專利名稱：水印的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在一個(gè)信息信號(hào)中嵌入一個(gè)水印。本發(fā)明進(jìn)一步涉及檢測(cè)一個(gè)嵌入在一個(gè)信息信號(hào)中的水印。
近年來，一個(gè)日益增加的使用和發(fā)行數(shù)字多媒體數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，已經(jīng)導(dǎo)致一個(gè)對(duì)足夠的拷貝保護(hù)、版權(quán)保護(hù)、以及這樣數(shù)據(jù)的所有權(quán)驗(yàn)證的增加的需要。
數(shù)字水印是一種可以用于各種目的，諸如檢驗(yàn)版權(quán)所有權(quán)、追蹤非法拷貝、控制復(fù)制控制設(shè)備、廣播監(jiān)控、真實(shí)性驗(yàn)證、添加輔助信息到多媒體信號(hào)中等的新興技術(shù)。
水印是一個(gè)通過稍微修改信號(hào)采樣而嵌入到一個(gè)信息信號(hào)中的標(biāo)記。更可取地是，水印方案應(yīng)當(dāng)這樣設(shè)計(jì)，以便該水印是難以覺察的，即它不會(huì)顯著地影響該信息信號(hào)的質(zhì)量。在許多應(yīng)用中，水印應(yīng)當(dāng)被進(jìn)一步加強(qiáng)，即在可能的信號(hào)處理操作之后，它應(yīng)當(dāng)仍然是可可靠地檢測(cè)的。在音頻信號(hào)領(lǐng)域中，這樣的處理操作示例包含壓縮、修剪、D/A和A/D轉(zhuǎn)換、均衡、臨時(shí)按比例縮放、群時(shí)延失真、濾波、以及除去或者插入采樣。
盡管已經(jīng)公布了對(duì)靜止圖像和視頻加水印的許多方案，但是只有相對(duì)少的、有關(guān)對(duì)音頻加水印的文獻(xiàn)。大部分公布的技術(shù)使用諸如回聲隱藏或者噪音添加的方法，它們利用人類聽覺系統(tǒng)的瞬間及/或頻譜屏蔽模式。
于2000年10月30日到11月3日、在洛杉磯進(jìn)行的ACM multimedia2000 workshops會(huì)議(119-122頁(yè))公開了一種在頻率域中操作的嵌入技術(shù)。依據(jù)這種現(xiàn)有技術(shù)方法，一個(gè)音頻信號(hào)被分段到幀中，而且各個(gè)幀被傅立葉變換了。對(duì)于每一個(gè)幀，產(chǎn)生的傅立葉分量被稍微修改了，并且在該時(shí)間域中的水印信號(hào)作為該修改的頻率分量的反相傅立葉變換而被獲得。最后，該水印信號(hào)被成比例縮放并且被添加到該音頻信號(hào)中。從這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)方法中可知用乘法修改一個(gè)信號(hào)的頻率分量產(chǎn)生堅(jiān)固并且感性的透明水印方案。
然而，上述現(xiàn)有技術(shù)方法涉及該水印產(chǎn)物可以在該幀邊界處出現(xiàn)的問題。在一個(gè)音頻信號(hào)的情況下，這些產(chǎn)物可以由一個(gè)收聽器作為喀喇音察覺到。
通過一種在一個(gè)信息信號(hào)中嵌入一個(gè)水印的方法，可以解決上述及其它問題，該方法包含步驟用表示該水印的一個(gè)預(yù)定密鑰序列計(jì)算該信息信號(hào)的一個(gè)卷積來獲得一個(gè)卷積序列，以及把該信息信號(hào)和該卷積序列組合。
因此，依據(jù)本發(fā)明的方法提供了一種滿足高堅(jiān)固和感知需求而沒有邊界現(xiàn)象的水印方案。
因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明的方法基于用一個(gè)水印卷積該信息信號(hào)而不是修改該信息信號(hào)中的單個(gè)幀，依據(jù)本發(fā)明的方法克服了由于在上述現(xiàn)有技術(shù)中的幀產(chǎn)物而產(chǎn)生的問題。
因?yàn)橛盟【矸e該信息信號(hào)可以被解釋為在傅立葉領(lǐng)域中的一個(gè)乘法，因此保留了對(duì)頻率分量的乘法修改的優(yōu)點(diǎn)。因此依據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生了堅(jiān)固和難以覺察的水印。
本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是該水印檢測(cè)不對(duì)在嵌入和檢測(cè)期間的幀同步敏感，由此提供了一個(gè)可以被可靠地檢測(cè)的水印。
