JP4164494B2 - デジタルデータシーケンスの識別 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルデータシーケンスの識別を可能にする方法及びシステムに関する。

オーディオ、画像及び画像シーケンスのようなメディアコンテンツの取り扱いは、この１０年又は２０年の間に“デジタル時代”に入った。生成されたますます多くのメディアコンテンツが生成され、記憶され、コンピュータ記憶メディア及びデジタル伝送ネットワークのようなデジタル手段を介して送信される。言うまでもなく、これは利点及び問題、具体的には該メディアコンテンツの所有権の証明のような法的問題に関する問題及び該コンテンツの不正コピーの問題を生じた。

従来の技術はデジタルメディアコンテンツを識別するために少なくとも２つの技術を含む。これらはウォーターマーキングとフィンガープリンティングである。

ウォーターマーキング技術は、唯一の識別子、即ちビットのデジタルシーケンスがコンテンツ内に気付かれないように隠され、識別及び認可のような更に他の処理のためにレシーバにより抽出されることができるということで要約されることができる。しかしながら、ウォーターマーキング技術の問題は、グローバルに唯一の識別を可能にするためには大量のビットが埋め込まれる必要があるが、このような大きな識別子を隠すことは非常に難しく、これが埋め込まれているメディアシーケンスからこれを除去することを不可能に又は非常に難しくする。

フィンガープリント技術は、前記コンテンツを表すデジタルメディアシーケンスの唯一のフィーチャを認識するステップと、これらの唯一のフィーチャを理想的には唯一であるビットシーケンス、即ちフィンガープリントに変換するステップとを含む。このフィンガープリントは、他のフィンガープリントと比較されることができ、これにより前記コンテンツを他のメディアシーケンスに対して識別する。しかしながら、フィンガープリンティングの問題は、特定のフィンガープリントがメディアシーケンスの２つ以上のフィンガープリントと照合する可能性があることである。この問題は、前記フィンガープリンティング技術が前記フィンガープリント内の“信用できない”ビットを無視するステップを含む場合、即ちノイズ等に対する特定のレベルの強固さ（robustness）が必要とされる場合に、更に強調される。

ＵＫ特許出願公開番号２３６１１３６に開示されるような従来技術において、前記ウォーターマーキング技術及びフィンガープリンティング技術は、デジタルオーディオ／ビデオストリームの識別を向上するために組み合わされている。デジタルデータストリームの出所を証明する手順を向上するために、ウォーターマークの形式の識別コードがデータに挿入され、署名が前記データに基づいて計算される。前記ウォーターマーク及び前記署名は、従って出所を証明する２つの独立な手段を提供する。

本発明の目的は、デジタルメディアシーケンスの識別を単純化する手法の問題に対して解決法を提供することである。

この目的は、添付の請求項に記載の方法、システム及びコンピュータプログラムとして２つの態様により達成される。

詳細には、本発明の第１の態様によると第１デジタルデータシーケンスを識別する方法、システム及びコンピュータプログラムが提供される。前記方法は、前記第１シーケンスの少なくとも一部に基づいて第１デジタルフィンガープリントを計算するステップを有する。このフィンガープリントは、この場合、少なくとももう１つの第２デジタルデータシーケンスに関する少なくとも第２フィンガープリントと比較される。前記比較の結果に依存して、対応する前記第１データシーケンス及び第２データシーケンスに関連する少なくとも１つのデジタルウォーターマークが比較され、前記比較からの結果として、これにより前記第１データシーケンスの同一性（identity）を確立することが可能である。

本発明の第２の態様によると、第１デジタルデータシーケンスの識別を可能にする方法、システム及びコンピュータプログラムが提供される。前記方法は、前記第１シーケンスの少なくとも一部に基づいて第１デジタルフィンガープリントを計算するステップを有する。このフィンガープリントは、この場合、少なくとももう１つの第２デジタルデータシーケンスに関連する第２フィンガープリントと比較される。前記比較の結果に依存して、前記第１シーケンスに関連するウォーターマークは、前記データシーケンスの識別を可能にする際に更に使用するために記憶される。

更に、前記ウォーターマークの使用は、前記第１フィンガープリントに含まれる情報又は前記フィンガープリントと前記データベースに既に記憶されたフィンガープリントとの間の差に依存して計算されるウォーターマーク情報の使用を含む。

