CN100483529C - 水印嵌入和检测 - Google Patents

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Abstract

公开了用于在信息信号中嵌入和检测数字水印的方法和系统。嵌入水印的方法包括以下步骤:提供水印秘密(106);将数字水印嵌入(107)信息信号(101)中,其中利用水印秘密来控制所述嵌入;根据信息信号,计算(102)数字指纹(103);和将所计算的数字指纹存储(104)为参考数字指纹,以及与参考数字指纹相关存储从中能够导出水印秘密的标识符数据项。

Description

水印嵌入和检测

技术领域

本发明涉及在信息信号中嵌入和检测数字水印。 背景技术

在数字信号分配的上下文中,例如经由因特网的分配多媒体内 容,通常期望能够提供保护,以防止分配信号的未授权的进一步分配。 例如,这在分配版权保护材料的情况下是一个重要的问题。这种情况 的一个实例是电子音乐传送系统,其中经由因特网将音频内容(例如, 歌曲)从服务器计算机分配给一个或多个客户端计算机。

数字水印可以嵌入在分配的信息信号中,以便标记分配的内容并 且允许分配者或另一管理机构跟踪分配的内容,例如,跟踪发送给各 个用户的内容。

对于利用嵌入的数字水印跟踪分配的信息信号的潜在威胁是所谓

的拷贝攻击(copy-attack)。在这种攻击中,恶意用户推算嵌入在信 息信号中的数字水印并且将推算的水印嵌入在表示不同信息内容的另 一信息信号中。

由Jiri Fridrich, Proc. ICIP,98, Chicago, 1998的文章"Image watermarking for tamper detection"(用于窜改检效'J的图像印制 水印)公开了一种通过数字照相机将水印嵌入数字图像中的方法,其 中水印敏感地取决于数字照相机的保密密钥并且连续地取决于图像特 征。因此,在这个现有技术方法中,所生成的水印取决于数字图像的 内容,由此减少了将水印未授权拷贝到其它图像的风险。

然而,上述现有技术方法的问题是:例如,由于压缩损失等导致 的内容的恶化,特征检索过程可能失败,由此也降低了水印检测的可 靠性,因为检测过程取决于这些特征数据。

发明内容

利用在信息信号中嵌入数字水印的方法来解决上述和其它问题; 该方法包括:

-提供水印秘密(watermark secret);

-在信息信号中嵌入数字水印,其中通过水印秘密来控制所述嵌入;

-根据信息信号计算数字指紋;

-将所计算的数字指紋存储为参考数字指紋,并且与参考数字指 紋相关存储从中能够导出水印秘密的标识符数据项。

因此,通过将所计算的数字指紋存储为与水印嵌入中使用的水印 秘密相关联的参考指紋,为随后的水印检测器提供鲁棒的机制来识别 内容特定的水印秘密。由于与信息内容的数字指紋相关存储水印秘 密,因此随后利用检测系统可以识别水印秘密,而且识别的指紋不会 由于可能的信息信号恶化而不可识别地被恶化,由此允许检索水印秘 密和增强正确检测水印的能力。

另外,由于不同的水印秘密与不同的信息内容相关联,所以从一 个信息信号到携带不同信息内容的另一信息信号的估算水印的上述拷 贝攻击将产生具有无效秘密的水印,即,将不被成功检测到的水印。 因此,优点是,提供高度保护以避免拷贝攻击。

为了当前说明的目的,术语"信息信号"指包括信息内容的任何 模拟或数字信号或数据,特别地,要被分配的感知信息,诸如图像、 运动图片、音频或上述的组合。这样的信息信号的实例包括多媒体信 号,例如视频信号、音频信号、图像、图片等。在一些实施例中,信 息内容被编码为数字信息信号。例如,可以根据音频编码方案例如 MPEG-1、 MPEG - 2、 MPEG-2 AAC等编码音频信号。