本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是對(duì)一個(gè)采樣的修改與任何選定的幀邊界無關(guān)。因此，該修改，舉例來說，不對(duì)在一個(gè)音頻流開始處的采樣添加或者刪除靈敏。
此外，在本發(fā)明的一個(gè)有利實(shí)施例中，可以通過計(jì)算一個(gè)預(yù)定水印序列的一個(gè)變換產(chǎn)生預(yù)定的密鑰序列。該變換可以是一個(gè)逆傅立葉變換。做為選擇，可以使用其它變換，舉例來說一個(gè)離散余弦變換或者一個(gè)子波變換。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以在該頻率域內(nèi)造型該水印序列。因?yàn)槿祟惵犛X系統(tǒng)的模式可以很好地在頻率域中描述，所以和在時(shí)間域中相比，該水印序列的一個(gè)恰當(dāng)造型在頻率域中更為普遍。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在頻率域中的水印序列可以在檢測(cè)水印期間被很容易地使用。
當(dāng)把該信息信號(hào)和該卷積序列組合的步驟進(jìn)一步包含步驟用一個(gè)預(yù)定的比例因子乘以該卷積序列的每個(gè)采樣來獲得一個(gè)成比例的卷積序列，以及添加該成比例的卷積序列到該信息信號(hào)中時(shí)，該嵌入水印的能量可以由該比例因子控制。因此，該水印的嵌入可以被控制以便滿足一個(gè)給定水印應(yīng)用的堅(jiān)固和感知性需求。
當(dāng)利用一個(gè)水印信號(hào)計(jì)算該信息信號(hào)卷積的步驟進(jìn)一步包含執(zhí)行一個(gè)重疊快速傅里葉變換卷積的步驟時(shí)，則提供了一種計(jì)算該卷積的計(jì)算有效方法。重疊的快速傅里葉變換卷積方法的示例包含在信號(hào)處理技術(shù)已知的所謂交疊相加和交疊儲(chǔ)存方法。
本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是該卷積序列的頻譜密度是原有信息信號(hào)的一個(gè)成比例版本，這是因?yàn)閺囊粋€(gè)安全性觀點(diǎn)上看，在信息信號(hào)和水印序列之間的相似性是有利的。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種減去一個(gè)水印的方法、用于嵌入和減去一個(gè)水印的方案、一個(gè)具有一個(gè)嵌入的水印的信息信號(hào)、一個(gè)已經(jīng)在其上記錄了這樣一個(gè)信號(hào)的存儲(chǔ)介質(zhì)、一個(gè)適合于在這樣一個(gè)信號(hào)中檢測(cè)一個(gè)水印的方案、一個(gè)包含一個(gè)用于嵌入水印的方案的用于傳輸一個(gè)信息信號(hào)的設(shè)備、以及一個(gè)包含一個(gè)用于減去水印的方案的用于處理多媒體內(nèi)容的設(shè)備。本發(fā)明的上述方面在獨(dú)立的權(quán)利要求中公開了。因?yàn)楸景l(fā)明這些方面的優(yōu)點(diǎn)和最佳實(shí)施例對(duì)應(yīng)于如上所述以及在下面所述的方法的優(yōu)點(diǎn)和最佳實(shí)施例，因此在此將不會(huì)重復(fù)這些。
以下將結(jié)合附圖和一個(gè)最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加充分的說明，其中

圖1a顯示了一種依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例、嵌入一個(gè)水印的方法的一個(gè)示意圖；圖1b顯示了一種依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例、嵌入一個(gè)水印的方法的一個(gè)示意圖；圖2顯示了一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例、用于嵌入一個(gè)水印的方案的一個(gè)示意圖；圖3顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、一個(gè)接收一個(gè)信息信號(hào)的播放器的一個(gè)示意視圖；圖4顯示了一種依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、檢測(cè)一個(gè)水印的方法的一個(gè)示意圖；以及圖5顯示了一種依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、從一個(gè)信息信號(hào)中減去一個(gè)水印的方法的一個(gè)示意圖。