本発明により得られる技術的効果は、従ってウォーターマーキング及びフィンガープリンティングの条件付きの組み合わせによりデータシーケンスの識別を可能にすることであり、これは混成識別方法及びシステムとして、又は符号化する態様及び複合する態様で説明される本発明の２つの態様として見られることができる。

コンテンツアイテム、即ちメディアアイテム又はメディアアイテムの一部を表すデジタルシーケンスが識別のために受信される場合に、フィンガープリントは計算され、好ましくは適切なメタデータと一緒にデータベースに追加される。新しく計算された前記フィンガープリントは、前記データベースに既に存在するフィンガープリントと比較される。もし新しく計算された前記フィンガープリントと既存のフィンガープリントとの間に十分に小さい距離が存在することが見つかれば、ウォーターマークは前記データシーケンスのコンテンツに埋め込まれる。このウォーターマークは好ましくは追加の識別情報を含む。この識別情報は、この場合、好ましくはこのコンテンツアイテムに対するデータベース項目にメタデータとして追加される。

前記メディアシーケンスの識別は、この場合、以下のように進行することができる。識別されるべきシーケンスが受信され、前記識別されるべきシーケンスのフィンガープリントが計算される。前記フィンガープリントに基づくデータベース検索は、１つ又は複数の照合を生成し、前記照合全てが、特定の度合いで前記計算されたフィンガープリントに似ている。もし１より多い照合があれば、前記シーケンス内でウォーターマークを検出する少なくとも１回の試みが行われる。もしウォーターマークが見つかれば、前記ウォーターマークの少なくとも一部が抽出され、識別されるべき前記メディアシーケンスに似ているシーケンスの中から前記照合の１つを選択するために使用される。

前記ウォーターマーク又は前記ウォーターマークの一部は、この場合、前記メディアシーケンスの識別子である。前記識別子は好ましくは前記コンテンツアイテム自体を表すが、例えば放送モニタリングに対するコンテンツ所有者をも表すことができ、さもなければ前記メディアシーケンスとプロバイダ又は所有者等との間の関連性を供給することができる。

事実上、本発明は３つの異なるサブプロセス、即ち埋め込みプロセス、データベース記憶プロセス及び検出（即ち識別）プロセスに分割されることができる。前記埋め込みプロセス中に、フィンガープリント及びウォーターマークを含む前記データベースが記述されたように生成される。前記ウォーターマークの情報に含まれる１つ又は複数のパラメータは、全体的に又は部分的に、フィンガープリントが前記データベース内に存在するフィンガープリントと比較される比較動作の結果により決定される。前記データベース記憶プロセス中に、前記ウォーターマークの情報が加えられる。このような情報の例は、ウォーターマークのタイプ、ウォーターマークキー、ペイロード等である。前記データベースへの情報の記憶は、前記データベース内の情報が、未来の検出／識別プロセス中の後の前記データベースの鑑定（consultation）の間にますます使用されるという点で“トレーニング”プロセスと見なされることができる。

前記検出プロセスは、デジタル信号が前記ウォーターマーク並びにフィンガープリント及びメタデータの前記データベースを使用して識別される識別プロセスとして最も単純に説明される。

本発明の利点は、全ての考慮されるコンテンツアイテムの一部のみにウォーターマークが与えられる必要があることである。前記データベース内の２つの項目間の“クラッシュ”のリスクがある場合に限る、即ち前記メディアシーケンスを他のメディアシーケンスと混同するリスクがある場合に限る。これは、ウォーターマークを与えられたコンテンツアイテムの総数が純粋なウォーターマークに基づく識別システム内より少ないことを意味する。結果として、前記識別子はウォーターマークを与えられた少数のコンテンツアイテムの中で唯一であることのみが必要なので、埋め込まれるべきウォーターマークの形式の前記識別子は、従来技術と比較した場合、より小さくなることができる。これは前記ウォーターマークの所要容量を減少することができる。