在此,术语"数字指紋,,包括根据任一合适的从表示信息信号中

的信息内容的信息信号中提取鲁棒特征并且以压缩的形式存储提取的 特征的方法中产生的数据项。因此,指紋是所讨论的相应信息内容的 表示。优选地,指紋短于原始信息信号。另外,指紋优选地表示所讨 论的信息信号的最相关的感知特征。这样的指紋有时也称为"鲁棒散 列(robust hash),,。术语"鲁棒散列',指散列函数,其在某一程度 上相对于数据处理和信号恶化是鲁棒的,例如,在音频信号的情况下, 由于压缩/解压缩、编码、AD/DA变换等而可能发生这样的恶化。鲁棒 散列有时也称为鲁棒摘要(robust summary)、鲁棒签名或感知散列。 根据本发明,将大量信息内容的指纹存储在例如数据库中作为参 考指紋。例如,这样的数据库包括大量歌曲、它们的指紋和相关联的 水印秘密或至少从中能够导出水印秘密的标识符数据项。因此,在水印检测期间,通过计算相关信息内容的指紋和通过使用所计算的指纹 作为查找密钥或查询参数在数据库中执行查找或查询来识别信息信号 中的内容。

在一些实施例中,每个数据库记录包括参考指紋和相应的水印秘 密。因此,标识符数据项可以直接地包括水印秘密。在其它的实施例 中,每个数据库记录可以包括标识符数据项,根据预定函数可以从该 标识符数据项中导出水印秘密。例如,标识符数据项可以是或包括内 容标识符,例如歌曲数据库中的歌曲标识符,标识与参考指紋相关的 信息内容。水印秘密然后可以被确定为内容标识符的函数。这具有的 优点是,可以使用证明内容标识符的通用指紋数据库。

在数据库中存储指紋替代信息信号本身,这具有若干优点。下面

举几个示例:

减少了用于数据库的存储器/存储需求。

指紋的比较比信息信号的比较更为有效,因为指紋基本上短于从 中计算这些指紋的信号。

在数据库中搜索匹配指紋比搜索整个信息信号更加有效,因为它 涉及匹配更短的项。

搜索匹配指紋更有可能成功,因为信息信号的小变化(例如,以 不同的格式编码或改变比特速率)不影响指紋。

在Jaap Haitsma, Ton Kalker和Job Oostveen的"Robust Audio Hashing For Content Identification"(用于内容识另寸的鲁才奉音频 散歹'J ) , International Workshop on Content—Based Multimedia Indexing, Brescia, 2001年9月中描述了生成音频指纹的方法的一个 实例,其公开了计算音频指紋以及从这些音频指纹中获得标识符。

术语"数字水印,,包括通过修改信号的釆样将被嵌入在信息信号 中的任何数字数据。优选地,应设计印制水印(watermarking)方案, 以致于该水印是不可感知的,即,它不会显著地影响信息信号的质量。 在许多应用中,水印应进一步是鲁棒的,即在可能的信号处理操作之 后,应该仍能可靠地检测该水印。为了这个描述,数字水印包括水印 有效负载,该有效负载包括待增加到信息信号上的实际消息。基于水 印秘密(也称为印制水印密钥)嵌入数字水印。

术语"水印秘密,,指水印嵌入/检测和/或从水印中提取有效负载所需的秘密参数。这种参数的一个实例是扩频印制水印方案中的伪随

机扩展序列,如在M. D. S訓son, B. Zhu, A. H. Tewf ik和L. Boney的 "Robust audio wa'termarking using perceptual masking"(使 用感知掩蔽的鲁+奉音频印制水印),Signal Processing (信号处理), vol. 66, pp. 337-355, 1998中所述。

本发明的又一优点是:指紋和水印秘密之间的关系不一定依赖于 任何预定的算法。可以任意地选择该关系,优选地选择为一对一关系, 允许从指紋数据中唯一识别水印秘密,并且反之亦然。

