中文字幕无码日韩视频无码三区

數字水印的制作方法

文檔序號:6412510閱讀:283來源:國知局
專利名稱:數字水印的制作方法
技術領域
本發明涉及包括圖象、視頻信號以及多媒體數據的數據的數字水印(watermarking)。特別地,本發明涉及為了水印的目的對嵌入信號的插入和提取,這里的插入和提取過程被反復提供給數據的分區。當這些分區對應用于MPEG和JPEG壓縮和解壓的8×8象素塊時,水印處理與這些壓縮算法緊密耦合而實現了非常有效的計算量的節約。
數字化媒體的迅速擴散,正如圖象、視頻信號以及多媒體數據一樣正在給防護系統建立一種需要,以方便資料源的鑒別。
內容提供者即數字數據形式成果的所有人,需要將信號放入視頻信號/圖象/多媒體數據里面,以后能夠通過軟件和/或硬件設備檢測出來,達到鑒定版權所有權的授權、控制和管理的目的。
例如,一個代碼信號可能被插入數據以指明該數據不能被拷貝。嵌入信號會保證圖象的清晰度,增強通用信號轉換且抗干擾。另外,必須對系統提供的數據速率加以考慮,盡管目前的要求是相當低的-每幀幾個比特。
在美國專利申請No.08/534,894中,1995年9月28日提交,題名為“多媒體數據安全傳播頻譜水印”和轉讓給本發明的同一受讓人,此處參照編入,它提出了一個安全傳播頻譜水印方法,該方法將一個水印信號嵌入一個圖象的知覺標志區域,達到鑒別文本處理者和/或所有者的目的。這種方法的優點是水印非常難于去除。實際上,如果原始圖象或數據適應于比較的話,這種方法只允許水印被讀出。這是因為水印的原始頻譜通過一個非線性倍增處理被整形為圖象的頻譜并且這一整形頻譜在被匹配過濾檢測之前必須被消除,并且水印被插入到N個最大的頻譜系數中,在加上水印之后不保留它的秩序。由此,這種方法不允許軟件和硬件裝置直接讀出嵌入信號。
在Cox以及其他人所著的題為“多媒體的安全頻譜水印”的文章在http//www.neci.njcom/tr/indexhtml(No.95-10技術報告)中可得到,敘述了傳播頻譜水印,為了水印的目的給數字數據嵌入了一個偽隨機噪聲序列。
上面的先前水印提取技術需要從水印圖象頻譜里扣除初始圖象頻譜。當不能得到適用的初始圖象或初始圖象頻譜時就限定了這種方法的使用。對要求讀出嵌入信息決定那種儀器操作或拒絕操作的第三類儀器提供者而言,這種應用具有很大困難。
在R.D.Preuss以及其他人的題為“嵌入信號傳輸”的美國專利No.5,319,735里,數字信息被編碼形成一代碼符號序列。這個代碼符號序列通過產生代表代碼符號序列的一個對應傳播頻譜代碼信號序列被嵌入一個音頻信號里。代碼信號的頻率分量本質上限定于位于音頻信號和代碼信號連續部分的帶寬內的一個預選信號傳輸帶,代碼信號連續部分對應于連續代碼符號。在每個時間點,對應頻率范圍的音頻信號頻率分量電平的一個預選比例,音頻信號被分成一個包含信號傳輸帶的連續頻率且代碼信號被動態濾波作為一個分解函數提供具有各自頻率分量電平的一個改進代碼信號。這個改進代碼信號和音頻信號被組合以提供一個被嵌入數字信息的合成音頻信號。這個音頻分量當時被記錄在一個記錄媒體上或者另外提交給一個傳輸信道。這種處理方式的兩個關鍵部分是頻譜整形和頻譜均衡,分別出現在插入和提取級,因此,允許提取嵌入信號而不進入未加水印的原始數據。
在美國專利申請No.08/708,331,1996、9、4提交,由Cox所著的題為“用于嵌入信號的一個傳播頻譜水印”里,此處結合參考,敘述了一種方法,不使用原始數據或未加水印的數據版,從加有水印的圖象或視頻信號里提取嵌入數據的水印。這個工作可以看作是Preuss以及其他人從音頻范疇到圖象和視頻信號的原始工作的一個延伸。
