JP2009517701A - 暗号化検出鍵を備えたマルチビット・フォレンジック透かし - Google Patents

Abstract

本発明は、ホスト信号内のマルチビット・ペイロードの形式で補助データを埋め込む工程と、関連付けられた検出鍵を暗号化する工程とに関する。更に、本発明は、データ信号からのマルチビット・ペイロードの形式で補助データを抽出することに関する。補助データは、以下の工程でホスト信号に埋め込まれる。まず参照透かしが供給され、その後、参照透かしにのみ関連付けられた暗号化検出鍵が生成される。暗号化検出鍵は、透かしのスクランブルされたバージョンであり得る。更なる工程では、マルチビット透かしが生成され、マルチビット・ペイロードが参照透かしに符号化される。最後に、マルチビット透かしがホスト信号に埋め込まれる。

Description

本発明は、補助データをホスト信号に埋め込む方法に関し、特に、マルチビット透かしを信号に埋め込み、関連付けられた検出鍵を暗号化する方法に関する。更に、本発明は、補助データをデータ信号から抽出する方法に関し、特に、マルチビット透かしをデータ信号から抽出する方法に関する。本発明は、透かし埋め込み器、透かし検出器、及びコンピュータ読み取り可能なコードにも関する。

ディジタル透かし入れは、著作物をディジタル形式で不正に頒布させる（例えば、コンピュータ・ネットワーク、電子コンテンツ配信（ECD）アプリケーションや、人手による公的な頒布による）ことに対する効果的な抑止力であることが明らかになっている。

透かし入れは一般に、透かしが生成される前置符号化段階、及び、データ信号内の単一又は一連の場所における元のデータ信号に透かしが加えられるトランスコーディング透かし埋め込み段階によって実現される。その後、透かし検出器は、透かしを入れたデータ信号から透かしを著作権識別処理において抽出することができる。

フォレンジック・トラッキング透かしをマルチメディア・コンテンツに埋め込んで、不正に頒布された複製を追跡する。既存のマルチメディア・コンテンツにおける透かしの検出は潜在的には、コンピュータの能力の点で計算量の多い演算になる。集中サーバの負荷を削減し、透かし検出処理を最適化するためには、ネットワークのクライアント側で検出を行うことが望ましい。しかし、透かし検出器を、潜在的に、信頼できるクライアントでないクライアントに頒布する場合、検出鍵が盗まれてしまいかねないか又は漏れてしまいかねないというリスクが存在する。

米国特許出願公開第２００５／００６０５５０号明細書では、透かし鍵が透かし自体のスクランブルされたバージョンであり、透かし鍵をそのように知っていることは、透かしを知っていることを示唆するものでない、1ビットのメッセージの透かし検出プロトコルが提案されている。

本発明の発明者は、従来技術の欠点が、情報の１ビットしかホスト信号に埋め込むことが可能でなく、フォレンジック・トラッキングの目的では適さないことになるということを認識し、マルチビット透かしの埋め込み及び／又は抽出を用いた、著作権保護のより改良された手段が有利であることを認識し、よって、本発明を考え出した。本発明は、著作権保護のより改良された手段を提供しようとし、従来技術の１つ又は複数の欠点を単一で、又は何れかの組み合わせで緩和、軽減又は除去する。

本発明の第１の局面によれば、補助データをホスト信号に埋め込む方法を提供する。上記方法は、
参照透かしを供給する工程と、
参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を生成する工程と、
マルチビット・ペイロードを参照マークに符号化することにより、マルチビット透かしを生成する工程と、
マルチビット透かしをホスト信号に埋め込む工程とを含む。

本発明により、マルチビット・ペイロードをホスト信号に埋め込むことが可能になる。ここで、結果として生じる検出鍵が暗号化され、それにより、コピーコントロール型アプリケーションに加えて、ホスト信号のフォレンジック・トラッキングも可能になる。フォレンジック・トラッキングの目的でマルチビット・ペイロードが必要であるからである。

