氐汀５湫偷拈撝凳?σ(即，相關(guān)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差的5倍)。
在大多數(shù)應(yīng)用中，加水印的內(nèi)容將經(jīng)受在水印被嵌入在內(nèi)容中的點(diǎn)與水印的位置被檢測(cè)出的點(diǎn)之間的各種處理操作。內(nèi)容處理的通常的例子是有損壓縮，諸如MPEG編碼。典型地，處理的影響是降低通常預(yù)期在水印檢測(cè)處理期間出現(xiàn)的相關(guān)峰。因此，當(dāng)試圖檢測(cè)已經(jīng)受這樣的處理的內(nèi)容中的水印時(shí)，基于尋找相關(guān)峰的水印檢測(cè)技術(shù)的性能大大地降低。
本發(fā)明尋求提供一種檢測(cè)信息信號(hào)中的水印的改進(jìn)的方法。
因此，本發(fā)明的第一方面提供一種檢測(cè)信息信號(hào)中的水印的方法，包括
通過(guò)把信息信號(hào)與水印，對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置，進(jìn)行相關(guān)而得到一組相關(guān)結(jié)果；以及通過(guò)比較該組相關(guān)結(jié)果的至少一部分與有關(guān)在結(jié)果中的相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息而確定水印是否存在。
使用有關(guān)相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息可以提高檢測(cè)器的靈敏度。這是因?yàn)闄z測(cè)器可以尋找特定形狀的峰，而不是僅僅依賴于超過(guò)某個(gè)高度的點(diǎn)的出現(xiàn)。
檢測(cè)在一項(xiàng)媒體內(nèi)容中僅僅很弱地存在的水印的能力也提供允許水印更弱地嵌入在內(nèi)容中的任選項(xiàng)，由此減小其在潛在的欺詐方的監(jiān)視下的可視度，或減小其在正常的觀看條件下它的感知度。
這里描述的功能可以以軟件、硬件或它們的組合被實(shí)施。因此，本發(fā)明的另一個(gè)方面提供用于執(zhí)行方法的軟件。將會(huì)看到，軟件可以在設(shè)備的工作期限期間的任意點(diǎn)被安裝在主機(jī)設(shè)備。軟件可被存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)器裝置、硬盤、光盤或其它機(jī)器可讀的存儲(chǔ)媒體。軟件可以作為在機(jī)器可讀的媒體上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被傳遞或它可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接被直接下載到設(shè)備。
本發(fā)明的另外的方面提供用于執(zhí)行該方法的任何步驟的水印檢測(cè)器，和用于呈現(xiàn)響應(yīng)于水印檢測(cè)器的輸出的信息信號(hào)的設(shè)備。
雖然所描述的實(shí)施例引用處理圖像或視頻信號(hào)(包括數(shù)字影院內(nèi)容)，但將會(huì)看到，信息信號(hào)可以是代表音頻或任何其它種類的媒體內(nèi)容的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參照附圖僅僅作為例子描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1顯示把水印嵌入到一項(xiàng)內(nèi)容中的已知方法；圖2顯示用于檢測(cè)在一項(xiàng)內(nèi)容中水印的存在的第一裝置；圖3和4顯示在檢測(cè)器和方法中使用的相關(guān)結(jié)果的表；圖5顯示相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)的曲線圖；圖6顯示在圖2的裝置中使用的、存儲(chǔ)的形狀數(shù)據(jù)的例子；圖7顯示用于存儲(chǔ)形狀數(shù)據(jù)的單元；圖8顯示用于檢測(cè)在一項(xiàng)內(nèi)容中水印的存在的第二裝置；圖9顯示偏置檢測(cè)對(duì)于相關(guān)結(jié)果集群的影響的曲線圖；圖10顯示用于呈現(xiàn)體現(xiàn)水印檢測(cè)器的內(nèi)容的設(shè)備。