圖1a顯示了一種依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例、嵌入一個(gè)水印的方法的一個(gè)示意圖。該方法包含用密鑰序列v(n)計(jì)算信息信號(hào)x(n)的一個(gè)卷積x(n)·v(n)。在此以及在下面，表示一個(gè)卷積，即x(n)·v(n)的操作?？梢员粚憺閤(n)·v(n)＝∑kx(n-k)·v(k)因?yàn)閤(n)和v(n)不被要求是周期函數(shù)，所以x(n)·v(n)被稱為一個(gè)非循環(huán)卷積，亦被稱為線性或者非周期卷積。信息信號(hào)x(n)被表示為由n索引的一個(gè)信號(hào)樣本序列。舉例來說，在一個(gè)音頻信號(hào)的情況下，n表示一個(gè)離散時(shí)間。因此，我們將參考由n索引的信號(hào)作為在該時(shí)間域中的信號(hào)。然而當(dāng)然理解對(duì)于其它類型的信息信號(hào)，n可以表示其它坐標(biāo)，諸如空間座標(biāo)。該水印由在該時(shí)間域中的一個(gè)密鑰序列v(n)表示。更可取地是，該密鑰序列具有以下屬性更可取地是，v(n)是一個(gè)具有有限支持的偽隨機(jī)密鑰序列。v(n)的長(zhǎng)度可以是，舉例來說，在500-5000個(gè)采樣的范圍內(nèi)，例如1024或者2048個(gè)采樣。一個(gè)長(zhǎng)的密鑰序列允許一個(gè)高的水印有效負(fù)載，但是在另一方面，它可能增加該信息信號(hào)的失真、嵌入者的延遲和復(fù)雜度。從一個(gè)可聽度角度來看，v(n)長(zhǎng)度的最佳選擇還可以取決于取決于該信息信號(hào)的采樣率。
更可取地是，該密鑰序列v(n)包含奇數(shù)個(gè)的采樣，即它可以由采樣v(n)表示，n＝-M，...，0....，M，其中M可以是，舉例來說，511或者1023。
更可取地是，信號(hào)v(n)是這樣產(chǎn)生，以便它的能量等于1。這個(gè)條件允許對(duì)該嵌入水印能量的一個(gè)簡(jiǎn)單控制，因?yàn)樗ＷC在非常適度的假定下面，該卷積x(n)·v(n)的能量等于x(n)的能量。
更可取地是，v(n)是實(shí)數(shù)的，以保證水印信號(hào)是實(shí)數(shù)的。更可取地是，v(n)是對(duì)稱的，即v(-n)＝v(n)。這具有避免了該水印信號(hào)的相位失真的優(yōu)點(diǎn)。它具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，即該嵌入處理所必要的操作數(shù)量被減小了，由此減小了實(shí)現(xiàn)該嵌入方法的一個(gè)電路的復(fù)雜度和成本。
更可取地是，v(0)＝0以及∑nv(n)＝0，即v(n)沒有DC分量。
仍然參見圖1a，在步驟102中，卷積信號(hào)x(n)·v(n)與信息信號(hào)x(n)相結(jié)合，產(chǎn)生水印信號(hào)y(n)。
圖1b顯示了一種依據(jù)本發(fā)明的第二、更有效的實(shí)施例，嵌入一個(gè)水印的方法的一個(gè)示意圖。依據(jù)這個(gè)實(shí)施例，依據(jù)下面的表達(dá)式計(jì)算水印信號(hào)y(n)x(n)→y(n)＝x(n)·[1+λ·v(n)]這里，λ是一個(gè)可以用來控制該嵌入水印能量以便滿足一個(gè)水印應(yīng)用程序的堅(jiān)固和感知性限制條件的預(yù)定嵌入強(qiáng)度。
相應(yīng)地，結(jié)合圖1a描述的、組合信息信號(hào)x(n)與卷積x(n)·v(n)的步驟102進(jìn)一步包含把該卷積x(n)·v(n)的采樣和嵌入強(qiáng)度λ相乘的步驟102a。在步驟102b中，產(chǎn)生的水印信號(hào)wx(n)＝λx(n)·v(n)＝λ∑kx(n-k)·v(k)被添加到信息信號(hào)x(n)中，以產(chǎn)生水印信號(hào)y(n)。做為選擇，把x(n)與x(n)·v(n)組合的步驟102可以包含一個(gè)對(duì)應(yīng)于λ＜0的減法或者可以包含其它功能，諸如在一個(gè)1位音頻格式情況下的XOR功能。
因此，如果v(n)具有一個(gè)有限的支持，以便對(duì)于所有的n∉{-M,···,0,···,M},]]>v(n)＝0，則采樣x(n)的修改僅僅取決于密鑰序列、嵌入強(qiáng)度和在某些在n周圍的鄰項(xiàng)x(n-M)，...，x(n)，...，x(n+M)中的信息信號(hào)。