セキュアに、かつ少ない計算量での分散的フォレンジック透かし検出が促進され、それにより、例えば、クライアント装置に透かし検出器を入れることにより、潜在的に、信頼できる環境でない環境に、又は敵対的な環境に透かし検出を分散させることが促進されるので、本発明は、排他的ではないが、特に効果的である。透かし検出鍵を知っていることが透かしを知っていることを示唆しないように検出鍵が暗号化されるので、透かし検出器は、潜在的に、信頼できる装置でない装置にセキュアに入れることができる。更に、本発明をソフトウェア・モジュール内、電子回路内等で実現し、ユーザ装置内の更なるハードウェアをわずかしか必要としないか、又は全く必要としないようにすることができるので、集中型解決策と比較して検出機能に必要な投資はわずかに過ぎないため、本発明は、コスト節減の点で、排他的ではないが、特に効果的である。更に、集中型解決策と比較して、透かし検出を潜在的には、より多くの信号において達成し、全体の性能を向上させることができるので、本発明は、排他的ではないが特に、スループットの増加を促進する点で効果的であり得る。

参照透かしの巡回的に回転させたバージョンを透かしに加えることにより、マルチビット・ペイロードを供給することによって、マルチビット・ペイロードを加える効率的なやり方が提供されるので、請求項２記載の任意の構成は効果的である。

ホスト信号を読み出すよう適合させた装置において透かし検出鍵として暗号化検出鍵を用いることにより、クライアント装置における局所透かし検出が可能になるので、請求項３記載の任意的な構成は効果的である。

スクランブリング符号で参照透かしをスクランブルすることによって検出鍵を暗号化することにより、ロバストかつ効率的な暗号化が得られ、検出鍵のセキュアな頒布が可能になるので、請求項４記載の任意的な構成は効果的である。

ホスト信号を読み出すよう適合させた装置、ユーザID、又は前述の２つの組み合わせとスクランブリング符号を関連付けることによって、ホスト信号のユーザとスクランブリング符号をリンク付ける重要なやり方を記載しているので、請求項５乃至７に記載の任意的な構成は効果的である。

ペイロードにユーザIDを符号化することにより、ユーザが、信号自体に直接リンクされるので、請求項８記載の任意的な構成は効果的である。

ホスト信号の、場合によっては重なり合っている１つ又は複数のセグメントに補助データを埋め込むことを促進するので、請求項９記載の任意的な構成は効果的である。ホスト信号のセグメントに透かしを埋め込むだけでよく、特定のセグメントが、透かしの埋め込みに最も適した特性を表し得るものであり、１つ又は複数のセグメントを検討するものとする場合、埋め込み処理及び／又は抽出処理が更に効率的になり得るので、これは効果的である。

相関ベースの透かし検出器が、ロバストかつ効果的な透かし検出器であるので、請求項１０記載の任意的な構成は効果的である。

スクランブリング符号と参照透かしとの積と、スクランブリング符号とマルチビット透かしとの積との和が、L₁-距離などの所定のコスト関数によって最小にされるという制約を施すことにより、検出性能が最適にされるので、請求項１１記載の任意的な構成は効果的である。

請求項１２記載の任意的な構成は、データ信号の考えられる内容による効果的な実施例を記載している。データ信号は、オーディオ、ビデオ、画像、マルチメディア・ソフトウェア、多次元グラフィカル・モデル、ソフトウェア構造のうちの少なくとも１つを含み得る。
本発明の第２の局面によれば、補助データをデータ信号から抽出する方法を提供する。上記方法は、参照透かし及びマルチビット・ペイロードを含むデータ信号を受け取る工程と、参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を供給する工程と、暗号化検出鍵に基づいてマルチビット・ペイロードをデータ信号から抽出する工程とを含む。

本発明の第１の局面による方法によって埋め込まれたマルチビット・ペイロードなどのマルチビット・ペイロードをデータ信号から抽出することが促進されるので、第２の局面による本発明は、排他的にではないが、特に効果的である。更に、検出鍵が暗号化されるので、抽出は、潜在的に、信頼できる装置でない装置において行われ得る。

本発明の第３及び第４の局面によれば、
参照透かしを供給する手段と、
参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を生成する手段と、
マルチビット・ペイロードを参照マークに符号化することにより、マルチビット透かしを生成する手段と、
マルチビット透かしをホスト信号に埋め込む手段とを備える透かし埋め込み器と、
参照透かし及びマルチビット・ペイロードを含むデータ信号を受け取る手段と、
参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を供給する手段と、
暗号化検出鍵に基づいて、マルチビット・ペイロードをデータ信号から抽出する手段とを備える透かし検出器とを提供する。

本発明の第３の局面の透かし埋め込み器は本発明の第１の局面の方法によって提供され、第１の局面の方法は、本発明の第３の局面の透かし埋め込み器を制御するために実現することができる。第４の局面の透かし検出器は本発明の第２の局面によって提供され、第２の局面の方法は、本発明の第４の局面の透かし検出器を制御するために実現することができる。