作為基礎(chǔ)知識(shí)，并且為了理解本發(fā)明，參照?qǐng)D1概略地描述嵌入水印的處理過(guò)程。水印圖案w(K)通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)基本水印圖案w被構(gòu)建。在數(shù)據(jù)的有用負(fù)荷要由水印載送的場(chǎng)合下，使用多個(gè)基本水印圖案。水印圖案w(K)根據(jù)要被嵌入的有用負(fù)荷--多比特代碼K--進(jìn)行選擇。代碼通過(guò)選擇多個(gè)基本圖案w和把它們互相偏移特定的距離和方向而被代表。組合的水印圖案w(K)代表可以加到內(nèi)容的噪聲圖案。水印圖案w(K)具有M×M比特的大小，以及典型地比起該項(xiàng)內(nèi)容小得多。因此，M×M圖案被重復(fù)(貼片)14成較大的圖案，它匹配于內(nèi)容數(shù)據(jù)的格式。在圖像的情形下，圖案w(K)被拼貼14成使得它等于它將與其組合的圖像的大小。
內(nèi)容信號(hào)被接收和被緩存16。在內(nèi)容信號(hào)中的局部活動(dòng)性λ(X)的測(cè)量在每個(gè)像素位置處被得到18。這提供對(duì)于加性噪聲的可視度的測(cè)量，以及該測(cè)量被使用來(lái)縮放水印圖案W(K)。這防止水印在內(nèi)容中是可感知的，諸如在圖像中相等亮度的區(qū)域?？偟目s放因子s在乘法器22處加到水印上，以及這確定水印的總的強(qiáng)度。s的選擇是在所需要的魯棒程度與對(duì)于水印應(yīng)當(dāng)可感知的程度的要求之間的折衷。最后，水印信號(hào)W(K)被加到24內(nèi)容信號(hào)。最終得到的、具有被嵌入在其中的水印的信號(hào)然后經(jīng)受作為該內(nèi)容的正常分布的一部分的各種不同的處理步驟。
圖2顯示水印檢測(cè)器100的示意圖。水印檢測(cè)器接收可以加水印的內(nèi)容。在以下的說(shuō)明，該內(nèi)容被假設(shè)為圖像或視頻內(nèi)容。水印檢測(cè)可以對(duì)于各個(gè)幀或?qū)τ趲慕M被執(zhí)行。積累的幀被劃分成大小M×M的塊(例如M＝128)，然后被折疊到大小M×M的緩存器。這些初始步驟被顯示為塊50。在緩存器中的數(shù)據(jù)然后經(jīng)受快速傅立葉變換52。檢測(cè)處理的下一個(gè)步驟確定在緩存器中保存的數(shù)據(jù)中水印的存在。為了檢測(cè)緩存器是否包括特定的水印圖案W，將緩存器內(nèi)容和預(yù)期的水印圖案進(jìn)行相關(guān)。由于內(nèi)容數(shù)據(jù)可包括多個(gè)水印圖案，顯示多個(gè)并行的支路60，61，62，每個(gè)支路執(zhí)行與基本水印圖案W0，W1，W2之一的相關(guān)。其中的一個(gè)支路被詳細(xì)地顯示。同時(shí)計(jì)算對(duì)于基本圖案Wi的所有可能的位移向量的相關(guān)值?；舅D案Wi(i＝0，1，2)在與數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)之前經(jīng)受快速傅立葉變換(FFT)。該組相關(guān)值然后經(jīng)受逆快速傅立葉變換63。相關(guān)運(yùn)算的全部細(xì)節(jié)在US 6,505,223 B1中描述。
在相關(guān)運(yùn)算中使用的傅立葉系數(shù)是具有實(shí)部與虛部的復(fù)數(shù)，代表幅度和相位。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果摒棄幅度信息而只考慮相位，則檢測(cè)器的可靠度被大大地提高?？梢栽诎袋c(diǎn)乘法以后和在逆傅立葉變換63之前執(zhí)行幅度歸一化運(yùn)算。歸一化電路的運(yùn)算包括把每個(gè)系數(shù)按點(diǎn)除以它的幅度。這個(gè)總的檢測(cè)技術(shù)被稱為僅僅對(duì)稱相位的匹配濾波(SPOMF)。
來(lái)自以上的處理的該組相關(guān)結(jié)果被存儲(chǔ)在緩存器64中。小的示例組的相關(guān)結(jié)果被顯示于圖3。加水印的內(nèi)容通過(guò)相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)中存在峰來(lái)表示。通過(guò)觀看曲線圖形式的相關(guān)結(jié)果，可以更好地了解峰的形狀，相關(guān)值被畫出為在曲線圖的基線以上的高度，如圖5所示。該組相關(guān)結(jié)果被檢查，以便識(shí)別可能是由于在內(nèi)容數(shù)據(jù)中存在水印而出現(xiàn)的峰。水印的存在可以由陡峭的孤立的、顯著高度的峰來(lái)表示，雖然大多數(shù)孤立的峰趨于代表由于噪聲造成的虛假匹配。更多半地，在內(nèi)容分發(fā)期間先前的處理操作將使得由于水印引起的相關(guān)峰在相關(guān)結(jié)果中幾個(gè)相鄰的位置處模糊不清。初始處理步驟65標(biāo)識(shí)可代表相關(guān)峰的相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)的候選的集群。用于識(shí)別候選峰的技術(shù)在以后更詳細(xì)地描述。
