專利名稱：嵌入用于媒體內(nèi)容識(shí)別的指紋數(shù)據(jù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將識(shí)別媒體內(nèi)容的指紋嵌入到用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)中的方法和裝置。
本發(fā)明還涉及從用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)取回指紋的方法和裝置，和驗(yàn)證媒體內(nèi)容的真實(shí)性的方法和裝置。
背景技術(shù)：
指紋，字面上還被稱為簽名或散列，是一個(gè)從諸如音頻歌曲、圖像、視頻剪輯等多媒體內(nèi)容導(dǎo)出的比特序列，并概述或標(biāo)識(shí)所述媒體內(nèi)容。
指紋尤其是在鑒別的領(lǐng)域被使用，在該領(lǐng)域希望驗(yàn)證接收的內(nèi)容是否是原始的，或者檢測(cè)內(nèi)容是否被篡改。于是，將從接收的內(nèi)容導(dǎo)出的指紋與原始內(nèi)容的指紋比較。在這種應(yīng)用中，希望將原始的指紋連通從其導(dǎo)出該指紋的內(nèi)容一切被傳送。
國際專利申請(qǐng)WO 01/23981概括了多個(gè)傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)作品(work)的指紋及其內(nèi)容的已知方法。該指紋作為分離的文件或嵌入到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)作品的數(shù)據(jù)文件被傳送。在后一例子中，指紋被放在文件的頭部?jī)?nèi)、被附著在文件的尾部、或以嵌入的水印形式被嵌入到內(nèi)容中。指紋優(yōu)選地被加密。
通過加水印將指紋嵌入到內(nèi)容具有的優(yōu)點(diǎn)是允許將指紋運(yùn)送通過現(xiàn)有的處理鏈。通過仔細(xì)地設(shè)計(jì)，水印足夠得健壯以允許嵌入的指紋即使在壓縮和模擬/數(shù)字變換之后也被正確提取。但是，水印的大小隨著其表示的內(nèi)容的精確度的改善而迅速增加。諸如鑒別的應(yīng)用要求非常大的指紋，以便提供良好的內(nèi)容的被篡改部分的定位。健壯的水印方案通常具有有限的有效負(fù)載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)發(fā)明目的是提供將識(shí)別媒體內(nèi)容的指紋嵌入到用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的方法。
由此，根據(jù)本發(fā)明的方法包括步驟將所述指紋變換成媒體傳送信號(hào)為傳送所述媒體內(nèi)容提供的格式，并且將變換后的指紋裝入不用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的預(yù)定部分中。
用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了指紋可被裝入存在的標(biāo)準(zhǔn)媒體傳送格式中，而不要求所述信號(hào)格式的任何修改或增加信號(hào)的長(zhǎng)度。該方法具有和水印嵌入的現(xiàn)有技術(shù)方法同樣的優(yōu)點(diǎn)(允許將指紋運(yùn)送通過現(xiàn)有的處理鏈)，但卻不沒有有效負(fù)載的限制。
一些傳送格式具有備用容量，用于裝入媒體內(nèi)容。例如，電視信號(hào)具有可在其間傳送內(nèi)容的垂直消隱期，但是該內(nèi)容不能由標(biāo)準(zhǔn)的電視接收機(jī)顯示。在一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，視頻的指紋或一系列視頻圖像被裝入所述垂直消隱期的行中，裝入的可能的方式與周知的圖文電視數(shù)據(jù)傳送兼容。
如果傳送格式不提供該備用容量，一小部分的媒體內(nèi)容可被犧牲，用作創(chuàng)建用于指紋的空間。例如，視頻圖像的上面和/或下面邊界的幾行可被用來裝入(剩余的)視頻圖像的變換后的指紋。所述幾行通常在標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)的屏幕上是不可見的。由此，根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例包括步驟將媒體內(nèi)容劃分成第一部分和第二部分，從所述媒體內(nèi)容的第一部分導(dǎo)出指紋，以及用變換后的指紋替換所述媒體內(nèi)容的第二部分。


本發(fā)明的這些和其他方面通過參考在附圖中示出的實(shí)施例將變得明白和清楚，其中圖1示意性地顯示包括一個(gè)用于根據(jù)本發(fā)明嵌入指紋的裝置的視頻監(jiān)視系統(tǒng)。
圖2顯示在圖1中所示的變換電路所執(zhí)行的操作的流程圖。
圖3和4顯示說明根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的操作的圖表。