這種為嵌入信號傳輸給一個圖象和圖象數據加水印的方法需要經過計算全部圖象DCT(分離余弦轉換)和其反變換。計算DCT最快的算法是N1ogN倍,這里N是圖象的象素量。然而,讓N=512×512,計算的需要量仍很高,實際上,假設編碼和提取過程必須按視頻信號速率出現,即是每秒30幀。這個方法大約是需要給MPEG解壓計算的30倍。
完成實時視頻信號水印的一個可行方法是給每個第Nth幀一個水印。然而,成果的所有者希望保護每一個視頻信號幀。還有,如果知道那些幀包含了嵌入信號,很容易消除這些幀而在視頻信號里絲毫看不見退化。
在美國專利申請No.08/715,953,1996、9、19提交由Cox所著的題為“使用MPEG/SPEG系數給圖象數據加水印”里,此處結合參考,敘述了一種可能的方法,它是將水印插入n×n圖象(子圖象)塊里,這里n<<N。此時,計算量是(N/n)nlogn=Nlogn。
讓N=512×512=218且n=8×8=26,漸進線的節約僅是因數3。然而,當考慮高速緩沖存儲器、環路打開及其它因素出現時,在整個圖象上計算DCT的傳統花費可能很高。因此,實際的差別可以接近一個30包節約。更重要的,如果塊的大小選為8×8,即是與MPEG圖象壓縮中使用的一樣大小,此時,與那些MPEG壓縮和解壓算法緊密耦合水印插入和提取過程是可能的。那麼,由于大多數計算消耗涉及DCT及其反變換的計算和這些步驟已經象壓縮和解壓算法部分一樣計算過了,可以大大降低計算量。此時,水印的增加成本很小,典型地低于與MPEG結合計算需要量的5%。
本發明通過與前述不同的方式在子圖象里存儲水印信息以及從子圖象里提取水印信息,提高了08/715,953中請里敘述的發明的可靠性。
本發明通過系統地改變水印信號成分插入各子圖像的順序,通過只將水印信號的一部分插入每一個子圖象,以及在水印檢測期間,通過合并在子圖象組中發現的水印信號,在測試與任何預先確定的水印的關系之前重構原始水印信號。
為了檢測,一個反變換被提供給每一個子圖象去重構存儲在那個子圖象里的水印信息。之后,結果信號一起被平均以重構整個水印,并且降低噪聲。最后,這個重構的水印與一組預先設定的水印信號比較確定哪一個被插入圖象。
本發明的一個首要目的是將水印的子集(SUBSET)插入到被加水印的數據分區的一個子集中。
本發明的另一個目的是提供一個數字水印系統,在這里通過從水印數據的分區里平均已打上水印的信號提取一個水印,且隨后將結果信號相關聯以確定水印。
本發明的再另一個目的是提供一個數字水印系統,在這里水印包括兩個部分,一個校驗部分以及一個同步部分,以便于提高水印的提取可靠性。
本發明進一步的其它目的將在結合附圖的以下述敘述后變得更加直觀。


圖1是一個水印插入過程的一個示意框圖;圖2是根據本發明表示一個水印插入過程的一個示意框圖;圖3是一個水印提取過程的一個示意框圖;圖4是根據本發明表示一個水印提取過程的一個示意框圖;圖5是表示用于子圖象矢量的一個折線圖案的示意圖;圖6是表示PN序列旋轉的一個示意圖;圖7是以平均項的空間關系表示一個8×8塊的示意圖;圖8是根據本發明表示插入水印的一種方法的一個示意框圖;以及圖9是根據本發明表示提取水印的一種方法的一個示意框圖。
現在參考圖,尤其是圖1到圖4,表示用于在數字數據例如圖象里插入和檢測水印的一種普通方法的示意圖。
在下面敘述里,將以圖象數據或圖象作為參考。當發明對圖象數據和圖象有應用性時,將會知道這里的敘述以及發明本身能平等地應用于視頻信號、圖象以及多媒體數據,并且,會知道術語“圖象”和“圖象數據”包括能應用的這些術語。按照此處所用,會知道“水印”包括嵌入數據、符號、圖象、說明或其它指示信息。
在下面敘述里,將以美國專利申請No.08/534,894分別象INSERT-ORIGINAL和EXTRACT-ORIGINAL一樣用于在圖象里插入和提取或檢測一個水印所敘述的過程為參考。將以美國專利申請No.08/708,331,1996、9、4提交,分別象INSERT-WHOLE和EXTRACT-WHOLE一樣用于在圖象里插入和提取或檢測一個水印所敘述的過程為參考。并且,將以美國專利申請No.08/715,953分別象INSERT-MPEG-A和EXTRACT-MPEG-A一樣用于在圖象里插入和提取或檢測一個水印所敘述的過程為參考。