一旦候選峰被識(shí)別，就測(cè)試每個(gè)候選峰，以確定誰(shuí)代表由于水印造成的相關(guān)峰。在集群中相關(guān)結(jié)果與來(lái)自存儲(chǔ)裝置80的、代表預(yù)期的峰形狀的數(shù)據(jù)81進(jìn)行互相關(guān)82。這個(gè)互相關(guān)的結(jié)果給出在被存儲(chǔ)在緩存器64中的數(shù)據(jù)形狀與預(yù)期形狀之間的相似性的表示?；ハ嚓P(guān)結(jié)果在峰檢測(cè)單元85中與閾值進(jìn)行比較。在這個(gè)比較85中使用的閾值不是恒定的數(shù)值，而是按照預(yù)期形狀以自適應(yīng)的方式被設(shè)置的。閾值取決于預(yù)期的峰高度的平方和，可被稱為預(yù)期的峰形狀的能量。這具有將互相關(guān)值進(jìn)行歸一化的效果。這個(gè)步驟減小在實(shí)際的結(jié)果集群與預(yù)期的結(jié)果形狀之間的誤匹配的發(fā)生，僅僅因?yàn)轭A(yù)期形狀具有高的能量。實(shí)際上，這要求預(yù)期的峰形狀具有單位能量。
存儲(chǔ)的形狀數(shù)據(jù)也被用作為候選搜索級(jí)65的一部分。例如，在知道相對(duì)較平坦的形狀是預(yù)期時(shí)，候選搜索級(jí)65可以降低它使用來(lái)選擇候選集群的閾值，這樣，在相關(guān)結(jié)果中的低峰不被排除。
有各種各樣收集存儲(chǔ)的形狀數(shù)據(jù)的方法。形狀數(shù)據(jù)可以作為與檢測(cè)器100相伴隨的和連同檢測(cè)器一起被安裝的文件被提供?？梢园凑罩芷诘脑瓌t提供更新。替換地，或除了使用初始數(shù)據(jù)組以外，有可能檢測(cè)器在使用時(shí)根據(jù)它觀察的相關(guān)結(jié)果獲取形狀數(shù)據(jù)。
可以存儲(chǔ)一個(gè)形狀數(shù)據(jù)的表格，該表格是按照以下項(xiàng)目被安排的在分發(fā)期間內(nèi)容信號(hào)經(jīng)受的處理、內(nèi)容信號(hào)的類型、或分發(fā)信道的類型。在分發(fā)期間內(nèi)容信號(hào)經(jīng)受的每種類型的處理對(duì)于該信號(hào)中的數(shù)據(jù)有一個(gè)效果，這將影響在檢測(cè)器100測(cè)試水印的存在時(shí)相關(guān)峰的形狀。每個(gè)處理的效果可被觀察到和作為形狀信息被存儲(chǔ)在單元80中。在有可能量化在分發(fā)期間內(nèi)容信號(hào)經(jīng)受了何種處理的場(chǎng)合下，在檢測(cè)器的互相關(guān)級(jí)82中有可能加上適當(dāng)?shù)男螤睢Ｔ谛盘?hào)已經(jīng)受多種處理的場(chǎng)合下(例如MPEG編碼和用于在無(wú)線信道上傳輸?shù)木幋a)，可以組合多個(gè)形狀數(shù)據(jù)，或可以檢索相應(yīng)于處理的具體的組合的適當(dāng)?shù)臉影?。樣板可被存?chǔ)用于各種各樣的通常使用的內(nèi)容類型或分發(fā)方法，例如在廣播信道上接收的MPEG視頻；經(jīng)由有線連接接收的MP3音頻內(nèi)容；經(jīng)由無(wú)線連接接收的內(nèi)容。有關(guān)內(nèi)容或分發(fā)類型的信息作為輸入40被提供到單元80，信息40是從接收機(jī)的另一個(gè)部分得到的。樣板可被提供用于不同的內(nèi)容比特速率，例如MPEG 2Mbps，4Mbps，6Mbps等等；格式變換，例如PAL→NTSC，NTSC→PAL；以及MPEG與格式變換的組合。這個(gè)數(shù)據(jù)表由水印檢測(cè)器的制造商確定，以及相關(guān)的設(shè)置在安裝時(shí)被編程到檢測(cè)器。樣板可以通過(guò)對(duì)檢測(cè)器更新而被改變。
形狀數(shù)據(jù)包括一組數(shù)字值，它們一起規(guī)定預(yù)期峰的形狀。形狀是由組中數(shù)字值的相對(duì)大小引起的。數(shù)值組可被縮放成任何大小。因此，它是峰的形狀，而不是在互相關(guān)級(jí)82中被比較的大小。圖6顯示可被單元80存儲(chǔ)的形狀信息表的類型例子。每種內(nèi)容、處理、或處理的組合102與由單元85使用的形狀數(shù)據(jù)103和檢測(cè)閾值104有關(guān)。雖然形狀數(shù)據(jù)103在這里以圖形形式被顯示，但事實(shí)上它將包括一同規(guī)定預(yù)期峰形狀的一組數(shù)字值。