本発明の第５の局面では、第１の局面の方法を実現するコンピュータ読み取り可能なコードを提供する。

一般に、本発明の種々の局面は、本発明の範囲内にある限り、実現可能な何れかのやり方で組み合わせ、結合することができる。本発明の前述並びに他の局面、特徴及び／又は効果は、以下に記載する実施例から明らかであり、前述の実施例を参照しながら明らかになるであろう。

本発明の実施例は、例としてのみ、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例による、補助データ（ここではマルチビット・ペイロードとして示す）をホスト信号xに埋め込むためのストラテジ１０を略示する。埋め込み処理の入力は、識別子i、参照透かしw_R及びホスト信号xを含む。補助データの埋め込みは、一実施例では、透かし埋め込み器又は透かし符号化器として機能する１つ又は複数のコンピュータ・システム（例えば、コンテンツ所有者にあるコンピュータ・システム）において行うことができる。埋め込み処理の出力は、暗号化鍵h_i、及び透かしを入れた信号yを含む。暗号化鍵は次いで、透かしを入れた信号yとともに、又は透かしを入れた信号yとは別個にユーザ又はクライアントに分配される。

ホスト信号は、クライアント、又は信号のユーザに分配される対象の信号であり得る。信号は、コンピュータ・ネットワーク、電子コンテンツ配信（ECD）アプリケーション、又は、記録担体（記録可能な若しくはROMの光記録担体、半導体ベースの担体や磁気ベースの担体等など）を介して分配することができる。信号のユーザは次いで、ホスト信号を読み出すよう適合させた装置上（CDプレイヤ上、DVDプレイヤ上、コンピュータ上、携帯型再生装置上、ゲーム・コンソール上など）で信号をレンダリング又は再生することができる。

第１の工程では、参照透かしw_Rが供給又は判定される。参照透かしは、信号のベースバンドに埋め込まれた空間透かしや、周波数領域内で検出される対象の時間透かしなどの何れかの適切なタイプのディジタル透かしであり得る。参照透かしは、ホスト信号に埋め込む対象のマルチビット透かしを生成する（２）ために使用され、暗号化検出鍵を生成する（５）ために使用される。
マルチビット・ペイロードw_pが符号化される（１）。マルチビット・ペイロードは、nビットのペイロードであり得る。nは何れの数でもよい（例えば、透かしを入れた信号の内容の各再生前にペイロードがリアルタイムで抽出されるという要件があり得るので、埋め込む対象の補助データの所望量と、ペイロードの抽出時間との間の妥協点に依存する）。ペイロードは、巡回的に回転させたバージョンの有無がペイロードのビットを表し得るような、参照透かしの巡回的に回転させたバージョンであり得る。一実施例では、ユーザID６や他の識別補助データをペイロードに符号化することができる。

マルチビット・ペイロードw_pが次いで、参照透かし２に付加され、結果として生じるマークがホスト信号３に付加されるので、透かしを入れた信号yが生成される。

y=x+(w_R+w_p)
マルチビット透かし(w_R+w_p)は、ホスト信号のマスキング特性によってスケーリングすることができる（すなわち、知覚マスクをマルチビット透かしに施すことができる）。

参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵h_iも生成される。一実施例では、参照透かしのみがスクランブリング符号c_iでスクランブリングされ、マルチビット・ペイロードが符号化された部分はスクランブリング符号c_iでスクランブリングされない。スクランブリング符号は、ユーザID、及び／又はホスト信号を（例えば、識別子iによって（例えば、識別子iを備えたスクランブル符号を特定のユーザ及び／又は特定の装置に割り当てることによって））読み出すよう適合させた装置と関連付けることができる。スクランブリング符号は、ランダムに生成される鍵であり得る。検出鍵は、

として表すことができる。

図２は、透かし埋め込み処理の概略図を示す。識別子２１、参照透かし２２及びホスト信号２３が透かし埋め込み器２０に入力される。透かし埋め込み器は、マルチビット・ペイロード並びに検出鍵を生成し、埋め込む。埋め込み処理の出力は、暗号化鍵２４、及び透かしを入れた信号２５を含む。

埋め込み処理は、参照透かしを供給する手段（２２）（参照透かしを生成又は選択する手段など）、参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を生成する手段（５）、マルチビット・ペイロードを参照マークに符号化することにより、マルチビット透かしを生成する手段（１）、及びマルチビット透かしをホスト信号に埋め込む手段（３）など）を備える透かし埋め込み器２０（又は符号化器）において実現することができる。前述の手段は通常、ソフトウェア実現形態として又はハードウェア実現形態として別個又は単一の処理装置において実現することができる。