本発明はここで複数の図を参照して好適な実施例として記述される。

ウォーターマーキング技術及びフィンガープリント技術を組み合わせる方法及びシステムはここで幾らか詳細に記述される。当業者が認識するように、前記方法及びシステムの両方は、処理手段及びメモリユニット並びに一般的な特徴を持つ又は特殊な特徴を持つ通信手段を含む。即ち、ハードディスク及びＣＤ／ＤＶＤレコーダのような周辺ユニットを有し、インターネットのようなデジタルネットワークに接続された汎用コンピュータが本発明の実施において使用されてもよい。プロセッサとメモリユニットと通信手段とを有する、特に本発明を実施することのみができるように設計されたシステムも実現可能であり、コンピューティングシステムのハードウェア及びソフトウェアを設計する当業者にとっても実現可能である。

図１は、バス１０４を介して相互接続されたプロセッサ１０１と、メモリユニット１０２と、入力／出力ユニット１０３とを有するコンピューティングシステム１００の概略的なハードウェア図を示す。システム１００はデジタル通信ネットワーク１０５に接続され、デジタル通信ネットワーク１０５を介して例えばオーディオ、ビデオ又はシステム１００とプロバイダ１０６とユーザ１０７とが通信することを望む他のシーケンスを含むデジタルメディアシーケンスの形式で情報を通信する。当業者が理解しているように、システム１００は複数の追加ユニットを含むことができる。

ここでデジタルメディアシーケンスが前記システムにより処理される本発明による方法の説明を始めると、システム１００の初期状態が定められる。

まず図２を参照すると、これは、好ましくはシステム１００のメモリユニット１０２において実現される以前に設定されたデータベース２００を図示する。データベース２００は連続番号２０１により参照されるデジタルメディアシーケンスのフィンガープリント２０２の形式で情報を有する。データベース２００内のフィンガープリント２０２は、当業者が理解しているように、対応するメディアシーケンスのコンテンツに基づいて計算された数字のシーケンスである。フィンガープリント２０２に関連するのはウォーターマーク２０３である。しかしながら、空のウォーターマーク位置２０４及び２０５により示されるように、全てのフィンガープリント２０２が関連するウォーターマーク２０３を持つわけではなく、これは、上で提示されたように、全ての考慮されるメディアシーケンスの一部のみにウォーターマークが与えられる必要があるという本発明の利点を説明する。追加情報、即ち前記対応するメディアシーケンスに関連するメディアコンテンツ“メタデータ”もデータベース２００に収容されることができる。

本発明による方法に関する説明を続けると、ここで図１、２及び３の全てが参照される。図３はシステム１００により実行されるステップを有するフローチャートを示す。

入力ステップ３０１において、デジタルメディアシーケンスはメディアシーケンスプロバイダ１０６から入力される。後に続く計算ステップ３０２において、フィンガープリントが計算される。Ｈ_Xにより示される前記計算されたフィンガープリントは、比較ステップ３０３においてＨ_1...Nにより示されるデータベース２００に既に存在するフィンガープリントと比較され、ここで１...Ｎは１とＮとの間のフィンガープリント番号を示す。

決定ステップ３０４において、もし計算されたフィンガープリントＨ_Xと既存のフィンガープリントＨ_1...Nとの間の数学的な距離が十分大きいならば、即ちもしＭが数学的な距離測定値を定め、Ｄ₁が限界距離である場合にＭ(Ｈ_X,Ｈ_1...N)＞Ｄ₁であれば、前記フィンガープリントは唯一のものであるとして定められることが決定される。この場合、このプロセスは記憶ステップ３０７に続き、ここで前記フィンガープリントは前記データベースに記憶され、前記メディアシーケンスと関連付けられる。即ち、前記フィンガープリントが唯一である場合に、フィンガープリントのみに基づく認識が成功する。

しかしながら、もし起こり得る非唯一性が生じるならば、即ちもしＭ(Ｈ_X,Ｈ_1...N)＜Ｄ₁であれば、ウォーターマークＷ_Xが計算ステップ３０５において計算され、埋め込みステップ３０６においてメディアシーケンスＸに埋め込まれる。このウォーターマークは、比較ステップ３０３の間に得られた結果に基づく追加の識別情報、即ち対応するマルチメディア信号の埋め込みに使用されたウォーターマークのセットを含むことができる。このウォーターマークのセットに基づいて、新しいウォーターマークが選択される。例えば前記ウォーターマークに対して新しいキー又は新しいペイロードを選択することによる。これは、この場合、新しいマルチメディア信号に埋め込むのに使用される。

