專利名稱：電子水印嵌入方法、裝置、程序以及電子水印檢測方法、裝置、程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子水印嵌入方法、裝置、程序以及電子水印檢測方法、裝置、程序，尤其涉及在不受察覺的情況下，對以視頻信號作為起始的輸入信號嵌入其他副信息，并且從嵌入有副信息的信號中讀取該副信息的電子水印嵌入方法、裝置、程序以及電子水印檢測方法、裝置、程序。

背景技術：
作為現(xiàn)有技術，存在通過對數(shù)字內(nèi)容嵌入電子水印來進行數(shù)字內(nèi)容的著作權保護的技術。另外，還存在參照與數(shù)字內(nèi)容有關的著作權信息等元數(shù)據(jù)的技術。進而，還存在以作為廣告的印刷物等模擬介質為基礎，通過數(shù)字相機拍攝數(shù)字內(nèi)容、讀取電子水印來獲得與廣告關聯(lián)的信息的技術。
作為在靜止圖像中嵌入電子水印的方法，公開有如下的波譜擴散型電子水印方式，即，將通過偽隨機數(shù)生成的嵌入序列嵌入到圖像的正交轉換區(qū)域(例如付里葉轉換區(qū)域)的實部和虛部中，使用嵌入序列與檢測序列的相關來進行檢測(例如參見專利文獻1)。
關于視頻信號，由于一般視頻信號作為使靜止圖像即幀圖像連續(xù)起來的結構而被記錄，因此通過應用以靜止圖像作為對象的電子水印方式，可以嵌入電子水印。例如使用上述專利文獻1所述的電子水印方法，即便對視頻信號的各幀圖像嵌入相同的電子水印，也能實現(xiàn)對于視頻信號的電子水印。
在嵌入有電子水印的靜止圖像被非法使用的情況下，可以考慮切取圖像的一部分來使用的情況。如果是切取一部分而得到的圖像，則在不使用原圖像的電子水印檢測中，無法得知被切取的部位是原圖像的哪個部分。這意味著被嵌入的電子水印的圖案看起來正在進行任意量的平行移動。即，這意味著空間方向上電子水印圖案的同步錯開的狀態(tài)。將其稱作“電子水印的空間同步”，在檢測電子水印時，需要通過明確平行移動量等方法使空間同步一致(一般在電子水印的空間同步中，有時還包含對仿射轉換等幾何變形的校正，然而本發(fā)明中以對平行移動的校正作為對象)。
視頻信號一般作為時間方向上連續(xù)的多個靜止圖像(幀)的集合來進行處理。在面向動態(tài)圖像的電子水印方式中，期望可以從這種幀的集合中一部分連續(xù)的幀的集合中檢測電子水印。例如，在僅切取所發(fā)布的視頻內(nèi)容的1個場景來非法使用的情況下，也可以僅從被非法使用的場景中檢測電子水印，從而可以期待抑制非法使用的效果。另外，例如根據(jù)通過攝影機拍攝在電影院等放映的視頻內(nèi)容而得到的再拍攝視頻來檢測電子水印的情況下，電子水印嵌入時的視頻開始點與拍攝到的視頻開始點必然會錯開，期望在這種情況下也能檢測電子水印。另外，例如還可以考慮根據(jù)視頻內(nèi)容中迄今為止已顯示的場景，從使用便攜終端等的相機拍攝到的視頻中檢測電子水印來獲得關聯(lián)信息的應用。在這些例子中，由于事先無法得知嵌入有電子水印的視頻的哪個部分被切取，因而需要在電子水印的檢測中知道檢測對象的部位相當于作為電子水印嵌入的信號的哪個位置。將其稱作電子水印的時間同步。
現(xiàn)有的電子水印方式中的空間同步、時間同步方法可大致如下分類。
(1)網(wǎng)羅性搜索對考慮到的所有同步位移量依次網(wǎng)羅性嘗試每一個電子水印的檢測。
(2)同步一致用信號的嵌入獨立于電子水印來嵌入同步一致用信號，通過對其進行檢測來使同步一致。
例如在上述專利文獻1所述的電子水印方法中，預先將用于檢測電子水印在空間上的平行移動量的信號重疊嵌入到嵌入信息中，使用離散付里葉轉換，高效地實施該信號的同步位移量的網(wǎng)羅性搜索，從而使空間同步一致。
專利文獻1日本特開2003-219148號公報 但是，在現(xiàn)有的面向視頻的電子水印嵌入方法中，有如下課題。
●對高壓縮和再拍攝的耐性的課題 例如，使用MPEG1/2/4、WMV(Windows(注冊商標)MediaVideo)、DiPX、H.264/AVC等高壓縮率的動態(tài)圖像不可逆編碼(高壓縮)、或者再次使用攝像機或安裝在移動電話上的相機等拍攝被輸出到屏幕或顯示器這樣的顯示設備上的視頻(再拍攝)的情況下，有時難以進行檢測。
另外，為了通過高壓縮和再拍攝也能進行檢測而需要較強健地嵌入電子水印，結果導致視頻畫質的降低。
反之，為了在維持足夠的畫質的同時對高壓縮和再拍攝等具有足夠的耐性，需要縮短嵌入到視頻中的信息長度。
●擴散序列長度的課題 在文獻“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宮武隆，《關于幀重疊型動態(tài)圖像電子水印的檢測性能評價的一個考察》，信息科學技術研討會，F(xiàn)IT2005，J-029，2005”中，描述了在使用波譜擴散和相關計算的電子水印方式中，通過增長波譜擴散的擴散序列長度，來提高電子水印的檢測可靠性。在上述專利文獻1的電子水印方式中，由于用于通過逆變獲得實數(shù)值的付里葉系數(shù)的對稱性限制，對嵌入序列進行嵌入的正交轉換區(qū)域的頻率系數(shù)位置的數(shù)量受到限制。即，由于對稱位置的付里葉系數(shù)是共軛復數(shù)這樣的制約，對嵌入序列進行嵌入的頻率系數(shù)實質上被限制在頻率系數(shù)整體的一半，難以增長波譜擴散的擴散序列長度。
●同步的課題 另外，在用于電子水印的空間同步、時間同步的現(xiàn)有方法中，存在如下的問題點。
首先，在網(wǎng)羅性搜索的方法中，對所有的同步位移量進行搜索是非常耗費時間的處理，并不現(xiàn)實。
另外，在嵌入同步一致用信號的方法中，使相對于信號的改變量增加同步一致信號的量，在整體上信號的品質下降。例如在視頻的情況下會導致視頻的品質下降。另外，同步一致用信號本身作為相對于嵌入信息的檢測的噪聲分量發(fā)揮作用，也存在檢測性能惡化的可能性。另外，特征性的同步一致用信號易于預測，還存在自身成為攻擊對象而使電子水印的安全性惡化的可能性。
尤其在視頻的時間同步上存在如下課題。
當通過攝像機或移動電話等的相機來拍攝顯示于屏幕或TV等的視頻的情況下，由于再現(xiàn)的幀速率沒有與拍攝的幀速率同步，因而產(chǎn)生子幀上的再取樣，同步變得更為困難。另外，當使用移動電話等低性能的處理器的情況下，有時拍攝的幀速率不穩(wěn)定而取樣定時產(chǎn)生微小的偏差，這也成為難以進行同步的一個原因。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述的問題點而完成的，其目的在于，提供一種能對高壓縮和再拍攝提高耐性、增長擴散序列長度、不需要時間同步/空間同步或者容易取得時間同步/空間同步的電子水印嵌入技術和電子水印檢測技術。
本發(fā)明可以構成為如下的電子水印嵌入方法，其在具有嵌入序列生成單元、排列生成單元、調制單元、存儲單元、嵌入圖案重疊單元的電子水印嵌入裝置中，在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入方法的特征在于，上述嵌入序列生成單元根據(jù)上述嵌入信息來生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中，上述排列生成單元根據(jù)上述第1存儲單元的上述嵌入序列，生成N-1維圖案，上述調制單元按照上述N-1維圖案上的值來調制周期信號，從而生成N維嵌入圖案，儲存在第2存儲單元中，上述嵌入圖案重疊單元獲得儲存在上述第2存儲單元中的上述N維嵌入圖案，把該嵌入圖案重疊在上述輸入信號上。
另外，本發(fā)明還可以構成為如下的電子水印嵌入方法，其在具有嵌入序列生成單元、排列生成單元、轉換單元、存儲單元、嵌入圖案重疊單元、逆變單元的電子水印嵌入裝置中，在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入方法的特征在于，上述嵌入序列生成單元根據(jù)上述嵌入信息來生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中，上述排列生成單元根據(jù)儲存在上述第1存儲單元中的上述嵌入序列來生成N-1維圖案，儲存在第2存儲單元中，上述轉換單元對上述輸入信號進行正交轉換，獲得轉換完畢信號，上述嵌入圖案重疊單元把儲存在上述第2存儲單元中的上述N-1維圖案重疊在上述轉換完畢信號的一部分的N-1維平面上，獲得逆變前信號，上述逆變單元對上述逆變前信號進行正交逆變，獲得嵌入完畢信號。
并且，本發(fā)明還可以構成為如下的電子水印檢測方法，其在具有解調單元、檢測序列提取單元、相關值計算單元、存儲單元的電子水印檢測裝置中，檢測在人們感知上無法察覺的情況下對具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號預先嵌入的電子水印，該電子水印檢測方法的特征在于，上述解調單元測定上述輸入信號的一個維數(shù)方向上規(guī)定周期信號的分量，求出N-1維圖案，上述檢測序列提取單元根據(jù)上述N-1維圖案的值求出檢測序列，儲存在存儲單元中，上述相關值計算單元根據(jù)儲存在上述存儲單元中的上述檢測序列和嵌入序列的相關值的大小，檢測被嵌入的電子水印。
另外，本發(fā)明還可以構成為適于實施上述各方法的裝置以及使計算機執(zhí)行上述各方法的處理步驟的程序。
根據(jù)本發(fā)明，即使在如高壓縮的動態(tài)圖像不可逆編碼或輸出到顯示設備的視頻的再拍攝視頻等那樣，電子水印嵌入后的信號被施加較大改變的情況下，也能實現(xiàn)將具有足夠的耐性、抑制了品質惡化、信息長度較長的信息作為電子水印進行嵌入的技術。另外，還能實現(xiàn)不需要同步一致或可容易且高速地進行同步一致的電子水印的檢測技術。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，能夠防止同步處理引起的處理時間的增多和同步信號的嵌入引起的信號惡化，能夠進行高速且耐性、檢測性能較高且品質惡化較少的電子水印嵌入/檢測。



圖1A是表示本發(fā)明實施方式的電子水印嵌入方法的概要的流程圖。
圖1B是表示本發(fā)明實施方式的電子水印檢測方法的概要的流程圖。
圖2是表示本發(fā)明實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的概要結構的圖。
圖3是N＝2時調制后的嵌入信號的例子。
圖4A是周期信號的構成例1。
圖4B是周期信號的構成例2。
圖4C是周期信號的構成例3。
圖5A是周期信號的自相關函數(shù)的例1。
圖5B是周期信號的自相關函數(shù)的例2。
圖5C是周期信號的自相關函數(shù)的例3。
圖6A是對應于周期信號的函數(shù)h0在復平面上的軌跡1。
圖6B是對應于周期信號的函數(shù)h0在復平面上的軌跡2。
圖6C是對應于周期信號的函數(shù)h0在復平面上的軌跡3。
圖7A是正交的2個周期信號的例1。
圖7B是正交的2個周期信號的例2。
圖8A是同步錯開后的信號的例1。
圖8B是同步錯開后的信號的例2。
圖9是同步錯開的Q(x)的軌跡的例子。
圖10是本發(fā)明第1實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的構成例。
圖11是本發(fā)明第1實施方式的電子水印嵌入裝置的動作的流程圖。
圖12是本發(fā)明第1實施方式的復數(shù)圖案生成部的構成例。
圖13是本發(fā)明第1實施方式的復數(shù)圖案生成部的處理的流程圖。
圖14是本發(fā)明第1實施方式的嵌入序列生成部的詳細動作的流程圖。
圖15是本發(fā)明第1實施方式的碼元的構成例。
圖16是本發(fā)明第1實施方式的復數(shù)排列生成部的動作的流程圖。
圖17是本發(fā)明第1實施方式的復數(shù)排列的構成例。
圖18是本發(fā)明第1實施方式的時間調制部的構成例。
圖19是本發(fā)明第1實施方式的時間調制部的動作的流程圖。
圖20是本發(fā)明第1實施方式的在時間方向上反復重疊嵌入圖案的例子。
圖21是本發(fā)明第1實施方式的縱橫平鋪重疊嵌入圖案的例子。
圖22是本發(fā)明第1實施方式的放大重疊嵌入圖案的例子。
圖23是本發(fā)明第1實施方式的電子水印檢測裝置的動作的流程圖。
圖24是本發(fā)明第1實施方式的計算嵌入完畢信號的特征量進行提取的例子。
圖25是本發(fā)明第1實施方式的時間解調部的構成例。
圖26是本發(fā)明第1實施方式的時間解調部的動作的流程圖。
圖27是本發(fā)明第1實施方式的使用時間解調部的差分/微分的構成例。
圖28是本發(fā)明第1實施方式的檢測信息提取部的構成例。
圖29是本發(fā)明第1實施方式的檢測信息提取部的動作的流程圖。
圖30是本發(fā)明第1實施方式的檢測序列提取部的詳細動作的流程圖。
圖31是本發(fā)明第2實施方式的時間調制部的構成例。
圖32是本發(fā)明第2實施方式的時間調制部的動作的流程圖。
圖33是本發(fā)明第2實施方式的時間解調部的構成例。
圖34是本發(fā)明第2實施方式的時間解調部的動作的流程圖。
圖35是本發(fā)明第2實施方式的使用時間解調部的差分/微分的構成例。
圖36是本發(fā)明第3實施方式的復數(shù)圖案生成部的構成例。
圖37是本發(fā)明第3實施方式的復數(shù)圖案生成部的動作的流程圖。
圖38A是本發(fā)明第3實施方式的復數(shù)排列生成部的復數(shù)排列的要素范圍的例1。
圖38B是上述復數(shù)排列的要素范圍的例2。
圖38C是上述復數(shù)排列的要素范圍的例3。
圖38D是上述復數(shù)排列的要素范圍的例4。
圖38E是上述復數(shù)排列的要素范圍的例5。
圖38F是上述復數(shù)排列的要素范圍的例6。
圖39A是上述復數(shù)排列的要素范圍的例7。
圖39B是上述復數(shù)排列的要素范圍的例8。
圖39C是上述復數(shù)排列的要素范圍的例9。
圖39D是上述復數(shù)排列的要素范圍的例10。
圖39E是上述復數(shù)排列的要素范圍的例11。
圖39F是上述復數(shù)排列的要素范圍的例12。
圖40是本發(fā)明第3實施方式的檢測信息提取部的構成例。
圖41是本發(fā)明第3實施方式的檢測信息提取部的動作的流程圖。
圖42是本發(fā)明第4實施方式的檢測信息提取部的構成例。
圖43是本發(fā)明第4實施方式的檢測信息提取部的動作的流程圖。
圖44是用于說明本發(fā)明第4實施方式的比特值檢測方法的一個例子的圖。
圖45是本發(fā)明第5實施方式的電子水印檢測裝置的構成例。
圖46是本發(fā)明第5實施方式的電子水印檢測裝置的動作的流程圖。
圖47是本發(fā)明第5實施方式的同步檢測部的構成例。
圖48是本發(fā)明第5實施方式的同步檢測部的動作的流程圖。
圖49是本發(fā)明第5實施方式的檢測信息提取部的構成例。
圖50是本發(fā)明第5實施方式的檢測信息提取部的另一個構成例。
圖51是本發(fā)明第6實施方式的時間調制部的構成例。
圖52是本發(fā)明第7實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的構成例。
圖53是本發(fā)明第7實施方式的電子水印嵌入裝置的動作的流程圖。
圖54是本發(fā)明第7實施方式的復數(shù)圖案生成部的構成例。
圖55是本發(fā)明第7實施方式的復數(shù)圖案生成部的動作的流程圖。
圖56是本發(fā)明第7實施方式的電子水印檢測裝置的動作的流程圖。
圖57是本發(fā)明第7實施方式的檢測信息提取部的構成例。
圖58是本發(fā)明第7實施方式的同步位移量的結合的例子。
圖59是本發(fā)明第8實施方式的電子水印嵌入裝置的動作的流程圖。
圖60是本發(fā)明第8實施方式的復數(shù)圖案生成部的構成例。
圖61是本發(fā)明第8實施方式的復數(shù)圖案生成部的動作的流程圖。
圖62是本發(fā)明第8實施方式的以時分割連續(xù)嵌入多個信息的例子。
圖63是本發(fā)明第8實施方式的電子水印檢測裝置的構成例。
圖64是本發(fā)明第8實施方式的電子水印檢測裝置的動作的流程圖。
圖65是本發(fā)明第8實施方式的自同步錯開位置起檢測同步圖案的例子。
圖66是本發(fā)明第8實施方式的檢測信息提取部的構成例。
圖67是本發(fā)明第8實施方式的檢測信息提取部的動作的流程圖。
圖68是本發(fā)明第9實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的構成例。
圖69是本發(fā)明第9實施方式的電子水印嵌入裝置的動作的流程圖。
符號說明 102第1存儲單元；103第2存儲單元；100電子水印嵌入裝置；110復數(shù)圖案生成部；111嵌入序列生成單元、嵌入序列生成部；112排列生成單元、復數(shù)排列生成部；113N-1維逆付里葉轉換部；114嵌入信息分割部；115同步序列生成部；116復數(shù)排列生成部；117嵌入序列生成部；120排列生成部；130調制單元、時間調制部；131周期信號生成部；132調制部；133加法部；1341維逆付里葉轉換部；136調制部；140嵌入圖案重疊單元、嵌入圖案重疊部；150第1存儲部；160第2存儲部；200電子水印檢測裝置；202存儲單元；210解調單元、時間解調部；211周期信號生成部；212解調部；213復數(shù)圖案構成部；2141維付里葉轉換部；215信號微分部；2161維付里葉轉換部；220檢測信息提取部；221檢測序列提取單元、檢測序列提取部；222相關值計算單元、相關值計算部；223最大值判定部；224檢測信息再構成部；225N-1維付里葉轉換部；226復數(shù)相關值計算部；227絕對值計算部；250圖案存儲部；300電子水印檢測裝置；310時間解調部；320同步檢測部；321復數(shù)檢測序列提取部；322復數(shù)相關值計算部；323絕對值計算部；324同步檢測最大值判定部；325相位計算部；330檢測信息提取部；331檢測序列提取部；332相關值計算部；333最大值判定部；334檢測信息再構成部；340圖案存儲部；500電子水印嵌入裝置；510復數(shù)圖案生成部；511嵌入序列生成部；512復數(shù)排列生成部；520時間調制部；530嵌入圖案重疊部；600電子水印檢測裝置；610時間解調部；620同步檢測部；630檢測信息提取部；631檢測序列提取部；632相關值計算部；633最大值判定部；634檢測信息再構成部；700電子水印檢測裝置；710嵌入完畢信號分割部；720同步時間解調部；730同步檢測部；740同步完畢信號分割部；750時間解調部；760檢測信息提取部；761檢測序列提取部；762相關值計算部；763最大值判定部；764檢測信息再構成部；765檢測信息連接部；800電子水印嵌入裝置；810復數(shù)圖案生成部；820嵌入圖案重疊部；830嵌入前信號轉換部；840嵌入完畢信號逆變部；850第1存儲部；904中間復數(shù)圖案；911嵌入信息；912嵌入前信號；913嵌入序列；914檢測信息；917同步序列；921嵌入復數(shù)圖案；922嵌入圖案；923嵌入完畢信號；961檢測復數(shù)圖案；1113檢測序列；1114相關值；1115檢測復數(shù)排列；1116復數(shù)相關值；1117絕對值；1118檢測復數(shù)序列；1501檢測復數(shù)圖案；1502同步位移量；1511檢測復數(shù)序列；1512復數(shù)相關值；1513絕對值；1521檢測序列；1522相關值；3111嵌入信息；3112嵌入前信號；3113嵌入完畢信號；3114檢測信息；3121嵌入復數(shù)圖案；3122嵌入圖案；3161檢測復數(shù)圖案；3162同步位移量；3213嵌入序列；3313檢測序列；3314相關值；3613檢測序列；3614相關值；3615部分檢測信息；3812檢測信息；3813同步復數(shù)圖案；3814同步位移量；3815檢測復數(shù)圖案；3816部分嵌入完畢信號；3817同步完畢部分信號；4021嵌入復數(shù)圖案；4022轉換完畢嵌入前信號；4023逆變前嵌入完畢信號
具體實施例方式 首先，說明本發(fā)明實施方式的概要。圖1A是表示本發(fā)明實施方式的電子水印嵌入方法的概要的流程圖。
上述電子水印嵌入方法是在具有嵌入序列生成單元、排列生成單元、調制單元、存儲單元、嵌入圖案重疊單元的電子水印嵌入裝置中，在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中的電子水印嵌入方法。在該方法中具有嵌入序列生成單元根據(jù)嵌入信息生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中的嵌入序列生成步驟(步驟1)；排列生成單元根據(jù)第1存儲單元的嵌入序列生成N-1維圖案的排列生成步驟(步驟2)；調制單元通過按照N-1維圖案上的值調制周期信號來生成N維嵌入圖案，儲存在第2存儲單元中的調制步驟(步驟3)；以及嵌入圖案重疊單元獲得儲存在第2存儲單元中的N維嵌入圖案，把該嵌入圖案重疊在輸入信號上的嵌入圖案重疊步驟(步驟4)。
圖1B是表示本發(fā)明實施方式的電子水印檢測方法的概要的流程圖。該電子水印檢測方法是在具有解調單元、檢測序列提取單元、相關值計算單元、存儲單元的電子水印檢測裝置中，檢測在人們感知上無法察覺的情況下對具有N以上維數(shù)的輸入信號預先嵌入的電子水印的電子水印檢測方法。
在該方法中具有解調單元測定輸入信號的一個維數(shù)方向上規(guī)定周期信號的分量，求出N-1維圖案的解調步驟(步驟11)；檢測序列提取單元根據(jù)N-1維圖案的值求出檢測序列，儲存在存儲單元中的檢測序列提取步驟(步驟12)；以及相關值計算單元根據(jù)儲存在存儲單元中的檢測序列和嵌入序列的相關值的大小，檢測被嵌入的電子水印的相關值計算步驟(步驟13)。
圖2是表示本發(fā)明實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的概要結構的圖。
本實施方式的電子水印嵌入裝置是在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中的電子水印嵌入裝置100，具有嵌入序列生成單元111，其根據(jù)嵌入信息生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元102中；排列生成單元112，其根據(jù)第1存儲單元102的嵌入序列生成N-1維圖案；調制單元130，其通過按照N-1維圖案上的值調制周期信號來生成N維嵌入圖案，儲存在第2存儲單元103中；以及嵌入圖案重疊單元140，其獲得儲存在第2存儲單元103中的N維嵌入圖案，把該嵌入圖案重疊在輸入信號上。
另外，本實施方式的電子水印檢測裝置是檢測在人們感知上無法察覺的情況下對具有N以上維數(shù)的輸入信號預先嵌入的電子水印的電子水印檢測裝置200，具有解調單元210，其測定輸入信號的一個維數(shù)方向上規(guī)定周期信號的分量，求出N-1維圖案；檢測序列提取單元221，其根據(jù)N-1維圖案的值求出檢測序列，儲存在存儲單元202中；以及相關值計算單元222，其根據(jù)儲存在存儲單元250中的檢測序列和嵌入序列的相關值的大小，檢測被嵌入的電子水印。
下面，結合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式。
在下面的說明中，首先示出作為本發(fā)明原理的基本概念及其例子之后，說明具體的電子水印嵌入裝置、電子水印檢測裝置及其方法的實施方式。
[基本概念] 首先，如下示出作為本實施方式原理的基本概念。
(1)復數(shù)相關的電子水印模型 如下示出使用復數(shù)數(shù)列的相關使用型電子水印。
并且，在下面的本說明書中作為復數(shù)的部分當然可以作為相同的概念而置換為2維波譜。
嵌入)如下確定嵌入對象的信號列i和電子水印序列w。
i＝{i1，i2，…，iL}∈CL(1) w＝{w1，w2，…，wL}∈CL(2) 其中，C是復數(shù)整體的集合，w是平均0的偽隨機數(shù)列。
將w嵌入i中，獲得嵌入完畢信號列i’。
i’＝i+w(3) 檢測)考慮i’通過同步錯開而相位錯開Δθ后的i”。
[數(shù)1] i″＝i′ejΔθ(4) 這里j是虛數(shù)單位。
如下式那樣計算i”與w的相關值，進行電子水印的檢測。
ρ＝i″·w*(5) 這里，“w*”是取w的各要素的共軛復數(shù)的數(shù)列，“·”是將數(shù)列視為向量時的內(nèi)積運算。并且，將這種復數(shù)數(shù)列彼此的相關運算稱作復數(shù)相關。
[數(shù)2] 此處，w*k是wk的共軛復數(shù)。
如果i與w獨立而L足夠大，則∑ikw*k的期待值為0。
[數(shù)3] 因此， ●通過求出ρ的絕對值為最大的嵌入值，可以與相位錯開量Δθ無關地進行檢測。即，可以不用同步一致地進行檢測。
●通過求出ρ的偏角可以計算相位錯開量Δθ。
這里可以考慮以下的2種選擇方式作為wk。
1)例如像取{+1，-1}中的某個值那樣僅從實數(shù)中進行選擇的情況； 2)例如像取 [數(shù)4] 的某個值那樣在復數(shù)空間內(nèi)擴展分布地進行選擇的情況。
在上述1)的情況下，水印的圖案分量w的相位在嵌入完畢信號列i’上對齊；在2)的情況下，相位會擴散。無論何種情況下，∑ikw*k的期待值都為0，可以進行電子水印的檢測，然而在使|wk|的分散相等、對齊電子水印分量的能量的條件下比較1)、2)的情況下，2)中|∑ikw*k|的分散會變小。這意味著在ρ的值中嵌入對象的信號列i帶來的噪聲分量的影響變小，可以進行可靠性更高的檢測。
(2)時間方向單一頻率嵌入的不需要時間同步的電子水印 作為通過同步錯開而相位錯開Δθ的電子水印嵌入的例子，示出對時間方向單一頻率進行嵌入的例子。
具體而言，例如示出將在視頻的空間方向上構成的復數(shù)圖案調制為時間方向的單一頻率進行嵌入的例子。
嵌入)在N維的信號列中嵌入N-1維的復數(shù)圖案P(x)。其中，x是表示N-1維空間中的位置的向量，且 x＝(x1，x2，…，xN-1)(8) 將第N維視為時間軸，準備時間軸方向的周期復變函數(shù)f(t)。例如， [數(shù)5] f(t)＝ejωt (9) ＝cosωt+jsinωt 在此，j是虛數(shù)單位，ω是表示f(t)周期的角速度。
獲得利用f(t)的實部、虛部分別對P(x)的實部、虛部進行AM調制來合成得到的N維實數(shù)信號W(x，t)。
[數(shù)6]