圖5顯示由根據(jù)本發(fā)明驗(yàn)證媒體內(nèi)容的真實(shí)性的裝置執(zhí)行的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考視頻監(jiān)視系統(tǒng)描述本發(fā)明。圖1示意性地顯示該系統(tǒng)典型的布局。它包括一個(gè)或多個(gè)監(jiān)視攝像機(jī)1，其每一個(gè)提供以標(biāo)準(zhǔn)模擬(PAL、NTSC)信號(hào)格式的視頻信號(hào)。每個(gè)視頻信號(hào)被應(yīng)用于指紋提取和嵌入單元2。數(shù)字記錄器3記錄以壓縮格式的信號(hào)。計(jì)算機(jī)4提供到存儲(chǔ)的視頻信號(hào)的訪問，用于取回、觀看和鑒別。鑒別攝像機(jī)所獲取的圖像的能力將確實(shí)增加這些圖像的值，作為法庭的證據(jù)。
指紋提取和嵌入單元2包括提取電路21，用于從每個(gè)視頻圖像導(dǎo)出指紋FP并將其嵌入到攝像機(jī)信號(hào)。單元2優(yōu)選地位于攝像機(jī)1的內(nèi)部，以防止在指紋計(jì)算之前對(duì)圖像內(nèi)容的篡改。指紋FP是概括圖像內(nèi)容的比特序列。它以這樣的方式被生成同一圖像被篡改的版本給出基本上不同的指紋，但是不給出由可允許的操縱(比如壓縮)處理的圖像。從音頻和視頻材料導(dǎo)出指紋的許多方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。在系統(tǒng)中使用的提取電路21的實(shí)際實(shí)施例在Job Oostveen，TonKalker和Jaap Haitsma的“Visual Hashing of Digital VidioApplication and Techniques”，SPIE，Application of DigitalImage Processing XXIV，July 31-August 3 2001，San Diego，USA中描述。提取的指紋FP由加密電路22加密。加密的指紋被變換器級(jí)23變換成與用作傳送視頻圖像相同的格式。在本例中，變換器級(jí)23將指紋變換成圖像象素并將所述象素裝入一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)模擬電視行(lines)中。該指紋之后被嵌入電路24嵌入到電視信號(hào)中。在圖1中，嵌入電路24符號(hào)表示為加法器。
圖2顯示由變換器級(jí)23執(zhí)行的步驟的流程圖。在步驟231，指紋比特被分組成每個(gè)符號(hào)M個(gè)比特的符號(hào)。在步驟232中，符號(hào)被分組成達(dá)到N個(gè)符號(hào)的塊。在可選步驟233中，附加的錯(cuò)誤檢測(cè)和校正符號(hào)被附著到每個(gè)塊上。在步驟234中，前同步碼和同步字被放在每個(gè)符號(hào)塊的開頭。在接收機(jī)端可要求前同步碼以便幫助接收機(jī)導(dǎo)出識(shí)別符號(hào)邊緣的定時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)。這通常是用符號(hào)之間最大的差值來改變符號(hào)的圖案，例如對(duì)于M＝1為101010，或?qū)τ贛＝3為707070。同步字是具有良好自相關(guān)屬性的符號(hào)的圖案，用作標(biāo)記前同步碼的末尾和指紋數(shù)據(jù)的開頭。另外，同步字防止通過經(jīng)由模擬鏈接的傳輸所引入的行(line)抖動(dòng)，因?yàn)榧词箶?shù)據(jù)相對(duì)于視頻行的開頭移動(dòng)，它也能識(shí)別數(shù)據(jù)的開始。在步驟235中，應(yīng)用將每個(gè)符號(hào)的序列映射到連續(xù)的信號(hào)的脈沖整形，所述連續(xù)的信號(hào)的幅度落在視頻信號(hào)的范圍內(nèi)。脈沖整形的通常選擇是“升余弦”脈沖。脈沖整形消除數(shù)據(jù)符號(hào)之間的躍遷，減少信號(hào)的帶寬，并且當(dāng)信號(hào)經(jīng)由有線帶寬的信道被傳送時(shí)，幫助減少內(nèi)部符號(hào)的干擾。
參數(shù)M和N的選擇是根據(jù)嵌入的指紋必須經(jīng)受其處理的處理操作。每個(gè)電視行的符號(hào)的數(shù)量N被選擇為信號(hào)帶寬足夠窄的數(shù)量。每個(gè)符號(hào)的比特?cái)?shù)M提供對(duì)數(shù)據(jù)速率和比特錯(cuò)誤率之間進(jìn)行平衡的控制。
圖3顯示由變換器級(jí)23提供的指紋信號(hào)的典型波形。在本例中，四個(gè)信號(hào)值被區(qū)別為符號(hào)值0、1、2和3(M＝2)，這對(duì)應(yīng)于指紋比特對(duì)00、01、10和11。前同步碼3030303030和同步字33300030030在實(shí)際的指紋數(shù)據(jù)之前。