唯一性が決定された場合に関しては、決定ステップ３０４において、前記新しいフィンガープリント及び関連するウォーターマークはデータベース２００に加えられる。

システム１００にメディアシーケンスの識別を要求する場合にユーザ１０７により実行されることができる識別プロセスにおいて、以下のステップは図４のフローチャートに図示されるように前記システムにより実行されることができる。

入力ステップ４０１において、デジタルメディアシーケンスはシステム１００に入力される。後に続く計算ステップ４０２において、フィンガープリントが計算される。Ｈ_Xにより示される前記計算されたフィンガープリントは、比較ステップ４０３においてＨ_1...Nにより示されるデータベース２００に既に存在するフィンガープリントと比較され、ここで１...Ｎは１とＮとの間のフィンガープリント番号を示す。

決定ステップ４０４において、もし計算されたフィンガープリントＨ_Xと既存のフィンガープリントＨ_1...Nとの間の数学的な距離が十分大きいならば、即ちもしＭが数学的な距離測定値を定め、Ｄ₂が限界距離である場合にＭ(Ｈ_X,Ｈ_1...N)＞Ｄ₂であれば、前記フィンガープリントの唯一性が確立され、即ち同一性認識はフィンガープリントのみに基づいている。

しかしながら、もし起こり得る非唯一性が生じるならば、即ちもしＭ(Ｈ_X,Ｈ_1...N)＜Ｄ₂であれば、ウォーターマークＷ_Xが計算ステップ４０５において計算される。前記メディアシーケンスの前記フィンガープリントに数学的に近いことがわかったフィンガープリント２０２に関連するデータベース２００内のウォーターマーク２０３は、この場合、抽出ステップ４０６においてデータベース２００から抽出される。最後に、前記計算されたウォーターマークは、比較ステップ４０７においてこれら抽出されたウォーターマークと比較され、これにより前記メディアシーケンスの唯一性を確立する。

上記の実施例はメディアデータのシーケンスを非常に一般的な様式で説明しているが、何れのタイプのメディアでも該当し、デジタルオーディオ又はビデオシーケンス並びに例えば識別されるべき及び／又は所有者若しくはプロバイダに関連付けられるべき他のデータのシーケンスにより例示されることができることが理解されることに注意すべきである。このようなシーケンスは同等であると見なされ、添付の請求項の範囲内である。

従って、要約すると、デジタルメディアシーケンスの識別は、符号化及び複合プロセスにより実行される。シーケンスが受信され、前記シーケンスのデジタルフィンガープリントが計算される。前記フィンガープリントに基づくデータベース検索は、１つ又は複数の照合を生成し、前記照合全てが、特定の度合いで前記計算されたフィンガープリントに似ている。もし１より多い照合が存在するならば、前記シーケンス内でウォーターマークを検出する少なくとも１回の試みが行われる。もしウォーターマークが見つかれば、前記ウォーターマークの少なくとも一部が抽出され、識別されるべき前記メディアシーケンスに似ている前記シーケンスの中から前記照合の１つを選択するために使用される。

本発明によるシステムを概略的に示す。 本発明によるデータベース構造を概略的に示す。 本発明による方法のフローチャートを示す。 本発明による方法のフローチャートを示す。

Claims (14)