在例如檢測(cè)器沒(méi)有接收到有關(guān)該內(nèi)容已經(jīng)受何種處理的信息的場(chǎng)合下，或在接收設(shè)備本身不知道這個(gè)信息的場(chǎng)合下，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的這樣的使用是不可能的。在這種情形下，可以使用各種不同的技術(shù)來(lái)估計(jì)預(yù)期峰的形狀。圖7顯示在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)得到形狀數(shù)據(jù)的移動(dòng)平均值的實(shí)施例。來(lái)自相關(guān)結(jié)果緩存器(或候選搜索單元65)的新的峰形狀信息83被發(fā)送到平均功能塊91。從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)90檢索92諸如先前的運(yùn)行平均值那樣的先前的形狀數(shù)據(jù)，計(jì)算新的平均值，以及返回93更新的平均值用于存儲(chǔ)。移動(dòng)平均可以通過(guò)先前的D檢測(cè)被計(jì)算。D的數(shù)值是取決于應(yīng)用的，以及將取決于相對(duì)于內(nèi)容/處理保持為恒定的時(shí)間周期的每秒執(zhí)行的檢測(cè)次數(shù)。這個(gè)方法在施加到內(nèi)容的處理在幾個(gè)檢測(cè)時(shí)間周期上保持為恒定的場(chǎng)合下可以是特別成功的。在有關(guān)內(nèi)容的類型、分發(fā)處理、或用于內(nèi)容的信道的信息是已知的場(chǎng)合下，可以在一段時(shí)間間隔內(nèi)得到多個(gè)存儲(chǔ)的樣板，每個(gè)與那些處理或信道有關(guān)。再次參照?qǐng)D7，單元80還包括接收信息40和從存儲(chǔ)裝置90檢索適當(dāng)?shù)男螤顢?shù)據(jù)與閾值的適當(dāng)接口95。形狀數(shù)據(jù)81被發(fā)送到互相關(guān)器82以及判決閾值數(shù)據(jù)86被發(fā)送到峰檢測(cè)單元85。
圖8顯示本發(fā)明的另一個(gè)開(kāi)發(fā)。檢測(cè)器100的每個(gè)支路60，61，62包括被詳細(xì)地顯示在支路60的特性。單元80從每個(gè)支路60，61，62的緩存器64獲得形狀數(shù)據(jù)，并組合這些數(shù)據(jù)，得出總的形狀樣板。組合的數(shù)據(jù)和判決閾值數(shù)據(jù)然后可被加到每個(gè)支路60，61，62中的相關(guān)單元82。
現(xiàn)在描述形狀匹配處理的簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)例子。考慮通過(guò)使用前面描述的SPOMF技術(shù)把一項(xiàng)內(nèi)容與感興趣的水印圖案進(jìn)行相關(guān)以及把相關(guān)結(jié)果存儲(chǔ)在緩存器64中。緩存器64中的相關(guān)結(jié)果是相關(guān)值的向量y，每個(gè)元素相應(yīng)于水印圖案相對(duì)于內(nèi)容信號(hào)的不同的(循環(huán))移位。為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，假設(shè)y是一維的，雖然將會(huì)看到，對(duì)于大多數(shù)內(nèi)容，緩存器64中的相關(guān)結(jié)果將是相應(yīng)于水平和垂直方向的移位的二維矩陣。在未加水印材料(HW)的情形下，已經(jīng)顯示，y的元素是近似獨(dú)立的白色高斯噪聲(WGN)。在加水印材料(HW)的情形下，實(shí)驗(yàn)顯示，緩存器結(jié)果再次是近似高斯噪聲，但還存在峰。假設(shè)對(duì)于有用負(fù)荷移位τ，相關(guān)峰的形式可被描述為sτ(k)=AΣi=0C-1aiδ(k-τ-i)...(1)]]>這是考慮它的范圍是在緩存器中C個(gè)相鄰的位置非常通用的相關(guān)峰值模型，它的形狀由下式確定a＝[a0a1.....aC-1]T以及它的高度由標(biāo)量因子A給出。已知的(預(yù)期的)峰形狀a是與緩存器內(nèi)容y互相關(guān)，然后把它與閾值進(jìn)行比較，以決定水印存在(HW)還是不存在(HW)。有用負(fù)荷移位估值 被取為使得互相關(guān)值最大化的位置。
|Σi=0C-1aiy(τ^+i)|>h⇒HWelseHW‾]]>這個(gè)檢測(cè)準(zhǔn)則的推導(dǎo)在附錄中給出。
作為使用峰形狀信息的好處的簡(jiǎn)單例子，考慮其中已知的峰形狀是平坦的情形，即，ai＝a，i∈{0....C-1}圖9顯示為了水印被聲稱為存在，在相應(yīng)于水印峰的位置處緩存器結(jié)果yi的所需要的最小平均高度。這些值被計(jì)算，以便得到與具有5σ的簡(jiǎn)單的閾值的現(xiàn)有的檢測(cè)方法相同的假陽(yáng)性概率?？梢钥吹?，對(duì)于各種各樣的峰形狀，即，C個(gè)點(diǎn)大的集群，水印可以以比起當(dāng)前的檢測(cè)器所需要的5σ水平低得多的峰高度被成功地檢測(cè)。