指紋信號(hào)最終由嵌入電路24嵌入到電視信號(hào)的行中，所述行適合于但不用于圖像數(shù)據(jù)的傳送。在傳統(tǒng)PAL或NTSC電視信號(hào)的情況下，指紋信號(hào)能以從圖文電視得知的方式裝入垂直消隱期的行中。對(duì)于M＝1和N＝320，指紋信號(hào)甚至與PAL圖文電視數(shù)據(jù)信號(hào)相同。這具有指紋可很容易地被傳統(tǒng)的圖文電視電路取回的優(yōu)點(diǎn)。
在一些電路中，在垂直消隱期的行中嵌入指紋是不適合的。例如，在MPEG壓縮期間，這些行被剝離。在這些情況下，指紋數(shù)據(jù)被嵌入到視頻的可視部分并代替實(shí)際的圖像內(nèi)容。在實(shí)踐中，指紋的大小足夠得小，使得數(shù)據(jù)僅占據(jù)圖像很小的一部分，例如PAL域(filed)的288行的4行。其一個(gè)例子在圖4中示出，其中參考號(hào)40表示原始的視頻圖像區(qū)域。在這個(gè)實(shí)施例中，原始圖像區(qū)域的一個(gè)小區(qū)域41被用來裝入從由原始圖像區(qū)域的剩余部分52包括(cover)的圖像所提取的指紋FP。區(qū)域41將通常落在傳統(tǒng)電視接收機(jī)的屏幕的可視區(qū)域外。如果區(qū)域41是可視的，指紋將顯現(xiàn)為黑色、灰色和白色象素，通常被稱為“雪”。嵌入的指紋的可視性是有益的。其賦予用戶保護(hù)內(nèi)容不被篡改的視覺保證。
在許多應(yīng)用中，嵌入的指紋數(shù)據(jù)可要求經(jīng)受住受損壓縮。這要求嵌入的指紋信號(hào)的帶寬限制，該限制不僅是在水平方向(通過適當(dāng)選擇參數(shù)M和N以及設(shè)計(jì)升余弦濾波器)，而且還在垂直的方向。保證嵌入的數(shù)據(jù)行出現(xiàn)在垂直方向上的低頻的可能技術(shù)有(i)復(fù)制嵌入的指紋數(shù)據(jù)的行，和(ii)插入提供連續(xù)行之間平滑遷移的行。
圖5顯示有計(jì)算機(jī)4(參看圖1)執(zhí)行的驗(yàn)證接收的圖像的真實(shí)性的步驟的流程圖。在步驟51中，選擇指紋被嵌入的電視信號(hào)的部分(即圖4中的垂直消隱期或圖像區(qū)域41)。在步驟52中，嵌入的指紋FP被取回。參考上述的嵌入實(shí)施例，該步驟52包括步驟521，其中附著的前同步碼和同步字被用作確定沿著電視行的位置，表示指紋符號(hào)的“象素”位于其上，并且包括步驟522，其中象素值通過切片的方式(將象素值與相應(yīng)的閾值比較)被變換成相應(yīng)的符號(hào)值(圖3中中對(duì)于M＝2為0、1、2或3)。在步驟53中，選擇圖像區(qū)域(例如，在圖4中的圖像區(qū)域42)。在步驟54，用上述的方式從該區(qū)域中導(dǎo)出指紋FP’。之后在步驟55中，將嵌入的指紋FP和從接收的圖像中導(dǎo)出的指紋FP’比較。如果它們基本匹配，接收的圖像被認(rèn)為是真實(shí)的(步驟56)。否則，得出圖像被篡改了(步驟57)。
公開了將識(shí)別媒體內(nèi)容的指紋嵌入到用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的方法。為了實(shí)現(xiàn)嵌入的指紋經(jīng)受住所有類型的模擬和數(shù)字處理，比如壓縮，從內(nèi)容提取(21)的指紋(FP)被變換(23)成與用于傳送的內(nèi)容的信號(hào)格式相同的信號(hào)格式。例如，從由安全攝像機(jī)(1)生成的視頻信號(hào)導(dǎo)出的指紋被變換成圖像象素。該指紋之后被裝入(24)所提供但不被用作傳送內(nèi)容的部分信號(hào)中。例如，視頻圖像的指紋被裝入電視信號(hào)的垂直消隱期中。變換的指紋還可代替原始內(nèi)容的一小部分。
權(quán)利要求
1.一種將識(shí)別媒體內(nèi)容的指紋(FP)嵌入到用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)中的方法，包括步驟-將所述指紋變換成(23)媒體傳送信號(hào)提供用于傳送所述媒體內(nèi)容的格式，并且-將變換后的指紋裝入(24)不用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的預(yù)定部分。
2.如權(quán)利要求1的方法，還包括步驟-將所述媒體內(nèi)容(40)劃分成第一部分(42)和第二部分(41)，-從所述媒體內(nèi)容的第一部分(42)導(dǎo)出所述指紋(FP)，以及-用所述變換后的指紋替換所述媒體內(nèi)容(40)的第二部分(41)。
3.如權(quán)利要求1的方法，還包括加密(22)所述指紋的步驟。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中媒體內(nèi)容是視頻圖像或一個(gè)視頻圖像序列，并且媒體傳送信號(hào)是電視信號(hào)，其中變換后的指紋被裝入垂直消隱期的行中。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中變換后的指紋是圖文電視數(shù)據(jù)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求2的方法，其中媒體內(nèi)容是視頻圖像或一個(gè)視頻圖像序列，并且媒體傳送信號(hào)是電視信號(hào)，其中指紋被變換成視頻信號(hào)或被裝入電視信號(hào)的過掃描行(41)中，所述過掃描行(41)構(gòu)成顯示在電視接收機(jī)的屏幕上的區(qū)域的邊界。
