CN101292247A - 有效的水印检测 - Google Patents

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CN101292247A CNA2006800378201A CN200680037820A CN101292247A CN 101292247 A CN101292247 A CN 101292247A CN A2006800378201 A CNA2006800378201 A CN A2006800378201A CN 200680037820 A CN200680037820 A CN 200680037820A CN 101292247 A CN101292247 A CN 101292247A
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Abstract

一种在大量数据信号中有效检测水印的系统和方法。该方法总体上存在于：预滤波所述大量数据信号以便从最终的水印检测中消除那些与当前审查的水印的版权所有者没有明显关系的数据信号的段；然后在与所述审查有关的数据信号的剩余段上执行实际水印检测。预滤波特征由定义一个或多个目标描述符、从数据信号及其内容中提取一个或多个描述符以及在目标描述符和被提取描述符之间进行比较来实现。

Description

有效的水印检测
技术领域
本发明涉及一种水印检测方法；特别地，本发明涉及一种在检测步骤之前利用预滤波步骤的水印检测方法。本发明还涉及用于实现该方法的计算机可读代码并且涉及用于水印检测的系统。
背景技术
数字水印术已被证明是防范受版权保护的资料例如通过计算机网络以数字形式被非法散布、电子内容散布(ECD)应用或者逐个传送的公共散布的有效措施。
通常，数字水印术在于通过在原始数据信号中嵌入信息来改变原始数据信号，所述信息可以用来识别内容创建者或所有者和/或保护原始数据信号的创建者或所有者的版权。数字水印被设计来以数字水印不为人们所察觉或者不为分析该加入了水印的信号的计算机所察觉的方式轻微地改变原始数据信号。水印术通常由其中产生水印的预编码级和代码转换水印嵌入级来实现，在所述代码转换水印嵌入级中，在原始数据信号内的单个或一系列位置处将所述水印添加到原始数据信号中，嵌入了所述水印的这个位置或这些位置通常可以利用先前的密钥知识来访问。最后，水印检测器从该加入了水印的数据信号中提取出该水印，允许版权识别。
为了有效地跟踪原始数据信号在例如互联网的计算机网络中或者互联网内特定数量的服务器中的重新散布，有必要扫描物理上位于许多计算机和/或服务器中的非常大数量的数据信号，检测嵌入的水印并且如果其存在则解码这些嵌入的水印，以便跟踪目标的数字内容的本原及其散布交易。这个过程极其费时，人们将会对一种水印检测的有效系统非常感兴趣，其能够减少所需时间并且简化对计算机网络内原始数字内容的跟踪，并且可以用作防止受版权保护资料的非法散布的有效威慑。
Ho Woo Jang等人的文章“An illegal contents tracing system based onweb robot and fingerprinting scheme(一种基于网络机器人和指纹识别方案的非法内容追踪系统)”，IEEE International Conference on InformationReuse and Integration 2003，IRI 2003，第415-419页中记载了一种与非法内容追踪系统有关的允许有选择地下载数据信号的方法。该方法允许根据文件的大小或者其文件扩展名预先有选择地消除数据信号、文件，作为对其余已下载文件进行水印检测的过程的在先步骤。预先消除具有一定扩展名的文件而不检查该文件的实际内容，可能导致没有考虑其上恶意用户已经改变了扩展名以便隐藏文件内容的那些文件。应当注意，通过预先消除不到10Kb的小尺寸文件来改善处理时间，可能要求被审查计算机网络中的文件的绝大多数都是那个大小，考虑到计算机网络中通信速度的增加以及数据信号大小的演变，这个条件是不现实的。
因此，一种提供取证(forensic)跟踪水印检测的改进的并且更加有效的方法将是有利的。
发明内容
本发明旨在提供用于有效水印检测的改进的手段。优选地，本发明个别地或者以任意组合地缓解、减轻或消除了一个或多个上述或其他缺点。特别地，本发明的一个目的可被视为提供一种用于以节约时间和成本的方式克服先有技术问题的取证跟踪水印检测的方法和系统。