其中，f*(t)是取f(t)的共軛復數(shù)的復變函數(shù)。
圖3表示N＝2時的W(x，t)的例子。在此，粗線表示W(wǎng)(x，t)的值，通過按照每個位置x而錯開相位的t軸方向上的周期信號來表現(xiàn)。
通過這種調制，利用P(x)的復數(shù)值的偏角和絕對值來對f(t)的相位和振幅進行調制。
將W(x，t)嵌入到嵌入對象的信號I(x，t)中，獲得嵌入完畢信號I’(x，t)。
I’(x，t)＝I(x，t)+W(x，t)(11) 檢測)通過I’(x，t)的同步錯開，來考慮錯開了Δt的信號I”(x，t)。
[數(shù)7]
例如在考慮視頻信號等的情況下，即使利用攝像機進行了再拍攝或模擬轉換等時，一般即便空間上的位置不同，時間方向的同步位移量也是恒定的。(當作為對電子水印的攻擊被賦予了按照每個空間位置而不同的時間方向同步錯開的情況下，畫質會顯著惡化，作為視頻內(nèi)容的價值會受到損失，因而作為攻擊不成立)由此，如上所述時間方向(t方向)的同步位移量Δt可認為不取決于位置x而是恒定的。
另外，例如在考慮圖像信號的情況下，當僅被施加了圖像的平行移動時，即便例如圖像信號在橫向上的位置x不同，在縱向上被施加的平行移動的大小也是恒定的。這種情況下，如上所述縱向(t方向)的同步位移量Δt可認為不取決于橫向的位置x而是恒定的。
此時，為了利用f(t)對在區(qū)間0≤t≤T(T是f(t)的周期的整數(shù)倍)中被賦予的I”(x，t)進行解調，計算如下的積分。
[數(shù)8]
其中， 其中使用了如下的關系。
[數(shù)9]
因而， [數(shù)10]
并且，在此的例子中，舉例說明了信號I”(x，t)作為連續(xù)信號而獲得的情況，然而即使信號I”(x，t)作為離散信號而獲得的情況下，也可以通過積和計算來代替積分進行同樣的處理。
即， [數(shù)11]
因而，

其中， 當定義了水印序列w{w1，...，wL}∈CL和P(x)的線形轉換Trans和逆變Trans-1時，在進行電子水印的嵌入時，通過 P(x)＝Trans(w)(19) 來生成P(x)，在進行電子水印的檢測時，假定 w’＝Trans-1(Q(x))(20) 則可得 [數(shù)12] 其中，n＝Trans-1(N(x，Δt))。
作為線形轉換Trans的例子，例如，既可以是僅在N-1維空間上依次排列w的各值的轉換，也可以是在N-1維空間上依次排列w的各值后進行逆付里葉轉換等正交轉換的轉換。
結合本節(jié)的討論，通過取復數(shù)相關， 根據(jù) [數(shù)13] 可以進行電子水印的檢測、同步位移量Δt的計算。
(3)差分(微分)相關的檢測 在上述檢測方式中，取代求出Q(x)的計算，也可以根據(jù)I”(x，t)的差分或微分使用f(t)進行解調。
即，例如在信號離散的情況下，作為 △I″(x，τ)＝I″(x，τ+1)—I″(x，τ) [數(shù)14] 其中， 在此，由于 [數(shù)15] ejω-1 是已知的，因而可進行同樣的檢測。
另外，例如在信號連續(xù)的情況下， 通過使用 [數(shù)16] 微分 的同樣的計算可進行同樣的檢測。
例如，在考慮視頻信號等的情況下，可知信號幀間的相關較大。由于2個幀的時間間隔越短幀間的相關較高，所以如果如上所述計算幀間差分，則原圖分量會較大地消除周期信號的抵消量以上，上述N1(x，Δt)-N0(x，Δt)項的絕對值會變得非常小，具有電子水印的能量相對增大而易于檢測的優(yōu)點。
(4)使用任意周期信號時的不需要時間同步的電子水印 接著，考慮使用任意函數(shù)f(t)作為周期信號，改變其相位嵌入電子水印的情況。在此，f(t)是實際函數(shù)。
嵌入)獲得使用P(x)的絕對值、偏角對f(t)的振幅、相位進行調制而得到的N維實數(shù)信號W(x，t)。
例如，W(x，t)＝|P(x)|f(t+s(x))(24) 其中， [數(shù)17] T是f(t)的周期。
將W(x，t)嵌入嵌入對象的信號I(x，t)中，獲得嵌入完畢信號I’(x，t)。
I’(x，t)＝I(x，t)+W(x，t)(25) 檢測)考慮I’(x，t)通過同步錯開而錯開Δt后的信號I”(x，t)。
I″(x，t)＝I’(x，t+△t)(26) ＝I(x，t+△t)+W(x，t+△t) ＝I(x，t+△t)+|P(x)|f(t+△t+s(x)) 此時，為了利用f(t)和使f(t)的相位位移π/4后的f(t-π/4)對在區(qū)間0≤t≤T中被賦予的I”(x，t)進行解調，計算如下的積分。
[數(shù)18] 其中， 該積分計算是與求出f()的自相關同樣的計算，如果設f(t)的自相關函數(shù)為g(t)，則可表示為 [數(shù)19] 此時，假定 [數(shù)20] 則 [數(shù)21] Q(x)＝N(x，Δt)+|P(x)|h(x，Δt)(31)， 然而為了此后可以進行與上述使用正弦波的例子相同的電子水印的檢測，h(x，Δt)的偏角Arg[h(x，Δt)]取與嵌入的信號的相位 [數(shù)22] 接近的值即可。即， 只要是在 [數(shù)23]
中

取足夠小的值的函數(shù)h即可。
此時，如下表示復數(shù)相關中的積運算。
[數(shù)24]

(33)
通過求出其總和作為復數(shù)相關值，可以根據(jù)復數(shù)相關值的偏角在與同步位移量Δt和

對應的誤差范圍內(nèi)求出。
其中，使用 [數(shù)25] 另外，為了易于理解，示出了省略線形轉換Trans而直接進行P(x)中的相關運算的例子。
以上的討論表示周期信號為正弦波的情況下

另一方面在正弦波之外的周期信號的情況下

在同步位移量Δt的測定中產(chǎn)生誤差的情況。
(5)周期信號的例子 周期信號使用具有如下特征的周期函數(shù)即可。
1)對1個周期進行積分的結果為0。
2)自相關函數(shù)不具有敏銳的峰值。
上述1)的條件例如也可以為 [數(shù)26] 在此，T是周期函數(shù)的周期。
另外，上述2)的條件例如也可以使用“自相關函數(shù)頂點附近的2階微分值與頂點的符號不一致”這樣的條件。
圖4A～圖4C表示周期信號的例子。該圖的周期信號是(圖4A)(a)正弦波、(圖4B)(b)三角波、(圖4C)(c)矩形波，如果在0≤t<T(T是信號的周期)的范圍用算式來表示各信號，則如下所述。并且，不限于這些例子，當然也可以使用具有上述特征的任意周期信號。
[數(shù)27] (a)y＝asinωt (b) (c) 1)的條件表示可以消除檢測時的積分結果I”(x，t)的t方向的直流分量。
下面說明2)的條件的意義。
圖5A～圖5C表示圖4A～圖4C的各周期信號的自相關函數(shù)。進而，圖6A～圖6C表示各周期信號的情況下復變函數(shù)h()在復平面上移動的軌跡。
在(圖5A、圖6A)正弦波的例子中，自相關函數(shù)平滑地變化，h()的軌跡為圓。這意味著

可以高精度地求出同步位移量Δt。
在(圖5B、圖6B)三角波的例子中，自相關函數(shù)仍然平滑地變化，頂點附近的2階微分值與頂點的符號不同(符號為正的頂點附近的2階微分值為負，符號不一致)，成為不具有敏銳的峰值的自相關函數(shù)。結果，h()的軌跡大致為圓，

成為足夠小的值，意味著仍然可以高精度地求出同步位移量Δt。
在(圖5C、圖6C)矩形波的例子中，雖然自相關函數(shù)并不平滑，然而頂點附近的2階微分值與頂點的符號不同(符號為正的頂點附近的2階微分值為0，符號不一致)，仍然成為不具有敏銳的峰值的自相關函數(shù)。結果，h()的軌跡并非圓而是菱形，

成為比較小的值，意味著可以通過某種程度的精度求出同步位移量Δt。
一般而言，與計算正弦波的值相比，計算矩形波或三角波的值更能進行高速處理，因而通過使用三角波或矩形波等滿足上述條件的其他周期函數(shù)來代替正弦波，可以犧牲同步位移量的少許誤差而在整體上進行高速的電子水印檢測。例如在像移動電話等便攜終端中的電子水印檢測那樣，使用非常有限的計算資源進行電子水印檢測時、或進行大量的電子水印檢測的情況下要求高速處理時，上述技術尤其有效。
(6)使用正交的2個周期函數(shù)時的不需要時間同步的電子水印 下面，考慮使用具有相同的基本頻率且正交的2個周期函數(shù)f1(t)、f2(t)作為周期信號的情況。
這種情況下，相當于設上述時間方向單一頻率嵌入的不需要時間同步的電子水印的說明中的周期復變函數(shù)f(t)為f(t)＝f1(t)+jf2(t)。
例如作為f1(t)考慮周期4的矩形波，作為f2(t)考慮周期4的三角波，分別定義成圖7A、圖7B那樣的信號。
此時，f1(t)、f2(t)都具有基本頻率1/4，1個周期的積分為 [數(shù)28] 彼此正交。其中，T是信號周期，在本例中T＝4。
這種情況下，例如對于某x＝x0，當P(x0)＝1+0j時，對應的W(x0，t)與圖7A的f1(t)相同。
當沒有同步錯開的情況下，如果除去原圖分量進行描述，則可以在檢測時獲得圖8A的信號G1(t)。其與f1(t)、f2(t)的相關計算結果為 [數(shù)29] Q(x0)＝4+0j。
由于同步錯開而相位錯開90度的情況下，如果除去原圖分量進行描述，則可以在檢測時獲得圖8B所示的信號G2(t)。其與f1(t)、f2(t)的相關計算結果為 [數(shù)30] [數(shù)31] 同樣地考慮，根據(jù)同步錯開的大小，Q(x0)將會在圖9的復平面上沿著軌跡1而發(fā)生變化。
另外，例如對于某x＝x1，當P(x1)＝0+1j時，對應的W(x1，t)與圖7B的f2(t)相同，基于相同的考察，根據(jù)同步錯開的大小，Q(x1)將會在圖9的復平面上沿著軌跡2而發(fā)生變化。
通過與上述復數(shù)相關值的計算相同的計算，可以在通過計算根據(jù)復數(shù)相關值的偏角確定同步位移量Δt的誤差范圍內(nèi)求出Q(x)的偏角。
如此，即使在使用具有相同的基本頻率且正交的2個周期函數(shù)f1(t)f2(t)作為周期信號的情況下，也可以犧牲少許誤差而在整體上求出同步位移量。
[第1實施方式] 圖10表示本發(fā)明第1實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的結構。
<電子水印嵌入裝置> 首先說明電子水印嵌入裝置。
電子水印嵌入裝置100由復數(shù)圖案生成部110、時間調制部130、嵌入圖案重疊部140、第1存儲部150、第2存儲部160構成，輸入嵌入信息911、嵌入前信號912，輸出嵌入完畢信號923。
下面說明電子水印嵌入裝置100的動作。
圖11是本發(fā)明第1實施方式的電子水印嵌入裝置的動作的流程圖。通過以下步驟來實施電子水印嵌入裝置100的電子水印嵌入處理。
步驟100)在復數(shù)圖案生成部110中，根據(jù)輸入的嵌入信息911來生成嵌入復數(shù)圖案921，儲存在存儲器等第1存儲部150中。
嵌入復數(shù)圖案921是由復數(shù)構成的N-1維圖案，表示嵌入信息的內(nèi)容。后面將會在圖12中敘述復數(shù)圖案生成部110的動作的詳細情況。
并且，如后述的對于復數(shù)的其他嵌入方法所示，根據(jù)時間調制部130的處理，也可以將N-1維圖案構成為實數(shù)值的圖案。
步驟110)在時間調制部130中，根據(jù)由復數(shù)圖案生成部110生成、儲存在第1存儲部150中的嵌入復數(shù)圖案921來生成嵌入圖案922，儲存在存儲器等第2存儲部160中。嵌入圖案922是對嵌入復數(shù)圖案921進行時間軸方向的調制，作為由實數(shù)值構成的N維圖案而生成的。
后面將會敘述時間調制部130的動作的詳細情況。
步驟120)在嵌入圖案重疊部140中，將由時間調制部130生成、儲存在第2存儲部160中的嵌入圖案922重疊在所輸入的嵌入前信號912中，輸出嵌入完畢信號923。
后面將會敘述嵌入圖案重疊部140的動作的詳細情況。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部> 圖12表示本發(fā)明第1實施方式的復數(shù)圖案生成部的構成例。
復數(shù)圖案生成部110a由嵌入序列生成部111、復數(shù)排列生成部112構成，輸入嵌入信息911，輸出嵌入復數(shù)圖案921。
通過以下步驟來實施復數(shù)圖案生成部110a的嵌入復數(shù)圖案的生成處理。
圖13是本發(fā)明第1實施方式的復數(shù)圖案生成部的處理的流程圖。
步驟101)在嵌入序列生成部111中，根據(jù)輸入的嵌入信息911，生成作為表示嵌入信息的數(shù)值列的嵌入序列913。后面將會敘述嵌入序列生成部111的動作的詳細情況。
步驟102)在復數(shù)排列生成部112中，將由嵌入序列生成部111生成的嵌入序列913分配到N-1維復數(shù)排列上的要素的實部和虛部，生成嵌入復數(shù)圖案921，儲存在第1存儲部150中。后面將會敘述復數(shù)排列生成部112的詳細情況。
<電子水印嵌入裝置-嵌入序列生成部> 在嵌入序列生成部111中，通過如下處理來生成嵌入序列913。
嵌入序列913的生成，例如可以采用與專利文獻1、“中村高雄、小川宏、富岡淳樹、高嶋洋一，《提高電子水印中的平行移動/切取耐性的一個方法》，1999年密碼與信息安全論壇，SCIS99-W3-2.1，pp.193-198，1999”、或“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用帶相機的移動電話的根據(jù)模擬圖像的高速電子水印檢測方式》，信學論D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”所示的嵌入序列的構成方法相同的方法。
以下，作為嵌入信息911的例子，說明 ●僅表示嵌入有電子水印這一事實時的例子； ●1比特的信息時的例子； ●n比特的信息時的第1個例子； ●n比特的信息時的第2個例子。并且，不限于這些例子，還可以 采用其他嵌入序列生成的方法。
(例1)當嵌入信息911僅表示“嵌入有電子水印”這一事實的情況下，嵌入序列913例如可以作為使用偽隨機數(shù)列表示的數(shù)值列進行計算。即，當平均0的偽隨機數(shù)列PN＝{PN1，PN2，...，PNL}(L是序列的長度)時，可以按照 w＝PN＝{PN1，PN2，…，PNL}(40) 來確定嵌入序列w＝{w1，w2，...，wL}。
另外，例如也可以使用M序列或GOLD序列作為偽隨機數(shù)列。
(例2)當嵌入信息911為1比特的信息的情況下，嵌入序列913例如可以作為使用偽隨機數(shù)列對該1比特的信息進行波譜擴散后的數(shù)值列進行計算。即，當設嵌入信息為b、平均0的偽隨機數(shù)列為PN＝{PN1，PN2，...，PNL}(L是序列的長度)時，可以按照 [數(shù)32] 來確定嵌入序列w＝{w1，w2，...，wL}。
另外，例如也可以使用M序列或GOLD序列作為偽隨機數(shù)列。
(例3)當嵌入信息911為由n比特構成的信息的情況下，嵌入序列913例如可以作為如下數(shù)值列進行計算，所述數(shù)值列是對按照每個碼元使用偽隨機數(shù)列對該n比特的信息進行波譜擴散后的數(shù)值列進行復用而得到的，所述碼元是按照每m比特分割而成的。即，也可以通過如下步驟來進行。
圖14是本發(fā)明第1實施方式的嵌入序列生成部的詳細動作的流程圖。
步驟201)將n比特的嵌入信息911分割為多個碼元S1，S2，...Sk。此時，既可以是所有的碼元都是相同的m比特，也可以是各碼元表現(xiàn)不同的比特數(shù)量的信息。
在此，“碼元”表示各嵌入信息中的一部分信息，是作為實際的電子水印嵌入的處理單位的信息，例如通過64比特長的二進制數(shù)值賦予了嵌入信息911時，可以如圖15所示劃分為每12比特的信息，使每個12比特的信息分別作為碼元?；蛘咭部梢酝ㄟ^1個碼元來表示1比特的信息。如圖15的例子所示，在無法通過各碼元的長度(12比特)來分割嵌入信息911的長度(在此為64比特)的情況下，也可以使用固定值(在此為值0)對一部分碼元(在此為最后的碼元)的一部分比特進行分解。
步驟202)對在步驟201中得到的各碼元進行波譜擴散處理，生成與各碼元對應的擴散序列P1，...，Pk。
作為波譜擴散的方法，例如具有如下的方法。
例如，在1個碼元表現(xiàn)1比特的信息的情況下，對各碼元S1，...，Sk分別生成取{1，-1}的值的共計k種PN序列PN1＝(pn11，pn12，...)，...，PNk＝(pnk1，pnk2，...)，對于碼元i，當碼元的值表示比特1的情況下使用PNi作為擴散序列Pi，當碼元的值表示比特0的情況下使用-PNi作為擴散序列Pi。
另外，例如當1個碼元表現(xiàn)12比特的信息的情況下，對各碼元分別準備4096種PN序列PN(1，0)，...，PN(1，4095)，PN(2，0)，...，PN(k，4095)，對于碼元i，當碼元i的值通過12比特表示整數(shù)值x的情況下，可以使用PN(i，x)作為擴散序列Pi。
另外，例如也可以使用M序列或GOLD序列作為PN序列(偽隨機數(shù)列)。
步驟203)根據(jù)擴散序列Pi如下計算嵌入序列w。
[數(shù)33] 例如在上述步驟202中，后者的例子的情況如下。
[數(shù)34] 在上述式子中，與 [數(shù)35] 相乘是為了使序列各要素的標準方差為1，然而在后面的計算中，只要適當?shù)乜刂魄度霃姸龋? 未必需要與 [數(shù)36] 相乘。
(例4)當嵌入信息911是由n比特構成的信息的情況下，嵌入序列913例如可以作為使用偽隨機數(shù)將該n比特的信息直接波譜擴散到m倍長度的數(shù)值列進行計算。即，也可以通過如下步驟來進行。
1)設n比特的嵌入信息911為b0，b1，b2，...bn，獲得將各比特分別重復m次的序列S。其中，各比特bi取+1、-1中的某個值。
[數(shù)37]
2)通過取{+1，-1}的偽隨機數(shù)列PN＝{PN1，PN2，...，PNmn}來對S進行擴散，求出嵌入序列w。即，當w＝{w1，w2，...，wmn}時， w1＝b0PN1b0PN2…b0PNm(45) (表示第1比特為b0×PN1、第2比特為b0×PN1...的情況。以下亦同) w2＝b1PNm+1b1PNm+2…b1PN2m wmn＝bnPN(m-1)n+1bnPN(m-1)n+2…bnPNmn 關于這些嵌入序列的生成方法，在“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用帶相機的移動電話的根據(jù)模擬圖像的高速電子水印檢測方式》，信學論D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”中也有所描述。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)排列生成部> 在嵌入復數(shù)圖案生成部110a的復數(shù)排列生成部112中，通過如下處理來生成復數(shù)圖案921。
下面，示出復數(shù)圖案生成部110a的復數(shù)排列生成部112的動作。
圖16是本發(fā)明第1實施方式的復數(shù)排列生成部的動作的流程圖。
步驟301)準備所有要素的值都為0、大小為M1×M2×...MN-1的N-1維復數(shù)排列。其中，M1，M2，...，MN-1是預先確定的要素數(shù)。
步驟302)從嵌入序列913中依次各取出2個值，從在步驟301中準備的排列的位置(0，0，...，0)起依次對排列設定值，使得取出的值成為該要素值的實部、虛部。即，當復數(shù)排列表示為A[p1，p2，...，pN-1](pn≥0)、嵌入序列913表示為w1，w2，...，wL時， A
＝w1+jw2 A[1，0，…，0]＝w3+jw4 (46) 其中，j是虛數(shù)單位。
圖17表示該情況。其中，圖17表示2維復數(shù)排列時的例子。
步驟303)將在上述步驟302中生成的復數(shù)排列作為嵌入復數(shù)圖案921輸出。
這樣，將N-1維嵌入復數(shù)圖案921作為基于使用偽隨機數(shù)生成的嵌入序列913的復數(shù)排列生成，從而嵌入復數(shù)圖案921的各要素的值被確定為在復數(shù)空間內(nèi)擴展分布。結果，后述的時間調制后得到的嵌入圖案922中的相位以根據(jù)N-1維空間上的位置而不同的方式擴散，在檢測電子水印時，由于嵌入前信號912而顯現(xiàn)的噪聲分量的大小變得更小。
另外，在上述步驟302的步驟之前，也可以使用偽隨機數(shù)將嵌入序列913的順序替換成隨機順序。由此，能夠使嵌入信息的非法解析和改寫等攻擊變得困難，并且具有作為交錯編碼的效果，有助于防止對嵌入完畢信號923的局部耐性的不均衡。這種情況下，賦予用于順序替換的偽隨機數(shù)的種類值作為電子水印嵌入的密鑰，可在檢測電子水印時使用相同的密鑰。
另外，還可以替換在步驟302中得到的復數(shù)排列的要素，來取代在嵌入序列913上進行順序替換。
<電子水印嵌入裝置-時間調制部> 下面，詳細說明時間調制部130的動作。
圖18是本發(fā)明第1實施方式的時間調制部的構成例。
時間調制部130a由周期信號生成部131、調制部132、加法部133構成，輸入嵌入復數(shù)圖案921，輸出嵌入圖案922。
通過以下步驟來實施時間調制部130a的嵌入圖案922的生成處理。
圖19是本發(fā)明第1實施方式的時間調制部的動作的流程圖。
步驟401)在周期信號生成部131中，生成具有相同的基本頻率且正交的2個周期信號。例如可以根據(jù)1個周期信號來生成2個周期信號，使得相位彼此錯開90度、即具有1/4周期的不同。后面敘述生成的周期信號的例子。
步驟402)在調制部132中，通過在步驟401中生成的2個周期信號分別在時間方向上對輸入的嵌入復數(shù)圖案921的實部、虛部進行調制。后面敘述調制的具體例子。
步驟403)在加法部133中，將由調制部132調制后的2個N維信號相加，獲得嵌入圖案922，儲存在第2存儲部160中。
下面，說明在步驟401中生成的周期信號的例子。
如圖4A～圖4C所示，由周期信號生成部131生成的周期信號是(圖4A)(a)正弦波、(圖4B)(b)三角波、(圖4C)(c)矩形波，如果在0≤t<T(T是信號的周期)的范圍用算式來表示各信號，則如下所述。
[數(shù)38] (a)y＝asinωt (b) (c) 這些周期信號的詳細情況與上述所作說明相同。
接著，調制部132的調制是如下進行的，通過N-1維復數(shù)圖案921的每個位置的值的實部、虛部的值，將由周期信號生成部131生成的周期信號作為載波，進行AM調制，從而轉換成N維圖案。
即，具體而言，例如按照如下方式來進行。
在此，假定N-1維復數(shù)圖案通過P(x1，x2，...，xN-1)來表示。此時，用Pr，Pi來表示P的實部、虛部，則 P(x1，x2，...，xN-1)＝Pr(x1，x2，...，xN-1)+j·Pi(x1，x2，...，xN-1)(47) 其中，j是虛數(shù)單位。
假定在周期信號生成部131中生成2個周期信號fr(t)、fi(t)。在此，舉例表示以相同周期信號為基礎、以相位錯開90度的方式生成fr和fi的情況，則 fi(t)＝fr(t-T/4)(48) T是周期信號的周期。
分別通過fr(t)、fi(t)對Pr，Pi進行調制，通過下式獲得N維圖案Wr，Wi。
Wr(x1，x2，…，xN-1，t)＝Pr(x1，x2，…，xN-1)×fr(t) (49) Wi(x1，x2，…，xN-1，t)＝Pi(x1，x2，…，xN-1)×fi(t) (50) 在上述步驟403中，將該Wr，Wi相加，獲得下述N維信號W作為嵌入圖案922。
W(x1，x2，…，xN-1，t)＝Wr(x1，x2，…，xN-1，t) +Wi(x1，x2，…，xN-1，t)(51) 下面表示對于N＝3的視頻信號使用正弦波作為周期信號時的例子。如果 fr(t)＝cosωt (52) fi(t)＝sinωt (53) 則 W(x，y，t)＝Pr(x，y)cosωt+Pi(x，y)sinωt(54) 其中，ω是與周期T對應的角速度，ω＝2π/T。
當然，也可以使用復變函數(shù) f(t)＝ejωt＝cosωt+jsinωt 作為表示2個周期信號的函數(shù)如下進行這些計算。
[數(shù)39]
其中，f(*)(t)是f(t)的共軛復數(shù)； [數(shù)40]
是取出C的實部的運算。
<電子水印嵌入裝置-嵌入圖案重疊部> 下面詳細說明嵌入圖案重疊部140的動作。
在嵌入圖案重疊部140中，對作為嵌入前信號912輸入的N維信號加上由時間調制部130a生成、儲存在第2存儲部106中的N維嵌入圖案922進行重疊，把重疊結果的N維信號作為嵌入完畢信號923輸出。
嵌入強度)在加上嵌入圖案922時，可以通過規(guī)定的強度參數(shù)α來進行強調嵌入。即，當設N維嵌入前信號912為I(x1，x2，...，xN-1，t)、嵌入圖案922為W(x1，x2，...，xN-1，t)時，按照 I’(x1，x2，...，xN-1，t)＝I(x1，x2，...，xN-1，t)+α·W(x1，x2，...，xN-1，t) (56) 求出嵌入完畢信號923I’(x1，x2，...，xN-1，t)。
強度參數(shù)α可以構成為按照嵌入前信號912整體或者根據(jù)嵌入前信號912中作為運算對象的部分計算出的特征量而變化。例如當嵌入前信號912是視頻信號的情況下，可以構成為對于幀圖像的構造區(qū)域或動作激烈的區(qū)域等相加后的嵌入圖案不易受注目的部位，較強健地(即α取較大的值)進行嵌入；對于幀圖像的平坦區(qū)域或平緩的統(tǒng)一動作的區(qū)域等易受注目的部位，較脆弱地(即α取較小的值)進行嵌入。
嵌入圖案的重復)在重疊嵌入圖案時，當嵌入前信號912的大小大于嵌入圖案922的大小的情況下，也可以采用重復嵌入圖案922的方式進行相加。
作為嵌入前信號912的大小大于嵌入圖案922的大小時的例子，例如具有如下情況。
1)當嵌入前信號912是視頻信號的情況下，如果嵌入前信號912在時間方向上的長度(幀數(shù))比嵌入圖案922在時間方向上的長度長，則可以如圖20所示多次重復嵌入圖案922。
2)當嵌入前信號912是視頻信號的情況下，如果嵌入前信號912的幀圖像的大小(視場角)大于嵌入圖案922的大小(視場角)，則可以如圖21所示采用縱橫呈瓦狀堆積嵌入圖案922的方式進行相加。
嵌入圖案的放大)另外，也可以在重疊嵌入圖案之前，先使嵌入圖案922與任意大小或者嵌入前信號912的大小對齊進行放大。圖22示出例子。圖22中示出了放大到2倍的例子和按照嵌入前信號912的大小進行放大的例子，然而當然也可以放大到其他大小。
可使用任何算法進行放大。如圖22所示，放大后的1個塊對應一個值，既可以使放大后的塊都為相同的值，也可以使用線形補足或雙三次法等公知的插值手法。
圖22示出了當嵌入前信號912是視頻信號的情況下以幀圖像為單位在空間方向上放大的例子，然而當然也可以在時間方向上進行放大。
對特征量的嵌入)另外，當在嵌入前信號912上重疊嵌入圖案922時，也可以變更嵌入前信號912來進行重疊，使得嵌入前信號912的規(guī)定的特征量變更嵌入圖案922的值或其標量倍，以取代將嵌入圖案922的值直接加到嵌入前信號912的信號值中。
作為上述特征量的例子，例如有嵌入前信號912的信號值或每個塊的信號值的平均值等。當嵌入前信號912是視頻信號或者圖像信號的情況下，例如也可以使用視頻、圖像的像素的亮度值或色差、RGB的顏色信號值等。
<電子水印檢測裝置> 圖10所示的電子水印檢測裝置200由時間解調部210、檢測信息提取部220、圖案存儲部250構成，輸入嵌入完畢信號923，輸出檢測信息914。
下面說明電子水印檢測裝置200的動作。
圖23是本發(fā)明第1實施方式的電子水印檢測裝置的動作的流程圖。
步驟501)在時間解調部210中，根據(jù)輸入的嵌入完畢信號923進行時間軸方向的解調，獲得檢測復數(shù)圖案961，儲存在圖案存儲部250中。檢測復數(shù)圖案961是由復數(shù)構成的N-1維圖案。后面將會敘述時間解調部210的動作的詳細情況。
并且，在時間解調部210進行的時間解調處理之前，可以通過前處理對嵌入完畢信號923例如進行幾何變形校正、噪聲除去、過濾、塊重疊、塊化等處理。后面將會敘述這些例子。
步驟502)在檢測信息提取部220中，對由時間解調部210獲得、儲存在圖案存儲部250中的檢測復數(shù)圖案961進行解析，提取出由電子水印嵌入裝置100嵌入的電子水印信息，作為檢測信息914輸出。
后面將會敘述檢測信息提取部220的動作的詳細情況。
并且，在檢測信息提取部220進行的檢測信息提取處理之前，也可以通過前處理對檢測復數(shù)圖案961例如進行N-1維空間內(nèi)的幾何變形校正、噪聲除去、過濾、塊重疊、塊化等處理。后面將會敘述這些例子。
<對嵌入完畢信號的前處理> 下面，示出對電子水印檢測裝置200的嵌入完畢信號923進行的前處理的例子。
幾何變形校正)當對在電子水印嵌入裝置100中嵌入了電子水印的嵌入完畢信號923施加了放大、縮小、旋轉、平行移動、縱橫尺寸比變更、投影轉換等幾何變形的情況下，有時會在該情況下難以檢測電子水印，因而也可以進行對其進行校正的前處理。
關于幾何變形校正，例如如文獻“Csurka，G.，Deguillaume，F(xiàn).，Ruanaidh，J.J.K.O，and Pun，T.，＂A Bayesian Approach to AffineTransformation Resistant Image and Video Watermarking，＂InformationHiding，Proceedings Lecture Notes in Computer Science 1768，pp.270-285，Springer-Verlag(2000)”所示，可獨立于電子水印的信息，預先將用于進行幾何校正的信號嵌入到信號中，通過對其進行檢測來推定施加給信號的改變的程度，對信號施加推定出的改變的逆變來進行校正。另外，例如如文獻“Honsinger，C.，＂Data Embedding using Phase Dispersion，＂IEESeminar on Secure Images and Image Authentication(Ref.No.2000/039)，pp.5/1-5/7(2000)”所示，可以對具有作為電子水印嵌入的信息的嵌入圖案本身使用具有重復的周期性圖案，在檢測時根據(jù)自相關函數(shù)觀測該周期的變化，從而計算放大/縮小率，根據(jù)得到的放大/縮小率施加改變的逆變來進行校正。另外，例如在作為對象的信號是圖像或視頻的情況下，可以通過文獻“片山淳、中村高雄、山室雅司、曾根原登，《用于讀取電子水印的i應用高速角檢測算法》、信學論D＝II，Vol.J88-D-II，No.6，pp.1035-1046，2005”所示的方法來提取圖像內(nèi)的矩形區(qū)域，將其作為嵌入有電子水印的信號進行幾何校正。
過濾處理)當對嵌入有電子水印的嵌入完畢信號923附加了噪聲的情況下，可以進行除去噪聲的過濾處理，或進行可在殘留電子水印的信號分量的同時除去原來的嵌入前信號的分量的過濾處理。
塊重疊)在電子水印嵌入裝置100中，當嵌入前信號912的大小大于嵌入圖案922的大小的情況下，如果在嵌入圖案重疊部140中以重復嵌入圖案922的方式進行相加，則也可以施加如下的塊重疊處理，即，按照重復的圖案的每個部位對嵌入完畢信號923進行切開，將它們重疊相加為1個而匯總為1個塊。
塊化)在電子水印嵌入裝置100中，當嵌入前信號912的大小大于嵌入圖案922的大小的情況下，如果在嵌入圖案重疊部140中放大了嵌入圖案922，則也可以在縮小了嵌入完畢信號923之后進行電子水印的檢測。
根據(jù)特征量的檢測)在電子水印嵌入裝置100中將嵌入圖案922重疊在嵌入前信號912時，如果按照嵌入前信號912的規(guī)定的特征量變更嵌入圖案922的值或標量倍的方式變更嵌入前信號912來進行重疊，則可以根據(jù)利用嵌入完畢信號923計算規(guī)定的特征量而得到的信息來進行電子水印的檢測。
例如，如圖24所示，可以將嵌入完畢信號923-1切開成每個塊，計算各塊的特征量來構成特征量的列，然后檢測電子水印。作為特征量的例子，例如可以使用塊內(nèi)的信號值的平均值。另外，當信號是視頻信號或圖像信號的情況下，例如也可以使用視頻、圖像的像素的亮度值或色差、RGB的顏色信號值。
作為檢測信息提取部220中的檢測信息提取處理的前處理，還可以對檢測復數(shù)圖案961進行這些例子中列舉的前處理。尤其對于幾何變形校正，當視頻信號中第N維的軸是時間方向的情況下，作為對嵌入完畢信號923的前處理，對時間方向的伸縮進行校正；作為對檢測復數(shù)圖案961的前處理，進行空間方向的幾何變形校正，從而能夠進行高效且高精度的空間上的幾何變形校正。
<電子水印檢測裝置-時間解調部> 下面詳細說明時間解調部210的動作。
圖25表示本發(fā)明第1實施方式的時間解調部的構成例。
該圖所示的時間解調部210由周期信號生成部211、解調部212、復數(shù)圖案構成部213構成，輸入嵌入完畢信號923，輸出檢測復數(shù)圖案961。
并且，在圖25中為了易于理解其與圖18的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
通過以下步驟來實施時間解調部210進行的嵌入完畢信號923的解調處理。
圖26是本發(fā)明第1實施方式的時間解調部的動作的流程圖。
步驟601)在周期信號生成部211中，生成具有相同的基本頻率且正交的2個周期信號。例如可以根據(jù)1個周期信號，生成相位彼此錯開90度、即具有1/4周期不同的2個周期信號。生成的周期信號與上述電子水印嵌入裝置100中的時間調制部130a具有的周期信號生成部131對應。周期信號的例子與前面敘述的內(nèi)容相同。
步驟602)在解調部212中，根據(jù)輸入的嵌入完畢信號923的時間方向分量，通過在步驟601中生成的2個周期信號分別進行解調，獲得2個N-1維信號。后面將會敘述解調的具體例子。
步驟603)在復數(shù)圖案構成部213中，獲得在解調部212中解調后的2個N-1維信號分別成為實部、虛部的復數(shù)的N-1維圖案即檢測復數(shù)圖案961。
具體而言，當設2個N-1維信號分別為Qr(x1，x2，...xN-1)、Qi(x1，x2，...xN-1)時，通過 Q(x1，x2，…xN-1)＝Qr(x1，x2，…xN-1) +jQi(x1，x2，…xN-1)(57) 求出檢測復數(shù)圖案961作為Q(x1，x2，...xN-1)。其中，j是虛數(shù)單位。
在此，說明時間解調的具體例子。
解調部212中的解調是如下進行的，即，求出N維的嵌入完畢信號923的由周期信號生成部211生成的周期信號的相位。尤其如下所述，通過對2個周期信號求出它們分量的大小，從而能夠容易地測定周期信號的相位。
即，具體例如按照下面的方式來進行處理。
以下，使用I”(x1，x2，...，xN-1，t)來表示N維的嵌入完畢信號923。
另外，假定在周期信號生成部211中生成2個周期信號fr(t)、fi(t)。在此，舉例表示根據(jù)相同的周期信號而相位錯開90度地生成fr和fi的情況， fi(t)＝fr(t-T/4) (58) 用fr(t)、fi(t)對I”進行解調，通過下式獲得2個N-1維信號Qr(x1，x2，...，xN-1)、Qi(x1，x2，...，xN-1)。
[數(shù)41] 在此，t1、t2是嵌入完畢信號923中作為檢測對象的區(qū)間各自的開始點和結束點。例如，既可以把輸入的所有嵌入完畢信號923作為檢測對象，使得t1＝-∞、t2＝∞；也可以取出輸入的嵌入完畢信號923中的n個周期，使得t1＝0、t2＝nT(其中，T是由周期信號生成部211生成的周期信號的周期)。
另外，當作為離散信號而獲得了嵌入完畢信號923的情況下，可以通過如下的積和計算來求出2個N-1維信號Qr、Qi。
[數(shù)42] 另外，例如在視頻信號等中，使用移動電話等低性能的處理器根據(jù)再拍攝得到的視頻來檢測電子水印的情況下，有時拍攝的幀速率不穩(wěn)定而取樣定時微小地錯開。這種情況下，對于離散地獲得的信號I”(x1，x2，...，xN-1，1)、I”(x1，x2，...，xN-1，2)、...、I”(x1，x2，...，xN-1，n)，使用各個信號的檢測時刻t1，t2，...，tn，如下對第i個樣本根據(jù)其與第i個測定時刻的周期函數(shù)的值f(ti)的積進行積和計算，從而能夠對不穩(wěn)定的幀速率進行校正，保持計算結果的精度。
[數(shù)43] 另外，當通過攝像機或移動電話等的相機來拍攝顯示于屏幕或TV等的視頻的情況下，幾乎都是獲得與再現(xiàn)的幀速率和拍攝的幀速率相關的信息，如果使用這種信息求出ti，則可以如下對離散性獲得的信號I”(x1，x2，...，xN-1，1)、I”(x1，x2，...，xN-1，2)、...、I”(x1，x2，...，xN-1，n)進行計算。
[數(shù)44] 其中，F(xiàn)是拍攝時的幀速率。
接著說明使用差分/微分的時間解調。可以取代上述內(nèi)容，使用嵌入完畢信號923I”(x1，x2，...，xN-1，t)在t軸方向上的差分或者微分來進行解調。圖27表示這種時間解調部310的構成例。
圖27所示的時間解調部210b具有與圖25的時間解調部210a大致相同的結構，其不同之處在于，嵌入完畢信號923暫時被輸入到信號微分部215中，然后被輸入到解調部212中。
信號微分部215中，對輸入的嵌入完畢信號923計算第N維的軸、即t軸方向上的差分或者微分，輸出到解調部212中。
例如考慮到視頻信號等的情況下，可知信號的幀間的相關較大。2個幀的時間間隔越短則幀間的相關越高，因而如果計算幀間差分或微分值，則原圖分量被大幅消除周期信號的抵消量以上，電子水印的能量會相對增大，通過根據(jù)這種差分值、微分值進行解調，從而易于檢測電子水印，具有檢測精度提高的優(yōu)點。反之，由于即使在更脆弱的電子水印嵌入中也能保持同等程度的檢測性能，因而可以嵌入信號惡化更少的電子水印。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部> 下面詳細說明檢測信息提取部220。
圖28表示本發(fā)明第1實施方式的檢測信息提取部的構成例。
檢測信息提取部220a由檢測序列提取部221、相關值計算部222、最大值判定部223、檢測信息再構成部224構成，從圖案存儲部250輸入檢測復數(shù)圖案961，輸出檢測信息914。
并且，在圖28中，為了易于理解其與圖12的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
通過以下步驟來實施檢測信息提取部220a的檢測信息提取處理。
圖29是本發(fā)明第1實施方式的檢測信息提取部的動作的流程圖。
步驟701)在檢測序列提取部221中，根據(jù)從輸入的檢測復數(shù)圖案961獲得的復數(shù)值，構成取出實部、虛部的值而排列成的檢測序列1113。后面將會敘述檢測序列提取部221的動作的詳細情況。
步驟702)在相關值計算部222中，計算由檢測序列提取部221構成的檢測序列1113和根據(jù)設想的嵌入序列構成的嵌入序列之間的相關，求出相關值1114。
當根據(jù)嵌入序列的種類而嵌入了不同值的情況下，分別計算其與根據(jù)考慮到的多個嵌入序列而構成的多個嵌入序列之間的相關，求出對應的相關值1114。后面將會敘述相關值計算部222的動作的詳細情況。
步驟703)在最大值判定部223中，找出在相關值計算部222中獲得的相關值1114為最大的相關值，確定在與為最大的相關值1114對應的相關值計算部222的相關計算中使用的嵌入序列。
并且，根據(jù)電子水印嵌入裝置100中的嵌入序列的構成方法，也可以使用其他方法進行判定，來替代最大值判定部223進行的最大值判定。
后面將會敘述最大值判定部223的動作的詳細情況和作為替代的其他方法的詳細情況。
步驟704)在檢測信息再構成部224中，根據(jù)由最大值判定部223確定的嵌入序列，再構成被判斷為實際已嵌入的檢測信息914。并且，后面將會敘述檢測信息再構成部224的動作的詳細情況。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-檢測序列提取部> 下面詳細說明上述檢測序列提取部221。
檢測序列提取部221負責與電子水印嵌入裝置100的復數(shù)圖案生成部110a的復數(shù)排列生成部112對應的檢測側的功能，根據(jù)從檢測復數(shù)圖案961獲得的復數(shù)值來構成檢測序列1113。
通過以下步驟來實施檢測序列提取部221的處理。
圖30是本發(fā)明第1實施方式的檢測序列提取部的詳細動作的流程圖。
步驟801)根據(jù)檢測復數(shù)圖案961來構成大小為M1×M2×...×MN-1的N-1維的復數(shù)排列，儲存在存儲器(未圖示)中。其中，M1，M2，...，MN-1是與電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中使用的結構相同的要素數(shù)。
在作為離散信號而獲得檢測復數(shù)圖案961的情況下，將其直接視作N-1維的復數(shù)排列。在作為連續(xù)信號而獲得檢測復數(shù)圖案961的情況下，把使用任意的標本化單元對檢測復數(shù)圖案961進行標本化而成的復數(shù)排列用作N-1維的復數(shù)排列。
步驟802)從存儲器(未圖示)中根據(jù)在步驟801中獲得的復數(shù)排列依次一個一個地取出復數(shù)值，將取出的復數(shù)值的實部、虛部分別作為單獨的實數(shù)值進行排列。即，當用A[p1，p2，...，pN-1](pn≥0)表示復數(shù)排列、用i”1，i”2，...，i”L表示檢測序列1114時，則 [數(shù)45]