在一个优选实施例中,利用计算上难以逆或不可逆的函数(例如, 单向散列函数),使水印秘密与参考指紋相关。因此,该函数包括任 何变换H,其取输入x,并且返回输出h-H(x),以致于对于给定值 h,在计算上不可能找到某一输入x以使H(x) =h。因此,在计算上对 于未授权的用户如果不访问指紋数据库是不可能估算用于给定指紋的 水印秘密,由此增加了该方法的安全性。

在另一优选实施例中,利用与指紋不相关或与与指紋至少只部分 相关的随机处理过程来确定水印秘密。

在又一优选实施例中,数字水印包括表示信息信号的水印有效负 载。优选地,该方法还包括基于从表示信息信号的信息内容的标识符 中导出的加密密钥来编码所述水印有效负载。因此,有效负载取决于 信息内容,由此进一步降低了拷贝攻击的风险。

在从属权利要求中公开了另外的优选实施例。

系统和另外的产品装置来实现:这;二个-生结合第二描述方法所:

的一个或多个益处和优点,并且每一个具有对应于结合第一提到方法 所描述的并且公开在从属权利要求中的优选实施例的一个或多个优选 实施例。

因此,本发明还涉及在信息信号中检测数字水印的方法,该方法

包括:

-提供多个数字参考指紋,从相应的参考信息信号中计算每个数 字参考指紋,其中每个数字指紋与相应的水印秘密相关联; -从信息信号中计算数字指紋;

-从多个数字参考指紋中确定匹配数字指紋为对应于所计算的数字指紋;

-检测根据与匹配数字指紋相关联的水印秘密的数字水印是否存 在于信息信号中。

参考指紋可以被存储远程位置上的数据库中,例如,参考指紋可 以存储在连接到因特网或另一通信网络的服务器上。在这个实施例 中,客户设备计算指紋并且将其经由因特网或其它通信网络发送给服 务器,并且服务器返回相应的标识符数据项,从该标识符数据项中能 够导出相关联的水印秘密。因此,确定匹配数字指紋的步骤包括发送 查询给所述指紋数据库,该查询包括所计算的数字指紋;接收来自指 紋数据库的响应,该响应包括与该匹配数字指紋相关联的水印秘密。

在又一优选实施例中,确定匹配数字指紋的步骤包括基于所提取 的指紋比特的可靠性信息,在指紋数据库中执行查找。

在另一优选实施例中,信息信号包括嵌入的信息信号,并且计算 数字指紋的步骤包括解码所编码的信息信号;以及根据所解码的信息 信号计算指紋。因此,实际指紋与编码方案无关,由此允许更有效和 可靠地从数据库中检索与实际的信息内容相匹配的指紋而不管编码如 何。在此,术语"编码,,预定也包括压缩方案。

应该注意的是,上面和下面所述方法的特征可以利用软件来实现 并且可以在数据处理系统或由于计算机可执行指令的执行引起的其它 处理手段(装置)来实现。这些指令可以是加载到存储器(例如RAM)、 来自存储媒体或经由计算机网络来自另 一计算机的程序代码装置。可 替换地,可以通过硬连线的电路替代软件或与软件的组合来实现所描 述的特征。

在此以及在下文中,术语"处理装置"包括通用或专用可编程凝: 处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻 辑阵列(PLA)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用电子电路等或其组 合。

本发明还涉及用于在信息信号中嵌入数字水印的设备;该设备包

-用于在信息信号中嵌入数字水印的装置,其中利用水印秘密来 控制所述嵌入;

-用于从信息信号中计算数字指紋的装置;以及-装置,用于将计算的数字指紋存储为参考数字指紋并且用于与 该参考数字指紋相关存储能够从中导出水印秘密的标识符数据项。

本发明还涉及用于在信息信号中检测数字水印的设备,该设备包

括:

-用于提供多个数字参考指紋的装置,从对应的参考信息信号中 计算每个数字参考指紋,其中每个数字指紋与相应的水印秘密相关

联;

-用于从信息信号中计算数字指紋的装置;