図３は、透かし埋め込み処理の概略図を示す。検出処理は、コンテンツの再生の一部であり得る。透かし検出は、フォレンジック・トラッキングの目的でユーザ装置において、かつ、有効な透かし又はペイロードが信号内で検出された場合にのみコンテンツの再生が行われることをプロトコルが確実にするユーザ装置において実現することができる。

透かし検出器は、信号のタイプに依存し得る。ビデオ信号（MPEGビデオなど）内の透かし検出の場合、透かし検出器は少なくとも部分的にはビデオ（MPEG）復号化器であり得る一方、MP3などのオーディオ信号における透かし検出の場合、透かし検出器は少なくとも部分的にはオーディオ（MP3）復号化器であり得る。検出器は、再生装置自体の一部として、又は再生アプリケーションの一部として実現することができる。

実施例では、透かし検出器３０は、信号内に透かしが実際に存在している旨を確認し、肯定の場合、埋め込まれたマルチビット・ペイロードを抽出するために、透かしが入っている可能性がある信号３１を受け取る。透かし検出器は、透かしを入れた信号に関連付けられた暗号化検出鍵３２を受け取るか、又は暗号化検出鍵３２へのアクセスを有する。検出鍵は、ペイロードでなく、参照透かしのみと関連付けられる。

一実施例では、透かしの検出は、相関ベースの透かし検出器によって得られる。信号及び検出鍵の相関を計算する工程は、内積（信号と検出鍵のd=＜y,h_i＞）を計算する工程を含む。スクランブルされた鍵及び透かしを入れた信号が利用可能であるので、相関化がy及びh_iとの間で行われる。その結果、
d=＜y,h_i＞=xW_R+xC_i+WRC_i+W_RW_R+W_pW_R+W_pC_i
となる。dの値が大きい場合、通常、透かしが存在していることが示される。

透かし検出処理の出力は、再生するための信号３３自体、及びマルチビット・ペイロード３４を含み得る。

検出結果は、歪み成分W_RC_i及びW_PC_iを含むことが分かる。したがって、検出性能は、スクランブリング符号C_iに制約を加えることによって最適化することができるので、(W_RC_i+W_pC_i)が最小にされるという要件を満たすスクランブリング符号C_iのみが最小にされる。
図４は、本発明の実施例による、相関ベースの検出器のペイロード抽出処理の概略図を示す。信号yは第１の工程において前置処理する（４０）ことができる。前置処理は埋め込み方法に依存し得るものであり、前置処理は例えば、別の領域への信号の変換（例えば、離散フーリエ変換、離散コサイン変換等による）などの前置フィルタリングであり得る。信号が、検出鍵h_iと相関化され（４１）、ペイロードが抽出される（４２）。例えば、参照パターンとペイロード・シーケンスとの間の相対回転を求めることによる。

透かし検出器３０は、参照透かし及びマルチビット・ペイロードを含むデータ信号を受け取る手段（３１）と、参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を供給する手段（３２）と、暗号化検出鍵に基づいて、マルチビット・ペイロードをデータ信号から抽出する手段（３４）とを備え得る。前述の手段は通常、ソフトウェア実現形態として又はハードウェア実現形態として別個又は単一の処理装置において実現することができる。

本発明の局面は全て、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアや、これらの何れかの組み合わせをはじめとする何れかの適切な形態で実現することが可能である。本発明、又は本発明の構成の一部は、1つ又は複数のデータ・プロセッサ上及び/若しくはディジタル信号プロセッサ上で実行するコンピュータ・ソフトウェアとして実現することが可能である。本発明の実施例の構成要素及び構成部分は、何れかの適切な方法で物理的に、機能的に、及び論理的に実現することができる。実際に、機能は、単一の装置において、複数の装置において、又は、他の機能的装置の一部として実現することができる。そういうものとして、本発明は、単一装置において実現することができ、又は、別々の装置及びプロセッサに物理的及び機能的に分散させることができる。

本発明は、特定の実施例に関して説明したが、本明細書及び特許請求の範囲記載の特定の形態に限定することを意図するものでない。むしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。