還要注意到wx(n)的頻譜密度是原有信號(hào)x(n)的一個(gè)成比例版本。此外，聽取wx(n)的一個(gè)收聽器在特定聲學(xué)條件下面可以察覺到該信號(hào)類似于聽取x(n)。從一個(gè)安全性角度上看，已經(jīng)知道在wx(n)和x(n)之間的相似性是有利的。
此外，依據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，在步驟103中，通過在步驟101中計(jì)算卷積x(n)·v(n)之前計(jì)算該w(k)逆傅立葉變換，從一個(gè)水印序列w(k)中導(dǎo)出該密鑰序列v(n)。如果信息信號(hào)x(n)表示在該時(shí)間域中的一個(gè)音頻信號(hào)，則水印序列w(k)對(duì)應(yīng)于該密鑰序列v(n)的頻率分量。因此，因?yàn)橐罁?jù)該人類聽覺系統(tǒng)一個(gè)模式的一個(gè)水印信號(hào)的造型更可取地是在該頻率域中進(jìn)行，所以把w(k)當(dāng)做一個(gè)起始點(diǎn)是有利的。此外，w(k)可以直接用作到一個(gè)用于在一個(gè)信號(hào)中檢測(cè)水印w(k)存在的檢測(cè)方案的輸入，如將結(jié)合圖4進(jìn)行的描述那樣。更可取地是，w(k)具有以下屬性
更可取地是，w(k)是一個(gè)實(shí)數(shù)、對(duì)稱以及具有有限支持的偽隨機(jī)序列，以保證v(n)是實(shí)數(shù)、對(duì)稱以及具有有限支持的。
更可取地是，w(k)是DC自由的，即∑kw(k)＝0。這進(jìn)一步保證v(0)＝0。
此外，在步驟101中執(zhí)行的卷積使用一種有效的方法執(zhí)行，該方法減小了實(shí)現(xiàn)該卷積操作的復(fù)雜度。直接計(jì)算卷積x(n)·v(n)是在計(jì)算上是代價(jià)高的。然而，一種克服這個(gè)復(fù)雜度的有效方法是使用一種重疊的快速傅里葉變換卷積方法，亦稱為重疊的FFT濾波。依據(jù)這種方法，使用了一個(gè)窗口函數(shù)r(n)，例如一個(gè)支持比v(n)的支持要大的矩形窗口函數(shù)。使用這個(gè)窗口函數(shù)，可以定義一組移位的窗口函數(shù)rk(n)＝r(n-k.N)，其中N為該窗口函數(shù)的寬度。更可取地是，rk(n)定義了一的劃分，即∑krk(n)＝1。因此，卷積x(n)·v(n)可以被寫為x(n)·v(n)＝v(n)·[∑kx(n)·r(n-kN)]＝∑kv(n)·[x(n)·r(n-kN)]＝∑kv(n)·xk(n)＝∑kx’k(n)其中xk(n)＝x(n)·r(n-k·N)以及x’k(n)＝v(n)·xk(n)，即大的卷積可以用在具有有限支持的函數(shù)之間的卷積總和代替。
此外，r(n-kN)可以這樣定義，以便它在邊界處包含足夠多的零點(diǎn)以保證用于一個(gè)循環(huán)卷積取消的所有循環(huán)繞回項(xiàng)。因此，該卷積x(n)·v(n)等于循環(huán)卷積，并且因此可以使用快速傅里葉變換(FFT)和乘法來有效地計(jì)算。舉例來說，在一個(gè)一維音頻信號(hào)x(n)和一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的水印信號(hào)v(n)的情況下，上述方法可以使用大小為2L的快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)。
在圖1b的實(shí)施例中，通過步驟101實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法，其中步驟101包含把該信息信號(hào)x(n)和移位的窗口函數(shù)rk(n)相乘以獲得函數(shù)xk(n)的步驟101。隨后，在步驟101b中，使用FFT計(jì)算v(n)和xk(n)的卷積。在步驟101c中，然后求和產(chǎn)生的部分卷積x′k(n)。
這個(gè)實(shí)施例的一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是它在頻率域中操作并且涉及有限的支持信號(hào)xk(n)。因此，水印的嵌入可以適用于信號(hào)xk(n)的頻譜的本地感知特征，尤其是如果r(n)具有一個(gè)足夠的平穩(wěn)衰減的話。
因此，本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例減小了計(jì)算復(fù)雜性，并且起基于該全局信息信號(hào)、在非基于幀方法中結(jié)合一個(gè)感知模式的作用。
進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)注意到如上所述計(jì)算卷積的重疊方法對(duì)應(yīng)于所謂的交疊相加方法。做為選擇，可以使用所謂的交疊儲(chǔ)存方法。