圖1表示一個將水印插入圖象的INSRET-WHOLE過程的示意框圖。從一個字母表選擇的一個有限的序列符號里的水印,被提供作為一個誤差校正編碼器10的一個輸入,編碼器10將這個序列轉換為包含冗余信息的另一個序列。編碼器10的輸出提供給一個PN變換器11,它將編碼水印的每個符號變換成一個預先確定的偽隨機噪聲(PN)代碼。PN變換器11的輸出被提供給一個頻譜轉換器12,它將偽隨機噪聲序列轉換到頻域。優選的轉換是通過分離余弦(DCT)變換,然而,快速FOURIER轉換,子波型分離和類似的技術也可以用于頻率轉換。同時,被加上水印的數據被提供給另一個頻譜轉換器13。之后,兩個頻譜轉換器12和13的輸出被提供作為一個頻譜形成電路14的輸入,頻譜形成電路14改進由頻譜轉換器12來的偽隨機噪聲代碼的頻譜特性,并在水印加給圖象數據時掩蔽水印。由頻譜轉換器13來的被加上水印的已轉換的頻譜數據也被提供作為一個延遲器15的一個輸入。之后,頻譜形成電路14的輸出在加法器16被加給延遲器15的輸出。加法器的輸出提供給一個反相轉換器17。反相轉換的結果是已加上水印的數據。
通過將已加上水印的數據分割成多重塊,例如8×8象素子圖象或子分區,INSERT-MPEG-A不同于INSERT-WHOLE。那麼,按照上述方法,每個數據塊都有插入的水印。也就是說,對于每個8×8子圖象或子分區,一個偽隨機量(PN)序列在適當的頻譜整形后被插入DCT系數。這個過程在所有那些子圖象或分區里被重復。子圖象或分區的大小最好是8×8,不過它也可以為其它大小,如2×2,3×3,4×4或16×16。
圖2是根據本發明的教導表示一個水印插入過程的一個示意框圖。按如與結合圖1所述一樣的方式通過誤差校正編碼器20、PN變換電路21、以及頻譜轉換電路22,水印信號被處理為一個噪聲頻譜信號。然而,與INSERT-WHOLE或INSERT-MPEG-A不同,此時的水印用作一個水印分段器23的輸入,水印分段器23有計劃地將水印分成幾個子水印。原始水印的任何部分都可能冗余地出現在結果子水印的幾個里。同時,已加上水印的數據被用作給數據分段器24的一個輸入。分段器24將數據分成塊或分區,如8×8子圖象,象在INSERT-MPEG-A里的一樣。每一個由水印分段器23輸出的子水印通過水印插入器25a、25b等等中的一個插入一個數據塊。水印插入器25a、26b等等的使用過程,與圖1里結合水印插入器18的所述過程是一樣的。也就是,在頻譜整形后每個子水印被加在一個頻譜轉換數據塊里,并且結果數據被轉換到空間域。最后,從水印插入器25、26等等來的水印數據塊通過數據組合電路26組合以產生水印數據。
圖3表示EXTRACT-WHOLE過程的簡要框圖。該水印圖象,視頻信號或多媒體數據首先被輸入到頻譜歸一化器30以消除任何在先完成的頻譜形狀。如果該數據包含一個水印,那麼頻譜歸一化器30的輸出將與那個水印(該信號輸入圖1所示的頻譜形成電路14)的PN代碼的頻譜變換相類似。頻譜歸一化器30的輸出作為幾個相關器31a、31b等等的一個輸入,相關器31a、31b用代表編碼的水印可能包含的不同符號的PN代碼測試水印(即是,每個相關器測試一個通過如圖1所示的PN變換電路11用來編碼一個符號的一個PN代碼)。相關器31a、31b的輸出作為一個判定電路32的輸入,判定電路32確定最可能的符號序列。最后,這個序列通過一個誤差校正器33被校正,校正器33執行圖1所示通過誤差校正編碼器10完成的反相編碼。這個結果就是被提取的水印。