(68)

. . . 其中， [數(shù)46]
是取出復數(shù)的各實部、虛部的運算。
這是與電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112的生成對稱的處理。
步驟803)將獲得的i”1，i”2，...，i”L作為檢測序列1113輸出。另外，在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中，在構成復數(shù)排列之前使用偽隨機數(shù)將嵌入序列913的順序替換為隨機的順序進行了嵌入的情況下，在該步驟803之前，使用偽隨機數(shù)將檢測序列1113的順序替換為與復數(shù)排列生成部112時相反的順序，從而恢復成與嵌入序列913對應的順序。這種情況下，用于替換順序的偽隨機數(shù)的種類的值作為電子水印檢測的密鑰，賦予與嵌入電子水印時使用的密鑰相同的密鑰。
另外，在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中，通過替換獲得的復數(shù)排列的要素來代替在嵌入序列913上進行順序替換的情況下，在步驟802之前，可以通過與復數(shù)排列生成部112時相反地替換，來恢復在步驟801中構成的復數(shù)排列的要素。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-相關值計算部> 下面詳細說明檢測信息提取部220a的相關值計算部222的動作。
通過以下步驟來實施相關值計算部222的相關值計算處理。
1)相關值計算部222通過與電子水印嵌入裝置100的嵌入序列生成部111同樣的步驟來生成考慮到的嵌入序列w(1)，w(2)，...。
在此，考慮到的嵌入序列是有可能被嵌入的所有嵌入序列，例如能夠按照嵌入序列生成部111進行的嵌入序列的生成而如下確定。
(例1)例如像嵌入序列生成部111的(例1)那樣生成嵌入序列的情況下，考慮到的嵌入序列為如下1種。
w＝PN＝{PN1，PN2，…，PNL} (69) (例2)例如像嵌入序列生成部111的(例2)那樣生成嵌入序列的情況下，考慮到的嵌入序列為如下2種。
w(1)＝PN＝{PN1，PN2，…，PNL} (70) w(2)＝—PN＝{—PN1，—PN2，…，—PNL}(71) (例3)例如在嵌入序列生成部111的(例3)中按照各碼元表示1比特的信息的例子的方式生成嵌入序列的情況下，考慮到的嵌入序列相對于各碼元i而具有如下2種。
w(i，1)＝PN1＝{pni1，pni2，…，pniL}(72) w(i，2)＝-PNi＝{—pni1，—pni2，…，—pniL}(73) 另外，在嵌入序列生成部111的(例3)中按照各碼元表示12比特的信息的例子的方式生成嵌入序列的情況下，考慮到的嵌入序列相對于各碼元i而具有如下4096種。
w(i，1)＝PN(i，o) (74) w(i，2)＝PN(i，1) . . w(i，4096)＝PN(i，4095) (例4)例如像嵌入序列生成部111的(例4)那樣生成嵌入序列的情況下，單純地考慮到網(wǎng)羅所有情況的嵌入序列具有2n種。在后面的相關計算中，可以m個m個地分割檢測序列1113，對1個比特bi，在與分割與如下2種嵌入序列的相關而成的檢測序列1113之間進行相關計算。
[數(shù)47] w(i，1)＝{+PNim+1，+PNim+2，…，+PNim+m}(75) w(i，2)＝{-PNim+1，+PNim+2，…，-PNim+m}(76) 這種方法還記載在上述文獻“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用帶相機的移動電話的根據(jù)模擬圖像的高速電子水印檢測方式》，信學論D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”中。
2)分別計算檢測序列提取部221中獲得的檢測序列1113和在上述1)中獲得的各嵌入序列w(1)，w(2)，...的相關。
關于相關計算，例如與專利文獻1或文獻“中村高雄、小川宏、富岡淳樹、高嶋洋一，《提高電子水印中的平行移動/切取耐性的一個方法》，1999年密碼與信息安全論壇，SCIS99-W3-2.1，pp.193-198，1999”所示的電子水印的檢測中進行的計算相同，例如可通過下式那樣的積和運算來求出。該嵌入序列中，將ρ(j)作為希望求出的相關值、將i”＝{i”1，i”2，...，i”L}作為檢測序列1113、將w(j)＝{w(j)1，w(j)2，...，w(j)L}作為當前對象。
[數(shù)48] 其中，“·”是將數(shù)列視作向量時的內(nèi)積運算。
另外，為了使上述文獻“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用帶相機的移動電話的根據(jù)模擬圖像的高速電子水印檢測方式》，信學論D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”中的檢測可靠性的評價基準一致，例如可以預先對i”和w(j)的各要素進行正規(guī)化使得平均0、方差1，如下通過相關值計算來乘以常數(shù)項進行運算。
[數(shù)49] <電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-最大值判定部> 下面詳細說明檢測信息提取部220a的最大值判定部223。
通過如下步驟來實施最大值判定部223的處理。
1)從由相關值計算部222獲得的相關值1114、ρ(1)，ρ(2)，...中找到值最大的相關值ρ(j)。
[數(shù)50] ρ(max)＝MAX(ρ(1)，ρ(2)，…) (79) 其中，MAX()是返回最大值的運算。
2)獲得與ρ(max)對應的嵌入序列w(max)。
另外，判斷最大的相關值ρ(max)是否超過了規(guī)定的閾值，沒有超過規(guī)定閾值的情況下，可以判斷為沒有嵌入電子水印。
下面說明作為最大值判定部223的替代的動作。
代替最大值判定部223進行的最大值判定，可以不在相關值計算部222中對所有嵌入序列w(1)，w(2)，...計算相關，而是根據(jù)嵌入序列w(1)依次計算相關，通過獲得的相關值是否超過了規(guī)定的閾值來進行判定，將超過閾值的嵌入序列作為w(max)，在該時點結束相關計算。
另外，例如當電子水印嵌入裝置100中的嵌入序列是嵌入序列生成部111的(例1)所示的、僅由1種嵌入序列構成進行嵌入的情況下，由于僅計算1個相關值，因而最大值判定部223進行的最大值判定沒有意義。也可以取而代之地，通過獲得的相關值是否超過了規(guī)定閾值來進行判定。
另外，例如當電子水印嵌入裝置100中的嵌入序列是嵌入序列生成部111的(例2)所示的、通過1種嵌入序列的正負區(qū)別來構成進行嵌入的情況下，由于計算符號反轉的相關值，因而僅對一個嵌入序列進行相關值計算部222的相關計算，也可以取代最大值判定部223進行的最大值判定，通過獲得的相關值的符號來判定被嵌入的值。另外，還可以通過獲得的相關值的絕對值是否超過了規(guī)定閾值來進行判定。
另外，還可以通過相關值的大小來評價水印檢測的可靠度。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-檢測信息再構成部> 下面詳細說明檢測信息提取部220a的檢測信息再構成部224。
通過如下步驟來實施檢測信息再構成部224的處理。
1)根據(jù)由最大值判定部223獲得的嵌入序列w(max)，按照電子水印嵌入裝置100的嵌入序列生成部111中的嵌入序列生成方法，將對應的嵌入信息的值構成為檢測信息。例如通過波譜擴散嵌入序列913的形式來構成的情況下，通過對w(max)進行逆波譜擴散的形式再構成檢測信息。
(例1)例如像嵌入序列生成部111的(例1)那樣生成嵌入序列的情況下，是否嵌入有電子水印的信息本身成為檢測信息。
(例2)例如像嵌入序列生成部111的(例2)那樣生成嵌入序列的情況下，如果w(max)＝PN則檢測信息為比特值1，如果w(max)＝-PN則檢測信息為比特值0。
(例3)例如在嵌入序列生成部111的(例3)中，像各碼元表現(xiàn)1比特的信息的例子那樣生成嵌入序列的情況下，對于碼元i，如果w(max)＝PNi則碼元值為1，如果w(max)＝-PNi則碼元值為0。對所有碼元進行該處理，通過連接獲得的碼元值來獲得檢測信息。
另外，在嵌入序列生成部111的(例3)中，像各碼元表現(xiàn)12比特的信息的例子那樣生成嵌入序列的情況下，對于碼元i，如果w(max)＝PN(i，x)則碼元值為x。對所有碼元進行該處理，通過連接獲得的碼元值來獲得檢測信息。
(例4)例如像嵌入序列生成部111的(例4)的例子那樣生成嵌入序列的情況下，對于比特bi，如果w(max)＝{+PNim+1，+PNim+2，...，+PNim+m}，則比特值+1；如果w(max)＝{-PNim+1，-PNim+2，...，-PNim+m}，則比特值-1。對所有比特進行該處理，通過連接獲得的比特值來獲得檢測信息914。
2)輸出上述獲得的檢測信息914。
<對復數(shù)的其他嵌入方法> 下面說明對復數(shù)的其他嵌入方法。
在上述構成例中，在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中，根據(jù)嵌入序列913來設定復數(shù)排列的要素值時，從嵌入序列913取出的值成為要素值的實部、虛部。另外，與之對應地，在電子水印檢測裝置200的檢測序列提取部221中根據(jù)檢測復數(shù)圖案961來構成檢測序列1113時，通過取出檢測復數(shù)圖案961的復數(shù)值的實部、虛部的值進行排列，構成檢測序列1113。
在這些例子中，使用了復數(shù)的實部和虛部，然而只要復數(shù)排列生成部112和檢測序列提取部221的動作對應起來，就可以與之不同地使用復數(shù)值。
例如，在復數(shù)排列生成部112中，當設從嵌入序列913中取出的值為w1，w2時，也可以將其設定成復數(shù)排列的要素值的偏角和絕對值。這種情況下，在檢測序列提取部221中，使用檢測復數(shù)圖案961的復數(shù)值的偏角和絕對值來構成檢測序列1113即可。
另外，例如也可以使從嵌入序列913取出的一個值w1與一個復數(shù)值的偏角對應起來嵌入。此時，復數(shù)值的絕對值例如可以固定為1。例如當嵌入序列的值取+1、-1中的某個時，可以使復數(shù)值的偏角分別為π/4、3π/4。這種情況下，在檢測序列提取部221中，僅使用檢測復數(shù)圖案961的復數(shù)值的偏角來構成檢測序列1113即可。使用這種構成方法的情況下，可以構成為表示偏角的值的實數(shù)值的排列，并構成時間調制部130以用該值控制周期變量的相位，取代將復數(shù)排列作為復數(shù)的排列進行計算。使用這種構成方法的情況下，與對復數(shù)的實部和虛部設定值的情況相比，嵌入序列的長度成為一半。
另外，例如對于w1，w2，可通過如下的式子確定復數(shù)排列的要素值p。
p＝aw1+bw2 (79) 在此，a、b是滿足 [數(shù)51]
的任意的復數(shù)。也可以是按照由上述(w1，w2)向復數(shù)p的轉換為正交轉換的方式使a、b在復平面上正交的、即滿足 [數(shù)52]
的復數(shù)。在此，*表示復數(shù)共軛， [數(shù)53]
分別是取出復數(shù)的實部、虛部的運算。
這種情況下，在檢測序列提取部221中，根據(jù)檢測復數(shù)圖案961的復數(shù)q使用上述轉換的逆變，求出檢測序列1113的值i”1，i”2即可。
另外，例如也可以按照從嵌入序列913取出的一個值w1的值，如QAM調制那樣選擇復平面上的點(例如 [數(shù)54] 的4點)，使用選擇出的點的復數(shù)值。
<第1實施方式的特征> 上述本實施方式具有如下所示的特征。
噪聲分量的削減)根據(jù)本實施方式的電子水印嵌入裝置100和電子水印檢測裝置200，對于在電子水印嵌入中通過時間調制部130用周期信號進行調制而嵌入的電子水印，在電子水印檢測中通過時間解調部210進行與周期信號的積分計算進行檢測。由此，對于電子水印而言作為噪聲的嵌入前信號912和其后施加的噪聲分量的分散變小。(其根據(jù)在于，周期信號被確定為進行了1個周期積分后的值為0)特別在視頻信號中，已知接近的各幀之間的相關較高，通過周期信號和積分計算，在周期內(nèi)除去時間方向的相關較高的分量，結果嵌入前信號912引起的分散急劇變小。
根據(jù)上述文獻“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宮武隆，《關于幀重疊型動態(tài)圖像電子水印的檢測性能評價的一個考察》，信息科學技術研討會，F(xiàn)IT2005，J-029，2005”，在使用波譜擴散和相關計算的電子水印的情況下，嵌入前信號的分散值越小，表示電子水印的偽陽性意義下的檢測可靠性的檢測評價值越大。(在上述式子(3)、(4)中，分母B、C中包含的 [數(shù)55]
越小，檢測評價值的期待值E[ρ]越大)這意味著在相關值計算部222的相關計算中，i”中包含的噪聲分量的分散越小越能進行高可靠性的檢測，表示在本發(fā)明的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置中檢測的可靠性高。
另外，作為基于使用偽隨機數(shù)制作的嵌入序列913的復數(shù)排列，生成N-1維嵌入復數(shù)圖案921，通過相位相差90度的周期信號對其進行調制，從而嵌入圖案922的相位在N-1維空間上擴散，在電子水印檢測時由于嵌入前信號912而出現(xiàn)的噪聲分量的大小變得更小。結果可以進行可靠性更高的電子水印嵌入、檢測，另外，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性來進行品質惡化更少的電子水印嵌入、檢測。
波譜擴散序列長度增大)另外，通過嵌入電子水印嵌入序列作為復數(shù)的N-1維圖案，從而例如與上述文獻“中村高雄、小川宏、富岡淳樹、高嶋洋一，《提高電子水印中的平行移動/切取耐性的一個方法》，1999年密碼與信息安全論壇，SCIS99-W3-2.1，pp.193-198，1999”那樣的、將面向靜止圖像的電子水印重復嵌入到各幀的電子水印方法相比，可以使用2倍的波譜擴散序列長度。
根據(jù)上述文獻“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宮武隆，《關于幀重疊型動態(tài)圖像電子水印的檢測性能評價的一個考察》，信息科學技術研討會，F(xiàn)IT2005，J-029，2005”，使用波譜擴散和相關計算的電子水印的情況下，表示電子水印的偽陽性意義下的檢測可靠性的檢測評價值與波譜擴散的序列長度的平方根成比例變大(在上述文獻的式子(3)、(4)中，E[ρ]與分子