-用于从多个数字参考指紋中确定匹配数字指紋对应于所计算的 数字指纹的装置;

-用于检测根据与匹配数字指紋相关联的水印秘密的数字水印是

否存在于信息信号中的装置。

用于提供多个参考指紋的装置可以包括用于存储这样的数据项的 存储媒体和/或用于接收这样的数据项的通信装置和/或适于提供这种

数据项的任何其它电路或设备。

特别地,用于提供多个数字参考指紋的装置可以包括用于访问存 储媒体的任何电路或设备。例如,上述装置可以包括例如经由有线或 无线数据链路传递数据的任何电路或设备。这种通信电路或设备的实 例包括网络接口、网络卡、无线电发射机/接收机、线缆调制解调器、 电话调制解调器、综合业务数字网(ISDN)适配器、数字用户线(DSL) 适配器、卫星收发信机、以太网适配器等。

可替换地或附加地,用于提供多个数字参考指纹的装置可以包括 用于存储数字参考指紋的合适存储媒体。存储媒体的实例包括磁带、 光盘、数字视频盘(DVD)、压缩盘(CD或CD-ROM等)、袖珍盘、硬 盘、软盘、铁电存储器、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、 EPR0M、只读存储器(ROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随 机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、铁磁存 储器、光存储器、电荷耦合设备、智能卡、PCMCIA卡等。

本发明还涉及数据库系统,包括:

-存储媒体,其上面存储多个数字参考指紋,从相应的参考信息 信号中计算每个数字参考指紋,并且其上面与每个数字参考指紋相关 存储从中能够导出与所述数字指紋相关联的相应水印秘密的相应标识符数据项;

-用于接收来自水印处理系统的对于适合作为输入的水印秘密的 请求的装置,用于将数字水印嵌入信息信号中,该请求包括由水印处 理系统根据信息信号计算的数字指紋;

-用于从多个数字参考指紋中确定匹配数字指紋为对应于所计算 的数字指紋的装置;和

-用于发送响应给水印处理系统的装置,该响应包括与所确定的 匹配数字指紋相关存储的标识符数据项。

附图说明

本发明的这些和其它方面从下面参考附图所描述的实施例中将是

显而易见的并将结合这些实施例来阐述,在附图中:

图1示出了用于嵌入水印的系统的一个实施例的方框图;

图2示出了用于检测水印的系统的一个实施例的方框图;

图3示意性地示出了指紋数据库模块的一个实施例;

图4示出了具有水印嵌入的音乐传送系统的一个实施例的方框

图;以及

图5示出了图4的音乐传送系统的水印检测系统的方框图。 具体实施方式

图1示出了用于嵌入水印的系统的一个实施例的方框图。该系统 接收信息信号101,在该信息信号中嵌入水印108,从而产生印制水印 的信息信号109。该系统包括指紋计算块102,该指紋计算块102接收 信息信号101并且从信息信号的信息内容中计算一个或多个指紋 103。

该系统还包括指紋数据库存储模块104,该指紋数据库存储模块 104接收来自指紋计算块102的一个(或多个)计算的指紋103和将 与该指紋相关联的水印秘密106。可以根据由指紋计算块102计算的一 个(或多个)指紋或者与该指紋无关地生成水印秘密。

应该注意的是,代替数据库105,可以利用不同的方式将参考指紋 存储为例如文件系统中的文件。数据库系统的优点是:在存储大量的 参考指紋时,该数据库系统允许有效的搜索。

该系统还包括接收信息信号101、水印秘密106和待嵌入信息信号 101中的水印有效负载108的水印嵌入模块107。水印嵌入模块基于水印秘密106将水印有效负载108嵌入信息信号中并且生成其中具有嵌 入的水印108的相应印制水印的信息信号109。水印秘密106确定嵌 入处理的一个或多个参数。在不知道水印秘密的情况下,不能从水印 信号中提取水印有效负载。例如,在不知道如在M.D.Swanson, B.Zhu, A.H.Tewfik和L.Boney 的 "Robust audio watermarking using perceptual masking"(使用感知掩蔽的鲁棒音频印制水印),Signal Processing (信号处理),vol. 66, pp. 337-355, 1998中所描述的扩展 序列的情况下,也不能够检测到嵌入信息载体中的水印及其有效负 载。