因此，在第一方面，提供了一种用于水印检测的方法，该方法基于目标描述符，该方法包括预滤波步骤和检测步骤，其中：
-预滤波步骤包括步骤：
接收数据信号；
根据该数据信号导出信号描述符；
将该信号描述符与目标描述符进行比较，以便确定该数据信号是不是要考虑作为水印检测中的候选数据信号的信号；以及
-检测步骤包括步骤：在候选数据信号中检测水印，否则忽略该数据信号。
本发明基于这样的观察：特定版权或内容的所有者只对于在计算机网络或者电子内容散布(ECD)应用上可用的一小部分内容拥有权利。结果，在预滤波步骤中，该版权或内容所有者可以排除被审查计算机网络或ECD应用上到实际的水印提取步骤的大多数数据信号、文件。
此外，本发明也基于这样的观察：特定文件内的水印检测通常只在具有一定特性的文件内容的部分上是可行的，所述具有一定特性例如当对音频文件进行水印处理时在中频波段具有足够的能量。因此，也可以排除文件中的部分内容，更进一步减少最终需要被审查以便进行水印检测的数据量。
在下面的描述中，数据信号、数据携带信号和文件应当被理解为指的是一定量的有组织数字数据的单一概念，所述有组织数字数据临时地或者永久地存储在硬盘、磁盘、DVD、CD-ROM、USB密钥或者任何其他类似的只读或读写存储器元件中，和/或从这些存储器元件中访问。
在本申请给出的下列描述中，术语水印将指的是嵌入到数据信号中的任何种类的信息，例如其目的是数据信号内容的所有者的版权保护和/或识别，或者其目的是提供与该数据信号有关的附加信息。
出于许多原因，本发明是特别但非唯一有利的。一个重要的优点在于，本发明允许依照基于用户的预先定义的目标描述符列表丢弃其中版权所有者没有权利的那些数据信号。这将减少水印检测器需要实际处理的数据信号的数量，允许更快地估算被误认为携带了由版权所有者搜索的水印的一组预先确定的数据信号。
如权利要求2中限定的可选特征是有利的，因为预滤波步骤包括若干操作，所述操作可以允许通过将候选数据信号划分成一个或多个段并且选择那些与特定预先定义的特性匹配的段来减少最终的水印检测过程必须施加于其上的数据的数量。
如权利要求3、4和5中限定的可选特征公开了依照数据信号描述符的可能来源的有利实施例。在权利要求3中，数据信号描述符可以衍生自与数据信号关联的元数据。在权利要求4中，数据信号描述符可以衍生自数据信号的性质。在权利要求5中，数据信号描述符可以衍生自数据信号的表示。
如权利要求6中限定的可选特征是有利的，因为通过连续执行两个或多个预滤波步骤，可以显著地减少候选数据信号的数量，所述候选数据信号包括很可能包含由版权所有者搜索的水印的数据信号。
如权利要求7中限定的可选特征公开了依照本方法的步骤的可能分组的有利实施例，其中从数据信号导出描述符以及数据信号的段描述符的导出是在与目标描述符或者目标段描述符的任何比较之前在单个步骤中同时完成的。
如权利要求8中限定的可选特征是有利的，因为水印检测步骤包括解码在水印中编码的有效载荷。
如权利要求9中限定的可选特征是有利的，因为用户可以在数据库中找出可能的目标描述符的列表并且依照所需的预滤波类型选择目标描述符。
如权利要求10中限定的可选特征公开了依照数据信号的可能内容的有利实施例。数据信号可以包括音频、视频、图像、多媒体软件、多维图形模型、软件结构中的至少一种。
在本发明的第二方面，提供了用于执行第一方面的方法的计算机可读代码。
在本发明的第三方面，提供了用于接收数据信号的输入模块、用于存储或者用于提供对目标描述符的访问并且在接收的数据信号中检测水印的计算单元以及用于输出表示数据信号中是否存在水印的信号的输出模块系统；
并且其中所述计算单元进一步执行预滤波步骤和检测步骤：
-预滤波步骤包括步骤：
接收数据信号；
根据该数据信号导出信号描述符；
将该信号描述符与目标描述符进行比较，以便确定该数据信号是不是要考虑作为水印检测中的候选数据信号的信号。
总的说来，可以以本发明范围内可能的任何方式组合和结合本发明的这些不同方面。
本发明第一方面的方法可以针对本发明第三方面的输入模块、计算单元和输出模块来实现。
本发明的这些和其他方面、特征和/或优点根据下文描述的实施例将更加明了，并且将参照这些实施例进行阐述。
附图说明
现在将仅通过举例的方式参照附图来解释本发明，在附图中：
图1表示了概念上的观察结果：特定版权或内容的所有者只对于在计算机网络或者电子内容散布(ECD)应用上可用的一小部分内容拥有权利；
图2为说明依照本发明第一方面用于水印检测的方法的流程图；