成比例)。這意味著如果波譜擴散序列長度變長，則相應地可進行高可靠性的檢測，表示本發(fā)明的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置與現(xiàn)有方式相比，可獲得

倍的檢測評價值，檢測的可靠性高。
另外，如果需要與現(xiàn)有同等程度的檢測可靠性，則取代使波譜擴散序列長度變?yōu)?倍，也可以分別嵌入不同的信息，使嵌入信息長度在整體上成為2倍。
向N維方向的調制)在時間調制部130中，對于在N-1維空間上波譜擴散的N-1維嵌入圖案，在與其正交的第N維的方向上使用周期信號進行調制，對于在第N維的方向上賦予的同步位移，具有在N-1維空間內(nèi)施加相同影響的特征。
另外，由于使N-1維圖案的嵌入信息在N維空間內(nèi)擴展的冗余性，例如是視頻信號的情況下，對于高壓縮和再拍攝等改變也具有足夠耐性，當改變了信號的一部分(視頻信號時，例如為一部分幀)的情況下、或者切取了信號的一部分的情況下(視頻信號時，例如抽取了一部分幀區(qū)間的情況下)也能進行電子水印的檢測，對于這些情況也能抑制品質惡化，對信息長度較長的信息也能進行電子水印的檢測。
防止產(chǎn)生脆弱的幀)另外，在時間調制部130中，將通過正交或者相位不同的2個周期信號調制后的信號之和用作嵌入圖案。如果僅憑一個周期信號進行調制，例如在嵌入到視頻信號的情況下，嵌入圖案的所有值都不足最低的視頻信號量子化值，存在產(chǎn)生實際上沒有嵌入電子水印的幀的可能性。另外，殘留有這樣的幀，實際上可能通過專門改變水印的分量的振幅大且充分嵌入的幀而進行刪除電子水印的攻擊。通過像本實施方式的電子水印嵌入裝置那樣、將通過正交或相位不同的2個周期信號調制后的信號之和用作嵌入圖案，可以防止不足最低的視頻信號量子化值而產(chǎn)生實際上沒有嵌入電子水印的幀，可以有效地使用作為電子水印傳輸路徑的視頻信號，并且，可以增加對于專門改變電子水印的振幅較大的幀這樣的攻擊的耐性。
根據(jù)差分/微分進行檢測的效果)另外，如果使用圖27的結構作為時間解調部210，則通過根據(jù)差分值、微分值進行解調，原圖分量大幅地被清除周期信號的抵消量以上，具有易于檢測電子水印、檢測精度提高的優(yōu)點。反之，即使嵌入更脆弱的電子水印，也能保證同等程度的檢測性能，因而可以進行信號惡化更少的電子水印的嵌入。
同步課題的解決)另外，雖然在本實施方式的電子水印檢測裝置中沒有利用如下情況，然而在本實施方式的電子水印嵌入裝置中利用了如下情況，即，使用后述的第4實施方式、第5實施方式中所述的電子水印檢測裝置，在N-1維空間內(nèi)，經(jīng)過波譜擴散的嵌入序列在第N維的方向上對同步錯開受到相同的影響，從而具有能夠嵌入不需要同步一致、或可容易且高速地進行同步一致的電子水印的特征。
對時間方向換算的耐性)另外，在本實施方式的電子水印嵌入裝置中，如果使用較低的頻率作為時間調制部130中使用的周期信號的頻率，則例如對于幀速度轉換或丟幀、幀插入等伴隨時間方向的伸縮的攻擊，也能進行具有某種程度的耐性的電子水印檢測。
整體效果)另外，在整體上，電子水印的檢測可靠度高、耐性增加，因而為了獲得與現(xiàn)有同等程度的檢測可靠度和耐性而需要的電子水印的嵌入強度較小即可，因而可以進一步減少電子水印帶來的信號的品質惡化，例如在嵌入到視頻信號的情況下，可以提高帶電子水印的視頻的畫質。
[第2實施方式] <1維FFT時間調制> 下面說明第2實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置。
本實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置是通過1維付里葉轉換處理，實現(xiàn)了第1實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的時間調制、解調處理的示例。
本實施方式的電子水印嵌入裝置具有與第1實施方式的電子水印嵌入裝置100相同的結構，構成上僅時間調制部130不同。
另外，本實施方式的電子水印檢測裝置具有與第1實施方式的電子水印檢測裝置200相同的結構，構成上僅時間解調部210不同。
<電子水印嵌入裝置-時間調制部> 圖31表示本發(fā)明第2實施方式的電子水印嵌入裝置的時間調制部的構成例。該圖所示的時間調制部130b具有1維逆付里葉轉換部134。1維逆付里葉轉換部134輸入嵌入復數(shù)圖案921，輸出嵌入圖案922。
時間調制部130b進行的嵌入圖案922的生成處理是在1維逆付里葉轉換部134中通過以下步驟來實施的。
圖32是本發(fā)明第2實施方式的時間調制部的動作的流程圖。
步驟901)將相對于嵌入復數(shù)圖案921的位置(x1，x2，...，xN-1)的P(x1，x2，...，xN-1)看作是相對于第N維的軸(例如時間軸)的特定頻率的付里葉系數(shù)。
步驟902)將步驟901的付里葉系數(shù)相對于第N維的軸進行離散逆付里葉轉換，獲得相對于位置(x1，x2，...，xN-1)的1維序列。
步驟903)將以步驟902的1維序列為各位置的值的N維圖案作為嵌入圖案922。
具體地使用式子如下進行說明。
設嵌入復數(shù)圖案921為P(x1，x2，...，xN-1)。
使用P(x1，x2，...，xN-1)如下構成離散付里葉系數(shù)圖案ξ(x1，x2，...，xN-1，u)。
[數(shù)56] 其中，*表示復數(shù)共軛、u0是預先確定的頻率、U是頻率標本的數(shù)量。u＝u0和u＝U-u0時賦予P的共軛復數(shù)是為了使離散逆付里葉轉換后獲得的信號為實數(shù)值。
將上述ξ相對于u進行1維離散逆付里葉轉換，獲得嵌入圖案W(x1，x2，...，xN-1，t)。
<電子水印檢測裝置-時間解調部> 下面說明第2實施方式的電子水印檢測裝置200的時間解調部210。
圖33表示本發(fā)明第2實施方式的時間解調部的構成例。
圖33的時間解調部210c具有1維付里葉轉換部214，輸入嵌入完畢信號923，輸出檢測復數(shù)圖案961。
并且，在圖33中為了易于對應圖31，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
通過以下步驟來實施時間解調部210c進行的嵌入完畢信號923的解調處理。
圖34是本發(fā)明第2實施方式的時間解調部的動作的流程圖。
步驟1001)從輸入的嵌入完畢信號923中取出規(guī)定的區(qū)間T。
步驟1002)按照位置(x1，x2，...，xN-1)對步驟1001的區(qū)間T進行1維離散付里葉轉換，進行頻率分解。
步驟1003)根據(jù)步驟1002的結果，取出規(guī)定頻率的付里葉系數(shù)，作為檢測復數(shù)圖案961。
具體地使用式子如下進行說明。
設嵌入完畢信號923為I”(x1，x2，...，xN-1，t)。
如下對I”(x1，x2，...，xN-1，t)進行1維離散付里葉轉換，獲得η(x1，x2，...，xN-1，u)。
[數(shù)57] 其中，T是預先確定的規(guī)定的標本數(shù)。
用Q(x1，x2，...，xN-1)來表示檢測復數(shù)圖案961，根據(jù)η(x1，x2，...，xN-1，u)，通過 Q(x1，x2，...，xN-1)＝η(x1，x2，...，xN-1，u0) (83) 求出Q(x1，x2，...，xN-1)。其中，u0是預先確定的頻率。
在此，說明使用差分/微分的時間解調。
與第1實施方式所示的內(nèi)容同樣地，可以取而代之地對嵌入完畢信號923I”(x1，x2，...，xN-1，t)在t軸方向上的差分或微分進行1維離散付里葉轉換來進行解調。即，例如使用差分的情況下， [數(shù)58] J(x1，x2，…，xN-1，t)＝I″(x1，x2，…，xN-1，t+Δt)-I″(x1，x2，…，xN-1，t) (84) 其中，T是預先確定的規(guī)定的標本數(shù)。另外，Δt是規(guī)定的標本間隔。例如Δt＝1的情況下，表示以1個標本間隔計算差分，如果以視頻信號為例，則表示計算相鄰的幀間的差分。Δt也可以是1以外的數(shù)。
圖35表示這種時間解調部210的構成例。
圖35的時間解調部210d具有與圖33的時間解調部210c大致相同的結構，不同之處在于構成為當嵌入完畢信號923被輸入到信號微分部215之后，輸入到1維付里葉轉換部216。
在信號微分部215中，對輸入的嵌入完畢信號923計算第N維的軸、即t軸方向的差分或微分，輸出到1維付里葉轉換部216。
對嵌入完畢信號923I”(x1，x2，...，xN-1，t)在t軸方向上的差分或微分進行1維離散付里葉轉換來進行解調的效果與第1實施方式中圖27的時間解調部210b的效果相同。
<第2實施方式的特征> 說明本實施方式的特征。
本實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置是使用1維付里葉轉換，實現(xiàn)了獲得與第1實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置同樣的效果的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的示例。
通過使用1維付里葉轉換，能夠使用既有的付里葉轉換裝置容易地構成電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置。
并且，也可以組合使用第1實施方式和本實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置。即，既可以將電子水印嵌入裝置的時間調制部130b作為第1實施方式的時間調制部130a、將電子水印檢測裝置的時間解調部210c作為本實施方式的時間解調部210d來組合使用，也可以將電子水印嵌入裝置的時間調制部130a作為本實施方式的時間調制部130b、將電子水印檢測裝置的時間解調部210c作為本實施方式的時間解調部210d。
[第3實施方式] <2維FFT系數(shù)嵌入> 下面說明本發(fā)明第3實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置。
本實施方式是在第1實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置中，在正交轉換區(qū)域進行電子水印嵌入的示例。
本實施方式的電子水印嵌入裝置與第1實施方式的電子水印嵌入裝置結構相同，不同之處僅在于復數(shù)圖案生成部。
另外，本實施方式的電子水印檢測裝置與第1實施方式的電子水印檢測裝置結構相同，不同之處僅在于檢測信息提取部。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部> 下面說明本實施方式的復數(shù)圖案生成部。
圖36表示本發(fā)明第3實施方式的復數(shù)圖案生成部的結構。
該圖所示的復數(shù)圖案生成部110b由嵌入序列生成部111、復數(shù)排列生成部112、N-1維逆付里葉轉換部113構成，是一種在圖12的結構中追加了N-1維逆付里葉轉換部113的結構，輸入嵌入信息911，輸出嵌入復數(shù)圖案921。
通過以下步驟來實施復數(shù)圖案生成部110b進行的嵌入復數(shù)圖案的生成處理。
圖37是本發(fā)明第3實施方式的復數(shù)圖案生成部的動作的流程圖。
步驟1101)在嵌入序列生成部111中，根據(jù)輸入的嵌入信息911，生成作為表示嵌入信息的數(shù)值的列的嵌入序列913。嵌入序列生成部111的動作與第1實施方式相同。
步驟1102)在復數(shù)排列生成部112中，將由嵌入序列生成部112生成的嵌入序列913分配給N-1維的復數(shù)排列上的要素的實部和虛部，生成中間復數(shù)圖案904。
后面將會敘述復數(shù)排列生成部112的動作。
步驟1103)在N-1維逆付里葉轉換部113中，對由復數(shù)排列生成部112生成的中間復數(shù)圖案904進行N-1維逆付里葉轉換，同樣地生成N-1維嵌入復數(shù)圖案921。后面將會敘述N-1維逆付里葉轉換部113的動作的詳細情況。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部-復數(shù)排列生成部> 下面詳細說明上述步驟1102的復數(shù)排列生成部112的動作。
復數(shù)排列生成部112的動作可以是與第1實施方式的復數(shù)排列生成部112相同的動作，然而為了更有效地嵌入電子水印，也可以如下進行處理。
1)準備所有要素的值都為0、大小為M1×M2×...×MN-1的N-1維復數(shù)排列。其中，M1，M2，...，MN-1是預先確定的要素數(shù)。
2)確定在復數(shù)排列中應該進行嵌入序列913的分配的要素的范圍。后面將會敘述范圍的例子。
3)從嵌入序列913依次2個2個地取出值，在上述1)的排列中對于在上述2)中確定的范圍內(nèi)的要素，對排列設定值，使得依次取出的值為該要素值的實部、虛部。
4)將在上述3)中生成的復數(shù)排列作為中間復數(shù)圖案904輸出到N-1維逆付里葉轉換部113。
另外，與第1實施方式的復數(shù)排列生成部112相同地，當然也可以在上述3)之前使用偽隨機數(shù)將嵌入序列913的順序替換為隨機順序。
這種復數(shù)排列生成處理與專利文獻1所示的水印系數(shù)矩陣的生成類似。不過，在本發(fā)明中，中間復數(shù)圖案904之后會由N-1維逆付里葉轉換部113進行逆付里葉轉換，而逆付里葉轉換的結果不要求是實數(shù)值，也可以是復數(shù)，因而中間復數(shù)圖案904無需保持付里葉轉換系數(shù)的對稱性。即，可以使用上述2)的范圍的所有要素進行嵌入序列913的嵌入，與專利文獻1相比，表示可嵌入2倍長度的嵌入序列913。
說明上述2)的要素范圍。
圖38A～38F是本發(fā)明第3實施方式的復數(shù)排列生成部的復數(shù)排列的要素范圍的各個例子。圖38A、38B、38C表示復數(shù)排列生成部112的復數(shù)排列的要素范圍的例子。舉例示出N＝3時使用2維復數(shù)排列的情況。在圖38A～38F中，正方形部分表示復數(shù)排列，帶陰影的區(qū)域表示應該進行嵌入序列913的分配的要素范圍。
復數(shù)排列之后會由N-1維逆付里葉轉換部113進行逆付里葉轉換，因而可以認為是對于嵌入圖案的頻率區(qū)域內(nèi)的表現(xiàn)。
此時，排列的要素(0，0)表示DC分量，如圖38D、38E、38F所示，以排列的要素(0，0)趨向中心的方式循環(huán)地改寫復數(shù)排列，從而可以理解嵌入序列913使用何種頻帶進行嵌入。
圖38D中矩形區(qū)域嵌入到中頻帶，圖38E中圓形區(qū)域嵌入到中頻帶，圖38F中菱形區(qū)域嵌入到中頻帶。
例如考慮到對圖像或視頻進行電子水印嵌入的情況下，嵌入到高頻帶的電子水印可認為易于通過MPEG2或H.264等視頻編碼來刪除，另一方面，由于對低頻區(qū)域的嵌入在視覺上的影響較大，因而以對中頻帶的嵌入為例。
另外，在人類的視覺特性上，已知高頻區(qū)域中斜向頻率與縱橫方向的頻率相比視覺靈敏度要低(“宮原誠，《系統(tǒng)的圖像編碼》，IPC，1990，pp.87”)，與縱橫相比具有即使對低頻帶進行嵌入也難以變得顯著的特性。另外，例如通過JPEG或MPEG等圖像、視頻編碼等而斜向的量子化步驟與縱橫方向相比設定得更大，因而斜向與縱橫方向相比具有容易通過編碼削減高頻的傾向。如圖38C、38F所示，通過進行對于菱形區(qū)域的嵌入，即使在這種狀況下也可進行圖像品質較高、耐性較高的電子水印嵌入。
另外，圖39A～39F是本發(fā)明第3實施方式的復數(shù)排列生成部的復數(shù)排列的要素范圍的各個例子。在對視頻進行電子水印嵌入的情況下，如果像本發(fā)明那樣使用時間方向的長期間的信號、即較多的幀數(shù)進行檢測性能較高的電子水印檢測，則可以減小電子水印的嵌入強度。結果，即便進行圖39A～39F所示的對于低頻區(qū)域的嵌入，也可以減小視覺上的影響，也可以采用這種嵌入方法。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部-N-1維逆付里葉轉換部> 下面詳細說明復數(shù)圖案生成部110b的N-1維逆付里葉轉換部113的動作。
通過如下步驟來進行N-1維逆付里葉轉換部113的付里葉轉換。
1)設由復數(shù)排列生成部112生成的N-1維中間復數(shù)圖案904為A[x1，x2，...，xN-1]。
2)對A(x1，x2，...，xN-1)進行N-1維離散逆付里葉轉換，求出嵌入復數(shù)圖案P(x1，x2，...，xN-1)。
[數(shù)59] (86) 其中，M1，M2，...，MN-1是由復數(shù)排列生成部112生成的N-1維中間復數(shù)圖案904的大小(各維的要素數(shù))。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部> 下面說明本發(fā)明第3實施方式的電子水印檢測裝置200的檢測信息提取部220b。
圖40表示本發(fā)明第3實施方式的檢測信息提取部的構成例。
該圖所示的檢測信息處理部220b由N-1維付里葉轉換部225、檢測序列提取部221、相關值計算部222、最大值判定部223、檢測信息再構成部224構成，輸入檢測復數(shù)圖案961，輸出檢測信息914。
并且，在圖40中，為了易于理解其與圖36的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
通過以下步驟來實施檢測信息提取部220b進行的檢測信息提取處理。
圖41是本發(fā)明第3實施方式的檢測信息提取部的動作的流程圖。
步驟1201)在N-1維付里葉轉換部225中，對輸入的檢測復數(shù)圖案961進行N-1維付里葉轉換，同樣地生成N-1維檢測復數(shù)排列1115。
后面將會敘述N-1維付里葉轉換部225的動作的詳細情況。
步驟1202)在檢測序列提取部221中，根據(jù)由N-1維付里葉轉換部225生成的檢測復數(shù)排列1115，構成取出要素值的實部、虛部的值進行排列而成的檢測序列1113。
后面將會敘述檢測序列提取部221的動作的詳細情況。
步驟1203)在相關值計算部222中，計算由檢測序列提取部221構成的檢測序列1113和根據(jù)設想的嵌入序列構成的嵌入序列之間的相關，求出相關值1114。
相關值計算部222的動作與第1實施方式相同。
步驟1204)在最大值判定部223中，找出由相關值計算部222獲得的相關值1114為最大的值，確定與最大的相關值1114對應的相關值計算部222的相關計算中使用的嵌入序列。
最大值判定部223的動作與第1實施方式相同。根據(jù)電子水印嵌入裝置100的嵌入序列的構成方法，當然也可以取代最大值判定部223的最大值判定而使用其他方法來進行判定。
步驟1205)在檢測信息再構成部224中，根據(jù)由最大值判定部223判定出的嵌入序列，再構成判斷為實際上已嵌入的檢測信息914。
檢測信息再構成部224的動作與第1實施方式相同。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-N-1維逆付里葉轉換部> 下面說明上述檢測信息提取部220b的N-1維付里葉轉換部225的動作的詳細情況。
通過以下步驟來進行N-1維付里葉轉換部225的付里葉轉換處理。
1)根據(jù)輸入的檢測復數(shù)圖案961來構成大小為M1×M2×...×MN-1的N-1維復數(shù)排列。其中，M1，M2，...，MN-1是與電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中使用的相同的要素數(shù)。
在作為離散信號而獲得檢測復數(shù)圖案961的情況下，將其直接視作N-1維的復數(shù)排列。在作為連續(xù)信號而獲得檢測復數(shù)圖案961的情況下，把使用任意的標本化單元對檢測復數(shù)圖案961標本化后的圖案用作N-1維的復數(shù)排列。
2)設上述1)的復數(shù)排列為Q(x1，x2，...，xN-1)時，對其進行N-1維離散付里葉轉換，求出A[u1，u2，...，uN-1]。
[數(shù)60] (87) 3)將上述2)中求出的A[u1，u2，...，uN-1]作為檢測復數(shù)排列1115輸出到檢測序列提取部221。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-檢測序列提取部> 下面詳細說明檢測信息提取部220b的檢測序列提取部221的動作。
檢測序列提取部221的動作基本上與第1實施方式相同，然而也可以按照本實施方式的復數(shù)排列生成部112的動作來進行如下處理。
通過以下步驟來實施檢測序列提取部221的處理。
1)從由N-1維付里葉轉換部225獲得的檢測復數(shù)排列1115中取出在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中使用的范圍的要素，將取出的復數(shù)值的實部、虛部分別作為單獨的實數(shù)值進行排列。這是與電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112的復數(shù)排列的生成對稱的處理。
2)設獲得的序列為i”1，i”2，...，i”L，作為檢測序列1113輸出。
在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中，當替換了嵌入序列913的順序或者替換了復數(shù)排列的要素的情況下恢復該順序，這一點與第1實施方式相同。
<第3實施方式的特征> 下面敘述本實施方式的特征。
根據(jù)本實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置，例如與專利文獻1所示的內(nèi)容相同地，即使在不允許視頻信號的編碼或噪聲的情況下，也能夠在易于殘留且視覺影響較少的頻帶上嵌入電子水印，因而能夠進行耐性較高、畫質較高的電子水印嵌入。
尤其通過使用菱形區(qū)域作為頻率區(qū)域中的嵌入范圍，從而可通過視頻編碼等的壓縮來進行穩(wěn)健的電子水印嵌入。
另外，由于嵌入圖案在信號整體中擴散，所以如果采用專利文獻1所示的偏移搜索方法，則根據(jù)從嵌入完畢信號中局部切取的信號也能夠進行電子水印檢測。
并且，在本發(fā)明中，不同于專利文獻1所示的電子水印方式，與專利文獻1的第0197段所述的水印系數(shù)矩陣等相比，中間復數(shù)圖案904無需保持付里葉轉換系數(shù)的對稱性，所以可以嵌入2倍長度的嵌入序列913。即，可以使用2倍的波譜擴散序列長度。
如上所述，如果增長波譜擴散序列長度，則相應地可進行可靠性較高的檢測，另外，如果是與現(xiàn)有同等程度的檢測可靠性，則可以使嵌入信息長度為2倍，另外，如果是與現(xiàn)有同等程度的檢測可靠性和信息長度，則可以進行品質惡化更少的電子水印嵌入，因而通過本發(fā)明示出了一種能夠進行可靠性高、信息長度長、品質惡化少的電子水印嵌入的技術。
另外，還可以將本實施方式和第2實施方式的時間調制部130b或者時間解調部210b組合起來實施。
另外，在組合本實施方式和第2實施方式的時間調制部130或者時間解調部210b的情況下，可以將N-1維逆付里葉轉換部113的N-1維逆付里葉轉換處理和時間調制部130的1維逆付里葉轉換處理一起作為N維逆付里葉轉換處理來實施。同樣地，也可以將N-1維付里葉轉換部225的N-1維轉換處理和時間調制部210的1維付里葉轉換處理一起作為N維付里葉轉換處理來實施。
[第4實施方式] <不需要時間同步的檢測> 下面說明第4實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置。
本實施方式是當使用第1實施方式的電子水印嵌入裝置100進行電子水印的嵌入的情況下，如果在電子水印檢測裝置中在時間軸(第N維的軸)方向上被輸入同步錯開的信號，則不需要進行同步一致即進行電子水印檢測的例子。
本實施方式的電子水印檢測裝置具有與第1實施方式的電子水印檢測裝置200相同的結構，構成上僅檢測信息提取部220不同。
另外，在時間解調部210中，也可以使用本發(fā)明其他實施方式的時間解調部。例如可以使用第2實施方式的時間解調部210b、210c。
并且，在本實施方式中，舉例描述了使用第1實施方式的電子水印嵌入裝置100進行電子水印嵌入的情況，然而在使用其他實施方式的電子水印嵌入裝置進行電子水印嵌入的情況下的檢測中，也同樣可以組合起來應用。例如可以通過第3實施方式的電子水印嵌入裝置進行嵌入，組合第3實施方式的電子水印檢測裝置的N-1維付里葉轉換部225進行檢測。這些情況下，有時需要在各步驟中進行相應的變更，然而這些需要的變更基于本實施方式的說明以及對這些電子水印嵌入的說明即可明晰。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部> 下面說明本實施方式的電子水印檢測裝置的檢測信息提取部的動作。
圖42表示本發(fā)明第4實施方式的檢測信息提取部的結構。在該圖中，對與圖28和圖40相同的構成部分賦予相同符號。
該圖所示的檢測信息提取部220c由檢測序列提取部221、復數(shù)相關值計算部226、絕對值計算部227、最大值判定部223、檢測信息再構成部224構成，輸入檢測復數(shù)圖案961，輸出檢測信息914。
通過如下步驟來實施檢測信息提取部220c進行的檢測信息提取處理。
圖43是本發(fā)明第4實施方式的檢測信息提取部的動作的流程圖。
步驟1301)在檢測序列提取部221中，構成將從輸入的檢測復數(shù)圖案961獲得的復數(shù)值排列而成的檢測復數(shù)序列1118。后面將會敘述檢測序列提取部221的詳細動作。