現(xiàn)在描述在圖2和8的單元65中使用的、用于識(shí)別在相關(guān)結(jié)果中的候選相關(guān)峰的處理過(guò)程。集群算法形成多個(gè)點(diǎn)的集群，其中任意的點(diǎn)的集群可相應(yīng)于真正的相關(guān)峰。這些集群的或然率互相進(jìn)行比較，具有最低的或然率的集群被假設(shè)為想要的相關(guān)峰。算法包括以下步驟1.設(shè)置閾值和找出在相關(guān)數(shù)據(jù)中大于這個(gè)閾值的所有的點(diǎn)。滿足這個(gè)準(zhǔn)則的所有的點(diǎn)被存儲(chǔ)在表--ptsAboveThresh中。建議的閾值是3.3σ(σ＝緩存器中的結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差)，雖然這可被設(shè)置為任何優(yōu)選值。優(yōu)選的范圍是2.5-4σ。如果閾值被設(shè)置得太低，則不相應(yīng)于水印的存在的大量的點(diǎn)將被存儲(chǔ)在表中。相反，如果閾值被設(shè)置得太高，則有相應(yīng)于有效的、但模糊的峰的點(diǎn)將沒(méi)有加到表中的風(fēng)險(xiǎn)。
2.找出具有最高絕對(duì)值的點(diǎn)。
3.形成候選集群，即相關(guān)點(diǎn)的集群。候選集群是通過(guò)收集不單具有“顯著”值(大于閾值的值)而且還與至少一個(gè)另外的具有顯著值的點(diǎn)非常接近的點(diǎn)而形成的。這是如下地達(dá)到的
(i)從表ptsAboveThresh中去除第一點(diǎn)，并輸入它作為新的集群的第一點(diǎn)p；(ii)搜索表ptsAboveThresh，尋找處在點(diǎn)p的距離d內(nèi)的點(diǎn)。從表中去除所有這樣的點(diǎn)，并把它們加到集群中；(iii)取集群中下一個(gè)點(diǎn)作為當(dāng)前的點(diǎn)p。重復(fù)步驟(ii)，以便把在表ptsAboveThresh中的、處在新的點(diǎn)p的距離d內(nèi)的所有的點(diǎn)加到集群中；(iv)重復(fù)步驟(iii)，直至表ptsAboveThresh對(duì)于集群中的所有的點(diǎn)都被處理為止；(v)如果最終得到的集群只包含單個(gè)點(diǎn)并且該點(diǎn)不等于在上述的步驟2中找到的最高峰，則丟棄這個(gè)集群；(vi)重復(fù)步驟(i)到(v)，直至表ptsAboveThresh為空為止。
在這個(gè)程序過(guò)程結(jié)束時(shí)，在上述步驟1中原先進(jìn)入表ptsAboveThresh的所有的點(diǎn)或者被-分配給包含來(lái)自表ptsAboveThresh的、接近于它的其它點(diǎn)的集群，或者-被丟棄，因?yàn)樗鼈儧](méi)有類似的高度的鄰居，所以不是集群的一部分。
集群僅僅允許包括單個(gè)點(diǎn)，如果該點(diǎn)具有在相關(guān)緩存器中所有的點(diǎn)的最大的絕對(duì)高度的話。這避免陡峭的、非模糊的相關(guān)峰被丟棄，但避免代表真正的噪聲的、其它的孤立的峰被使用。
回過(guò)來(lái)參照?qǐng)D3和4，圖上顯示由檢測(cè)器計(jì)算的那種類型的相關(guān)數(shù)據(jù)的某些示例組。圖3顯示對(duì)于模糊的峰的一組結(jié)果，數(shù)值范圍為在-3.8172與4.9190之間。水印可以用負(fù)的幅度被嵌入，給出負(fù)的相關(guān)峰。4.9190的最高值被顯示在方塊130內(nèi)。雖然這是低于5的典型的檢測(cè)閾值，但最高值由類似的數(shù)值的其它的相關(guān)值包圍。這表示通過(guò)在分發(fā)期間處理而被模糊的峰。在上述的程序過(guò)程和設(shè)置3.3的閾值T和1的距離后，可以發(fā)現(xiàn)在環(huán)140內(nèi)的相關(guān)值滿足這個(gè)準(zhǔn)則。在處理工作后，顯著值的結(jié)果都是互相并靠的。查看圖4所示的數(shù)據(jù)，數(shù)值的范圍在-3.7368與10.7652之間。應(yīng)用同一個(gè)檢測(cè)準(zhǔn)則，只有一個(gè)點(diǎn)160超過(guò)閾值。這個(gè)點(diǎn)的數(shù)值明顯地超過(guò)閾值，因此可被看作為有效的峰。通過(guò)檢查相鄰的數(shù)值，可以看到，這代表陡峭的相關(guān)峰。