图3为说明依照本发明第一方面用于从初始大量数据信号中预滤波出一组具有与特定水印有关的所要求特性的数据信号的方法；
图4为依照本发明一个实施例的多级预滤波器的示意性表示，其中在滤波器的每级中，从初始大量数据信号中消除附加的信号；以及
图5为说明依照本发明第二实施例用于水印检测的系统及其在计算机网络或者ECD应用内与之交互的示意图。
具体实施方式
本发明利用了这样的事实：一般的版权或内容的所有者只对于在计算机网络或者电子内容散布(ECD)应用上可用的一小部分内容拥有权利。图1中从概念上示出了这一点。在特定时间点包含在计算机网络或者ECD应用100中的数据信号的总量包括版权所有者具有权利的那些数据信号110以及版权所有者没有权利的剩余数量的数据信号101。因此，通过引入预滤波功能以便消除版权所有者没有权利的那些数据信号101，将显著地减少涉及实际水印提取所需的处理量。
此外，版权所有者能够访问和/或了解水印生成过程中使用的方法，并且因此将能够确认是否应当在水印提取过程中仅仅考虑数据信号的特定部分。版权所有者具有权利的每个数据信号可以划分成估计包含水印信息的部分或段以及估计不包含水印信息的部分或段。版权所有者具有权利的数据信号110的总量包括一组与所述特定水印提取过程无关的数据信号部分102以及一组与该水印提取过程中有关并且在该过程中被加以考虑的数据信号部分103。
图2中的200从总体上示出了呈示用于水印检测的方法的主要步骤的流程图。作为必要前提，该方法的用户将搜索由特定版权内容的某个已限定水印指示所表征的数据信号。该方法包括步骤：访问置于计算机网络或者ECD应用中的数据信号210；预滤波220该数据信号，以便确定是否应当将它考虑为水印检测中的候选数据信号，决定230是否要将该数据信号考虑为候选数据信号；以及如果该数据信号被考虑为候选数据信号230，那么检测该水印240，否则如果该数据信号不被考虑为候选数据信号，那么忽略250该数据信号。在该方法的一个可能的实现中，将那些被考虑为候选的数据信号包括在候选数据信号列表中，并且在预滤波过程之后对所有候选数据信号执行水印检测过程。
在该方法的另一个可能的实现中，用户访问其中允许访问的计算机网络或者EDC中的计算机或/和服务器，并且访问这些计算机和/或服务器中可用的数据信号。然后对被访问的数据信号总量进行预滤波，以便确定该方法的用户最终感兴趣的并且与所述搜索的特定水印目标匹配的那些数据信号的内容。最后，将实际水印提取应用到预滤波步骤中剩余的那些数据信号的内容上，并且将其中识别出所述水印的数据信号的列表呈现给用户，其然后可以决定是否采取任何进一步的行动。
在图3中示出了一个流程图，其说明用于从初始大量数据信号中预滤波出一组具有与特定水印有关的所要求特性的数据信号的方法。该方法包括步骤：定义针对这些数据信号的目标描述符Gd以及针对这些数据信号的部分或段的目标描述符Gs 310；访问多个计算机或服务器以便下载该方法的用户想在其中搜索所述特定水印的多个数据信号并且将这些数据信号存储在本地存储器中以便进一步可用320。该方法此外还包括步骤：访问存储在本地存储器中的特定数据信号，并且依照数据信号目标描述符的定义导出该数据信号的描述符Gd 330；将该目标描述符与该数据信号的描述符进行比较340；以及将该数据信号包括在包含所述用户可能具有权利的数据信号的数据库中350。该方法还可以包括步骤：将该数据信号划分成一个或多个有可能重叠的段Si360；访问该数据信号的段并且导出所述段的描述符370；将该段的目标描述符与该段的实际描述符进行比较380；以及将该数据信号的段包括在包含所述用户可能具有权利的数据信号的段的数据库中390。
依照用户的考虑，从可能的数据信号目标描述符和/或段目标描述符的列表中选择310特定的目标描述符和/或段目标描述符。版权所有者可能指定当前审查的计算机网络或者ECD中待审查的计算机和/或服务器的特定数量及其位置。然后，访问计算机/服务器，访问相关数据信号并且可以将其下载到本地存储器中以便将来进行处理320。可以从该存储器中访问特定的数据信号，并且可以依照它的当前定义从它导出描述符330，可能可以导出不止一个描述符。然后，在340中比较所述目标描述符Gd和该导出描述符Cd。如果该导出描述符与该目标描述符不匹配，那么丢弃该数据信号，并且将访问下一个数据信号330。如果该导出描述符与该目标描述符匹配，那么将该数据信号添加到包含正被审查的水印的可能数据信号的数据库中350。然后可以将该数据信号划分成一个或多个有可能重叠的段360。顺次访问这些段中的每个，导出其描述符370。然后，在380中比较所述目标段描述符Gs和该导出段描述符