圖2顯示了一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例、用于嵌入一個(gè)水印的方案的一個(gè)示意圖。該方案包含一個(gè)把信息信號(hào)x(n)當(dāng)做一個(gè)輸入并且產(chǎn)生x(n)和密鑰序列v(n)的卷積作為輸出的卷積電路201。該卷積被送入到一個(gè)執(zhí)行與該嵌入強(qiáng)度λ相乘的乘法電路204。該乘法電路204的輸出被送入這樣一個(gè)加法電路203，其還把原有的信息信號(hào)x(n)當(dāng)做一個(gè)輸入，并且產(chǎn)生作為水印信號(hào)和信息信號(hào)x(n)的和的加水印信號(hào)y(n)作為一個(gè)輸出。更可取地是，為了補(bǔ)償由該卷積電路201引入的延遲，在把該信息信號(hào)x(n)饋給加法電路203之前，讓它通過一個(gè)延遲電路202。該卷積電路201可以是一個(gè)具有脈沖響應(yīng)系數(shù)v(n)的有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波。做為選擇，如果該密鑰序列v(n)包含奇數(shù)個(gè)采樣，則該卷積濾波201的脈沖響應(yīng)系數(shù)可以被選擇為λv(-M)，...，λv(-1)，1，λv(1)...，λv(M)。因此，該濾波器執(zhí)行操作·(1+λv(n))而且圖2中的方案的兩條路徑可以由一條路徑代替，由此節(jié)省了延遲電路202。
做為選擇，乘法電路204和加法電路203可以用其它實(shí)現(xiàn)x(n)與x(n)·v(n)的不同組合的電路代替，如結(jié)合圖1a-b描述的那樣。
此外，應(yīng)當(dāng)理解該卷積電路201可以包含作為一個(gè)重疊FFT濾波執(zhí)行卷積的裝置，如結(jié)合圖1b描述的那樣。
還應(yīng)當(dāng)理解圖2中的方案可以進(jìn)一步包含一個(gè)產(chǎn)生該密鑰序列v(n)作為一個(gè)水印序列w(k)的逆傅里葉變換的逆傅里葉變換電路，如結(jié)合圖1b描述的那樣。
圖3顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、一個(gè)接收一個(gè)信息信號(hào)的播放器的一個(gè)示意視圖。播放器304包含一個(gè)用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)302從一個(gè)信號(hào)源301接收一個(gè)通信信號(hào)的接收器304c。該接收的信號(hào)，經(jīng)由一個(gè)水印檢測(cè)電路304d，發(fā)送到一個(gè)處理單元304a用于進(jìn)一步處理及/或保存在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)304b中。該存儲(chǔ)介質(zhì)304b可以包含一個(gè)磁帶、光盤、數(shù)字視頻磁盤(DVD)、光盤(CD或者CD-ROM)、小磁盤、軟盤、智能卡、鐵電體存儲(chǔ)器、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃速存儲(chǔ)器、EPROM、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、鐵磁存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器、電荷耦合設(shè)備，等。該信息信號(hào)可以包含多媒體內(nèi)容，諸如音頻、視頻、靜止圖像、圖形、動(dòng)畫，等等。
該進(jìn)一步的處理可以包含播放、記錄、顯示該多媒體內(nèi)容，執(zhí)行其他的信號(hào)處理操作，產(chǎn)生一個(gè)用于進(jìn)一步處理的控制信號(hào)304e，等等。該水印檢測(cè)電路304d可以舉例來說，使用結(jié)合圖2描述的一種檢測(cè)方法的實(shí)施例，檢測(cè)在該接收的信號(hào)中的水印，并且發(fā)送相應(yīng)的水印信息到處理單元304a及/或在存儲(chǔ)介質(zhì)304b上存儲(chǔ)該相應(yīng)的信息。基于檢測(cè)結(jié)果，處理單元可以，舉例來說，限制該信息信號(hào)的播放、存儲(chǔ)及/或拷貝。做為選擇或者另外，處理單元304a可以包含一個(gè)可編程微處理機(jī)，而且該存儲(chǔ)介質(zhì)304b可以包含計(jì)算機(jī)可執(zhí)行程序代碼，當(dāng)在該處理單元中加載該代碼時(shí)，該代碼適合于執(zhí)行檢測(cè)一個(gè)水印的方法。做為選擇，該處理單元可以包含一個(gè)專用集成電路、或者其它的集成電路、智能卡、等等。