在EXTRACT-MPEG-A里,一個其中將提取水印的數據首先被分成幾個塊,如8×8子圖象,正如在INSERT-MPEG-A里的一樣。每個子圖象來的信號被歸一化作為類似于圖3里相關器31a、31b的一組相關器的輸入。相關器的輸出與其它子圖象里對應相關器的輸出被平均,并且平均相關結果被輸入給判定電路32用于按照上述的后面處理。
圖4是根據本發明的教導表示一個水印提取過程的一個示意框圖。已加上水印的數據首先被數據分段器40分成塊。它們對應于圖2里用于插入過程期間的數據分段器24。每個數據塊提供給相關的頻譜歸一化器41a、41b等等,以產生類似于被插入相關數據塊的子水印的一個信號。這些插入了子水印的信號被輸入給水印組合電路42。在組合電路42里冗余地出現在幾個子水印里的部分水印被平均以降低噪聲。水印組合電路42的輸出被作為一個符號分離器43的輸入,符號分離器43將水印分成很多部分,且每一個對應編碼水印信號(圖2里誤差校正編碼器20的輸出)的一個符號。
這些由分離器43來的符號作為相關的鑒別器44a、44b等等的輸入,每一個鑒別器都包括一組相關器和判定電路,如圖3所示。水印鑒別器的輸出是從用于原始編碼水印信號的字母里來的。已鑒別符號被符號組合電路45重新聚集成一個完全的編碼水印。最后,編碼水印結果被誤差校正器46解碼。
現在詳細敘述插入和提取過程。在INSERT-ORIGINAL和EXTRACT-ORIGINAL里,目的是在提取時可得到原始的圖象的時候將一個信號PN(偽隨機值)序列嵌入一個圖象里。與PN序列有關的信息被假定與原始圖象和嵌入水印的頻譜位置一起被存儲在一個數據庫里。水印單元的位置必須被記錄,植入通過N最大系數接近N知覺最明顯區。然而,對于加水印的過程這個秩序并不是不變的。N最大系數在插入水印前后可以不同。
為了解決這個問題,本發明在頻譜的預先確定位置里安放了一個水印,典型地第一個N系數。然而,如果水印提供給普通的信號轉換如象壓縮、定標等等,盡管那些位置屬于頻譜最明顯的區,任何預先確定的位置都能使用,一般的說,嵌入的信息是一個從字母表A(即是二進制數字或ASCII符號)里取出的一m符號序列。這個數據補充以添加符號用于誤差檢測和校正。每個符號被擴展頻譜調整,將每個符號變換成眾所周知的一個小片(chip)的唯一的PN序列。每個小片上的比特數是預置的,小片越長,檢測的信噪比越高,但這要犧牲信號帶寬。
PN序列的能量頻譜是白的,即是平坦的,并且,因此將被整形以與噪聲一致,即被嵌入的水印的圖象/視頻信號/音頻信號/或多媒體數據。這就是頻譜整形,必須從先前方法里改進,這樣提取過程不再需要原始圖象。水印頻譜的每個系數將被圖象頻譜系數里能量的局部平均定標而不是被系數本身,即fi=fi+αavg(|fi|)Wi(1)平均計算是絕對系數值的平均而不是它們系數自身。這是有效地測定存在于每個頻率的平均能量。另外一些計算平均的過程可能是,例如用幾個幀或局部鄰域的8×8塊的平均來計算。
這個平均用幾個方法獲得。它可以是一個二維區的平均。另一方面,二維頻譜可以被取樣以形成一個一維向量并可形成一維局部平均。二維8×8DCT系數的一維向量已經作為MPEGII的部分完成。這個平均可以是一個簡易的盒子或是通過鄰域加權的平均。
對于視頻數據,也能提供在幾個幀里頻譜系數的時間平均。然而,由于在提取器的頻譜歸一化級需要幾個幀以計算平均,因此就不可能隔離保護各個視頻幀。由于這個原因,本發明將視頻信號作為一個很大一組靜止圖象采處理。以此方式,甚至各個視頻幀的挎貝也被保護了。
為了提取水印,有必要執行頻譜歸一化,在這里前述的已執行頻譜整形過程被反變換。在本發明里,原始的未加水印的信號是不能得到的。因此,頻率系數的平均能量avg(|fi|)近似為已加水印信號的平均值avg(|fi|)。
avg(|fi|)≌avg(|fi|)(2)由于αavg(|fi|)Wi<<fi,它接近與實際,此處Wi是水印分量,且α是典型值在0.1和0.01之間的一個常數。