图2示出了用于检测水印的系统的方框图。该检测系统包括指紋 计算块102和结合图1所描述的指紋数据库105。该检测系统接收印制 水印的信息信号201,将该信息信号馈送到指紋计算块102中。所计算 的指紋103被馈送给指紋数据库模块204,该指紋数据库模块访问指紋 数据库105。根据所计算的一个(或多个)指紋与数据库105中的参考 指紋的比较,指紋数据库模块204识别匹配参考指紋并且检索对应相 关联的水印秘密106。

将水印秘密106 4贵送到水印检测块202中,该水印检测块还接收 印制水印的信息信号201。水印检测块202基于水印秘密检测嵌入的水 印、提取水印有效负载并且输出水印有效负载203。

图3示意性地示出了指紋数据库模块的一个实施例。该指紋数据 库模块204包括输入模块301、数据库管理系统(DBMS )后端模块303 和响应模块304。

输入模块301接收音频指紋并且将该指紋提供给DBMS后端模块 303。 DBMS后端模块303对数据库105执行查询,以识别任何匹配参 考指纹,并且检索与该匹配参考指紋相关联的任何附加数据。如图3 所示,数据库105包括指紋FP1、 FP2、 FP3、 FP4、 FP5和对应相关联 的附加信息组Dl、 D2、 D3、 D4、 D5,包括内容标识符和/或水印秘密 和/或其它的标识符数据项。国际专利申请WO 02/065782 (该申请在 此全部参考引用)描述了各种匹配策略,用于将为视频剪辑计算的指 紋与数据库中所存储的指紋相匹配。国际专利申请WO 02/065782还公

开了一种有效的方法,用于将表示未知信息信号的指紋与数据库中存 储的标识信息信号的多个指紋相匹配,以识别未知信号。这个方法使用所提取指紋比特的可靠性信息。通过计算信息信号的特征并且对所 述特征取阈值以获得指紋比特来确定指紋比特。如果一个特征具有非

常接近阈值的一个值,则信号中的小变化可能导致具有相反值的指紋 比特。特征值和阈值之差的绝对值用于将每个指纹比特标记为可靠的 或不可靠的。因此,可靠性用于改进实际的匹配过程。

可以以各种方式来组织数据库105,以最优化查询时间和/或数据 组织。在设计数据库105中的表时,应该考虑来自输入模块301的输 出。在图3所示的实施例中,数据库105包括具有条目(记录)的单 个表,这些条目(记录)包括对应的指紋和标识符数据项。DBMS后端 模块303将查询的结果馈送给响应模块304,该响应模块304将该结 果返回给请求应用,例如,上文和下文中所述的水印检测系统。