信號(hào)源301可以包含一個(gè)用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)302傳輸該信號(hào)的發(fā)送器301c、一個(gè)適合于在該信息信號(hào)中嵌入一個(gè)水印的處理單元301a以及一個(gè)用于存儲(chǔ)原有的信息信號(hào)、水印以及相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)的存儲(chǔ)介質(zhì)301b。
該通信網(wǎng)絡(luò)可以是一個(gè)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)、一個(gè)諸如LAN、WAN、企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)或者Internet的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)電視或者無線電廣播網(wǎng)絡(luò)、等等。做為選擇，該信息信號(hào)可以經(jīng)由其它存儲(chǔ)介質(zhì)303發(fā)送，該存儲(chǔ)介質(zhì)303諸如磁帶、光盤、數(shù)字視頻磁盤(DVD)、光盤(CD或者CD-ROM)、小磁盤、軟盤、智能卡、等等。
圖4顯示了一種依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、檢測(cè)一個(gè)水印的方法的一個(gè)示意圖。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例利用了在表達(dá)式y(tǒng)＝x+λ·v·x中的兩項(xiàng)x和λ·v·x在統(tǒng)計(jì)上是正交的觀察結(jié)果。因此，一個(gè)加水印信號(hào)y的嵌入強(qiáng)度λ可以從下式中估計(jì)α=2λ1+λ2=⟨y·y||y||2,v35⟩]]>
其中豎線算子表示時(shí)間倒置，即離散信號(hào)y(n)的索引n的階的倒置，以及<，>表示內(nèi)積。相應(yīng)地，一種依據(jù)本發(fā)明檢測(cè)一個(gè)嵌入的水印的方法可以包含劃分窗口、傅立葉變換、以及可能地進(jìn)一步處理要為水印而被分析的輸入信號(hào)y(n)的步驟401。在一個(gè)后續(xù)的步驟402中，產(chǎn)生的傅里葉系數(shù)與一個(gè)水印序列w(k)相關(guān)聯(lián)。序列w(k)可以通過傅立葉變換密鑰序列v(n)獲得，或者更可取地，如果密鑰序列v(n)作為w(k)的逆傅里葉變換導(dǎo)出，則可以直接使用原有的w(k)。隨后，在步驟403中，標(biāo)識(shí)在該相關(guān)光譜中的一個(gè)主要峰值并且計(jì)算一個(gè)相關(guān)值α。使用上述關(guān)系，可以在一個(gè)后續(xù)的后處理步驟404中估計(jì)嵌入強(qiáng)度λ。最后，在步驟405中，嵌入強(qiáng)度與一個(gè)預(yù)定的閾值t相比較，產(chǎn)生一個(gè)表示該水印及/或水印的有效負(fù)載存在或者不存在的控制信號(hào)406。
應(yīng)當(dāng)理解除傅里葉變換之外的其它變換可以在依據(jù)本發(fā)明檢測(cè)一個(gè)水印的方法中使用，舉例來說，子波變換中的離散余弦變換。
圖5顯示了一種依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例、從一個(gè)信息信號(hào)中減去一個(gè)水印的方法的一個(gè)示意圖。依據(jù)本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例，可以通過計(jì)算一個(gè)估計(jì)的嵌入強(qiáng)度，從一個(gè)信息信號(hào)中提取一個(gè)水印/實(shí)質(zhì)上從中刪除一個(gè)水印。該方法包含計(jì)算在一個(gè)信息信號(hào)y(n)和水印序列w(k)之間的一個(gè)相關(guān)值α的步驟501。更可取地是，如結(jié)合圖4描述的那樣，在傅立葉域中執(zhí)行該計(jì)算，其中w(k)是水印信號(hào)v(n)的一個(gè)傅里葉變換，而且計(jì)算該相關(guān)值的步驟501進(jìn)一步包含把該信息信號(hào)分段到幀中并且傅立葉變換這些幀的步驟。