被表示為有用負(fù)荷代碼K的嵌入信息例如可以標(biāo)識(shí)版權(quán)保持者或內(nèi)容的說(shuō)明。在DVD復(fù)制保護(hù)中，允許把材料被標(biāo)記為‘復(fù)制一次’、‘永不復(fù)制’、‘無(wú)限制’、‘不再?gòu)?fù)制’等等。圖10顯示用于檢索和呈現(xiàn)被存儲(chǔ)在諸如光盤、存儲(chǔ)器裝置或硬盤的存儲(chǔ)媒體200中的內(nèi)容信號(hào)的設(shè)備。內(nèi)容信號(hào)由內(nèi)容檢索單元201進(jìn)行檢索。內(nèi)容信號(hào)202被加到處理單元205，它譯碼數(shù)據(jù)和使得數(shù)據(jù)用于呈現(xiàn)211，213。內(nèi)容信號(hào)202還被加到先前描述的水印檢測(cè)單元220。處理單元205被安排成使得只允許在信號(hào)中檢測(cè)到預(yù)定的水印的情況下處理內(nèi)容信號(hào)。從水印檢測(cè)單元220發(fā)送的控制信號(hào)225通知處理單元應(yīng)當(dāng)允許還是拒絕內(nèi)容的處理，或把與內(nèi)容有關(guān)的任何復(fù)制限制通知處理單元205。替換地，處理單元205可被安排成使得只允許在信號(hào)中沒(méi)有檢測(cè)到預(yù)定的水印的情況下處理內(nèi)容信號(hào)。
在以上的說(shuō)明中，考慮一組三個(gè)水印。然而，將會(huì)看到，本技術(shù)可被應(yīng)用來(lái)在只承載單個(gè)水印的內(nèi)容數(shù)據(jù)中或在承載任意數(shù)目的多個(gè)水印的內(nèi)容數(shù)據(jù)中尋找相關(guān)峰。
在以上的說(shuō)明中，以及通過(guò)參照附圖，描述了檢測(cè)在信息信號(hào)中水印的存在的檢測(cè)器100。把信息信號(hào)與預(yù)期的水印Wi對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置進(jìn)行相關(guān)，得到一組相關(guān)結(jié)果64。把一部分相關(guān)結(jié)果64與有關(guān)在結(jié)果中的相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息81進(jìn)行互相關(guān)82。這可提高檢測(cè)器100的靈敏度?；ハ嚓P(guān)結(jié)果84在峰檢測(cè)單元中與閾值進(jìn)行比較85。在這個(gè)比較85中所使用的閾值按照預(yù)期形狀以自適應(yīng)方式被設(shè)置。有關(guān)相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息81可以是基于信息信號(hào)已經(jīng)受或預(yù)期經(jīng)受的處理操作的知識(shí)或來(lái)自先前的相關(guān)結(jié)果的形狀的知識(shí)。
附錄這節(jié)推導(dǎo)先前給出的示例性檢測(cè)算法，以及描述如何設(shè)置檢測(cè)閾值，以得到想要的假陽(yáng)性概率。
假設(shè)對(duì)于加水印的內(nèi)容(HW)，相關(guān)結(jié)果是由于水印造成的峰加WGN。這是通過(guò)觀察被支持的，除了峰本身以外，在加水印的內(nèi)容的情形下，相關(guān)結(jié)果再次為近似高斯分布。然后對(duì)于檢測(cè)水印的存在可以下處下面的假設(shè)測(cè)試
HW‾:y=n]]>HWy＝n+sτ其中n是獨(dú)立的WGN值的長(zhǎng)度N向量以及sτ是相應(yīng)于水印相關(guān)峰形狀的長(zhǎng)度N向量，在相關(guān)緩存器內(nèi)循環(huán)移位τ個(gè)位置。在以后的工作中，假設(shè)噪聲具有1個(gè)單位的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這是通過(guò)在水印檢測(cè)先前將相關(guān)結(jié)果歸一化而達(dá)到的。暫時(shí)假設(shè)峰形狀s和有用負(fù)荷移位τ是已知的，在每個(gè)假設(shè)下的PDF為如下。在HW下，y中的數(shù)值是具有PDF的純WGNp(y|HW‾)=Πk=0N-1(2π)-12exp[-12y2(k)]]]>=(2π)-N2exp[-12Σk=0N-1y2(k)]]]>在HW下，緩存器包含峰加WGN以及具有PDFp(y|HW,s,τ)=Πk=0N-1(2π)-12exp[-12(y(k)-sτ(k))2]]]>=(2π)-N2exp[-12Σk=0N-1(y(k)-sτ(k))2]]]>(3)通過(guò)使用或然率比值測(cè)試將作出在兩個(gè)假設(shè)之間的判決Likelihood(y|s,τ)=p(y|HW,s,τ)p(y|HW‾)>λ⇒HWelseHW‾...(4)]]>其中對(duì)數(shù)或然率比值是L(y|s,τ)=ln[Likelihood(y|s,τ)=-12Σk=0N-1(y(k)-sτ(k))2+12Σk=0N-1y2(k)]]>=Σk=0N-1y(k)sτ(k)-12Σk=0N-1sτ2(k)]]>(5)以下的水印相關(guān)峰sτ的模型被假設(shè)為sτ(k)=AΣi=0C-1aiδ(k-τ-i)]]>這描述具有由a給出的已知的形狀、但由縮放因子A給出的未知的總高度的、峰跨度C點(diǎn)。假設(shè)C是已知的。實(shí)際上，估計(jì)的數(shù)值需要根據(jù)水印相關(guān)點(diǎn)的典型的擴(kuò)散的程度被使用，或C的數(shù)值可以使用先前描述的集群檢測(cè)技術(shù)而得到。