Figure A20068003782000101
。如果该导出段描述符与该目标段描述符不匹配，那么丢弃该数据信号，并且将访问该数据信号的下一个段370。如果该导出描述符与该目标描述符匹配，那么将该数据信号添加到包含正被审查的水印的数据信号可能段的数据库中390。
所述方法的特定实现可以存在于仅仅根据目标描述符、仅仅根据目标段描述符或者根据目标描述符和目标段描述符两者来实现预滤波步骤。
在该方法的另一个可能的实现中，每次从正被审查的计算机网络或者ECD应用中下载单个独立数据信号。在从所述计算机网络或者ECD应用中下载另一个数据信号之前，在所述被下载的数据信号上执行从该数据信号中导出描述符、与目标描述符进行比较、分割该数据信号以及将段描述符与目标段描述符进行比较的步骤。
本发明的不同实施例可以依照其中所述数据信号的描述符所根据的源来实现。
在本发明的一个实施例中，从与内容关联的元数据中导出这些描述符。例如，用户可能对审查包含来自特定艺术家或录音室的歌曲的数据信号感兴趣。在这种情况下，元数据标签可以用在预滤波级220中，以便消除包含来自其他艺术家或录音室的歌曲的数据信号。
在本发明的另一个实施例中，所述描述符可以与数据信号的特定表示关联。例如，用户可能仅对检测包含在具有高质量内容的数据信号中水印感兴趣。在那种情况下，可以将歌曲比特率(采样率)，其为歌曲压缩表示的一种性质，定义为预滤波级220中使用的描述符以便消除低质量的数据信号。
在本发明的另一个实施例中，所述描述符可以与信号自身及其性质而不是其特定表示关联。例如，所述描述符可以是根据所述数据信号计算的指纹。在这种情况下，目标描述符和针对特定数据信号获得的描述符之间的匹配340要求在所希望指纹的数据库中进行搜索。这种描述符可以从压缩比特流或者当前信号表示中导出。所述指纹例如可以计算为数据信号比特流中容易获取的修正离散余弦变换(MDCT)系数的函数。
此外，本发明的不同实施例可以依照其中所述数据信号的段的描述符所根据的源来实现。
在本发明的一个实施例中，所述目标段描述符可以与该段的一定特性关联。例如，它可以基于一定能量水平在数据信号的频谱表示的中频中的存在必要性，所述频谱表示例如来自离散余弦变换(DCT)。因此，所述目标段描述符可以从该数据信号中提取那些在该信号DCT表示的中频系数中具有一定量的能量的段。
预滤波器220可以包括多级滤波器，每级相继消除当前审查的版权所有者没有权利的更多的内容。图4中示出了一种多级预滤波器的示意性表示。多级预滤波器可以包括单独滤波器级的级联，这些滤波器级中的每个都包括使用特定描述符实现实际滤波器的第一步骤410、430、480以及存储包含与所述滤波器级的特定描述符匹配的数据信号的结果的第二步骤420、440、490。其中，在不同滤波中使用的描述符中的每个可以特别地但非唯一地从与所述内容关联的元数据中导出、与所述数据信号的特定表示关联或者可以与该信号自身关联。
在图5中，示出了说明用于水印检测的系统及其与计算机网络或者ECD应用的交互的示意图。水印检测系统550连接到包括多个服务器520的例如互联网的计算机网络510，像在ECD应用中一样，各个用户可以从所述服务器520中下载数字内容，或者放置数字内容以供连接到其他服务器的所述网络的其他用户使用。其中，所述各个用户中的每个一般地但非唯一地可以经由个人计算机530访问服务器。访问装置也可以是移动电话、掌上管理器(organizer)或者局域计算机网络。水印检测系统550到计算机网络510的连接可以经由服务器520来实现。
除其他元件外，水印检测系统550还包括：
-输入模块(552)，其用于接收数据信号。
-计算单元(554)，其用于存储或者用于提供对目标描述符的访问，并且用于在所接收的数据信号中检测水印。
-输出模块(556)，其用于输出表示该数据信号中是否存在水印的信号。
计算单元(554)可以执行预滤波步骤(220)以及检测步骤(240)。
在本申请的上下文中，服务器可能是具有例如安全控制和内容访问的一系列特定功能的计算机。
在本发明的一个实施例中，允许实现水印检测系统的所有功能、软件和硬件都物理地置于该水印检测系统550中。