如結(jié)合圖4描述的那樣，依據(jù)本發(fā)明，相關(guān)值α與作為原有信號(hào)x(n)與水印信號(hào)v(n)的卷積計(jì)算的水印信號(hào)的嵌入強(qiáng)度λ有關(guān)，其中在α和λ之間的關(guān)系，可以由關(guān)系α＝2λ/(1+λ2)表示。相應(yīng)地，依據(jù)圖5中的實(shí)施例的方法包含使用關(guān)系α＝2λ/(1+λ2)計(jì)算估計(jì)的嵌入強(qiáng)度λ的步驟502。該方法進(jìn)一步包含計(jì)算輸入信號(hào)y(n)和水印信號(hào)v(n)的卷積的步驟503。更可取地是，可以使用結(jié)合圖1b描述的方法計(jì)算該卷積。
隨后，用計(jì)算的嵌入強(qiáng)度λ乘以(504)該卷積信號(hào)，并且從該信息信號(hào)y(n)中減去(505)以獲得其中減去了水印的信號(hào)x′(n)。
應(yīng)當(dāng)注意到減法該卷積可以由一個(gè)類似于結(jié)合圖2描述的方案執(zhí)行，其中該加法電路203用一個(gè)減法電路替換，而且其中λ是依據(jù)如上所述的方法計(jì)算的。
必須注意到以上描述的實(shí)施例僅僅用于說明而不是限制本發(fā)明，而且那些在本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出許多替換的實(shí)施例而沒有背離附加權(quán)利要求的范圍。在這些權(quán)利要求中，放置在括號(hào)內(nèi)的任何參考符號(hào)將不會(huì)被看作是限制該權(quán)利要求。單詞’包含’沒有排除除了列在一個(gè)權(quán)利要求內(nèi)的單元或者步驟之外，還有其它單元或者步驟的存在。本發(fā)明能夠利用包含幾個(gè)明確單元的硬件來現(xiàn)實(shí)，也可以利用一個(gè)適當(dāng)?shù)某绦蚩刂朴?jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)枚舉了幾個(gè)裝置的設(shè)備中，這些裝置中的某些能夠由在硬件中的同一個(gè)零件體現(xiàn)。僅有的事實(shí)是在互相不相關(guān)的權(quán)利要求中列舉的確信方法并不表示這些方法的組合不能夠獲得更多優(yōu)點(diǎn)。
總起來說，公開了一種用于在一個(gè)信息信號(hào)(x(n))，例如音頻信號(hào)，中嵌入一個(gè)水印的非基于幀的方法和方案。該方法包含計(jì)算該信息信號(hào)和一個(gè)水印信號(hào)(v(n))的一個(gè)非循環(huán)卷積以及把該卷積和信息信號(hào)相組合?？梢酝ㄟ^重疊的快速傅里葉變換濾波計(jì)算該非循環(huán)卷積。
權(quán)利要求
1.一種在一個(gè)信息信號(hào)(x(n))中嵌入一個(gè)水印的方法，該方法包含步驟計(jì)算該信息信號(hào)和一個(gè)表示該水印的預(yù)定密鑰序列(v(n))的一個(gè)卷積以獲得一個(gè)卷積序列(x(n)·v(n))；以及把該卷積序列和該信息信號(hào)相組合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含步驟通過計(jì)算一個(gè)預(yù)定水印序列(w(k))的一個(gè)變換來產(chǎn)生預(yù)定的密鑰序列。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于把該卷積序列和該信息信號(hào)相組合的步驟進(jìn)一步包含步驟把該卷積序列的每個(gè)采樣和一個(gè)預(yù)定的比例因子(λ)相乘，以獲得一個(gè)成比例的卷積序列；以及添加該成比例的卷積序列到該信息信號(hào)中。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于該預(yù)定的比例因子是在本地采用的
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于計(jì)算該信息信號(hào)和一個(gè)水印信號(hào)卷積的步驟進(jìn)一步包含執(zhí)行一個(gè)重疊的快速傅里葉變換卷積的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該預(yù)定的密鑰序列對(duì)應(yīng)于一個(gè)預(yù)定的能量。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該信息信號(hào)包含一個(gè)從包括音頻信號(hào)、靜止圖像信號(hào)、以及視頻信號(hào)的多媒體信號(hào)類別中挑選出來的多媒體信號(hào)。