之后,歸一化級將接收信號里的每個系數(fi′)除以鄰域里的平均值avg(|fi’|)。
這就是fi′avg(|fi′|)=fi+αavg(|fi|)Wiavg(|fi′|)=fiavg(|fi′|)+αWi--(3)]]>第一項,等式(3)的右邊(RHS),
被認為是一個噪聲項。該項在美國專利申請No.08/534,894所述系統里不存在,因為利用了未加水印的系數,可以消除這項。第二項,αwi是現在能用常規相關檢測的原始水印信號。
如果水印能從任何單個的8×8塊里提取出來,檢波器的可靠性就非常低。然而,如果從每個8×8塊提取出來的水印首先被加在一起并且已平均水印被提供給相關器,那麼就可得到優秀的響應特性。這點不同于美國專利申請No.08/715,953所述的方法,它里面相關產生在每個塊內并且每個相關器的輸出被一起平均。本發明找到了提高檢測響應和有效地降低了與每個塊相關的所需計算量。
實際上本發明更優選地對字母表里的每個符號有一個唯一PN序列。這種方法能相對穩定地限幅,因為檢波器的輸出隨圖象里的8×8子圖象塊量線性地減少。對于已嵌入用于APS(模擬保護系統)和CGMS(拷貝操作管理系統)的信號的DVD(數字視頻盤片),將有一個8或16PN序列的總量。
在512×512圖象里8×8塊的量是4096,假設將16個符號中超過一個符號嵌入一個圖象或一個視頻信號幀里。例如,假定所述是將128個符號中一個嵌入一個圖象里。有必要完成128個并行相關。計算上可以處理,但是植入每個相關儀器的硬件會變得復雜的多。另一個可能的方法是只用兩個二進制符號。把超過一個PN序列和每個二進制符號或位聯系起來以便故意地增加消除水印的難度會更好。在這種情況,只有兩個相關器且一個二進制串可被嵌入圖象。由于檢測器輸出低,原始位誤差率將會很高。然而,用誤差校正代碼能夠降低可接收的水平,例如Reed-Solomon(RS)。RS代碼能夠穩定地破壞由于圖象的限定可能出現的突發誤差。也可使用其它誤差校正代碼。
當使用這種方法的時候,接收機有必要知道編碼塊的開始地址。開始地址可能不明顯,特別是在圖象已經受到限位的支配時。然而,也可使用常規的同步方法;如在每個塊前加上一個特別的或唯一的符號或符號串。
為了插入一個水印,每個8×8塊被看作一個單獨的子圖象或分區。子圖象的DCT被計算且兩維DCT在圖5所示的折線特性曲線里被矢量向,盡管其它特性曲線也是可能的。這兩級指定了多數計算但仍是部分MPEG編碼過程。下面,用前面的等式1,一個PN噪聲序列{W1,111,Wn}被插入DCT系數。PN序列的長度不能大于64(在一個8×8塊里)且一般更短些,在11到25的范圍里。如果一個單獨的代碼被插入圖象,那麼相同的PN序列也被插入每個720×480/64-5400個塊里。然而,在這個過程這個位置可能會有一個變化。在每行。塊內,PN序列按照先前插入序列塊的一個頻率系數周期地旋轉。類似地,PN序列按照一個頻率系數在每個新行周期地旋轉。圖6是旋轉的順序。
這些旋轉或移動的目的是改善水印提取級的響應特性。早期設備顯示某些DCT系數的估值比其它的要困難得多。這些系數所在的地址從圖象到圖象變化。然而,在一個圖象之內,系數可以一貫地弱。自然,沒有移動的話,一個或多個已估值的水印系數相對其它水印系數可能顯著地劣化,因此,就降低了檢測器的效能。相反地,移位有效地降低了弱的DCT系數對單個水印系數的影響,并且檢測器的效能明顯地提高。注意,任何周期案都可以使用。
一旦水印的旋轉發生,進一步的改進更具用途。首先,水印的長度現在可以比64大得多。其次,對于每個塊,僅有水印(假定為5)系數的一個小子集被插入第一個5DCT系數(除去d.c項)。由于旋轉,一個不同的水印子集被插入相鄰的8×8塊里。最后,具有總成的水印插入,MPEG編碼器就能繼續進行后面的壓縮級。