在一个实施例中,存储每个参考指紋以及相关联的水印秘密。在 其他实施例中,存储每个参考指紋以及内容标识符,以便能够根据内 容标识符计算水印秘密。

图4示出了具有水印嵌入的音乐传送系统的一个实施例的方框 图。该系统包括内容数据库401,该内容数据库401包括原始音频轨迹 (track),例如,诸如在脉码调制(PCM)表示中被表示为采样值的 序列。在预处理模块438中,处理存储在数据库401中的内容,从而 得到预处理的信息,该预处理的信息被存储在数据库系统408中。特 别地,预处理模块438包括音频印制水印(AWM)预计算模块402,该 音频印制水印(AWM )预计算模块402接收PCM音频轨迹并且处理它们, 从而产生由随后的水印嵌入所使用的信息。这个信息将被称为AWM补 充信息(side information)。能够被预计算的补充信息的实例包括 例如心理声学模型参数和本地水印功率值。因此,通过提供不取决于 水印秘密的预计算的信息,随后的水印嵌入过程更加有效。在数据库 系统408的数据库405中存储预计算的补充信息。预处理模块438还 包括编码器模块403,该编码器模块403根据合适的音频编码(AC) 方案,例如#4&高级音频编码(AAC)方案或任何其它合适标准或专用 方案编码原始音频轨迹。编码的音频轨迹被存储在数据库系统408的 内容数据库4 06中。预处理模块4 38还包括指紋提取模块4 04,该指 紋提取模块404从原始音频轨迹中计算一个或多个指紋。所提取的指 紋和标识音频轨迹的歌曲ID被存储在数据库系统408的指紋数据库407中。在Jaap Haitsma, Ton Kalker和Job Oostveen的"Robust Audio Hashing For Content Identification" (ibid)(用于内容 识别的鲁棒音频散列)中描述了产生音频指紋的方法的一个实例。

该系统还包括印制水印模块4 2 8 ,该印制水印模块4 2 8接收来自内 容数据库406的编码音频轨迹、来自数据库4 05的相应AWM补充信息 和来自指紋数据库407的相应歌曲ID (SID) 416。该印制水印模块还 接收标识歌曲当前情况的歌曲计数器C。例如,每次调用印制水印过程 时,可以递增该计数器,由此标识由嵌入过程产生的实际的音频文件。 根据上面的输入,印制水印模型428产生印制水印的编码音频文件 429。

特别地,印制水印模块428包括单声道(mono)解码器409,用 于解码从内容数据库403中接收的编码音频文件。单声道解码器产生 单声道音频文件414,例如单声道PCM文件,并且将该单声道音频文件 馈送到水印嵌入模块410。该水印嵌入模块还接收对应于当前音频文件 的AWM补偿信息412,据此嵌入水印。水印嵌入模块410还接收来自 秘密生成器415的内容相关的水印秘密430和来自有效负载编码器42 0 的水印有效负载421。水印嵌入模块410根据所接收的水印秘密430 和水印补充信息412将水印有效负载421嵌入单声道PCM文件414并 且将印制水印的PCM文件馈送到编码器模块411。该编码器模块411 重新编码印制水印的音频文件,从而产生印制水印的编码音频文件 429。优选地,重新编码器411还接收附加的编码信息,例如AAC补充 信息,用于确保有效的重新编码原始音频信息。

秘密生成器415基于从指紋数据库407中接收的对应于当前音频 文件的歌曲ID (416)生成秘密430。因此,对于每个歌曲ID,生成 不同的秘密S = Secret (SID)。在一个实施例中,函数Secret(秘密) (SID)是一个在计算上难以逆的函数,例如歌曲ID的单向散列函数。

有效负载编码器420接收来自有效负载生成器418的水印有效负 载和来自指紋数据库的歌曲id 416。反过来,有效负载生成器接收歌 曲计数器C (417)并且根据用于合适选择的函数'Payload,的 Pl^Payload(C)生成计数器相关的有效负载419。有效负载编码器"0 使用歌曲相关的加密密钥Kp执行计数器相关的有效负载419的(n, N) 编码。特别地,有效负载编码器接收歌曲ID (SID),生成密码密钥KP=KP (SID)作为歌曲ID的函数,并且根据有效负载419生成码字以 及密码密钥KP。因此,假定有效负载419包括n比特,则(n, N)編 码产生包括N比特的码字,其中N>n并且通过增加合适的填充比特(例 如,全零)扩展n比特字,而且随后利用密钥L加密N比特码字,得 到最终的N比特字。应该注意的是,只有某些N比特字构成(n, N) 编码的有效码字,由此减少了假的正码字的风险,即减少了偶然生成 有效计数器序列的风险。

因此,有效负载编码器生成有效负载P-P(PL,Kp),将该有效负载 馈送给水印嵌入器。有利的是有效负载P取决于有效负载计数器C和 歌曲ID,由此降低了成功的拷贝攻击的风险并且允许跟踪所生成的音 频文件。