本願に記載した実施例の具体的な詳細は、限定ではなく説明の目的で記載して、本発明が明瞭かつ徹底的に分かるようにしている。しかし、本開示の趣旨及び範囲からかなり逸脱する訳でない限り、本明細書及び特許請求の範囲記載の詳細に厳密に従わない他の実施例において本発明を実施することができることを当業者は容易に理解するはずである。更に、この意味合いで、かつ話を簡潔かつ明瞭にする目的で、周知の装置、回路及び方法論の詳細な説明を省略して、不必要な詳細を避け、場合によっては混乱することを避けている。
参照符号を特許請求の範囲に含めている場合、参照符号を含めていることは、単に、話を明瞭にする目的のためであり、特許請求の範囲記載の範囲を限定するものと解されるべきでない。

本発明の実施例による、マルチビット・ペイロードをホスト信号に埋め込むためのストラテジを示す概略図である。 透かし埋め込み処理を示す概略図である。 透かし検出処理を示す概略図である。 本発明の実施例による、ペイロード抽出処理を示す概略図である。

Claims (16)

1. 補助データをホスト信号に埋め込む方法であって、
   参照透かしを供給する工程と、
   前記参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を生成する工程と、
   マルチビット・ペイロードを前記参照透かしに符号化することにより、マルチビット透かしを生成する工程と、
   前記マルチビット透かしを前記ホスト信号に埋め込む工程とを含む方法。
2. 請求項１記載の方法であって、前記参照透かしの巡回的に回転させたバージョンを前記透かしに加えることにより、前記マルチビット・ペイロードが前記参照透かしに加えられる方法。
3. 請求項１記載の方法であって、前記ホスト信号を読み出すよう適合させた装置において前記暗号化検出鍵が透かし検出鍵として使用される方法。
4. 請求項１記載の方法であって、前記参照透かしをスクランブル符号でスクランブルすることにより、前記検出鍵が暗号化される方法。
5. 請求項４記載の方法であって、前記ホスト信号を読み出すよう適合させた装置と前記スクランブリング符号が関連付けられる方法。
6. 請求項４記載の方法であって、前記スクランブリング符号がユーザIDと関連付けられる方法。
7. 請求項４記載の方法であって、ユーザID、及び、前記ホスト信号を読み出すよう適合させた装置と前記スクランブリング符号が関連付けられる方法。
8. 請求項１記載の方法であって、前記ホスト信号のユーザIDが前記マルチビット・ペイロードにおいて符号化される方法。
9. 請求項１記載の方法であって、前記ホスト信号が１つ又は複数のセグメントにセグメント化され、
   前記セグメントの少なくとも１つに対してセグメント透かしが供給され、
   少なくとも１つのセグメント透かしに関連付けられた暗号化セグメント鍵が供給され、
   前記セグメント透かしの少なくとも１つについてマルチビット・セグメント透かしが生成され、
   前記マルチビット・セグメント透かしが、前記ホスト信号のセグメントに埋め込まれる方法。
10. 請求項１記載の方法であって、前記透かしの検出は、相関ベースの透かし検出器によって得られる方法。
11. 請求項１０記載の方法であって、前記検出鍵をスクランブリング符号でスクランブルすることにより、前記検出鍵が暗号化され、前記スクランブリング符号は、前記スクランブリング符号と前記参照透かしとの積と、前記スクランブリング符号と前記マルチビット透かしとの積との和が所定のコスト関数に応じて最小にされるという制約を満たす方法。
12. 請求項１記載の方法であって、前記ホスト信号は、オーディオ、ビデオ、画像、マルチメディア・ソフトウェア、多次元グラフィカル・モデル、ソフトウェア構造のうちの少なくとも１つを備える方法。
13. 補助データをデータ信号から抽出する方法であって、
    参照透かし及びマルチビット・ペイロードを含むデータ信号を受け取る工程と、
    前記参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を供給する工程と、
    前記暗号化検出鍵に基づいて前記マルチビット・ペイロードを前記データ信号から抽出する工程とを含む方法。
14. 透かし埋め込み器であって、
    参照透かしを供給する手段と、
    前記参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を生成する手段と、
    マルチビット・ペイロードを参照マーク内に符号化することにより、マルチビット透かしを生成する手段と、
    前記マルチビット透かしをホスト信号に埋め込む手段とを備える透かし埋め込み器。
15. 透かし検出器であって、
    参照透かし及びマルチビット・ペイロードを含むデータ信号を受け取る手段と、
    前記参照透かしに関連付けられた暗号化検出鍵を供給する手段と、
    前記暗号化検出鍵に基づいて、前記マルチビット・ペイロードを前記データ信号から抽出する手段とを備える透かし検出器。
16. 請求項1記載の方法を実現するコンピュータ読み取り可能なコード。

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