1. デジタルデータシーケンスを識別する方法において、
   前記デジタルデータシーケンスの少なくとも一部に基づいて第１デジタルフィンガープリントを計算するステップと、
   前記第１デジタルフィンガープリントを、データベースに記憶された少なくとも１つの第２デジタルフィンガープリントと比較するステップと、
   前記比較の結果に依存して、前記デジタルデータシーケンスに関連するデジタルウォーターマーク及び前記データベースに記憶された前記第２デジタルフィンガープリントに関連する少なくとも１つのデジタルウォーターマークを比較し、これにより前記デジタルデータシーケンスの同一性を確立するステップと、
   を有する方法。
2. 前記第１デジタルフィンガープリントに含まれる情報に依存して、前記少なくとも１つのデジタルウォーターマークを計算するステップ、
   を更に有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１デジタルフィンガープリントと前記第２デジタルフィンガープリントとの間の前記比較の結果として生じる情報に依存して、前記少なくとも１つのデジタルウォーターマークを計算するステップ、
   を更に有する、請求項１に記載の方法。
4. デジタルデータシーケンスを識別するシステムにおいて、
   前記デジタルデータシーケンスの少なくとも一部に基づいて第１デジタルフィンガープリントを計算する手段と、
   前記第１デジタルフィンガープリントを、データベースに記憶された少なくとも１つの第２デジタルフィンガープリントと比較する手段と、
   前記比較の結果に依存して、前記第１デジタルデータシーケンスに関連するデジタルウォーターマーク及び前記データベースに記憶された前記第２デジタルフィンガープリントに関連する少なくとも１つのデジタルウォーターマークを比較し、これにより前記デジタルデータシーケンスの同一性を確立する手段と、
   を有するシステム。
5. 前記第１デジタルフィンガープリントに含まれる情報に依存して、前記少なくとも１つのデジタルウォーターマークを計算する手段、
   を更に有する、請求項４に記載のシステム。
6. 前記第１デジタルフィンガープリントと前記第２デジタルフィンガープリントとの間の前記比較の結果として生じる情報に依存して、前記少なくとも１つのデジタルウォーターマークを計算する手段、
   を更に有する、請求項４に記載のシステム。
7. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法を実行するようにコンピュータを制御するソフトウェア命令を含むコンピュータプログラム。
8. デジタルデータシーケンスの識別を可能にする方法において、
   前記デジタルデータシーケンスの少なくとも一部に基づいて第１デジタルフィンガープリントを計算するステップと、
   前記第１デジタルフィンガープリントを、データベースに記憶された少なくとも１つの第２デジタルフィンガープリントと比較するステップと、
   前記比較の結果に依存して、前記第１デジタルフィンガープリントを前記デジタルデータシーケンスと関連付けて前記データベースに記憶するか、又は前記デジタルデータシーケンスに関連する少なくとも１つのデジタルウォーターマークを前記デジタルデータシーケンスに埋め込み、前記第１デジタルフィンガープリント及び前記デジタルウォーターマークを前記デジタルデータシーケンスと関連付けて前記データベースに記憶し、これにより前記デジタルデータシーケンスの識別を可能にする情報を提供するステップと、
   を有する方法。
9. 前記第１デジタルフィンガープリントに含まれる情報に依存して、前記少なくとも１つのデジタルウォーターマークを計算するステップ、
   を更に有する、請求項８に記載の方法。
10. 前記第１デジタルフィンガープリントと前記第２デジタルフィンガープリントとの間の前記比較の結果として生じる情報に依存して、前記少なくとも１つのデジタルウォーターマークを計算するステップ、
    を更に有する、請求項８に記載の方法。
11. デジタルデータシーケンスの識別を可能にするシステムにおいて、
    前記デジタルデータシーケンスの少なくとも一部に基づいて第１デジタルフィンガープリントを計算する手段と、
    前記第１デジタルフィンガープリントを、データベースに記憶された少なくとも１つの第２デジタルフィンガープリントと比較する手段と、
    前記比較の結果に依存して、前記第１デジタルフィンガープリントを前記デジタルデータシーケンスと関連付けて前記データベースに記憶するか、又は前記デジタルデータシーケンスに関連する少なくとも１つのデジタルウォーターマークを前記デジタルデータシーケンスに埋め込み、前記第１デジタルフィンガープリント及び前記デジタルウォーターマークを前記デジタルデータシーケンスと関連付けて前記データベースに記憶し、これにより前記デジタルデータシーケンスの識別を可能にする情報を提供する手段と、
    を有するシステム。
12. 前記第１デジタルフィンガープリントに含まれる情報に依存して、前記少なくとも１つのデジタルウォーターマークを計算する手段、
    を更に有する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記第１デジタルフィンガープリントと前記第２デジタルフィンガープリントとの間の前記比較の結果として生じる情報に依存して、前記少なくとも１つのデジタルウォーターマークを計算する手段、
    を更に有する、請求項１１に記載のシステム。
14. 請求項８乃至１０の何れか一項に記載の方法を実行するようにコンピュータを制御するソフトウェア命令を含むコンピュータプログラム。

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