该系统还包括加密模块424,该加密模块424接收来自水印模块的 印制水印的音频文件429。加密模块424还接收来自密钥生成模块423 的加密密钥L。反过来,密钥生成模块423接收消费者或客户的消费 者或客户ID (CID) 422,所产生的印制水印的音频文件将被分配给该 消费者或客户。根据消费者ID,密钥生成模块根据任何合适的密码密 钥生成算法生成密码密钥L = L (CID)。加密模块424基于密钥L 来加密印制水印的编码音频文件429,得到加密的印制水印的编码音频 文件425,该加密的印制水印的编码音频文件425已准备好分配给消费 者,其中加密模块424可以执行加密算法,例如三重DES、 AES或任何 其它合适选择的算法。例如,可以将文件425转送给下载服务器,该 下载服务器经由计算机网络将该文件425转送给请求客户。加密模块 424还将条目存储在日志数据库42 7,该条目包括标识所生成的音频文 件的歌曲计数器C和消费者ID (CID),由此允许跟踪当前音频文件到

特定消费者的分配。

图5示出了图4的音乐传送系统的水印检测系统的方框图。该检 测系统接收编码的印制水印音频文件500。检测系统包括解码模块 503,该解码模块503解码编码的文件并且生成解码的音频文件501, 例如单声道PCM文件,将该文件馈送给结合图4所描述的指纹提取模 块404。所提取的指紋504被馈送给数据库模块502,该数据库模块 502使用所提取的指紋作为关键字(密钥)来查询上述的指紋数据库 "7。作为查询的结果,数据库模块502检索相应于数据库4 07中的指紋的歌曲ID (SID)。如果没有发现匹配指紋,则检测系统中断水印检 测并且生成相应的错误消息。数据库模块502将所检索的歌曲ID 416 转送给秘密生成器415,该秘密生成器415生成相应于歌曲ID的水印 秘密,如结合图4所描述的。将水印秘密430转送给水印检测模块505, 该水印检测才莫块505接收印制水印的音频文件501和水印秘密430并 且根据秘密430从音频文件中提取水印。所提取的水印被馈送给有效 负载解码模块506,该有效负载解码模块506解码来自水印的水印有效 负载。解码模块506执行图4的有效负载编码器420的逆运算,即有 效负载解码模块5 06接收来自数据库模块5 02的歌曲ID,生成密码密 钥KP = KP (SID)并且利用这个密钥Kp执行(n, N)解码,从而产生解 码的有效负载。解码的有效负载被馈送给验证模块507,该验证模块 507根据有效负载PL计算歌曲计数器C并且查询结合图4所描述的日 志数据库427,以检索相应的消费者ID508。因此,验证模块507执行 图4的模块418所执行的处理的逆处理,以确定歌曲计数器C。从日志 表427中检索的消费者或客户ID (CID)然后可以用于将印制水印的 音频文件501跟踪返回到它最初被分配给之的消费者或客户ID。

应该注意的是,上述安排可以利用通用或专用可编程微处理器、 数字信号处理器(DSP )、专用集成电路(ASIC )、可编程逻辑阵列(PLA )、 现场可编程门阵列(FPGA)、专用电子电路等或其组合来实施。

应该注意的是,上述实施例说明了而不是限制本发明,并且在不 偏离所附权利要求的范围的情况下,本领域的技术人员将能够设计许 多可替换的实施例。

例如,本发明并不限于音频文件,而可以结合任何其它的信息信 号例如电影、图片、多媒体数据等一起使用。

在权利要求中,置于括号之间的任何参考符号不应构成限制该权 利要求。词"包括,,并不排除除了权利要求中所列之外的其它元件或 步骤的存在。元件前面的词"一,,或"一个"并不排除多个这种元件 的存在。