步驟1302)在復數(shù)相關值計算部226中，計算由檢測序列提取部221構成的檢測復數(shù)序列1118和根據(jù)設想的嵌入序列構成的復數(shù)序列之間的復數(shù)相關，求出利用復數(shù)表示的復數(shù)相關值1116。
在被嵌入因嵌入序列的種類而不同的值的情況下，分別計算其與根據(jù)考慮到的多個嵌入序列而構成的多個復數(shù)序列之間的復數(shù)相關，求出對應的復數(shù)相關值1116。
后面將會敘述復數(shù)相關值計算部226的動作的詳細情況。
步驟1303)在絕對值計算部227中，計算由復數(shù)相關值計算部226獲得的復數(shù)相關值1116的絕對值1117。通過計算絕對值，即使在被輸入了同步錯開的信號的情況下，也能夠與同步位移量無關地確定與檢測復數(shù)序列的相關較高的嵌入序列。
步驟1304)在最大值判定部223中，找出由絕對值計算部227獲得的絕對值1117最大的值，確定與最大的絕對值對應的復數(shù)相關值計算部226的相關計算中使用的嵌入序列。
并且，根據(jù)電子水印嵌入裝置100的嵌入序列的構成方法，也可以代替最大值判定部223的最大值判定，通過其他方法進行判定。
后面將會敘述最大值判定部223的動作的詳細情況和作為替代的其他方法的詳細情況。
步驟1305)在檢測信息再構成部224中，根據(jù)由最大值判定部223確定的嵌入序列，再構成被判斷為實際上已嵌入的檢測信息914。
檢測信息再構成部224的動作與第1實施方式相同。
并且，在使用第3實施方式的電子水印嵌入裝置100進行電子水印的嵌入的情況下，需要在檢測序列提取部221之前，進行與第3實施方式的N-1維付里葉轉換部225相同的付里葉轉換處理。
另外，在由最大值判定部223確定嵌入序列之后，可以使用該嵌入序列，用使輸入信號依次改變同步的信號，逐個進行與第1實施方式的檢測信息提取部220a相同的處理，測定同步位移量，根據(jù)由檢測信息提取部220獲得的相關值，獲得更為準確的檢測相關評價值。在該情況下，對于所有考慮到的嵌入序列，當然可以進行與逐個搜索所有同步位移相比明顯高速的檢測。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-檢測序列提取部> 下面詳細說明上述檢測信息提取部220c的檢測序列提取部221的動作。
檢測序列提取部221根據(jù)從檢測復數(shù)圖案961獲得的復數(shù)值構成檢測復數(shù)序列1118。
通過以下步驟來實施檢測序列提取部221的處理。
1)根據(jù)檢測復數(shù)圖案961構成大小為M1×M2×...×MN-1的N-1維復數(shù)排列。構成方式與上述第1實施方式的圖30的步驟801的處理相同。
2)從在上述1)中獲得的復數(shù)排列中依次一個一個地取出復數(shù)值進行排列，將其作為檢測復數(shù)序列1118。即，當用A[p1，p2，...，pN-1](pn≥0)來表示復數(shù)排列、用i”1，i”2，...，i”N-1來表示檢測復數(shù)序列1118時， i″1＝A
(88) i″2＝A[1，0，…，0] . . 3)將獲得的序列i”1，i”2，...，i”L作為檢測序列1115輸出。
在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中，如果替換了嵌入序列913的順序或者替換了復數(shù)排列的要素，則恢復該順序，這一點與第1實施方式的檢測序列提取部221相同。
并且，在使用第3實施方式的電子水印嵌入裝置100來進行電子水印嵌入的情況下，在上述2)的處理中，把第3實施方式的電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中使用的范圍內(nèi)的要素的復數(shù)值取出進行排列。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-復數(shù)相關值計算部> 下面詳細說明上述檢測信息提取部220c的復數(shù)相關值計算部226的動作。
通過以下步驟來實施復數(shù)相關值計算部226的復數(shù)相關值計算處理。
1)通過與電子水印嵌入裝置100的嵌入序列生成部111相同的步驟來生成考慮到的嵌入序列w(1)，w(2)，...。生成方法與上述第1實施方式的相關值計算部222相同。
2)根據(jù)在上述1)中獲得的嵌入序列w(1)，w(2)，...，在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中將分配給一個復數(shù)值的實部和虛部的值編組，構成相同的復數(shù)數(shù)列，將其作為嵌入復數(shù)序列ξ(1)，ξ(2)，...。即，如果按照圖17那樣構成復數(shù)排列，則 [數(shù)61] (其中L’＝L/2)時， [數(shù)62] 嵌入復數(shù)序列的構成方法不限于本例，只要構成為與電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中的復數(shù)排列對應，就可以使用任何構成方法。
3)使用復數(shù)相關分別計算由檢測序列提取部221獲得的檢測序列1115和在上述2)中獲得的各嵌入序列ξ(1)，ξ(2)，...的相關。
如下進行相關計算。如果設ρ(j)為希望求出的復數(shù)相關值1116，則 [數(shù)63] 在此，ξ(j)*表示由ξ(j)的要素的共軛復數(shù)構成的數(shù)列，ξk(j)*是ξk(j)的共軛復數(shù)。另外，“·”表示將數(shù)列視作向量時的內(nèi)積運算。
在此，ρ(j)是復數(shù)。
另外，上述文獻“中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登，《使用帶相機的移動電話的根據(jù)模擬圖像的高速電子水印檢測方式》，信學論D-II，Vol.J87-D-II，No.12，pp.2145-2155，2004”中的檢測可靠性的評價基準一致，因而例如可以預先對i”和ξ(j)的各要素進行正規(guī)化使得平均0、方差的絕對值1，通過相關值計算來乘以常數(shù)項進行運算，這與第1實施方式的相關值計算部222相同。
下面說明可通過這種運算對同步錯開的輸入進行電子水印的檢測的情況。
此時，在電子水印嵌入裝置中嵌入的序列為w＝{w1，w2，...，wL}，將其排列成復數(shù)后為ξ＝{ξ1，ξ2，...，ξL′}。
通過電子水印的嵌入，施加了嵌入前信號和其他噪聲信號后的復數(shù)序列為i’＝(i1，i2，...，iL′)，則 i’＝i+ξ (91) 并且，設對其施加了時間方向的同步位移后獲得的序列為i”，則 i”＝i’ejΔθ(92) 通過上述式子來計算與ξ的相關，則 [數(shù)64] 如果i與ξ獨立且L’足夠大，則 [數(shù)65] 的期待值為0， [數(shù)66] 因而， [數(shù)67] 另一方面，當沒有嵌入電子水印的情況下， [數(shù)68] 由于該期待值為0，因而|ρ|與嵌入有電子水印時的期待值 [數(shù)69] 相比足夠小，可進行電子水印的檢測。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-最大值判定部> 下面詳細說明檢測信息提取部220c的最大值判定部223。
通過以下步驟來實施最大值判定部223的處理。
1)從由絕對值計算部227獲得的絕對值1117 |ρ(1)|，|ρ(2)|，… 找到值最大的絕對值|ρ(j)|。
|ρ(max)|＝MAX(|ρ(1)|，|ρ(2)|，…) (97) 其中，MAX()是返回最大值的運算。
2)獲得與|ρ(max)|對應的嵌入序列w(max)。
另外，可以判斷最大的相關值|ρ(j)|是否超過了規(guī)定的閾值，在沒有超過規(guī)定的閾值的情況下判斷為沒有嵌入電子水印。
下面說明最大值判定部223的替代動作。
代替最大值判斷部223進行的最大值判定，可以不由復數(shù)相關值計算部226對與所有的嵌入序列w(1)，w(2)，...對應的復數(shù)序列計算復數(shù)相關，而是從與嵌入序列w(1)對應的復數(shù)序列ξ(1)起依次計算復數(shù)相關，判定獲得的復數(shù)相關值的絕對值是否超過了規(guī)定的閾值，將超過了閾值的嵌入序列作為w(max)，在該時點結束相關計算。
另外，電子水印嵌入裝置100的嵌入序列例如如嵌入序列生成部111的(例1)所示僅通過1種嵌入序列構成而嵌入的情況下，或者例如如嵌入序列生成部111的(例2)、(例4)所示通過1種嵌入序列的正負差異構成而嵌入的情況下，僅計算一個復數(shù)相關值，因而最大值判定部223進行的最大值判定沒有意義。也可以取而代之地判定獲得的絕對值是否超過了規(guī)定的閾值。
另外，還可以通過復數(shù)相關值的絕對值的大小來評價水印檢測的可靠度。
另外，電子水印嵌入裝置100的嵌入序列例如如嵌入序列生成部111的(例2)、(例4)所示以通過嵌入序列的正負差異表現(xiàn)比特值0/1的方式構成而嵌入的情況下，無法區(qū)別被輸入由于同步錯開而使相位錯開半個波長的信號的情況和嵌入有所有比特值反轉的信息的情況。這種情況下，例如可以將比特值內(nèi)的1比特作為判定用比特，以必定取1(或0)的方式構成嵌入序列，使用該比特值校正比特反轉。另外，還可以通過使用不對稱的錯誤改正碼進行編碼而進行判定。另外，還可以使用與本發(fā)明的電子水印不同的電子水印信號進行判斷。不限于這些例子，當然也可以通過其他方法進行比特反轉的校正。
另外，在如嵌入序列生成部111的(例4)所示使用嵌入序列的部分列按照每個比特通過正負極性進行擴散的情況下，可如下進行更穩(wěn)健的檢測處理。
設與檢測復數(shù)數(shù)列1118中的第a個比特位置對應的部分復數(shù)序列為 [數(shù)70] 另外，設用于第a個比特位置的比特值的擴散的復數(shù)嵌入序列為 [數(shù)71] 然后，如下計算每個比特位置a的復數(shù)相關值λ(a)。
[數(shù)72] 接著，對齊n個復數(shù)相關值λ(a)的方向。具體而言，例如不對符合0≤Argλ(a)<π的λ(a)進行變更，對符合π≤Argλ(a)<2π的λ(a)乘以ejπ使偏角旋轉180度。通過該變更處理，所有的λ(a)都取復平面上的第1和第2象限內(nèi)的值。并且，方向的對齊方式不限于本例。例如可以取復平面上的第1和第4象限內(nèi)的值，這是顯而易見的。
接著，如下求出進行了上述變更處理的復數(shù)相關值λ(a)的總和λ。
[數(shù)73] 然后，以在復平面上通過原點且與Argλ正交的直線作為界線，將復平面分割為2個區(qū)域，通過上述變更處理前的λ(a)屬于2個區(qū)域中的哪個，確定第a個比特位置的檢測比特值。該確定方式仍然存在上述比特反轉的不確定性，然而例如通過把比特值內(nèi)的1比特用作比特反轉判定用的標記就可以解決不確定性。
例如在n＝2的情況下，如圖44所示，由于λ(1)為0≤Argλ(1)<π所以不進行變更，由于λ(2)為π≤Argλ(2)<2π所以乘以ejπ使偏角旋轉180度。然后求出它們的總和λ，以在復平面上通過原點且與Argλ正交的直線作為界線，將復平面分割為2個區(qū)域，設一個區(qū)域的比特值為“1”，另一個區(qū)域的比特值為“0”，通過變更處理前的λ(1)、λ(2)屬于2個區(qū)域中的哪個，確定各比特位置的檢測比特值。
說明上述檢測方法能較好地發(fā)揮作用的理由。在嵌入時，按照比特值對各比特位置用的復數(shù)嵌入序列乘以+1或-1來進行調制。因而如果被嵌入的比特值不同，則每個比特位置a的復數(shù)相關值λ(a)取相位錯開π的值。但是如果將錯開π的相位視作相同，則所有的λ(a)會在輸入信號的相位錯開量Δθ的方向上對齊。作為視作相同的方法，進行上述變更處理即可，這是顯而易見的。
另外，每個比特的復數(shù)嵌入序列的長度m比所有復數(shù)嵌入序列的長度L’要短。即，由于每個比特的復數(shù)嵌入序列的擴散率較低，因而如果檢測每個比特的比特值，則僅能獲得擴散率m下的增益，因而耐性變低。但是，如上述那樣實施將錯開π的相位視作相同的變更，對齊所有的λ(a)的方向然后求出總和λ，從而可以獲得相當于所有嵌入序列長度L’的增益。因而，通過使用與Argλ正交的界線再次評價變更前的各λ(a)來檢測檢測比特值，與按照每個比特進行檢測的情況相比，比特判定錯誤減少，能夠實現(xiàn)更高的耐性。并且，還可以通過上述λ的絕對值的大小來評價電子水印檢測的可靠度。
<第4實施方式的特征> 下面說明本實施方式的特征。
根據(jù)本實施方式的電子水印檢測裝置，在電子水印的檢測中，即使在電子水印檢測對象的信號同步錯開時也能進行電子水印的檢測。即，在N-1維空間內(nèi)波譜擴散的嵌入序列利用對于第N維的方向上的同步錯開受到相同影響的情況，通過使用在N-1維空間內(nèi)擴散的序列的復數(shù)相關值，可以進行不需要同步一致的電子水印的檢測。
例如在視頻信號的情況下，即便在時間方向上開始檢測的幀錯開時，也能進行電子水印的檢測而不使用特別的同步一致的方法。這在例如根據(jù)使用攝像機等再拍攝而得到的視頻檢測電子水印的情況、或根據(jù)錄像帶等被暫時轉換成模擬數(shù)據(jù)的視頻來檢測電子水印的情況等難以進行時間同步的使用狀況下極為有效。
當通過攝像機或移動電話等的相機拍攝了顯示于屏幕或TV等上的視頻的情況下，再現(xiàn)的幀速率和拍攝的幀速率沒有同步，因而有時會產(chǎn)生子幀的再次取樣。結果其表示子幀水平(短于1幀的間隔)上同步錯開的狀態(tài)。即使在這種狀況下，也可以在時間解調中測定周期信號的相位，可如上所述進行不需要同步一致的電子水印的檢測。
通過上述電子水印檢測，可以對同步錯開的信號進行高效的檢測，并且無需增加特別的同步一致信號，因而不會出現(xiàn)同步一致信號引起的信號惡化或電子水印的檢測性能的惡化，可進行品質較高、檢測性能較高的電子水印檢測。
[第5實施方式] <同步位移量測定> 下面說明第5實施方式的電子水印檢測裝置。
本實施方式是使用本發(fā)明第1實施方式的電子水印嵌入裝置100進行電子水印的嵌入的情況下，在電子水印檢測裝置中，如果在時間軸(第N維的軸)的方向上被輸入了同步錯開的信號，則檢測同步位移量進行電子水印的檢測的例子。
并且，在本實施方式中，舉例描述了使用第1實施方式的電子水印嵌入裝置100進行電子水印嵌入的情況，然而也可以在使用其他實施方式的電子水印嵌入裝置進行電子水印嵌入時的檢測中，同樣地組合起來應用。例如可以通過第3實施方式的電子水印嵌入裝置進行嵌入，組合第3實施方式的電子水印檢測裝置的N-1維付里葉轉換部225進行檢測。這些情況下，有時需要對各步驟進行相應的變更，然而這些需要的變更基于本實施方式的說明和對這些電子水印嵌入的說明即可明晰。
<電子水印檢測裝置> 說明本實施方式的電子水印檢測裝置的結構。
圖45表示本發(fā)明第5實施方式的電子水印檢測裝置的構成例。
該圖所示的電子水印檢測裝置300由時間解調部310、同步檢測部320、檢測信息提取部330a、圖案存儲部340構成，輸入嵌入完畢信號923，輸出檢測信息914。
時間解調部310與第1實施方式的時間解調部210相同。另外也可以使用其他實施方式的時間解調部。例如可使用第2實施方式的時間解調部210c、210d。
并且，在圖45中為了易于理解其與圖10的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
通過以下步驟來實施電子水印檢測裝置300進行的電子水印檢測處理。
圖46是本發(fā)明第5實施方式的電子水印檢測裝置的動作的流程圖。
步驟1401)在時間解調部310中，進行時間軸方向的解調，獲得檢測復數(shù)圖案1501，儲存在圖案存儲部340中。處理的內(nèi)容與第1實施方式的電子水印檢測裝置200的時間解調部210相同。
并且，在時間解調部310進行的時間解調處理之前也可以對嵌入完畢信號923進行前處理，這與第1實施方式的電子水印檢測裝置200相同。
步驟1402)在同步檢測部320中，根據(jù)由時間解調部310獲得、儲存在圖案存儲部340中的檢測復數(shù)圖案1501，在預先對嵌入完畢信號923施加的時間軸(第N維的軸)方向檢測同步位移的大小，作為同步位移量輸出。
后面將會敘述同步檢測部320的動作的詳細情況。
步驟1403)在檢測信息提取部330a中，對由時間解調部310獲得、儲存在圖案存儲部340中的檢測復數(shù)圖案進行解析，根據(jù)由同步檢測部320獲得的同步位移量1502來提取通過電子水印嵌入裝置100嵌入的電子水印信息，作為檢測信息914輸出。
后面將會敘述檢測信息提取部330a的動作的詳細情況。
<電子水印檢測裝置-同步檢測部> 下面詳細說明上述同步檢測部320的動作。
圖47表示本發(fā)明第5實施方式的同步檢測部的構成例。
同步檢測部320由復數(shù)檢測序列提取部321、復數(shù)相關值計算部322、絕對值計算部323、同步檢測最大值判定部324、相位計算部325構成，從圖案存儲部340讀取檢測復數(shù)圖案1501，輸出同步位移量1502。
并且，在圖47中為了易于理解其與圖45的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
通過以下步驟來實施同步檢測部320進行的同步檢測處理。
圖48是本發(fā)明第5實施方式的同步檢測部的動作的流程圖。
步驟1501)在復數(shù)檢測序列提取部321中，構成把根據(jù)輸入的檢測復數(shù)圖案1501獲得的復數(shù)值排列而成的檢測復數(shù)序列1511。
復數(shù)檢測序列提取部321的動作與第4實施方式的電子水印檢測裝置200的檢測序列提取部221的動作相同。
步驟1502)在復數(shù)相關值計算部322中，計算由檢測序列提取部321構成的檢測復數(shù)序列1511和根據(jù)設想的嵌入序列而構成的復數(shù)序列之間的復數(shù)相關，求出通過復數(shù)表示的復數(shù)相關值1512。
當被嵌入由于嵌入序列的種類而不同的值的情況下，分別計算其與根據(jù)考慮到的多個嵌入序列而構成的多個復數(shù)序列之間的復數(shù)相關，求出對應的復數(shù)相關值1512。
另外，電子水印嵌入裝置100的嵌入序列例如如嵌入序列生成部111的(例3)和(例4)所示通過多個碼元或者多個比特構成的情況下，也可以計算其與根據(jù)對應于一部分碼元或者比特的嵌入序列而構成的復數(shù)序列之間的復數(shù)相關。即，相當于使用多個碼元或者比特的一部分來使同步一致的情況。
復數(shù)相關值計算部322的動作與第4實施方式的電子水印檢測裝置200的復數(shù)相關值計算部266的動作相同。
步驟1503)在絕對值計算部323中，計算由復數(shù)相關值計算部322獲得的復數(shù)相關值1512的絕對值1513。
絕對值計算部323的動作與第4實施方式的電子水印檢測裝置200的絕對值計算部227的動作相同。
步驟1504)在同步檢測最大值判定部324中，找出由絕對值計算部323獲得的絕對值1513最大的值，確定與最大的絕對值1513對應的復數(shù)相關值1512。
并且，根據(jù)電子水印嵌入裝置100的嵌入序列的構成方法，也可以代替同步檢測最大值判定部324的最大值判定，通過其他方法進行判定。
后面將會敘述同步檢測最大值判定部324的動作的詳細情況。作為替代同步檢測最大值判定部324的其他方法，與第4實施方式的電子水印檢測裝置200的最大值判定部223的情況相同。
步驟1505)在相位計算部325中，計算由同步檢測最大值判定部324確定的復數(shù)相關值的相位，據(jù)此計算同步位移量1502，輸出到檢測信息提取部330。
后面將會敘述相位計算部325的動作的詳細情況。
并且，當使用第3實施方式的電子水印嵌入裝置100進行電子水印的嵌入的情況下，在復數(shù)檢測序列提取部321的處理之前，需要進行與第3實施方式的N-1維付里葉轉換部225相同的付里葉轉換處理。
<電子水印檢測裝置-同步檢測部-同步檢測最大值判定部> 下面說明上述同步檢測部320的同步檢測最大值判定部324的動作的詳細情況。
同步檢測最大值判定部324的動作與第4實施方式的電子水印檢測裝置200的最大值判定部223大致相同，不同之處在于從結果而言，求出絕對值最大的復數(shù)相關值，來代替獲得嵌入序列。
通過以下步驟來實施同步檢測最大值判定部324的處理。
1)從由絕對值計算部323獲得的絕對值1513|ρ(1)|，|ρ2)|，...中找出值最大的絕對值|ρ(j)|。
|ρ(max)|＝MAX(|ρ(1)|，|ρ(2)|，…) (98) 其中，MAX()是返回最大值的運算。
2)將成為|ρ(max)|的元的復數(shù)相關值ρ(max)輸出到相位計算部325。
另外，也可以判定最大的相關值|ρ(j)|是否超過了規(guī)定的閾值，在沒有超過規(guī)定的閾值的情況下判定為沒有嵌入電子水印。
<電子水印檢測裝置-同步檢測部-相位計算部> 下面說明上述同步檢測部320的相位檢測部325的動作的詳細情況。
通過以下步驟來實施相位計算部325的處理。
1)求出由同步檢測最大值判定部324獲得的復數(shù)相關值ρ(max)的偏角Δθ。
△θ＝Arg[ρ(max)] (99) 其中，Arg[]是求出復數(shù)的偏角的運算。
2)Δθ表示相位錯開量，因而之后如下求出同步位移量1502Δt進行輸出。
[數(shù)74] 其中，T是周期信號的周期。
下面說明Δθ表示相位錯開量這一點。
如對于第4實施方式的電子水印檢測裝置200的復數(shù)相關值計算部226的說明所述，可通過下式獲得復數(shù)相關值。
[數(shù)75] 因此， Arg[ρ(max)]＝△θ(102) 這表示取決于對嵌入完畢信號923在第N維的軸向(例如時間方向)上賦予的同步位移量來確定的相位錯開量。
并且，電子水印嵌入裝置100的嵌入序列例如如嵌入序列生成部111的(例2)、(例4)所示以通過嵌入序列的正負差異表現(xiàn)比特值0/1的方式構成而嵌入的情況下，無法區(qū)別被輸入由于同步錯開而使相位錯開半個波長的信號的情況和被嵌入所有比特值反轉的信息的情況。即，無法區(qū)別上面獲得的同步位移量Δt與錯開半個波長的 [數(shù)76] 中的哪個是正確的同步位移量。
在這種情況下，例如可以將比特值內(nèi)的1比特作為判定用比特，以必定取1(或0)的方式構成嵌入序列，判斷是該比特值為正確值一方的同步位移量。另外，還可以通過使用不對稱的錯誤改正碼進行編碼來進行判定。另外，還可以使用與本發(fā)明的電子水印不同的電子水印或信號進行判斷。另外，還可以將同步位移量暫時判定為一個值，在檢測信息提取部330a的處理中，通過上述步驟對比特反轉進行校正。不限于這些例子，當然也可以通過其他方法進行校正。
另外，在如嵌入序列生成部111的(例4)所示使用嵌入序列的部分列按照每個比特通過正負極性進行擴散的情況下，可將用第4實施方式最后參照圖44說明的比特值檢測方法計算出的每個比特位置的復數(shù)相關值λ(a)的總和λ的偏角Argλ作為同步位移量Δθ，從而與根據(jù)每個比特的復數(shù)相關值求出同步位移量相比，可以進行更加可靠且高精度的同步位移量的測定。并且，該方法也存在比特反轉的不確定性，然而例如通過把比特值內(nèi)的1比特用作比特反轉判定用的標記就可以解決不確定性。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部> 下面說明上述檢測信息提取部330a的動作的詳細情況。
圖49表示本發(fā)明第5實施方式的檢測信息提取部的構成例。
檢測信息提取部330a與第1實施方式的檢測信息提取部220具有相同結構，由檢測序列提取部331、相關值計算部332、最大值判定部333、檢測信息再構成部334構成，不同之處僅在于在第1實施方式的檢測信息提取部220中輸入同步位移量1502。
并且，在圖49中為了易于理解其與圖45的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
檢測信息提取部330a進行的檢測信息提取處理中，除去檢測序列提取部331的動作的詳細情況之外，都與第1實施方式的檢測信息提取部220的檢測信息提取處理相同。
并且，在使用第3實施方式的電子水印嵌入裝置100來進行電子水印的嵌入的情況下，在檢測序列提取部331的處理之前，需要進行與第3實施方式的N-1維付里葉轉換部225相同的付里葉轉換處理。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-檢測序列提取部> 下面說明檢測信息提取部330a的檢測序列提取部331的動作的詳細情況。
通過以下步驟來實施檢測序列提取部331的處理。
1)根據(jù)檢測復數(shù)圖案1501來構成大小為M1×M2×...×MN-1的N-1維的復數(shù)排列。構成方式與上述第1實施方式的檢測序列提取部221的步驟801)相同。
2)從在上述1)中獲得的復數(shù)排列中依次一個一個地取出復數(shù)值，進行排列而獲得復數(shù)數(shù)列。即，當用A[p1，p2，...，pN-1](pn≥0)表示復數(shù)排列時， c1＝A
c2＝A[1，0，…，0] . . 并且，設電子水印嵌入裝置100的嵌入時使用的嵌入序列913的長度為L時，L’＝L/2。
3)根據(jù)輸入的同步位移量1502使在上述2)中獲得的復數(shù)數(shù)列的各要素的相位進行反向位移。即，當同步位移量1502為 [數(shù)77] 時， [數(shù)78] . . . 4)從在上述3)中獲得的復數(shù)數(shù)列中依次一個一個地取出復數(shù)值，分別將取出的復數(shù)值的實部、虛部作為單獨的實數(shù)值進行排列。即，當用i”1，i”2，...，i”L表示檢測序列1521時， [數(shù)79]

(105)