8.一種從一個(gè)信息信號(hào)(y(n))中減去一個(gè)水印的方法，該方法包含步驟將表示該水印的一個(gè)第一水印序列(w(k))和從該信息信號(hào)導(dǎo)出的一個(gè)第一信號(hào)關(guān)聯(lián)(501)以獲得一個(gè)相關(guān)值(α)；從該相關(guān)值(α)中計(jì)算(502)一個(gè)嵌入強(qiáng)度值(λ)；計(jì)算(503)該信息信號(hào)和一個(gè)表示該水印的第二水印序列(v(n))的一個(gè)卷積；以及從該信息信號(hào)中減去(504)計(jì)算的卷積乘以計(jì)算的嵌入強(qiáng)度值的結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于使用關(guān)系α＝2λ/(1+λ2)從相關(guān)值α中計(jì)算該嵌入強(qiáng)度值λ。
10.一個(gè)用于在一個(gè)信息信號(hào)中嵌入一個(gè)水印的方案，包含用于計(jì)算該信息信號(hào)和表示該水印的一個(gè)預(yù)定密鑰序列的卷積以獲得一個(gè)卷積序列的裝置(201)；以及用于把該卷積序列和該信息信號(hào)組合的裝置(203，204)。
11.一個(gè)用于從一個(gè)信息信號(hào)中減去一個(gè)水印的方案，該方案包含用于把表示該水印的一個(gè)第一水印序列和從該信息信號(hào)中導(dǎo)出的一個(gè)第一信號(hào)關(guān)聯(lián)以獲得一個(gè)相關(guān)值的裝置；用于從該相關(guān)值中計(jì)算一個(gè)嵌入強(qiáng)度值的裝置；用于計(jì)算該信息信號(hào)和一個(gè)表示該水印的第二水印序列的卷積的裝置；以及用于從該信息信號(hào)中減去計(jì)算的卷積乘以計(jì)算的嵌入強(qiáng)度值的結(jié)果的裝置。
12.一個(gè)用于處理多媒體內(nèi)容的設(shè)備，該多媒體內(nèi)容被包含在一個(gè)信息信號(hào)中，該包含一個(gè)用于從該信息信號(hào)中減去一個(gè)水印的方案的設(shè)備包含用于把表示該水印的一個(gè)第一水印序列和從該信息信號(hào)中導(dǎo)出的一個(gè)第一信號(hào)關(guān)聯(lián)以獲得一個(gè)相關(guān)值的裝置；用于從該相關(guān)值中計(jì)算一個(gè)嵌入強(qiáng)度值的裝置；用于計(jì)算該信息信號(hào)和一個(gè)表示該水印的第二水印序列的卷積的裝置；以及用于從該信息信號(hào)中減去計(jì)算的卷積乘以計(jì)算的嵌入強(qiáng)度值的結(jié)果的裝置。
13.一個(gè)具有一個(gè)嵌入的水印的信息信號(hào)，其特征在于已經(jīng)通過計(jì)算一個(gè)源信號(hào)和表示該水印的一個(gè)預(yù)定密鑰序列的卷積來獲得一個(gè)卷積序列，并且把該卷積序列和該源信號(hào)組合以獲得該信息信號(hào)而產(chǎn)生該信息信號(hào)。
14.一個(gè)具有記錄在其上的、依據(jù)權(quán)利要求13的一個(gè)信息信號(hào)的存儲(chǔ)介質(zhì)。
15.一個(gè)適合于在依據(jù)權(quán)利要求13的一個(gè)信息信號(hào)中檢測(cè)一個(gè)水印的方案。
16.一個(gè)用于傳輸一個(gè)信息信號(hào)的設(shè)備，該設(shè)備包含一個(gè)用于在該信息信號(hào)中嵌入一個(gè)水印的裝備，該裝備包含用于計(jì)算該信息信號(hào)和表示該水印的一個(gè)預(yù)定密鑰序列的卷積以獲得一個(gè)卷積序列的裝置；以及用于把該卷積序列和該信息信號(hào)相組合的裝置。
全文摘要
公開了一種用于在一個(gè)信息信號(hào)(x(n))，例如一個(gè)音頻信號(hào)，中嵌入一個(gè)水印的非基于幀的方法和方案。該方法包含計(jì)算(101)該信息信號(hào)和一個(gè)水印信號(hào)(v(n))的一個(gè)非循環(huán)卷積并且把該卷積和信息信號(hào)相組合(102)。可以通過重疊的快速傅里葉變換濾波計(jì)算該非循環(huán)卷積。
文檔編號(hào)H04H20/31GK1462440SQ02801556
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月8日
發(fā)明者A·A·C·M·卡爾克, J·A·海特斯馬, M·范德維恩, A·A·M·L·布呂克爾斯 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司