注意,水印也可以在MPEG量化級后被插入以減少水印的失真。MPEG-2完成被稱為“畫折線(Zigzagging)”的一個一維矢量化,它允許一個簡單的3×1盒子在系數(除去d.c項)上完成平均。
實際上,如果用最靠近d.c項的2個四連接系數來執行平均計算,則性能還會提高,如圖7所示上面左邊的兩個系數。
水印檢測首先用等式1從每個8×8的塊里提取PN噪聲序列開始。對于每個塊,PN序列按照一個頻率系數周期地在相反方向移動位置,并計算所有塊的平均值。實際上,這個過程可以遞增計算并且不需要所有提取水印的臨時存儲器。也可以提供一個加權平均計算,此處的權是根據它們對一個普通信號變換如低通濾波器里的轉換靈敏度來確定的。最后,平均水印經由相關器與原始PN序列相比較。在列方向移動水印的原因現在是很明顯的。如果圖象被限定在一個隨機的塊范圍內,那麼已計算的平均水印將按一個量簡單旋轉,這就是一個限定一個部分圖象地址的函數。相關能在所有水印的排列(典型地,11到25)上完成。由相關器輸出的最大值用于判決。提取級在圖4里敘述。讀出水印所有旋轉的最大相關輸出能使判定電路出現噪聲。為了改善這點,水印被分成兩片,一個同步部分,長度是K以及一個一個鑒別部分N-K。那麼,當水印象以前那樣被提取的時候,相關首先僅在這個水印的同步部分的所有旋轉里被執行。最大相關輸出被標記,然后水印的鑒別部分旋轉對應的量并在水印的鑒別部分完成第二個相關。這個過程極大地改善了系統的整個可靠性。在實驗的過程中,發現一些水印比同樣圖象里的另外一些水印完成得好。這是由在水印的同步和鑒別部分二者之間的相關統計的變化引起的。理想地,這兩個部分有非常低的相關。然而,在水印性能差的幾種情況里,是由于兩個部分間的意外相關造成的。
本發明提供了一種改進的加數字水印的方法,水印的提取需要原始數據從而在沒有未加水印或原始數據里能啟動水印提取。本發明最好使用MPEG/JPEG系數。一個圖象典型地被分為8×8塊子圖象或分區并且每個子圖象被處理并組合結果得到提取的水印。這個結果是有非常高可靠性的水印的提取。
上述發明提高了先前技術INSERT-WHOLE,INSERT-MPEG-A,EXTRACT-WHOLE,以及EXTRECT-MPEG-A算法,對本領域技術人員顯而易見的是,同樣的提高可以提供給用于在圖象數據里插入和提取水印的任何算法。本發明更全面的觀點如圖8和9所示。
圖8表示一個用于插入水印的普通方法的流程框圖。這個普通方法使用了基于非數據塊的水印插入算法,此后稱作“基礎插入算法”。水印編碼器80將水印變換為一種適應基礎插入算法的格式。例如,如果基礎算法象圖1所示那樣,那麼水印編碼器80對應水印編碼器19,包括誤差校正編碼器10,PN變換電路11,以及頻譜轉換器12。然而,如果使用不同基礎插入算法,那麼水印編碼器80可以完成水印的不同轉換。從水印編碼器80來的編碼水印被輸入給水印分段器81,水印分段器81將水印分成一組子水印。原始水印的任何部分都可能冗余地出現在幾個結果子水印里。待加上水印的數據輸入給數據分段器82,數據分段器82將數據分成分區。每個分水印通過水印插入器83a,83b等被插入一個相應的數據分區。水印插入器執行基礎插入算法,那樣,如果基礎插入算法象圖1所示那樣,那麼每個水印插入器83a,83b等,對應水印插入器18,包括一個頻譜轉換器13,一個頻譜形成電路14,一個延遲器15,一個加法器16,以及一個反變換器17。然而,如果使用不同基礎插入算法,那麼水印插入器83a,83b等可以使用插入子水印到被加水印的分區的不同方法。水印插入器的輸出被組合在組合器84里以提供加上水印的數據。