通过包括若干不同元件的硬件和通过合适编程的计算机,能够实

施本发明。在列举若干装置的设备中,可以利用同一硬件项来实施这

些装置中的几个。在相互不同的从属权利要求中叙述了某些措施的唯 一事实并不表示不能够有利使用这些措施的组合。

Claims (13)

1. 一种在信息信号中嵌入数字水印的方法,该方法包括:-利用在计算上难以逆或不可逆的函数,从标识符数据项(416)中导出(415)水印秘密(106,430);-在信息信号(101,414)中嵌入(107,410)数字水印(421),其中利用该水印秘密来控制所述嵌入;-从该信息信号中,计算(102,404)数字指纹(103);-将所计算的数字指纹存储(104)作为参考数字指纹,并且与该参考数字指纹相关存储所述标识符数据项。
2. 根据权利要求l的方法,其中该信息信号是音频信号,该数字 指紋是音频指紋,并且该数字水印是音频水印。
3. 根据权利要求1或2的方法,其中计算的数字指紋和该标识符 数据项存储在指紋数据库中。
4. 根据权利要求1的方法,其中该数字水印包括水印有效负载 (419),并且其中该水印有效负载表示该信息信号。
5. 根据权利要求4的方法,还包括:根据从表示该信息信号的信 息内容的标识符(416)中导出的加密密钥(Kp),编码(420 )所述水 印有效负载。
6. 根据权利要求l的方法,其中该信息信号是视频信号。
7. —种在信息信号中检测数字水印的方法(500 ),该方法包括: -提供(407 )多个数字参考指紋,其中从各自的参考信息信号中计算每个数字参考指紋,以及其中每个数字参考指紋与相应的标识符 数据项(416)相关联;-从信息信号中,计算(404 )数字指紋;-从多个数字参考指紋中,确定(502 )匹配数字指紋为对应于所计算的数字指紋;-利用在计算上难以逆或不可逆的函数,从该标识符数据项中导 出(415)水印秘密(430 );-根据该水印秘密,检测(505 )数字水印是否存在于该信息信号中。
8. 根据权利要求7的方法,其中确定匹配数字指紋包括: 发送查询给指紋数据库,该查询包括所计算的数字指紋;和从该指紋数据库中,接收包括该标识符数据项的响应。
9. 根据权利要求8的方法,其中发送查询和接收响应包括经由通 信网络通信。
10. 根据权利要求7-9之中任何一项权利要求的方法,其中该信 息信号包括编码的信息信号;并且计算数字指紋包括解码所编码的信 息信号以及根据所解码的信息信号来计算指紋。
11. 根据权利要求7的方法,其中确定匹配数字指紋包括:根据 有关所计算的数字指紋的可靠性信息,在指紋数据库中执行搜索。
12. —种用于在信息信号中嵌入数字水印的设备,该设备包括:-用于利用在计算上难以逆或不可逆的函数从标识符数据项 (416)中导出水印秘密(106, "0)的装置;-用于在信息信号中嵌入数字水印的装置(107, 428 ),其中利 用该水印秘密来控制所述嵌入;-用于根据信息信号来计算数字指紋的装置(102, 4(H);和 -装置(105, 407 ),用于将计算的数字指紋存储作为参考数字 指紋,并且用于与该参考数字指紋相关存储所述标识符数据项。
13. —种用于在信息信号中检测数字水印的设备,该设备包括: -用于提供多个数字参考指紋的装置(105, 407 ),其中从各自的参考信息信号中计算每个数字参考指紋,以及其中每个数字参考指 紋与相应的标识符数据项(416)相关联;-用于根据信息信号来计算数字指紋的装置(102, 40O ;-用于从多个数字参考指紋中确定匹配数字指紋为对应于所计算 的数字指紋的装置(204, 502 );-用于利用在计算上难以逆或不可逆的函数从标识符数据项中导 出("5)水印秘密(430 )的装置;和-用于根据水印秘密来检测数字水印是否存在于信息信号中的装 置(202, 505 )。
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