其中， [數(shù)80]
是取出復數(shù)的各個實部、虛部的運算。
5)將獲得的i”1，i”2，...，i”L作為檢測序列1521輸出到相關值計算部332。
在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112中，如果進行了嵌入序列913的順序的替換或者復數(shù)排列的要素的替換，則恢復該順序，這一點與第1實施方式的檢測序列提取部221相同。
并且，在使用第3實施方式的電子水印嵌入裝置100進行電子水印的嵌入的情況下，在上述2)中取出第3實施方式的電子水印嵌入裝置的復數(shù)排列生成部112中使用的范圍內(nèi)的要素的復數(shù)值進行排列。
<檢測信息提取部的其他構成例> 另外，檢測信息提取部330a也可以不使用最大值判定部333，僅由檢測序列提取部331、相關值計算部332、檢測信息再構成部334構成，通過執(zhí)行如下處理來進行檢測信息的提取。圖50表示這種構成例。
在圖50所示的檢測信息提取部330b中，使用由同步檢測部320獲得最大復數(shù)相關值的嵌入序列再構成檢測信息，并且根據(jù)由同步檢測部320獲得的同步位移量1502，重新計算用于評價該檢測信息的可靠性的相關值。由此可更高速地進行電子水印的檢測。
1)檢測序列提取部331的處理與上述處理相同。
2)相關值計算部332不同于第1實施方式的相關值計算部222，取代計算與考慮到的所有嵌入序列的相關值，在同步檢測部320中，將與在同步檢測最大值判定部324的處理中判斷為取最大的絕對值的復數(shù)相關值對應的嵌入序列存儲在存儲器(未圖示)中，在相關值計算部332中計算僅與該嵌入序列的相關值。
通過該相關值是否大于規(guī)定的閾值，來判定是否可以進行具有可靠性的電子水印檢測。
3)在檢測信息再構成部334中，除去使用上述2)中使用的嵌入序列進行檢測信息的再構成這一點之外，與第1實施方式的檢測信息再構成部224相同。
<第5實施方式的特征> 根據(jù)本實施方式的電子水印檢測裝置300，即使在電子水印的檢測中，電子水印的檢測對象的信號同步錯開的情況下，也能夠使用電子水印信號本身來檢測同步位移量。即，在N-1維空間內(nèi)波普擴散后的嵌入序列利用相對于第N維的方向上的同步錯位而受到相同的影響的情況，使用在N-1維空間內(nèi)擴散的序列的復數(shù)相關值，從而可以容易且高速地進行可同步一致的電子水印的檢測。
例如在視頻信號的情況下，即便在時間方向上開始檢測的幀錯開的情況下，也能在不使用特別的同步一致的方法的情況下進行電子水印的檢測。這在例如根據(jù)使用攝像機等再拍攝得到的視頻來檢測電子水印的情況下、或根據(jù)錄像帶等暫時轉換為模擬數(shù)據(jù)的視頻來檢測電子水印的情況下等難以進行時間同步的使用狀況下極為有效。
當通過攝像機或移動電話等的相機拍攝了顯示于屏幕或TV上的視頻的情況下，再現(xiàn)的幀速率與拍攝的幀速率沒有同步，因而有時產(chǎn)生子幀的重新取樣。結果其表示在子幀水平(短于1幀的間隔)下同步錯開的狀態(tài)。即使在這種狀況下，也可以在時間解調中測定周期信號的相位，可如上所述地檢測同步位移量。
特別地，根據(jù)本實施方式的電子水印檢測裝置，能夠與逐次嘗試位移量這樣的逐個方法無關地通過計算來檢測同步位移量，因而可以進行高速且高效的電子水印檢測。另外，由于無需施加特別的同步一致信號，因而不會產(chǎn)生同步一致信號引起的信號惡化或電子水印的檢測性能的惡化，可以進行品質較高、檢測性能較高的電子水印檢測。
另外，如果按照上述檢測信息提取部的其他構成例那樣構成檢測信息提取部330b，則可以更加高速地檢測電子水印。
[第6實施方式] <相位調制> 下面說明本發(fā)明第6實施方式的電子水印嵌入裝置。
本實施方式表示在第1實施方式的電子水印嵌入裝置100中，使用周期信號的延遲來進行時間調制部130的調制處理的例子。
本實施方式的電子水印嵌入裝置的結構與第1實施方式的電子水印嵌入裝置100相同，僅時間調制部130不同。
并且，在本實施方式中，以第1實施方式為基礎進行例示，然而除了時間調制部130之外的結構都可以使用其他實施方式的結構。例如在復數(shù)圖案生成部110中，也可以使用第3實施方式的電子水印嵌入裝置的復數(shù)圖案生成部110b。
<電子水印嵌入裝置-時間調制部> 圖51表示本發(fā)明第6實施方式的時間調制部的構成例。
該圖所示的時間調制部130c由周期信號生成部131、調制部136構成，輸入嵌入復數(shù)圖案921，輸出嵌入圖案922。
通過以下步驟來實施時間調制部130c進行的嵌入圖案922的生成處理。
1)在周期信號生成部131中生成周期信號。生成的周期信號與第1實施方式的時間調制部130a的周期信號生成部131的周期信號的例子相同。
2)在調制部136中，按照輸入的嵌入復數(shù)圖案921的復數(shù)值，如下對在上述1)中生成的周期信號進行調制，獲得N維嵌入圖案922。
按照復數(shù)值的絕對值來確定周期信號的振幅。
按照復數(shù)值的偏角來使周期信號延遲。即，改變相位。
下面說明上述時間調制的具體例子。
調制部136的調制是如下進行的，即，按照N-1維復數(shù)圖案921的每個位置，根據(jù)復數(shù)值將由周期信號生成部131生成的周期信號作為載波，通過進行QAM(正交振幅)調制，轉換成N維圖案。
其中，作為載波的周期信號不限于上述正弦波。
另外，當嵌入復數(shù)圖案921的值都僅由實數(shù)值構成的情況下，可以按照該實數(shù)值來改變周期信號的相位，使周期信號的振幅恒定。
具體而言例如如下進行。
此時，通過P(x1，x2，...，xN-1)來表示N-1維復數(shù)圖案。此時，假定通過Pr、Pi來表示P的實部、虛部，則 [數(shù)81] 其中，j是虛數(shù)單位，ω是周期信號的基本頻率的角速度。
在周期信號生成部131中生成周期信號f(t)。
通過f(t)對B、τ進行調制，通過下式獲得N維圖案M。
[數(shù)82] M(x1，x2，…，xN-1，t)＝B(x1，x2，…xN-1)f(t-τ(x1，x2，…，xN-1)) (107) 應該注意，與一般的QAM調制不同，基帶信號P并非在時間方向上變動，而是在與時間方向正交的N-1維方向(例如視頻信號的情況下為空間方向)上變動。
通過這種時間調制，N維的嵌入圖案922的相位以根據(jù)N-1維空間上的位置而不同的方式進行擴散，從而電子水印檢測時由于嵌入前信號912而顯現(xiàn)的噪聲分量的大小變得更小。
<第6實施方式的特征> 本實施方式的電子水印嵌入裝置示出了第1實施方式的電子水印嵌入裝置的時間調制部130a的不同構成例，具有與第1實施方式的電子水印的特征相同的特征。
尤其具有如下特征，在時間調制部130c中，對于在N-1維空間內(nèi)波普擴散后的N-1維嵌入圖案，在與其正交的第N維的方向上使用周期信號的相位和絕對值進行調制，從而對于在第N維的方向上施加的同步位移，在N-1維空間內(nèi)帶來相同的影響。
另外，在時間調制部130c中，在與時間方向正交的N-1維方向(例如視頻信號的情況下為空間方向)上，使嵌入圖案922的相位不同，例如是視頻信號的情況下，可以防止產(chǎn)生不足最低的視頻信號量子化值而實際沒有嵌入電子水印的幀，可以有效地使用作為電子水印的傳輸路徑的視頻信號，并且可以增加對于專門改變電子水印振幅較大的幀這樣的攻擊的耐性。
另外，通過在嵌入圖案N-1維空間上擴散相位，在相關計算的結果中由于嵌入前信號而顯現(xiàn)的噪聲分量的大小變得更小，結果可以進行可靠性更高的電子水印的嵌入、檢測，另外，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性來進行品質惡化更少的電子水印的嵌入、檢測。
[第7實施方式] <時間軸復數(shù)頻帶嵌入> 下面說明本發(fā)明第7實施方式的電子水印嵌入裝置。
本實施方式是根據(jù)不同的周期信號同時進行多個第1實施方式的電子水印嵌入裝置100的電子水印嵌入，使用更長的波譜擴散序列對嵌入信息進行嵌入的例子。
圖52表示本發(fā)明第7實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的構成例。
<電子水印嵌入裝置> 圖52所示的電子水印嵌入裝置500由復數(shù)圖案生成部510、時間調制部520、嵌入圖案重疊部530構成，輸入嵌入信息3111、嵌入前信號3112，輸出嵌入完畢信號3113。
通過以下步驟來實施電子水印嵌入裝置500的電子水印嵌入處理。
圖53是本發(fā)明第7實施方式的電子水印嵌入裝置的動作的流程圖。
步驟1601)在復數(shù)圖案生成部510中，根據(jù)輸入的嵌入信息3111來生成多個嵌入復數(shù)圖案3121。
各嵌入復數(shù)圖案3121是由復數(shù)構成的N-1維圖案，表示嵌入信息的內(nèi)容。
后面將會敘述復數(shù)圖案生成部510的動作的詳細情況。
步驟1602)在時間調制部520中，根據(jù)由各復數(shù)圖案生成部510生成的各嵌入復數(shù)圖案3121，生成嵌入圖案3122。
時間調制部520的動作與第1實施方式的時間調制部130相同。其中，在各時間調制部520中生成的周期信號分別為彼此正交的周期函數(shù)。例如也可以是基本頻率各自不同的周期函數(shù)。
另外，也可以使用第1實施方式之外的實施方式中表示的時間調制部來作為時間調制部520。例如可以使用第2實施方式或第6實施方式的時間調制部。
如果使用第2實施方式的時間調制部130b作為時間調制部520，則可以通過一次付里葉轉換來實施多個頻率的時間調制的處理。
步驟1603)在嵌入圖案重疊部530中，把由各時間調制部520生成的各嵌入圖案3122重疊在輸入的嵌入前信號3112上，輸出嵌入完畢信號3113。
后面將會敘述嵌入圖案重疊部530的動作的詳細情況。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部> 下面說明上述復數(shù)圖案生成部510的動作的詳細情況。
圖54表示本發(fā)明第7實施方式的復數(shù)圖案生成部的構成例。
復數(shù)圖案生成部510由嵌入序列生成部511、多個復數(shù)排列生成部512構成，輸入嵌入信息3111，輸出嵌入復數(shù)圖案3121。
通過以下步驟來實施復數(shù)圖案生成部510進行的嵌入復數(shù)圖案生成處理。
圖55是本發(fā)明第7實施方式的復數(shù)圖案生成部的動作的流程圖。
步驟1701)在嵌入序列生成部511中，根據(jù)輸入的嵌入信息3111生成表示嵌入信息的數(shù)值的列，對其進行分割生成多個嵌入序列3211。
后面將會敘述嵌入序列生成部511的動作的詳細情況。
步驟1702)在復數(shù)排列生成部512中，將由嵌入序列生成部511生成的各嵌入序列3213分配給N-1維復數(shù)排列上的要素的實部和虛部，生成嵌入復數(shù)圖案3121。
每個復數(shù)排列生成部512的動作與第1實施方式的復數(shù)排列生成部112的動作相同。
另外，還可以根據(jù)第3實施方式的復數(shù)圖案生成部110b來構成復數(shù)圖案生成部510。即，也可以將通過與第3實施方式的N-1維逆付里葉轉換部113相同的處理對由復數(shù)排列生成部512獲得的圖案還進行了付里葉轉換的結果作為要嵌入的復數(shù)圖案3121。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部-嵌入序列生成部> 在嵌入序列生成部511中，通過與第1實施方式的嵌入序列生成部111相同的步驟來生成嵌入序列，之后將嵌入序列分割成多個部分。例如通過與嵌入序列生成部111相同的步驟生成序列w＝{w1，w2，...，wnL}時，設各嵌入序列3213w[1]，w[2]，...，w[n]為 [數(shù)83] w[1]＝{w1，w2，…，wL} w[2]＝{wL+1，wL+2，…，w2L} (108) w[N]＝{w(n-1)L+1，w(n-1)L+2，…，wnL} 其中，n是分割的總數(shù)。
并且，雖然在此示出了將嵌入序列從起始起依次每規(guī)定數(shù)地分割的例子，然而只要通過預先確定的分割方法進行分割就可以任意分割。例如可以是 [數(shù)84] w[1]＝{w1，wn+1，…，w(L-1)n+1} w[2]＝{w2，wn+2，…，w(L-1)n+2} (109) w[n]＝{wn，w2n，…，wnL} <電子水印嵌入裝置-嵌入圖案重疊部> 下面，說明嵌入圖案重疊部530的動作的詳細情況。
嵌入圖案重疊部530的動作與第1實施方式的嵌入圖案重疊部140大致相同，然而僅以下方面不同。
在嵌入圖案重疊部530中，對于作為嵌入前信號3112輸入的N維信號，通過將由各時間調制部520生成的N維的各嵌入圖案3122相加來進行重疊，將重疊后的N維信號作為嵌入完畢信號3113輸出。此時把多個嵌入圖案3122全部相加進行重疊。另外，作為嵌入強度，也可以將各嵌入圖案3122通過不同強度來強調進行重疊。例如當相對于進行嵌入的各嵌入圖案3122的頻帶的惡化特性不同的情況下，可以分別使嵌入強度不同，通過相同的精度進行各嵌入圖案的檢測。
<電子水印檢測裝置> 本實施方式的電子水印檢測裝置600由多個同步檢測部620、檢測信息提取部630構成，輸入嵌入完畢信號3113，輸出檢測信息3114。
通過以下步驟來實施電子水印檢測裝置600進行的電子水印檢測處理。
圖56是本發(fā)明第7實施方式的電子水印檢測裝置的動作的流程圖。
步驟1801)在各時間解調部610中，進行時間軸方向的解調，獲得檢測復數(shù)圖案3161。各時間解調部610的處理內(nèi)容與第1實施方式的電子水印檢測裝置200的時間解調部210相同，然而按照每個時間解調部610分別使用在電子水印嵌入裝置500的時間調制部520中使用的周期函數(shù)。
并且，在時間解調部610進行的時間調制處理之前，也可以對嵌入完畢信號3113進行前處理，這與第1實施方式的電子水印檢測裝置200相同。
另外，也可以使用第1實施方式之外的實施方式中表示的時間解調部來作為時間解調部610。例如可以使用第2實施方式的時間解調部210c。
當使用第2實施方式的時間解調部210c作為時間解調部610的情況下，可以通過一次付里葉轉換來實施多個頻率的時間解調處理。
步驟1802)在各同步檢測部620中，根據(jù)由時間解調部610獲得的各檢測復數(shù)圖案3161，在預先分別對嵌入完畢信號3113施加的時間軸(第N維的軸)方向上檢測同步位移的大小，作為同步位移量3162輸出。
同步檢測部620的動作與第5實施方式的電子水印檢測裝置300的同步檢測部320相同。
步驟1803)在檢測信息提取部630中，根據(jù)由時間解調部610獲得的各同步位移量3162來提取通過電子水印嵌入裝置500嵌入的電子水印信息，作為檢測信息3114輸出。
后面將會敘述檢測信息提取部630的動作的詳細情況。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部> 下面詳細說明檢測信息提取部的動作。
圖57表示本發(fā)明第7實施方式的檢測信息提取部的結構。
該圖所示的檢測信息提取部630具有與第5實施方式的檢測信息提取部330類似的結構，不同之處在于檢測序列提取部631按照輸入的各檢測復數(shù)圖案3161和各同步位移量3162來進行準備。
并且，在圖57中為了易于理解其與圖54的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
檢測信息提取部630進行的檢測信息提取處理中，除去多個檢測序列提取部631根據(jù)分別輸入的檢測復數(shù)圖案3161和同步位移量3162來提取檢測序列3313這一點、以及相關值計算部632的動作的詳細情況之外，都與第5實施方式的檢測信息提取部330的檢測信息提取處理相同。
另外，也可以如第5實施方式所述的檢測信息提取部330的其他構成例那樣，不使用最大值判定部633，而使用在同步檢測部320中獲得最大的復數(shù)相關值的嵌入序列來再構成檢測信息，并且根據(jù)在同步檢測部320中獲得的同步位移量，重新計算用于評價該檢測信息的可靠性的相關值。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部-相關值計算部> 下面詳細說明相關值計算部632的動作。
通過以下步驟來實施相關值計算部632的處理。
1)將由檢測序列提取部631獲得的各檢測序列3313 i”[1]，i”[2]，...綜合起來獲得序列i”。即， [數(shù)85] 時， 在此，i”的右上描述的[k]表示通過第k個檢測序列提取部631從第k個檢測復數(shù)圖案3161獲得的檢測序列，n是所輸入的檢測復數(shù)圖案3161的總數(shù)。并且，雖然在此示出了單純連接各檢測序列的例子，然而只要能與電子水印嵌入裝置500的嵌入序列生成部511的嵌入序列分割方法對應，就可以以根據(jù)各檢測序列預先確定的順序取出值結合序列。例如可如下進行結合。
[數(shù)86] 2)以在上述1)中獲得的序列i”為基礎，通過與第5實施方式的電子水印檢測裝置300的相關值計算部322相同的處理，求出相關值3314。不過，應該注意，可認為是相關計算對象的嵌入序列是在電子水印嵌入裝置500的嵌入序列生成部511中生成的，是被分割之前的序列w＝{w1，w2，...，2nL}。
<同步位移量的綜合帶來的精度提高> 在同步檢測部620中，根據(jù)按照每個檢測復數(shù)圖案3161獲得的同步位移量3162，通過如下步驟來求出精度更高的同步位移量。
1)設各同步位移量3162為 [數(shù)87] 在此，T1，T2，...是各時間解調部610的周期信號的周期。
2)從Δt1，Δt2，...中選擇一個最大的作為Δtmax?；蛘撸部梢赃x擇與周期最大的周期信號對應的Δti。
3)根據(jù)Δti，Ti，Δtmax，對各i考慮下面的方程式求出ni。
[數(shù)88] Δti+niTi＝Δtmax (112) 4)將最接近各ni的整數(shù)值分別設為n’i。
5)使用n’i求出下述Δt’i。
[數(shù)89] 這相當于按照每個周期信號與Δtmax的位置一致地，將第n’i周期的位置的第N維軸向上的位移量作為Δt’i求出。
圖58表示使用2個周期信號時的上述計算的情形。在該圖中，對周期6的周期信號1獲得Δθ1＝5π/3、對周期4的周期信號2獲得Δθ2＝π/2，用白圈來表示。此時Δt1＝5、Δt2＝1。另外，用黑圈表示Δt2+T2，Δt2+2T2的位置。選擇Δt1作為Δtmax，通過上述步驟3)、4)獲得n’2＝1。這表示2個黑圈中左側黑圈的位置上，2個周期信號彼此的相位在Δθ1、Δθ2的點重合。結果獲得Δt’2＝Δt2+n’2T2＝5。
并且，對于與選作Δtmax的周期信號對應的i，n’i＝1。
6)求出如上獲得的Δti’的平均值，作為整體的位移量Δt。
[數(shù)90] 其中，k是周期信號的個數(shù)。
圖58的例子中示出了各同步位移量的檢測中沒有誤差時的示例，然而各同步位移量的檢測中有誤差的情況下ni可能不為整數(shù)。通過上述步驟4)將n’i作為整數(shù)求出，最后求出Δt’i的平均值，從而求出考慮到誤差的第N維的軸上的位移量的最相似值。
另外，在求出Δt’i的平均值時，例如可以無視位置明顯錯開的位移量。由此，例如可以考慮除去對與特定的周期信號對應的頻率施加攻擊，不能成功地檢測根據(jù)檢測復數(shù)圖案3161獲得的同步位移量的情況。
7)由于Δt是高精度地求出了實際的第N維方向上的位移量的值，因此之后重新求出各周期信號的同步位移量 [數(shù)91] [數(shù)92]
如上所述根據(jù)按照每個檢測復數(shù)圖案3161獲得的同步位移量3162，高精度地求出第N維方向上的位移量，使用該位移量重新求出同步位移量，從而可以計算更高精度的同步位移量，結果可以提高電子水印的檢測精度。
<第7實施方式的特征> 根據(jù)本實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置，通過使用多個頻帶可以將信息長度更長的嵌入信息作為電子水印進行嵌入。
另外，通過將各個別地進行同步一致而獲得的結果的檢測序列最終作為整體計算相關值，評價檢測可靠性，從而與個別地進行電子水印的嵌入、檢測相比，很明顯可以更加正確地提高整體的檢測結果的可靠性。
另外，可以使波譜擴散序列長度變得更長，可以進行可靠性更高的電子水印嵌入。對此進行如下說明。
根據(jù)上述文獻“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宮武隆，《關于幀重疊型動態(tài)圖像電子水印的檢測性能評價的一個考察》，信息科學技術研討會，F(xiàn)IT2005，J-029，2005”，使用波譜擴散和相關計算的電子水印的情況下，表示在電子水印的偽陽性意義下的檢測可靠性的檢測評價值與波譜擴散的序列長度的平方根成比例變大。另一方面，如本實施方式那樣重疊在多個頻帶上嵌入電子水印時，為了抑制整體的信號惡化而需要減少每個頻帶的水印信號的能量。即，在不改變信號惡化的程度的情況下(例如不改變PSNR的值)，在n個頻帶進行復用時，每個水印信號的能量與嵌入到單獨的頻帶的情況相比，成為1/n，振幅為

這與每個嵌入強度為

的情況等同。
根據(jù)上述文獻“山本奏、中村高雄、高嶋洋一、片山淳、北原亮、宮武隆，《關于幀重疊型動態(tài)圖像電子水印的檢測性能評價的一個考察》，信息科學技術研討會，F(xiàn)IT2005，J-029，2005”，當嵌入強度為

時，對于水印而言如果作為噪聲的原圖分量足夠小，則電子水印的檢測評價值與嵌入強度無關地恒定(在該文獻的圖1中α變大的極限、即嵌入強度與原圖分量相比足夠大時，E[ρ]向