在本发明的另一个实施例中，预滤波功能可以包括与审查中待考虑的所有内容对应的目标描述符的列表或数据库。在该实施例中的数据库可以位于与所述水印检测系统用来访问计算机网络510的服务器不同的计算机网络510中的服务器520中，而预滤波功能和最终的水印检测功能位于水印检测系统550中。每次从数字内容中导出描述符并且需要将其与特定目标描述符进行比较时，在所述水印检测系统连接的本地服务器以及目标描述符数据库所在的远程服务器之间建立连接。
尽管上面已经参照特定的实施例描述了本发明，但其目的并不在于仅限于本文所说明的特定形式。相反，本发明仅由所附的权利要求来限定，不同于上面所述的其他实施例同样可能位于这些所附权利要求的范围内，所述其他实施例例如是上面所述例子之外的不同散布系统。
本发明可以以包括硬件、软件、固件或其任意组合的形式来实现。然而优选地，将本发明实现为运行在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上的计算机软件。本发明实施例的元件和部件可以以任何适当的方式从物理上、功能上和逻辑上实现。事实上，所述功能可以在单个单元、多个单元中实现或者实现为其他功能单元的一部分。因此，本发明可以在单个单元中实现，或者可以从物理上和功能上分布在不同的单元和处理器之间。
在这一节中，出于解释而非限制的目的陈列了所公开实施例的某些特定细节，以便提供对于本发明的清晰而透彻的理解。然而本领域技术人员应当容易理解的是，可以在与本文阐述的细节不完全一致的其他实施例中实行本发明，而不明显脱离本公开的精神和范围。再者，在本文中并且出于简洁和清楚的目的，省略了对于众所周知的设备、电路和方法的详细描述，以避免不必要的细节和可能的混淆。
权利要求中包括了附图标记，然而，附图标记的包括仅仅出于清楚的原因，不应当被视为限制了这些权利要求的范围。

Claims (12)

1.一种用于水印检测的方法，包括预滤波步骤和检测步骤，其中：
-预滤波步骤(220)包括步骤：
接收数据信号；
根据该数据信号导出信号描述符(330)；
将该信号描述符与目标描述符进行比较(340)，以便确定该数据信号是不是要考虑作为水印检测中的候选数据信号的信号；
-检测步骤包括步骤：在该候选数据信号中检测水印(240)，否则忽略该数据信号(250)。
2.依照权利要求1的方法，其中所述数据信号可划分成一个或多个段，并且其中这些段中的至少一个与目标段描述符和段描述符关联，
-所述预滤波步骤还包括步骤：
将候选数据信号划分成一个或多个段(360)并且针对这些段中的至少一个导出段描述符(370)；
如果导出的段描述符与目标段描述符匹配，那么将候选数据信号的段添加到一组用于水印检测的候选段中(390)；并且其中仅在预滤波步骤中选择的所述候选段组中检测水印。
3.依照权利要求1的方法，其中数据信号的描述符从与该数据信号关联的元数据中导出。
4.依照权利要求1的方法，其中数据信号的描述符从该数据信号的性质中导出。
5.依照权利要求1的方法，其中数据信号的描述符从该数据信号的表示中导出。
6.依照权利要求1的方法，其中在最终的候选信号上执行水印检测之前执行两个或多个预滤波步骤(410、430、480)，以便执行连续预滤波所述数据信号的多个滤波步骤。
7.依照权利要求2的方法，其中在预滤波步骤(220)中，从数据信号中导出描述符(330)以及数据信号的段描述符的导出(370)是在单个步骤中同时完成的。
8.依照权利要求1的方法，其中水印检测步骤(240)包括解码在该水印中编码的有效负载。
9.依照权利要求1的方法，其中数据信号的目标描述符保持在数据库中。
11.依照权利要求1的方法，其中数据信号包括音频、视频、图像、多媒体软件、多维图形模型、软件结构中的至少一种。
12.用于实现权利要求1的方法的计算机可读代码。
13.一种用于水印检测的系统，该系统包括：
-输入模块(552)，其用于接收数据信号；
-计算单元(554)，其用于存储或者用于提供对目标描述符的访问，并且用于在所接收的数据信号中检测水印；
-输出模块(556)，其用于输出表示该数据信号中是否存在水印的信号；
其中计算单元(554)还执行预滤波步骤(220)和检测步骤(240)：
-预滤波步骤包括步骤：
接收数据信号；
根据该数据信号导出信号描述符；
将该信号描述符与目标描述符进行比较，以便确定该数据信号是不是要考虑作为水印检测中的候选数据信号的信号；
-检测步骤包括步骤：在候选数据信号中检测水印，否则忽略该数据信号。
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