把公式6代入到公式5的對(duì)數(shù)或然率的表達(dá)式，給出L(y|a,A,τ)=AΣi=0C-1aiy(τ+i)-A22Σj=0C-1aj2]]>未知的參數(shù)(A，τ)由使得所觀察數(shù)據(jù)(y)的或然率最大化的數(shù)值被估計(jì)。相對(duì)于未知的峰高度的最大化給出∂L(y|a,A,τ)∂A=0⇒A^=Σi=0C-1aiy(τ+i)Σj=0C-1aj2]]>以及對(duì)數(shù)或然率變?yōu)長(zhǎng)^ML(y|a,τ)=(Σi=0C-1aiy(τ+i))22Σj=0C-1aj2]]>選擇有用負(fù)荷移位的估值 以使得或然率最大化，給出L^ML(y|a)=(Σi=0C-1aiy(τ^+i))22Σj=0C-1aj2]]>應(yīng)當(dāng)指出，在分母中的和是不取決于y中相關(guān)結(jié)果的常數(shù)?；蛉宦时戎蹬袥Q法則所以歸結(jié)為對(duì)于在y與峰形狀a之間的互相關(guān)的幅度的閾值測(cè)試|Σi=0C-1aiy(τ^+i)|>h⇒HWelseHW‾]]>其中 被選擇為使得互相關(guān)最大化的移位。為達(dá)到數(shù)值為α的可接受的低的假陽(yáng)性概率的所必須的閾值h由下式給出Pr[False posltive]=Pr[|Σi=0C-1aiy(τ^+i)|>h|HW‾]=α...(8)]]>
在假設(shè)HW下，其元素是具有零平均值和單位標(biāo)準(zhǔn)偏差的獨(dú)立高斯分布。變量γ被定義為γ(k)=Σi=0C-1aiy(k+i)]]>所以也具有高斯分布，但具有標(biāo)準(zhǔn)偏差σy=Σi=0C-1ai2.]]>通過(guò)使用這個(gè)符號(hào)表示法，公式8變?yōu)镻r[γ(k)<-h,∀k]+Pr[γ(k)>+h,∀k]=α]]>⇒2[1-(Pr[γ<h])N]=α]]>⇒Pr[γ<h]=(1-α2)1N]]>⇒Φ(hσy)=(1-α2)1N]]>由此，可以經(jīng)由Φ(a)＝Pr(Z＜a)的表確定h的適當(dāng)?shù)臄?shù)值，其中Z是零均值、單位標(biāo)準(zhǔn)偏差高斯隨機(jī)變量。檢測(cè)閾值對(duì)于σy的依賴性提供按照給定的峰形狀的能量的調(diào)節(jié)以便達(dá)到想要的假陽(yáng)性概率。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)信息信號(hào)中的水印的方法，包括通過(guò)把信息信號(hào)與水印，對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置，進(jìn)行相關(guān)而得到一組相關(guān)結(jié)果；以及通過(guò)比較該組相關(guān)結(jié)果的至少一部分與有關(guān)在結(jié)果中的相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息而確定水印是否存在。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中比較包括該組相關(guān)結(jié)果的至少一部分與有關(guān)相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息的互相關(guān)。
3.按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，還包括把比較的輸出與閾值進(jìn)行比較，以確定有效水印的存在。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中閾值按照相關(guān)峰的預(yù)期形狀變化。
5.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中有關(guān)相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息是從信息信號(hào)已經(jīng)受的或預(yù)期將經(jīng)受的處理操作的知識(shí)得到的。