漸進)。另外，對于水印而言如果作為噪聲的原圖分量足夠大，則電子水印的檢測評價值為

(在該文獻的圖1中α變小的極限、即嵌入強度與原圖分量相比足夠小時，E[ρ]接近通過原點的直線)。
結果，當在n個頻帶上進行復用的情況下，與嵌入到單獨的頻帶中的情況相比，如果對于水印而言作為噪聲的原圖分量足夠小，則電子水印的檢測評價值與波譜擴散的序列長度的平方根成比例地增大；即使對于水印而言作為噪聲的原圖分量足夠大，最差的情況也就是電子水印的檢測評價值不變化，整體上檢測評價值變大，結果可進行可靠度較高的檢測。
另外，如果采用根據(jù)按照每個檢測復數(shù)圖案3161獲得的同步位移量3162來高精度地求出第N維方向上的位移量，使用該位移量重新求出同步位移量的方法，則可以計算精度更高的同步位移量，可以提高電子水印的檢測精度，反之如果是同等程度的檢測精度，則可以減弱電子水印的嵌入，能夠實現(xiàn)品質惡化較少的電子水印。
另外，如果使用本發(fā)明第2實施方式的時間調制部130b和時間解調部210c、210d作為時間調制部520和時間解調部610，則可以通過一次付里葉轉換來實施多個頻率的時間調制、時間解調，可進行更高速的處理。
[第8實施方式] <時間復用嵌入> 下面說明本發(fā)明第8實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置。
本實施方式是使用第5實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置，對輸入前信號嵌入基于同步圖案和后續(xù)的多個嵌入信息的嵌入圖案，檢測同步位移量來高效地嵌入大量的嵌入信息進行檢測的例子。
<電子水印嵌入裝置> 本實施方式的電子水印嵌入裝置具有與第1實施方式的電子水印嵌入裝置100相同的結構，其中復數(shù)圖案生成部110的動作的一部分不同。
通過以下步驟來實施本實施方式的電子水印嵌入裝置100進行的電子水印嵌入處理。
圖59是本發(fā)明第8實施方式的電子水印嵌入裝置的動作的流程圖。
步驟1901)在復數(shù)圖案生成部110中根據(jù)輸入的嵌入信息911來生成嵌入復數(shù)圖案921。此時按照時間調制部130的周期信號生成部131生成的周期信號的每個周期，按照嵌入復數(shù)圖案921根據(jù)嵌入信息而變化的方式進行生成。
后面將會敘述復數(shù)圖案生成部110的動作的詳細情況。
步驟1902)在時間調制部130中，根據(jù)由復數(shù)圖案生成部110生成、儲存在第1存儲部150中的復數(shù)圖案921來生成嵌入圖案922，儲存在第2存儲部160中。
時間調制部130的動作中，除去按照復數(shù)圖案生成部1110生成的嵌入復數(shù)圖案921，嵌入圖案922在每個周期進行變化這一點之外，都與第1實施方式的時間調制部130的動作相同。
并且，對于時間調制部130而言，也可以使用其他實施方式的時間調制部。例如既可以使用第2實施方式的時間調制部130b，也可以使用第6實施方式的時間調制部130c。
步驟1903)在嵌入圖案重疊部140中，將由時間調制部130生成、儲存在第2存儲部160中的嵌入圖案922重疊在輸入的嵌入前信號912上，輸出嵌入完畢信號923。
嵌入圖案重疊部140的動作與第1實施方式相同。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部> 下面說明復數(shù)圖案生成部110c的動作的詳細情況。
圖60表示本發(fā)明第8實施方式的復數(shù)圖案生成部的構成例。
復數(shù)圖案生成部110c由嵌入序列生成部117、復數(shù)排列生成部116、嵌入信息分割部114、同步序列生成部115構成，輸入嵌入信息911，輸出嵌入復數(shù)圖案921。
通過以下步驟來實施復數(shù)圖案生成部110c進行的嵌入復數(shù)圖案生成處理。
圖61是本發(fā)明第8實施方式的復數(shù)圖案生成部的動作的流程圖。
步驟2001)在同步序列生成部115中，生成預先確定的作為同步一致用的數(shù)值的列的同步序列917。
后面將會敘述同步序列生成部115的動作的詳細情況。
步驟2002)在嵌入信息分割部114中，將輸入的嵌入信息911分割為多個部分嵌入信息916。分割的方法可任意。例如可以從嵌入信息911之前起依次按照每K比特進行分割。
步驟2003)在嵌入序列生成部117中，根據(jù)由嵌入信息分割部114獲得的部分嵌入信息916，生成作為表示嵌入信息的數(shù)值的列的嵌入序列913。
嵌入序列生成部117的動作中，除去對多個部分嵌入信息916分別生成嵌入序列913這一點之外，都與第1實施方式的嵌入序列生成部111相同。
步驟2004)在復數(shù)排列生成部116中，分別將由同步序列生成部115生成的同步序列917和由嵌入序列生成部117生成的各嵌入序列913分配給N-1維的復數(shù)排列上的要素的實部和虛部，生成多個嵌入復數(shù)圖案921。
后面將會敘述復數(shù)排列生成部116的動作的詳細情況。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部-同步序列生成部> 在同步序列生成部115中，通過如下處理來生成同步序列115。
同步序列115是在電子水印檢測裝置中用于同步一致的值的列，是使用偽隨機數(shù)列以不與其他嵌入序列重復的方式形成的。即，當偽隨機數(shù)列SPN＝{SPN1，SPN2，...，SPNL}(L是序列的長度)時，可以按照 s＝SPN＝{SPN1，SPN2，…，SPNL} (116) 來確定s＝{s1，s2，...sL}。
<電子水印嵌入裝置-復數(shù)圖案生成部-復數(shù)排列生成部> 復數(shù)排列生成部116的動作與第1實施方式的電子水印嵌入裝置的復數(shù)排列生成部112類似，然而不同之處在于，構成分別與同步序列917和多個嵌入序列913對應的復數(shù)排列，將其按照時間調制部130的周期信號生成部131生成的周期信號的每個周期，以順序替換的方式來生成嵌入復數(shù)圖案921。
復數(shù)排列生成部116通過如下處理來生成嵌入復數(shù)圖案921。
1)通過與第1實施方式的電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112相同的步驟，生成基于由同步序列生成部115生成的同步序列917的嵌入復數(shù)圖案SP。
2)通過與第1實施方式的電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部112相同的步驟，生成基于由嵌入序列生成部117生成的各嵌入序列913的嵌入復數(shù)圖案A1，A2，...，Ak。其中，k是由嵌入序列生成部117生成的嵌入序列913的數(shù)目、即嵌入信息分割部114中的信息的分割數(shù)。
3)按照時間調制部130的周期信號生成部131生成的周期信號的每個周期，按照下面的順序重復輸出嵌入復數(shù)圖案。
SP，SP，A1，A2，…，Ak，SP，SP，A1，A2，…，Ak，… (117) 末尾的...表示對整體同樣地進行重復。
在此，雖然對基于同步序列917的嵌入復數(shù)圖案SP重復2次進行輸出，然而也可以重復3次以上。這種情況下，當然可以設想在電子水印檢測裝置中重復多次來進行電子水印的檢測。
根據(jù)這樣生成的嵌入復數(shù)圖案921來生成嵌入圖案，將其重疊在嵌入前信號上，從而通過時分方式對嵌入信息進行嵌入。
圖62表示通過時分方式來連續(xù)嵌入多個信息的例子。如該圖所示，根據(jù)各嵌入復數(shù)圖案生成的嵌入圖案連接起來重疊于嵌入前信號上。
<電子水印檢測裝置> 圖63表示本發(fā)明第8實施方式的電子水印檢測裝置的構成例。
該圖所示的電子水印檢測裝置700由嵌入完畢信號分割部710、同步時間解調部720、同步檢測部730、同步完畢信號分割部740、時間解調部750、檢測信息提取部760、圖案存儲部770構成，輸入嵌入完畢信號923，輸出檢測信息3812。
并且，在圖63中為了易于理解其與圖10的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
通過以下步驟來實施電子水印檢測裝置700進行的電子水印檢測處理。
圖64是本發(fā)明第8實施方式的電子水印檢測裝置的動作的流程圖。
步驟2101)在嵌入完畢信號分割部710中，輸入與電子水印嵌入裝置100的時間調制部130的周期信號的周期相同長度的嵌入完畢信號923，獲得部分嵌入完畢信號3816。
步驟2102)在同步時間解調部720中，對于在步驟2101中分割的部分嵌入完畢信號3816，通過與第1實施方式的電子水印檢測裝置的時間解調部210相同的步驟來解調為復數(shù)圖案，將其作為同步復數(shù)圖案3813。
并且，對于同步時間解調部720，也可以為與本發(fā)明其他實施方式中的時間解調部相同的動作。例如可以與第2實施方式的時間解調部210c的動作相同。
步驟2103)在同步檢測部730中，對于在步驟2102中獲得的同步復數(shù)圖案3813，通過與第5實施方式的電子水印檢測裝置300的同步檢測部320同樣的步驟來求出同步位移量3814。
在同步檢測部730中沒有求出同步位移量的情況下，返回步驟2101，對1個周期之后的嵌入完畢信號重復進行處理。
后面將會敘述同步檢測部730的動作的詳細情況。
步驟2104)在同步完畢信號分割部740中，從使嵌入完畢信號923位移在步驟2103中獲得的同步位移量3814的量的位置起，按照與電子水印嵌入裝置100的時間調制部130的周期信號的周期相同的長度來分割嵌入完畢信號923，獲得由電子水印嵌入裝置100的嵌入信息分割部114分割后的嵌入信息數(shù)目的同步完畢部分信號3817。
后面將會敘述同步完畢信號分割部740的動作的詳細情況。
步驟2105)在時間解調部750中，對于在步驟2104中分割的各同步完畢部分信號3817，通過與第1實施方式的電子水印檢測裝置200的時間解調部210相同的步驟解調為復數(shù)圖案，將其作為檢測復數(shù)圖案3815，儲存在圖案存儲部770中。
并且，時間解調部750也可以進行與本發(fā)明其他實施方式的時間解調部相同的動作。例如也可以與第2實施方式的時間解調部210c的動作相同。
步驟2106)在檢測信息提取部760中，對于在步驟2105中獲得的各檢測復數(shù)圖案3815，通過與第1實施方式的電子水印檢測裝置200的檢測信息提取部220相同的步驟來獲得各檢測信息，由此連接各檢測信息，輸出整體的檢測信息3812。
后面將會敘述檢測信息提取部760的動作的詳細情況。
<電子水印檢測裝置-同步檢測部> 下面說明同步檢測部730的動作的詳細情況。
同步檢測部730的動作與第5實施方式的電子水印檢測裝置300的同步檢測部320相同，然而以下方面不同。
在第5實施方式的復數(shù)相關值計算部322中，相對于計算與根據(jù)設想的嵌入序列而構成的復數(shù)序列之間的復數(shù)相關，在本實施方式的復數(shù)相關值計算部322中，計算與根據(jù)由電子水印嵌入裝置110c的同步序列生成部115生成的同步序列917而構成的復數(shù)序列之間的復數(shù)相關。
另外，在同步檢測最大值判定部324中，當絕對值1513的值沒有超過規(guī)定的閾值的情況下，判斷為無法檢測同步圖案，不輸出同步位移量1502。
如上所述對于由嵌入完畢信號分割部710依次1個周期1個周期地切取的嵌入完畢信號，重復進行處理直到求出同步位移量3814，依次掃描嵌入完畢信號直到找到同步序列為止。
此時，如圖62所示，重復2次由同步序列構成的嵌入圖案(圖62的“同步圖案”)，因而即使從沒有預先獲得同步的任何定時起開始處理，僅通過進行每1個周期的處理來使某個周期的同步圖案循環(huán)，因而可以檢測同步圖案。
此時，例如在視頻信號等情況下，無需每錯開1幀就搜索同步圖案，可以1個周期1個周期地進行處理，因而可以高效地搜索同步圖案。
圖65表示該情況。
<電子水印檢測裝置-同步完畢信號分割部> 下面詳細說明同步完畢信號分割部740的動作。
同步完畢信號分割部740中，根據(jù)由同步檢測部730獲得的同步位移量3814，從使同步一致的位置起1個周期1個周期地分割嵌入完畢信號923。
即，對嵌入完畢信號923漏讀同步位移量3814 [數(shù)93] 的量，或者對嵌入完畢信號923回數(shù)T-Δt的量進行分割，則可以通過與嵌入圖案具有同步的形式來1個周期1個周期地切取。
并且，通過同步圖案的檢測定時，可能具有由同步完畢信號分割部740分割后的起始的同步完畢部分信號3817屬于嵌入有同步序列的區(qū)間的情況、以及屬于嵌入有第1個嵌入序列的區(qū)間的情況，然而對此可以通過嘗試對各區(qū)間再次檢測同步序列或相應的嵌入序列來容易地進行判斷。
這樣，可將與各嵌入序列對應的區(qū)間分別作為同步完畢部分信號3817進行切取。
<電子水印檢測裝置-檢測信息提取部> 下面表示檢測信息提取部760的構成例。
圖66是本發(fā)明第8實施方式的檢測信息提取部的構成例。
檢測信息提取部760由檢測序列提取部761、相關值計算部762、最大值判定部763、檢測信息再構成部764、檢測信息連接部765構成，輸入檢測復數(shù)圖案3815，輸出檢測信息3812。
并且，在該圖中為了易于理解其與圖60的對應，請注意采用的是信息從下到上地流動的結構。
通過以下步驟來實施檢測信息提取部760進行的檢測信息提取處理。
圖67是本發(fā)明第8實施方式的檢測信息提取部的動作的流程圖。
步驟2201)在檢測序列提取部761、相關值計算部762、最大值判定部763、檢測信息再構成部764的各部中，通過與第1實施方式的電子水印檢測裝置200的檢測信息提取部220的對應各部的動作相同的處理來獲得部分檢測信息3615。
其中，不同之處在于，按照輸入的每個檢測復數(shù)圖案3815來分別進行處理，檢測信息再構成部764輸出多個部分檢測信息3615。
步驟2202)在檢測信息連接部765中，連接由檢測信息再構成部764獲得的多個部分檢測信息3615，構成檢測信息3812將其輸出。
多個部分檢測信息3615的連接是與電子水印嵌入裝置的嵌入信息分割部114的分割處理相反的處理。例如在嵌入信息分割部114中從嵌入信息911之前依次每K比特地進行分割的情況下，也可以依次連接部分檢測信息3615。
<電子水印檢測裝置的其他構成例> 在上述例子中，示出了同步完畢信號分割部740一個周期一個周期地分割嵌入完畢信號的例子，然而在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部116中，重復4次以上嵌入與同步序列對應的嵌入復數(shù)圖案的情況下，也可以在同步完畢信號分割部740中每多個周期地分割嵌入完畢信號。
在上述例子中，示出了嵌入完畢信號分割部710一個周期一個周期地分割嵌入完畢信號923的例子，然而在電子水印嵌入裝置100的復數(shù)排列生成部116中，與各嵌入序列對應的嵌入復數(shù)圖案在如下以持續(xù)多次重復的方式而生成的情況下，也可以在嵌入完畢信號分割部710中，在判斷出重復內(nèi)的起始位置的基礎上，每多個周期地分割嵌入完畢信號。
SP，SP，SP，SP，A1，A1，A2，A2，…，Ak，Ak，SP，SP，… (118) 為了判斷重復內(nèi)的起始位置，通過同步位移量3814已經(jīng)明確1個周期的開始點，因而通過按照1個周期量地切取的每個區(qū)間嘗試檢測同步序列或者相應的嵌入序列，從而可以容易地進行判斷。
<第8實施方式的特征> 根據(jù)本實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置，通過按照時分方式嵌入按照信號的每個區(qū)間而不同的部分嵌入信息，從而可以把大量的嵌入信息嵌入信號中。
在電子水印檢測中，由于可容易地實施1個周期開始點的同步一致，因而可與依次嘗試位移量這樣的逐個方法、即例如在視頻信號的情況下按照每幀錯開對同步信號進行匹配來搜索的方法無關地，高效且高速地進行同步一致，檢測電子水印。
另外，作為本實施方式的電子水印嵌入裝置的變形例，可以把同步序列重疊在各嵌入序列中。即，把根據(jù)同步序列生成的嵌入圖案與根據(jù)各嵌入序列生成的嵌入圖案相加，如下進行嵌入。
SP+A1，SP+A2，SP+A3，…，SP+Ak，SP+A1，… 如上進行嵌入的情況下，在檢測同步序列時的步驟2101中，不把嵌入完畢信號923分割成與周期信號的周期相同的長度，而可使用足夠用于檢測同步序列的量的嵌入完畢信號來高精度地檢測同步序列?？筛鶕?jù)此后獲得的同步位移量分割嵌入完畢信號，檢測各嵌入序列，這與前面所述的相同。
[第9實施方式] <正交轉換區(qū)域嵌入> 下面說明第9實施方式的電子水印嵌入裝置。
本實施方式表示第1實施方式的電子水印嵌入裝置的其他構成例。
<電子水印嵌入裝置> 圖68表示本發(fā)明第9實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的構成例。
本實施方式的電子水印嵌入裝置800由復數(shù)圖案生成部810、嵌入圖案重疊部820、嵌入前信號轉換部830、嵌入完畢信號逆變部840、第1存儲部850構成，輸入嵌入信息911、嵌入前信號912，輸出嵌入完畢信號923。
下面說明電子水印嵌入裝置800的動作。
通過以下步驟來實施電子水印嵌入裝置800進行的電子水印嵌入處理。
圖69是本發(fā)明第9實施方式的電子水印嵌入裝置的動作的流程圖。
步驟2301)在復數(shù)圖案生成部810中，根據(jù)輸入的嵌入信息911來生成嵌入復數(shù)圖案4021，儲存在第1存儲部850中。
復數(shù)圖案生成部810的處理與第1實施方式的電子水印嵌入裝置100的復數(shù)圖案生成部110相同。
步驟2302)從嵌入前信號912輸入規(guī)定的區(qū)間T的長度的信號。
步驟2303)在嵌入前信號轉換部830中，按照在步驟2302中獲得的區(qū)間的位置(x1，x2，...，xN-1)進行1維離散付里葉轉換，進行頻率分解，獲得轉換完畢嵌入前信號4022。
后面將會敘述嵌入前信號轉換部830的動作的詳細情況。
步驟2304)在嵌入圖案重疊部820中，對于在步驟2303中獲得的轉換完畢嵌入前信號4022，重疊在步驟2301中獲得的嵌入復數(shù)圖案4021，獲得逆變前嵌入完畢信號4023。
后面將會敘述嵌入圖案重疊部820的動作的詳細情況。
步驟2305)在嵌入完畢信號逆變部840中，對于在步驟2304中獲得的逆變前嵌入完畢信號4023，按照每個位置(x1，x2，...，xN-1)進行1維離散逆付里葉轉換，獲得嵌入完畢信號923。
后面將會敘述嵌入完畢信號逆變部840的動作的詳細情況。
步驟2306)重復上述步驟2302～2305直到完全結束對嵌入前信號912的處理為止。
<電子水印嵌入裝置-嵌入前信號轉換部> 下面詳細說明嵌入前信號轉換部830的動作。
在嵌入前信號轉換部830中，對從嵌入前信號912取出的區(qū)間T的信號進行1維離散付里葉轉換，進行頻率分解。
下面具體使用式子來說明。
設嵌入前信號912為I(x1，x2，...，xN-1，t)。
如下對I(x1，x2，...，xN-1，t)進行1維離散付里葉轉換，獲得η(x1，x2，...，xN-1，u)。
[數(shù)94] 其中，T是預先確定的規(guī)定的標本數(shù)。
將η(x1，x2，...，xN-1，u)作為轉換完畢嵌入前信號4022輸出。
<電子水印嵌入裝置-嵌入圖案重疊部> 下面詳細說明嵌入圖案重疊部820的動作。
在嵌入圖案重疊部820中，對于由嵌入前信號轉換部830獲得的N維轉換完畢嵌入前信號4022的、與特定頻率對應的N-1維平面部分，將由復數(shù)圖案生成部810生成的N-1維嵌入復數(shù)圖案4021相加，從而進行重疊，把包含重疊結果的頻率在內(nèi)的整體的N維信號作為逆變前嵌入完畢信號4023輸出。
下面具體使用式子來說明。
設由嵌入前信號轉換部830獲得的轉換完畢嵌入前信號4022為η(x1，x2，...，xN-1，u)，由復數(shù)圖案生成部810獲得的嵌入復數(shù)圖案4021為P(x1，x2，...，xN-1)，設生成的逆變前嵌入完畢信號4023為η’(x1，x2，...，xN-1，u)。
[數(shù)95]
(120) 其中，*表示復數(shù)共軛，u0是預先確定的頻率、U是頻率標本的數(shù)量。即，在此，u＝u0和u＝U-u0是作為與頻率u0對應的N-1維平面而選擇的。并且，u＝u0和u＝U-u0時賦予P的共軛復數(shù)是由于離散逆付里葉轉換后獲得的信號為實數(shù)值。
另外，α是強度參數(shù)，其可以構成為按照根據(jù)嵌入前信號912的整體或者部位計算出的特征量而變化，這一點與第1實施方式的嵌入圖案重疊部140的情況相同。
另外，當嵌入前信號912的大小大于嵌入復數(shù)圖案4021的大小的情況下，可以以重復嵌入復數(shù)圖案4021的方式來進行相加，這一點也與第1實施方式的嵌入圖案重疊部140的情況相同。
另外，在重疊嵌入復數(shù)圖案之前，還可以使嵌入復數(shù)圖案4021放大多倍、或放大到與嵌入前信號912的大小對齊，這一點也與第1實施方式的嵌入圖案重疊部140的情況相同。
另外，在重疊嵌入復數(shù)圖案之前，可以通過N-1維離散付里葉轉換對實際進行重疊的成為u＝u0和u＝U-u0的轉換完畢嵌入信號4022的部分進行轉換，然后進行重疊，進而通過N-1維離散逆付里葉轉換進行逆變。
在進行N-1維離散付里葉轉換的情況下，可以與嵌入前信號轉換部830的1維離散付里葉轉換一致地，作為1次N維離散付里葉轉換進行處理。另外，同樣可使N-1維離散逆付里葉轉換與后述的嵌入完畢信號逆變部840的1維離散逆付里葉轉換一致地，作為1次N維離散逆付里葉轉換進行處理。其中，通過如上所述分別個別地實施1維離散付里葉轉換和N-1維離散付里葉轉換、1維離散逆付里葉轉換和N-1維離散逆付里葉轉換，從而僅對實際進行重疊的u＝u0和u＝U-u0的N-1維平面進行N-1維離散付里葉轉換、離散逆付里葉轉換即可，因而具有可高速進行處理的優(yōu)點。
<嵌入完畢信號逆變部> 下面詳細說明嵌入完畢信號逆變部840的動作。
在嵌入完畢信號逆變部840中，按照每個位置(x1，x2，...，xN-1)對逆變前嵌入完畢信號4023進行1維離散逆付里葉轉換，獲得嵌入完畢信號923。
下面具體使用式子來說明。
設逆變前嵌入完畢信號4023為η’(x1，x2，...，xN-1，u)。
如下對η’(x1，x2，...，xN-1，u)進行1維離散逆付里葉轉換，獲得I’(x1，x2，...，xN-1，t)。
[數(shù)96] <第9實施方式的特征> 根據(jù)本實施方式的電子水印嵌入裝置，可以對具有與第1實施方式的電子水印嵌入裝置相同的特征的電子水印進行嵌入。
另外，通過與第7實施方式相同的方法，在復數(shù)圖案生成部810中生成多個復數(shù)圖案，在嵌入圖案重疊部820中把各復數(shù)圖案同與轉換完畢嵌入前信號4022的多個頻率對應的N-1維平面部分相加，從而可對具有與第7實施方式的電子水印嵌入裝置相同的特征的電子水印進行嵌入。
[其他實施方式] 下面作為本發(fā)明的其他實施方式，表示可與各實施方式進行組合的構成例。
<檢測時粗濾器的使用> 在第1至/和第8的各實施方式中，將正弦波用作周期信號的情況下，嵌入有電子水印的是第N維方向(例如視頻信號的情況下為時間方向)的單一頻率。即使在使用其他周期信號的情況下，該基本頻率也最為重要。在電子水印檢測裝置進行檢測之前，通過對嵌入完畢信號進行強調相應頻率的過濾處理，從而可以高精度地進行電子水印的檢測。
作為濾波器的例子，也可以使用FIR濾波器或IIR濾波器等數(shù)字濾波器來構成強調特定頻帶的帶通濾波器。另外，可以使用把超過規(guī)定閾值或者低于規(guī)定閾值的信號值控制到該閾值的限幅濾波器、或把超過規(guī)定閾值或者低于規(guī)定閾值的信號值視作0的ε濾波器等非線性濾波器，從而可以進行在高效除去對于原圖分量等電子水印而言的噪聲分量的同時殘留電子水印分量的濾波處理。
另外，在本發(fā)明的第7實施方式中，使用多個周期信號利用多個頻帶來嵌入電子水印，然而在對各周期信號進行時間解調的處理之前，也可以分別使用具有與各周期信號一致的特性的濾波器來進行濾波處理。
尤其在本發(fā)明中使用第N維方向的單一頻率進行電子水印的嵌入，因而即使使用不具有直線相位特性且相位特性較差的濾波器也不會對檢測性能產(chǎn)生影響。因而可使用IIR濾波器那樣雖然相位特性較差但具有較少的TAP數(shù)且敏銳的頻率特性、可進行高速處理的濾波器，可高速地執(zhí)行高精度的電子水印檢測處理。
<對于嵌入完畢信號的處理> 在本發(fā)明的各實施方式中，例如在圖10、圖52、圖68等中，描述成把從電子水印嵌入裝置輸出的嵌入完畢信號直接輸入到電子水印檢測裝置，然而當然也可以在對嵌入完畢信號進行壓縮、編碼、發(fā)布、編輯、改變等基礎上，輸入到電子水印檢測裝置中。另外，當然還可以使用攝像機、移動電話的相機、使用膠片的相機等拍攝單元，對把嵌入完畢信號暫時記錄在磁介質(例如VTR、DVD、floppy(注冊商標)盤、CD、HDD等)或其他介質(膠片等)中、或通過網(wǎng)絡傳輸、或使用光學設備進行再現(xiàn)(例如作為電影在屏幕上放映、通過CRT、液晶或等離子體等顯示器進行顯示等)的內(nèi)容進行再拍攝。
<時間調制處理> 在本發(fā)明的各實施方式中，為了方便起見稱為“時間調制部”、“時間解調部”，然而其在實際的信號中未必一定需要進行時間軸方向上的調制，只要是與原來的N-1維正交的維數(shù)就可以是不同維數(shù)方向的調制。
例如把電子水印嵌入到由2維信號構成的圖像信號中的情況下，可以將在圖像的橫向定義的1維復數(shù)排列構成為N-1維嵌入復數(shù)圖案，對其在縱向上調制，獲得2維嵌入圖案。當然也可以替換縱橫。
另外，例如把電子水印嵌入到空間方向(X，Y)2維和時間方向1維合計3維的視頻信號的情況下，把在圖像的橫向和時間方向定義的2維復數(shù)排列構成為N-1維嵌入復數(shù)圖案，對其在縱向上調制，獲得3維嵌入圖案。當然也可以替換縱橫。
另外，在本發(fā)明的各實施方式中，對作為輸入信號的嵌入前信號以N維信號為例進行了說明，然而也可以構成為對M(>N)維輸入信號重復進行N維的嵌入。
例如對于空間方向(X，Y)2維和時間方向1維合計3維的視頻信號的輸入，按照視頻的每個幀圖像視作2維信號，如上構成對橫向的1維復數(shù)排列在縱向上進行調制后的2維嵌入圖案來進行嵌入，對所有的幀重復實施該處理，從而進行電子水印的嵌入。在檢測電子水印時，既可以按照每個幀進行處理，也可以對重疊有各幀圖像的信號進行處理。
<錯誤改正碼等的使用> 在本發(fā)明的各實施方式中，既可以在嵌入序列生成部的嵌入信息的處理之前，使用錯誤改正碼對嵌入信息進行編碼，反之，也可以在輸出檢測信息之前對錯誤改正碼進行解碼。
<N-1維的正交轉換> 在本發(fā)明的第3實施方式中，作為對于N-1維逆付里葉轉換部113、N-1維付里葉轉換部225的N-1維復數(shù)圖案的正交轉換的例子，使用離散付里葉轉換進行了說明，然而也可以使用根據(jù)離散付里葉轉換之外的復數(shù)來進行復數(shù)轉換的正交轉換方法。
并且，為了可在對第N維方向的同步位移進行了正交轉換的區(qū)域上正確進行處理，只要是可保存通過第N維方向的同步位移而產(chǎn)生的系數(shù)ejΔθ的轉換即可，由于正交轉換是線形轉換，因而該條件在正交轉換的時點已經(jīng)得到滿足。
<1維線形轉換> 另外，在第2實施方式中，作為時間調制部130b中的1維轉換的例子，使用離散付里葉轉換進行了說明，然而只要是根據(jù)離散付里葉轉換之外的復數(shù)進行復數(shù)轉換的線形轉換方法，即，在基線具有滿足下述條件的周期函數(shù)、存在逆變的線形轉換方法，就可以是任意的方法。
另外，同樣地在本發(fā)明的第9實施方式中，作為嵌入前信號轉換部830和嵌入完畢信號逆變部840的1維轉換的例子，使用1維離散付里葉轉換和1維離散逆付里葉轉換進行了說明，然而只要是根據(jù)離散付里葉轉換之外的復數(shù)進行復數(shù)轉換的線形轉換方法，即，在基線具有滿足下述條件的周期函數(shù)、存在逆變的線形轉換方法，就可以是任意的方法。
條件 1)對1周期量進行積分的結果為0。
2)自相關函數(shù)不具有敏銳的峰值。
關于這些條件的詳細情況，與作為周期信號的例子已經(jīng)描述的內(nèi)容相同。
例如可以進行如下的線形轉換。
考慮 [數(shù)97] 向量x∈Cn到向量y∈Cn 的線形轉換，設表示轉換的轉換矩陣為A。在此，C表示復數(shù)整體的集合。
[數(shù)98] 在此， 此時將f(t)作為滿足上述條件的周期n的周期函數(shù)，可以是由滿足 [數(shù)99] 的轉換矩陣A表示的線形轉換。在此，j是虛數(shù)單位。
f(t)也可以是圖4A～4C所示的(圖4A)(a)正弦波、(圖4B)(b)三角波、(圖4C)(c)矩形波。
<作為同步一致信號的使用> 在本發(fā)明的第5實施方式中，示出了使用表示嵌入信息的嵌入圖案本身檢測時間方向的同步位移量的方法，然而也可以將本發(fā)明的同步位移量與任意的電子水印方法進行組合來使用。即，與基于任意的電子水印方法的電子水印嵌入一并使用本發(fā)明的電子水印嵌入方法，以嵌入專用的同步一致信號的方式來構成電子水印嵌入裝置，也可以構成電子水印檢測裝置，使得在使用本發(fā)明的同步位移量檢測方法根據(jù)該同步一致信號進行同步一致后，使用任意的電子水印檢測方法檢測嵌入信息進行輸出。
另外，也可以使用于嵌入同步序列的周期信號的周期成為用于嵌入嵌入序列的周期信號的周期的整數(shù)倍。
<其他> 還可以適當組合使用本發(fā)明各實施方式所示的結構。
另外，可以把上述各實施方式的電子水印嵌入裝置和電子水印檢測裝置的各構成要素的動作構筑為程序，安裝到計算機中使其執(zhí)行，或者通過網(wǎng)絡進行流通。
另外，還可以將構筑的程序儲存在硬盤、軟盤/CD-ROM等可移動的存儲介質中，安裝于計算機中或進行發(fā)布。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種電子水印嵌入裝置，其在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入裝置的特征在于，具有嵌入序列生成單元，其根據(jù)上述嵌入信息生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中；排列生成單元，其根據(jù)上述第1存儲單元的上述嵌入序列生成N-1維圖案；調制單元，其按照上述N-1維圖案上的值調制周期信號，從而生成N維嵌入圖案，儲存在第2存儲單元中；以及嵌入圖案重疊單元，其獲得儲存在上述第2存儲單元中的上述N維嵌入圖案，把該嵌入圖案重疊在上述輸入信號上。
根據(jù)這種電子水印嵌入裝置，在第N維方向對N-1維圖案進行調制來進行嵌入，從而利用將N-1維圖案的嵌入信息擴展到N維空間上的冗余性，例如對高壓縮或再拍攝等改變也具有足夠的耐性，可以抑制品質惡化，將信息長度較長的信息作為電子水印進行嵌入。
另外，可以使用在N-1維空間內(nèi)進行了波譜擴散的嵌入序列，與第N維方向的同步位移量無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行嵌入。
上述調制單元可以構成為通過上述N-1維圖案上的位置來生成N維嵌入圖案，使得第N維方向的相位彼此不同。根據(jù)該結構，通過使用周期信號的相位嵌入電子水印，從而可以在第N維方向對N-1維圖案容易且高速地進行調制，并且可以使用周期信號的相位位移，與第N維方向的同步位移量無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行嵌入。另外，可以防止產(chǎn)生不足最低的視頻信號量子化值而實際上沒有嵌入電子水印的幀，可以有效使用作為電子水印的傳輸路徑的視頻信號，并且可以增加對于專門改變電子水印振幅較大的幀這樣的攻擊的耐性。
另外，通過相位在嵌入圖案的N-1維空間上擴散，從而在相關計算的結果中由于嵌入前信號而顯現(xiàn)的噪聲分量的大小變得更小，結果可以進行可靠性更高的電子水印的嵌入、檢測，另外，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性來進行品質惡化更少的電子水印的嵌入、檢測。