圖9表示一個對應普通的提取算法的流程框圖。這個算法使用“基礎提取算法”,對應于在將水印插入到被加上水印(圖8)的數據里使用的基礎插入算法。圖9里的算法實際上與圖4所示的算法是一樣,除了在通常情況下頻譜歸一化器41a等被水印提取器91a等代替執行基礎提取算法以外。這就是,如果使用的基礎插入算法是圖1所示的算法,則在圖9中的水印提取器91a等將是圖4中的歸一化器41a等。
至此,已經圖示及描述了一種用于插入水印和從已加水印的數據中提取水印的、不使用數據的未加水印版本的一種系統,對本領域的技術人員來說,在不背離隨后所附的權利要求所限定的本發明的精神和教導的情況下,可以作出各種改變和變形。
權利要求
1一種用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法包括以下步驟將待加水印的數據分成多個分區;在每個分區中計算待加水印的頻率系數;通過將水印信號變換為PN(偽隨機噪聲)序列對被加水印信號進行擴播頻譜調制;將PN序列作為數據的每個頻率系數的平均功率函數進行頻譜整形;以及將每個頻譜整形后的PN序列插入每個分區的數據中預定的系數。
2如權利要求1所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的插入是在數據經過MPEG量化處理后被執行。
3如權利要求1所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的頻率系數是DCT(離散余弦變換)系數。
4如權利要求3所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的分區是8×8的象素塊。
5如權利要求4所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的插入是在數據經過MPEG量化處理后被執行。
6如權利要求1所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的分區是8×8的象素塊。
7如權利要求6所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的插入是在數據經過MPEG量化處理后被執行。
8如權利要求6所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的水印信號的頻率系數在將每個頻譜整形PN序列插入到該分區之前旋轉(ROTATED)。
9如權利要求8所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的插入是在數據經過MPEG量化處理后被執行。
10如權利要求8所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于只有水印信號頻率系數的一個子集(SUBSET)被插入到任何一個分區中。
11如權利要求10所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的水印信號包括同步部分和鑒別部分。
12如權利要求11所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于所述的插入是在數據經過MPEG量化處理后被執行。
13如權利要求11所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于同步部分和鑒別部分在相互之間有很少的相關。
14如權利要求1所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于作為平均功率的函數的頻譜整形是典型通過二維頻率系數的Z字形變換(zigzagging)而從一維向量獲得的系數的3×1窗口。
15如權利要求1所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于的頻譜整形是基于與DC項最接近的兩個四連接頻譜系數的一個平均功率函數。