6.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中有關(guān)相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息是從先前的相關(guān)結(jié)果的形狀得到的。
7.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中先前的相關(guān)結(jié)果是對(duì)于以下信息信號(hào)的結(jié)果同一個(gè)類型的信息信號(hào)；已經(jīng)受同一個(gè)處理步驟的信息信號(hào)；已通過(guò)同一個(gè)信道被分發(fā)的信息信號(hào)。
8.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，還包括識(shí)別可能代表相關(guān)峰的相關(guān)結(jié)果的集群和僅僅在所識(shí)別的結(jié)果集群上執(zhí)行確定水印是否存在的步驟。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中識(shí)別相關(guān)結(jié)果的集群的步驟包括確定在該組中超過(guò)閾值的所有的相關(guān)結(jié)果，和然后確定這些相關(guān)結(jié)果中的哪些是處在互相預(yù)定的距離內(nèi)。
10.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中使用多個(gè)水印，得到一組相關(guān)結(jié)果的步驟對(duì)于每個(gè)水印重復(fù)進(jìn)行，該方法還包括對(duì)于水印之一確定有關(guān)在相關(guān)結(jié)果中的相關(guān)峰的形狀的信息，以及在用于另一個(gè)水印的比較中使用該信息。
11.用于執(zhí)行按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法的軟件。
12.一種用于檢測(cè)信息信號(hào)中的水印的水印檢測(cè)器，包括用于通過(guò)對(duì)于信息信號(hào)的相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置把信息信號(hào)與水印進(jìn)行相關(guān)而得到一組相關(guān)結(jié)果的裝置；以及用于通過(guò)比較該組相關(guān)結(jié)果的至少一部分與有關(guān)結(jié)果中的相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息而確定水印是否存在的裝置。
13.按照權(quán)利要求12的水印檢測(cè)器，還包括用于執(zhí)行按照權(quán)利要求2-10的方法的任一項(xiàng)步驟的裝置。
14.按照權(quán)利要求12或13的水印檢測(cè)器，其中用于得到一組相關(guān)結(jié)果的裝置和用于確定是否存在水印的裝置包括被安排來(lái)執(zhí)行用于完成這些功能的軟件的處理器。
15.用于呈現(xiàn)信息信號(hào)的設(shè)備，包括用于根據(jù)在信息信號(hào)中有效水印的存在而禁止該設(shè)備的操作的裝置，其中該設(shè)備包括按照權(quán)利要求12-14的任一項(xiàng)的水印檢測(cè)器。
全文摘要
檢測(cè)器(100)檢測(cè)信息信號(hào)中水印的存在。對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置＝把信息信號(hào)與每個(gè)位置的預(yù)期水印(Wi)進(jìn)行相關(guān)，以便得到一組相關(guān)結(jié)果(64)。把一部分相關(guān)結(jié)果(64)與有關(guān)在結(jié)果中的相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息(81)進(jìn)行互相關(guān)(82)。這可提高檢測(cè)器(100)的靈敏度。在峰檢測(cè)單元(85)中把互相關(guān)結(jié)果(84)與閾值進(jìn)行比較。在比較(85)中所使用的閾值是按照預(yù)期形狀以自適應(yīng)方式設(shè)置的。有關(guān)相關(guān)峰的預(yù)期形狀的信息(81)是基于信息信號(hào)已經(jīng)受的或預(yù)期應(yīng)經(jīng)受的處理操作的知識(shí)或是來(lái)自先前的相關(guān)結(jié)果的形狀。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1918594SQ200580004797
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月14日
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