另外，通過使用具有相同的基本頻率且正交的2個周期信號之和嵌入電子水印，從而可以在第N維方向對N-1維圖案容易且高速地進行調制，并且可以使用周期信號的相位位移，與第N維方向的同步位移量無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行嵌入。
另外，使用矩形波、三角波這樣的具有自相關函數(shù)不存在敏銳峰值的特性、與正弦波相比可容易地進行計算的周期函數(shù)作為周期信號，從而在計算資源匱乏的環(huán)境下也能更加高速地實現(xiàn)電子水印的嵌入處理。
另外，通過在調制中使用離散付里葉轉換等線形轉換，例如可以使用高速付里葉轉換在N維方向對N-1維圖案容易且高速地進行調制，并且可以使用離散付里葉轉換系數(shù)等線形轉換系數(shù)，與第N維方向的同步錯開無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行嵌入。
另外，在上述電子水印嵌入裝置中，也可以是，上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，上述排列生成單元生成上述N-1維圖案，使得上述嵌入序列的一部分為實部，一部分為虛部。
根據(jù)該結構，可以使用復數(shù)的實部、虛部進行嵌入，并且可以在不存在與圖案的對稱性有關的制約的情況下使用N-1維空間整體進行嵌入，可以增長波譜擴散序列長度，檢測可靠性變高，另外，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性將更長的嵌入信息長度作為電子水印進行嵌入，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性和信息長度對品質惡化更少的電子水印進行嵌入。
另外，在上述電子水印嵌入裝置中，也可以是，上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，上述調制單元調制上述周期信號，使得上述N-1維圖案上的復數(shù)偏角成為調制信號的相位，絕對值成為調制信號的大小。
根據(jù)該結構，可以與第N維方向的同步位移量無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行嵌入。另外，由于復數(shù)偏角成為第N維軸方向的調制信號的相位，因而可以防止產(chǎn)生不足最低的視頻信號量子化值而實際上沒有嵌入電子水印的幀，可以有效使用作為電子水印的傳輸路徑的視頻信號，并且可以增加對于專門改變電子水印振幅較大的幀這樣的攻擊的耐性。
另外，在上述電子水印嵌入裝置中，也可以是，上述嵌入序列生成單元對生成的上述嵌入序列進行分割來生成多個嵌入序列，儲存在上述第1存儲單元中，上述排列生成單元生成與儲存在上述第1存儲單元中的上述多個嵌入序列分別對應的N-1維圖案，上述調制單元生成與每個上述N-1維圖案分別對應的N維嵌入圖案，儲存在上述第2存儲單元中，上述嵌入圖案重疊單元把上述第2存儲單元的上述嵌入圖案全都相加后，重疊在上述輸入信號上。
根據(jù)該結構，通過使用多個周期信號嵌入信息，從而可以將信息長度更長的嵌入信息作為電子水印嵌入，另外，可以更加準確地明確檢測結果的可靠性，并且可以增長波譜擴散序列長度，可以進行可靠性更高的電子水印嵌入。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種電子水印嵌入裝置，其在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入裝置的特征在于，具有嵌入序列生成單元，其根據(jù)上述嵌入信息來生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中；排列生成單元，其根據(jù)儲存在上述第1存儲單元中的上述嵌入序列，生成N-1維圖案，儲存在第2存儲單元中；轉換單元，其對上述輸入信號進行正交轉換，獲得轉換完畢信號；嵌入圖案重疊單元，其把儲存在上述第2存儲單元中的上述N-1維圖案重疊在上述轉換完畢信號的一部分的N-1維平面上，獲得逆變前信號；以及逆變單元，其對上述逆變前信號進行正交逆變，獲得嵌入完畢信號。
根據(jù)這種電子水印嵌入裝置，通過將N-1維圖案作為第N維方向的信號重疊在嵌入前信號上進行嵌入，從而利用將N-1維圖案的嵌入信息擴展到N維空間上的冗余性，例如對于高壓縮和再拍攝等改變也具有足夠耐性，可以抑制品質惡化，將信息長度較長的信息作為電子水印進行嵌入。另外，可以在不存在與圖案的對稱性有關的制約的情況下使用N-1維空間整體進行嵌入，可以增長波譜擴散序列長度，檢測可靠性變高，另外，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性將更長的嵌入信息長度作為電子水印進行嵌入，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性和信息長度對品質惡化更少的電子水印進行嵌入。另外，可以使用在N-1維空間內(nèi)進行了波譜擴散的嵌入序列，與第N維方向的同步位移量無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行嵌入。另外，可以防止產(chǎn)生不足最低的視頻信號量子化值而實際上沒有嵌入電子水印的幀，可以有效使用作為電子水印的傳輸路徑的視頻信號，并且可以增加對于專門改變電子水印振幅較大的幀這樣的攻擊的耐性。
在上述電子水印嵌入裝置中，也可以是，上述嵌入序列生成單元生成多個嵌入序列，儲存在上述第1存儲單元中，上述排列生成單元生成與儲存在上述第1存儲單元中的上述多個嵌入序列分別對應的N-1維圖案，儲存在上述第2存儲單元中，上述嵌入圖案重疊單元將儲存在上述第2存儲單元中的上述N-1維圖案分別重疊在上述轉換完畢信號的多個N-1維平面上。
根據(jù)該結構，通過把N-1維圖案重疊在轉換完畢信號的多個N-1維平面上，從而可以將信息長度更長的嵌入信息作為電子水印進行嵌入，另外，可以更加準確地明確檢測結果的可靠性，并且可以增長波譜擴散序列長度，可以進行可靠性更高的電子水印嵌入。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種電子水印檢測裝置，其檢測在人們感知上無法察覺的情況下對具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號預先嵌入的電子水印，該電子水印檢測裝置的特征在于，具有解調單元，其測定上述輸入信號的一個維數(shù)方向上規(guī)定周期信號的分量，求出N-1維圖案；檢測序列提取單元，其根據(jù)上述N-1維圖案的值求出檢測序列，儲存在存儲單元中；以及相關值計算單元，其根據(jù)儲存在上述存儲單元中的上述檢測序列和嵌入序列的相關值的大小，檢測被嵌入的電子水印。
根據(jù)這種電子水印檢測裝置，利用使N-1維圖案的嵌入信息擴展到N維空間內(nèi)的冗余性，例如對于高壓縮和再拍攝等改變也具有足夠耐性，可以抑制品質惡化，對信息長度較長的信息進行電子水印的檢測。另外，可以使用在N-1維空間中進行了波譜擴散的嵌入序列，與第N維方向的同步位移量無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行檢測。
另外，通過在解調中使用離散付里葉轉換等線形轉換，從而例如可以使用高速付里葉轉換等根據(jù)N維信號對N-1維圖案容易且高速地進行解調，并且可以使用離散付里葉轉換系數(shù)等線形轉換系數(shù)，與第N維方向的同步錯開無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行檢測。
上述解調單元可以構成為生成具有相同頻率且正交的2個周期信號，根據(jù)上述輸入信號和上述周期信號的相關來求出N-1維圖案。
根據(jù)該結構，可以在第N維方向對N-1維圖案容易且高速地進行解調，并且可以使用周期信號的相位位移，與第N維方向的同步位移量無關地，對不需要同步一致、或者可以容易且高速地進行同步一致的電子水印進行檢測。
另外，使用矩形波、三角波這樣的具有自相關函數(shù)不存在敏銳峰值的特性、與正弦波相比可容易地進行計算的周期函數(shù)作為周期信號，從而在計算資源匱乏的環(huán)境下也能更加高速地實現(xiàn)電子水印的嵌入處理。
另外，上述解調單元可以構成為根據(jù)第N維的方向的差分值或微分值來解調上述輸入信號。
根據(jù)該結構，通過使用信號的差分或微分進行基于周期信號的解調，從而可以進行檢測精度較高的電子水印檢測，并且可以成為在同等程度的檢測性能下信號惡化更少的電子水印方式。
也可以是，在上述電子水印檢測裝置中，上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，上述檢測序列提取單元根據(jù)上述N-1維圖案的實部和虛部的值求出上述檢測序列，儲存在上述存儲單元中。
根據(jù)該結構，通過使用復數(shù)的實部、虛部嵌入的電子水印的檢測，可以在不存在與圖案的對稱性有關的制約的情況下使用N-1維空間整體進行嵌入，因而可以增長波譜擴散序列長度，檢測可靠性變高，另外，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性將更長的嵌入信息作為電子水印進行檢測，可以通過與現(xiàn)有同等程度的可靠性和信息長度對品質惡化更少的電子水印進行檢測。
另外，在上述電子水印檢測裝置中，也可以是，上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，上述相關值計算單元求出每個比特的復數(shù)相關值，在對齊每個比特的復數(shù)相關值的朝向的基礎上取它們的總和，根據(jù)該總和檢測被嵌入的電子水印。根據(jù)該結構，與按照每個比特進行檢測相比比特判定錯誤減少，可以實現(xiàn)更高的耐性。
另外，在上述電子水印檢測裝置中，也可以是，上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，上述相關值計算單元根據(jù)復數(shù)相關值的絕對值來檢測被嵌入的電子水印。
根據(jù)該結構，通過使用復數(shù)相關值的絕對值進行檢測，從而對于在第N維方向同步錯開的輸入信號也可以獲得與嵌入序列的相關，可以進行不需要同步一致的電子水印檢測。
另外，在上述電子水印嵌入裝置中，也可以是，上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，上述相關值計算單元求出每個比特的復數(shù)相關值，在對齊每個比特的復數(shù)相關值的朝向的基礎上取它們的總和，上述電子水印嵌入裝置還具有同步單元，上述同步單元根據(jù)該總和的偏角，求出上述輸入信號的同步位移量。由此，可以測定同步位移量，可以進行容易且高速的同步一致的電子水印檢測。另外，與根據(jù)每個比特的復數(shù)相關值求出同步位移量相比，可以更可靠地進行精度較高的同步位移量的測定。
另外，在上述電子水印嵌入裝置中，也可以是，上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，上述電子水印嵌入裝置還具有同步單元，上述同步單元根據(jù)上述檢測序列和上述嵌入序列的復數(shù)相關值的偏角，求出上述輸入信號的同步位移量。
通過使用復數(shù)相關值的偏角進行檢測，從而對于在第N維方向同步錯開的輸入信號也可獲得與嵌入序列的相關，可以測定同步位移量，可以進行容易且高速的同步一致的電子水印檢測。
在上述電子水印嵌入裝置中，也可以是，上述解調單元測定多個周期信號的相位，求出多個N-1維圖案，上述同步單元按照多個N-1維圖案分別求出同步位移量，上述檢測序列提取單元根據(jù)分別對應上述多個N-1維圖案的上述同步位移量校正同步，求出檢測序列，儲存在上述存儲單元中，上述相關值計算單元計算結合了按照上述多個N-1維圖案分別獲得的儲存在上述存儲單元中的上述檢測序列后的序列和上述嵌入序列的相關值。
根據(jù)該結構，通過使用多個周期信號檢測被嵌入的電子水印，從而可以將信息長度更長的嵌入信息作為電子水印進行檢測，另外，可以更加準確地明確檢測結果的可靠性，并且可以增長波譜擴散序列長度，可以進行可靠性更高的電子水印檢測。
另外，上述同步單元可以構成為根據(jù)按照上述多個N-1維圖案分別獲得的同步位移量，求出第N維的軸向的整體位移量。根據(jù)該結構，可以高精度地求出各檢測復數(shù)圖案的同步位移量，可以進行檢測精度較高、且在同等程度的檢測精度下品質惡化較少的電子水印檢測。
另外，也可以是，上述同步單元具有檢測單元，該檢測單元檢測預先嵌入的同步序列，進行同步一致，按照上述同步位移量對輸入信號進行再次分割，檢測剩余的多個嵌入信息。根據(jù)該結構，通過檢測在時間方向上被分割的嵌入信息，從而可以將更長的嵌入信息嵌入到信號中，可以擴大電子水印的適用領域。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種電子水印嵌入程序，其在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入程序使計算機作為以下單元發(fā)揮作用嵌入序列生成單元，其根據(jù)上述嵌入信息生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中；排列生成單元，其根據(jù)上述第1存儲單元的上述嵌入序列生成N-1維圖案；調制單元，其按照上述N-1維圖案上的值調制周期信號，從而生成N維嵌入圖案，儲存在第2存儲單元中；以及嵌入圖案重疊單元，其獲得儲存在上述第2存儲單元中的上述N維嵌入圖案，把該嵌入圖案重疊在上述輸入信號上。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種電子水印嵌入程序，其在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入程序使計算機作為以下單元發(fā)揮作用嵌入序列生成單元，其根據(jù)上述嵌入信息來生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中；排列生成單元，其根據(jù)儲存在上述第1存儲單元中的上述嵌入序列，生成N-1維圖案，儲存在第2存儲單元中；轉換單元，其對上述輸入信號進行正交轉換，獲得轉換完畢信號；嵌入圖案重疊單元，其把儲存在上述第2存儲單元中的上述N-1維圖案重疊在上述轉換完畢信號的一部分的N-1維平面上，獲得逆變前信號；以及逆變單元，其對上述逆變前信號進行正交逆變，獲得嵌入完畢信號。
并且，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供一種電子水印檢測程序，其檢測在人們感知上無法察覺的情況下對具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號預先嵌入的電子水印，該電子水印檢測程序使計算機作為以下單元發(fā)揮作用解調單元，其測定上述輸入信號的一個維數(shù)方向上規(guī)定周期信號的分量，求出N-1維圖案；檢測序列提取單元，其根據(jù)上述N-1維圖案的值求出檢測序列，儲存在存儲單元中；以及相關值計算單元，其根據(jù)儲存在上述存儲單元中的上述檢測序列和嵌入序列的相關值的大小，檢測被嵌入的電子水印。
產(chǎn)業(yè)可用性 本發(fā)明可應用于對靜止圖像/動態(tài)圖像嵌入電子水印的技術以及檢測電子水印的技術。
并且，本發(fā)明不限于上述實施方式，可以在權利要求書內(nèi)實施各種變更/應用。
本國際申請主張基于2006年3月7日提交的日本專利申請第2006-061746號的優(yōu)先權，在本國際申請中援引其全部內(nèi)容。
權利要求
1.一種電子水印嵌入方法，其在具有嵌入序列生成單元、排列生成單元、調制單元、存儲單元、嵌入圖案重疊單元的電子水印嵌入裝置中，在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入方法的特征在于，
上述嵌入序列生成單元根據(jù)上述嵌入信息來生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中，
上述排列生成單元根據(jù)上述第1存儲單元的上述嵌入序列，生成N-1維圖案，
上述調制單元按照上述N-1維圖案上的值來調制周期信號，從而生成N維嵌入圖案，儲存在第2存儲單元中，
上述嵌入圖案重疊單元獲得儲存在上述第2存儲單元中的上述N維嵌入圖案，把該嵌入圖案重疊在上述輸入信號上。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子水印嵌入方法，其特征在于，上述調制單元生成N維嵌入圖案，使得第N維的方向的相位根據(jù)上述N-1維圖案上的位置而彼此不同。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電子水印嵌入方法，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述排列生成單元生成上述N-1維圖案，使得上述嵌入序列的一部分為實部，一部分為虛部。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的電子水印嵌入方法，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述調制單元調制上述周期信號，使得上述N-1維圖案上的復數(shù)偏角成為調制信號的相位，絕對值成為調制信號的大小。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的電子水印嵌入方法，其特征在于，
上述嵌入序列生成單元對生成的上述嵌入序列進行分割來生成多個嵌入序列，儲存在上述第1存儲單元中，
上述排列生成單元生成與儲存在上述第1存儲單元中的上述多個嵌入序列分別對應的N-1維圖案，
上述調制單元生成與上述N-1維圖案分別對應的N維嵌入圖案，儲存在上述第2存儲單元中，
上述嵌入圖案重疊單元把上述第2存儲單元的上述嵌入圖案全都相加后，重疊在上述輸入信號上。
6.一種電子水印嵌入方法，其在具有嵌入序列生成單元、排列生成單元、轉換單元、存儲單元、嵌入圖案重疊單元、逆變單元的電子水印嵌入裝置中，在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入方法的特征在于，
上述嵌入序列生成單元根據(jù)上述嵌入信息來生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中，
上述排列生成單元根據(jù)儲存在上述第1存儲單元中的上述嵌入序列來生成N-1維圖案，儲存在第2存儲單元中，
上述轉換單元對上述輸入信號進行正交轉換，獲得轉換完畢信號，
上述嵌入圖案重疊單元把儲存在上述第2存儲單元中的上述N-1維圖案重疊在上述轉換完畢信號的一部分的N-1維平面上，獲得逆變前信號，
上述逆變單元對上述逆變前信號進行正交逆變，獲得嵌入完畢信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的電子水印嵌入方法，其特征在于，
上述嵌入序列生成單元生成多個嵌入序列，儲存在上述第1存儲單元中，
上述排列生成單元生成與儲存在上述第1存儲單元中的上述多個嵌入序列分別對應的N-1維圖案，儲存在上述第2存儲單元中，
上述嵌入圖案重疊單元將儲存在上述第2存儲單元中的上述N-1維圖案分別重疊在上述轉換完畢信號的多個N-1維平面上。
8.一種電子水印檢測方法，其在具有解調單元、檢測序列提取單元、相關值計算單元、存儲單元的電子水印檢測裝置中，檢測在人們感知上無法察覺的情況下對具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號預先嵌入的電子水印，該電子水印檢測方法的特征在于，
上述解調單元測定上述輸入信號的一個維數(shù)方向上規(guī)定周期信號的分量，求出N-1維圖案，
上述檢測序列提取單元根據(jù)上述N-1維圖案的值求出檢測序列，儲存在存儲單元中，
上述相關值計算單元根據(jù)儲存在上述存儲單元中的上述檢測序列和嵌入序列的相關值的大小，檢測被嵌入的電子水印。
9.根據(jù)權利要求8所述的電子水印檢測方法，其特征在于，上述解調單元生成具有相同頻率且正交的2個周期信號，根據(jù)上述輸入信號和上述周期信號的相關來求出N-1維圖案。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的電子水印檢測方法，其特征在于，上述解調單元根據(jù)第N維的方向的差分值或微分值來解調上述輸入信號。
11.根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的電子水印檢測方法，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述檢測序列提取單元根據(jù)上述N-1維圖案的實部和虛部的值求出上述檢測序列，儲存在上述存儲單元中。
12.根據(jù)權利要求8至11中任一項所述的電子水印檢測方法，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述相關值計算單元求出每個比特的復數(shù)相關值，在對齊每個比特的復數(shù)相關值的朝向的基礎上取它們的總和，根據(jù)該總和檢測被嵌入的電子水印。
13.根據(jù)權利要求8至11中任一項所述的電子水印檢測方法，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述相關值計算單元根據(jù)復數(shù)相關值的絕對值來檢測被嵌入的電子水印。
14.根據(jù)權利要求8至13中任一項所述的電子水印檢測方法，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述相關值計算單元求出每個比特的復數(shù)相關值，在對齊每個比特的復數(shù)相關值的朝向的基礎上取它們的總和，同步單元根據(jù)該總和的偏角，求出上述輸入信號的同步位移量。
15.根據(jù)權利要求8至13中任一項所述的電子水印檢測方法，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
同步單元根據(jù)上述檢測序列和上述嵌入序列的復數(shù)相關值的偏角，求出上述輸入信號的同步位移量。
16.根據(jù)權利要求15所述的電子水印檢測方法，其特征在于，
上述解調單元測定多個周期信號的相位，求出多個N-1維圖案，
上述同步單元按照多個N-1維圖案分別求出同步位移量，
上述檢測序列提取單元根據(jù)分別對應上述多個N-1維圖案的上述同步位移量校正同步，求出檢測序列，儲存在上述存儲單元中，
上述相關值計算單元計算結合了按照上述多個N-1維圖案分別獲得的儲存在上述存儲單元中的上述檢測序列后的序列和上述嵌入序列的相關值。
17.根據(jù)權利要求16所述的電子水印檢測方法，其特征在于，上述同步單元根據(jù)按照上述多個N-1維圖案分別獲得的同步位移量，求出第N維的軸向的整體位移量。
18.根據(jù)權利要求15所述的電子水印檢測方法，其特征在于，上述同步單元檢測預先嵌入的同步序列，進行同步一致，按照上述同步位移量對輸入信號進行再次分割，檢測剩余的多個嵌入信息。
19.一種電子水印嵌入裝置，其在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入裝置的特征在于，具有
嵌入序列生成單元，其根據(jù)上述嵌入信息生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中；
排列生成單元，其根據(jù)上述第1存儲單元的上述嵌入序列生成N-1維圖案；
調制單元，其按照上述N-1維圖案上的值調制周期信號，從而生成N維嵌入圖案，儲存在第2存儲單元中；以及
嵌入圖案重疊單元，其獲得儲存在上述第2存儲單元中的上述N維嵌入圖案，把該嵌入圖案重疊在上述輸入信號上。
20.根據(jù)權利要求19所述的電子水印嵌入裝置，其特征在于，上述調制單元生成N維嵌入圖案，使得第N維的方向的相位根據(jù)上述N-1維圖案上的位置而彼此不同。
21.根據(jù)權利要求19或20所述的電子水印嵌入裝置，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述排列生成單元生成上述N-1維圖案，使得上述嵌入序列的一部分為實部，一部分為虛部。
22.根據(jù)權利要求19至21中任一項所述的電子水印嵌入裝置，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述調制單元調制上述周期信號，使得上述N-1維圖案上的復數(shù)偏角成為調制信號的相位，絕對值成為調制信號的大小。
23.根據(jù)權利要求19至22中任一項所述的電子水印嵌入裝置，其特征在于，
上述嵌入序列生成單元對生成的上述嵌入序列進行分割來生成多個嵌入序列，儲存在上述第1存儲單元中，
上述排列生成單元生成與儲存在上述第1存儲單元中的上述多個嵌入序列分別對應的N-1維圖案，
上述調制單元生成與每個上述N-1維圖案分別對應的N維嵌入圖案，儲存在上述第2存儲單元中，
上述嵌入圖案重疊單元把上述第2存儲單元的上述嵌入圖案全都相加后，重疊在上述輸入信號上。
24.一種電子水印嵌入裝置，其在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入裝置的特征在于，具有
嵌入序列生成單元，其根據(jù)上述嵌入信息來生成嵌入序列，儲存在第1存儲單元中；
排列生成單元，其根據(jù)儲存在上述第1存儲單元中的上述嵌入序列，生成N-1維圖案，儲存在第2存儲單元中；
轉換單元，其對上述輸入信號進行正交轉換，獲得轉換完畢信號；
嵌入圖案重疊單元，其把儲存在上述第2存儲單元中的上述N-1維圖案重疊在上述轉換完畢信號的一部分的N-1維平面上，獲得逆變前信號；以及
逆變單元，其對上述逆變前信號進行正交逆變，獲得嵌入完畢信號。
25.根據(jù)權利要求24所述的電子水印嵌入裝置，其特征在于，
上述嵌入序列生成單元生成多個嵌入序列，儲存在上述第1存儲單元中，
上述排列生成單元生成與儲存在上述第1存儲單元中的上述多個嵌入序列分別對應的N-1維圖案，儲存在上述第2存儲單元中，
上述嵌入圖案重疊單元將儲存在上述第2存儲單元中的上述N-1維圖案分別重疊在上述轉換完畢信號的多個N-1維平面上。
26.一種電子水印檢測裝置，其檢測在人們感知上無法察覺的情況下對具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號預先嵌入的電子水印，該電子水印檢測裝置的特征在于，具有
解調單元，其測定上述輸入信號的一個維數(shù)方向上規(guī)定周期信號的分量，求出N-1維圖案；
檢測序列提取單元，其根據(jù)上述N-1維圖案的值求出檢測序列，儲存在存儲單元中；以及
相關值計算單元，其根據(jù)儲存在上述存儲單元中的上述檢測序列和嵌入序列的相關值的大小，檢測被嵌入的電子水印。
27.根據(jù)權利要求26所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，上述解調單元生成具有相同頻率且正交的2個周期信號，根據(jù)上述輸入信號和上述周期信號的相關來求出N-1維圖案。
28.根據(jù)權利要求26或27所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，上述解調單元根據(jù)第N維的方向的差分值或微分值來解調上述輸入信號。
29.根據(jù)權利要求26至28中任一項所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述檢測序列提取單元根據(jù)上述N-1維圖案的實部和虛部的值求出上述檢測序列，儲存在上述存儲單元中。
30.根據(jù)權利要求26至29中任一項所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述相關值計算單元求出每個比特的復數(shù)相關值，在對齊每個比特的復數(shù)相關值的朝向的基礎上取它們的總和，根據(jù)該總和檢測被嵌入的電子水印。
31.根據(jù)權利要求26至29中任一項所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述相關值計算單元根據(jù)復數(shù)相關值的絕對值來檢測被嵌入的電子水印。
32.根據(jù)權利要求26至31中任一項所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述相關值計算單元求出每個比特的復數(shù)相關值，在對齊每個比特的復數(shù)相關值的朝向的基礎上取它們的總和，
上述電子水印檢測裝置還具有同步單元，該同步單元根據(jù)該總和的偏角，求出上述輸入信號的同步位移量。
33.根據(jù)權利要求26至31中任一項所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，
上述N-1維圖案是復數(shù)圖案，
上述電子水印檢測裝置還具有同步單元，該同步單元根據(jù)上述檢測序列和上述嵌入序列的復數(shù)相關值的偏角，求出上述輸入信號的同步位移量。
34.根據(jù)權利要求33所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，
上述解調單元測定多個周期信號的相位，求出多個N-1維圖案，
上述同步單元按照多個N-1維圖案分別求出同步位移量，
上述檢測序列提取單元根據(jù)分別對應上述多個N-1維圖案的上述同步位移量校正同步，求出檢測序列，儲存在上述存儲單元中，
上述相關值計算單元計算結合了按照上述多個N-1維圖案分別獲得的儲存在上述存儲單元中的上述檢測序列后的序列和上述嵌入序列的相關值。
35.根據(jù)權利要求34所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，上述同步單元根據(jù)按照上述多個N-1維圖案分別獲得的同步位移量，求出第N維的軸向的整體位移量。
36.根據(jù)權利要求34所述的電子水印檢測裝置，其特征在于，上述同步單元具有檢測單元，該檢測單元檢測預先嵌入的同步序列，進行同步一致，按照上述同步位移量對輸入信號進行再次分割，檢測剩余的多個嵌入信息。
37.一種電子水印嵌入程序，其在人們感知上無法察覺的情況下，將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印嵌入程序的特征在于，使計算機作為權利要求19至25中任一項所述的電子水印嵌入裝置發(fā)揮作用。
38.一種電子水印檢測程序，其檢測在人們感知上無法察覺的情況下對具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號預先嵌入的電子水印，該電子水印檢測程序的特征在于，使計算機作為權利要求26至36中任一項所述的電子水印檢測裝置發(fā)揮作用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電子水印嵌入方法、裝置、程序以及電子水印檢測方法、裝置、程序，該電子水印嵌入裝置將嵌入信息作為電子水印嵌入到具有N(N是2以上的整數(shù))以上維數(shù)的輸入信號中，該電子水印檢測裝置檢測電子水印。電子水印嵌入裝置根據(jù)嵌入信息生成嵌入序列，根據(jù)嵌入序列生成N-1維圖案，按照N-1維圖案上的值調制周期信號，從而生成N維嵌入圖案，將該嵌入圖案重疊在輸入信號上進行輸出。電子水印檢測裝置中，測定輸入信號的一個維數(shù)方向上規(guī)定周期信號的分量，求出N-1維圖案，根據(jù)N-1維圖案的值來求出檢測序列，根據(jù)檢測序列和嵌入序列的相關值的大小，檢測被嵌入的電子水印。
文檔編號H04N7/24GK101401429SQ20078000790
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月1日 優(yōu)先權日2006年3月7日
發(fā)明者山本奏, 中村高雄 申請人:日本電信電話株式會社