16一種用于從向已加水印的數據中提取水印的方法,包括以下步驟接收已加水印的數據的分區;對來自每個分區的水印數據進行頻譜歸一化以產生各自的歸一化信號;將來自每個分區的各自的歸一化信號進行組合以產生一個單個水印;用相應于預定符號的預定PN(偽隨機噪聲)序列對該單個水印進行相關以對在每個分區中的每個預定PN序列提供相關信號;確定哪一個相關信號與當前的符號最接近;以及提取與水印對應的最可能的當前符號的序列。
17如權利要求16所述的用于從已加水印的數據中提取水印的方法,特征在于的分區是用于MPEG編碼和解碼的8×8的塊。
18如權利要求17所述的用于從已加水印的數據中提取水印的方法,特征在于所述的將來自每個分區的歸一化信號進行組合以產生一個單個水印,包括去除塊之間的水印的相對旋轉。
19如權利要求18所述的用于從已加水印的數據中提取水印的方法,特征在于還包括隨后的對插入到每個塊中的部分水印的重組。
20如權利要求19所述的用于從已加水印的數據中提取水印的方法,特征在于進一步包括以頻率頻譜之內的地址為基礎加權水印系數,這里的加權是一個每個頻率系數對普通信號轉換的靈敏度的函數。
21如權利要求16所述的用于從已加水印的數據中提取水印的方法,進一步包括對提取水印的所有旋轉移位相互關聯和選擇最大值。
22如權利要求16所述的用于從已加水印的數據中提取水印的方法,特征在于進一步包括對水印的同步部分的所有旋轉移位進行相關以確定最大值和隨后對水印的鑒別部分旋轉一個與同步部分旋轉的相同的量,以在鑒別部分和預定PN序列進行相關之前獲得該最大值。
23一種用于從已加水印的數據中提取水印的方法,包括以下步驟接收已加水印的數據的分區;對來自每個分區的水印數據進行頻譜歸一化以產生各自的歸一化信號;用相應于預定符號的預定PN(偽隨機噪聲)序列對該單個水印進行相關以對在每個分區中的每個預定PN序列提供相關信號;確定哪一個相關信號與在每一個分區中的當前的符號最接近;以提供一個提取的符號流;對提取的符號流誤差校正;以及提取與和水印對應的當前符號最接近的序列。
24如權利要求23所述的用于從已加水印的數據中提取水印的方法,特征在于所述誤差校正是ReedSolomon誤差校正。
25一種用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,包括以下步驟將待加水印的數據分成多個分區;將水印信號分成多個子水印,特征在于水印的部分包含在一個以上的子水印中;以及將所述的多個子水印插入到所述的多個分區中。
26如權利要求25所述的用于向待加水印的數據中插入水印信號的方法,特征在于每個子水印被插入相應的分區,因此每個分區包含至少一個子水印。
27一種用于從已加水印的數據中提取水印的方法,包括以下步驟接收水印的數據的多個分區;從所述多個分區的每個分區中提取子水印;以及將從所有分區提取的子水印進行組合和平均,以獲得一個與該水印信號相當的信號。
28如權利要求27所述的用于從已加水印的數據中提取水印的方法,還包括以下步驟將與該水印信號相當的信號分成多個符號信號;用一組預定信號相關每個符號信號;確定哪個預定信號與每個符號信號最相應;以及組合該最相應的符號信號以產生水印信號。
全文摘要
包括圖象、視頻和音頻數據的數據數字水印,通過分別插入水印到數據的分區或子圖象中來完成。類似的,該水印分別被從數據的分段中提取出來。
文檔編號G06T1/00GK1189042SQ9712220
公開日1998年7月29日 申請日期1997年11月5日 優先權日1996年11月5日
發明者J·J·科克斯, M·L·米勒爾, 田中和佳, 若州豐 申請人:日本電氣株式會社
網友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1