7.一種從用于傳送媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)取回識(shí)別所述媒體內(nèi)容的指紋的方法，其特征在于該方法包括步驟將不用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的預(yù)定部分從用于傳送所述媒體內(nèi)容的格式變換成表示所述第一指紋的格式。
8.如權(quán)利要求7的方法，還包括步驟-將所述媒體內(nèi)容劃分成第一部分和第二部分，-從所述媒體內(nèi)容的第一部分導(dǎo)出所述指紋。
9.如權(quán)利要求7的方法，還包括解密第一指紋的步驟。
10.如權(quán)利要求7的方法，其中媒體內(nèi)容是視頻圖像或一個(gè)視頻圖像序列，并且媒體傳送信號(hào)是電視信號(hào)，其中所述變換步驟包括將裝入在不用于傳送所述視頻圖像或多個(gè)視頻圖像的電視信號(hào)的行中的圖文電視信號(hào)解碼成所述第一指紋。
11.如權(quán)利要求8的方法，其中媒體內(nèi)容是視頻圖像或一個(gè)視頻圖像序列，并且媒體傳送信號(hào)是電視信號(hào)，其中所述變換步驟包括將構(gòu)成顯示在電視接收機(jī)的屏幕上的區(qū)域的邊界的電視信號(hào)的的過掃描行變換成所述第一指紋。
12.一種驗(yàn)證媒體內(nèi)容的真實(shí)性的方法，包括步驟-接收表示所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)和識(shí)別所述媒體內(nèi)容的第一指紋，-從接收的媒體內(nèi)容導(dǎo)出第二指紋，-確定當(dāng)?shù)谝缓偷诙讣y以預(yù)定的方式相互類似時(shí)媒體內(nèi)容是真實(shí)的，其特征在于接收第一指紋的步驟包括將不用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的預(yù)定部分從用于傳送所述媒體內(nèi)容的格式變換成表示所述第一指紋的格式。
13.一種將識(shí)別媒體內(nèi)容的指紋(FP)嵌入到用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的裝置(2)，包括-將所述指紋變換成媒體傳送信號(hào)為傳送所述媒體內(nèi)容提供的格式的變換設(shè)備(23)，并且-將變換的指紋裝入不用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的預(yù)定部分中的設(shè)備(24)。
14.一種從用于傳送媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)取回識(shí)別所述媒體內(nèi)容的指紋(FP)的裝置，其特征在于該裝置包括將不用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的預(yù)定部分從用于傳送所述媒體內(nèi)容的格式變換成表示所述第一指紋的格式的設(shè)備(522)。
15.一種在計(jì)算機(jī)(4)上運(yùn)行并使所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求12中請(qǐng)求的驗(yàn)證媒體內(nèi)容真實(shí)性的方法的計(jì)算機(jī)程序。
16.包括以預(yù)定傳送格式的媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)，其特征在于所述以預(yù)定傳送格式的媒體內(nèi)容的一部分表示從所述媒體內(nèi)容的剩余部分導(dǎo)出并識(shí)別所述媒體內(nèi)容的剩余部分的指紋。
全文摘要
公開了將識(shí)別媒體內(nèi)容的指紋嵌入到用于傳送所述媒體內(nèi)容的媒體傳送信號(hào)的方法。為了實(shí)現(xiàn)嵌入的指紋經(jīng)受住所有類型的模擬和數(shù)字處理，比如壓縮，從內(nèi)容提取(21)的指紋(FP)被變換(23)成與用于傳送內(nèi)容的信號(hào)格式相同的信號(hào)格式。例如，從由安全攝像機(jī)(1)生成的視頻信號(hào)導(dǎo)出的指紋被變換成圖像象素。該指紋之后被裝入(24)所提供但不被用作傳送內(nèi)容的部分信號(hào)中。例如，視頻圖像的指紋被裝入電視信號(hào)的垂直消隱期中。變換后的指紋還可代替原始內(nèi)容的一小部分。
文檔編號(hào)H04N7/025GK1679051SQ03820477
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者D·K·羅伯特斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司