CN101297543B - 用于胶片的可恢复标记 - Google Patents

Abstract

本发明公开了制作和使用用于胶片的可恢复标记的技术。可恢复标记由已经应用了胶片的观看者觉察不到的水印的拷贝的一部分、和应用于带有水印的胶片的一部分的原始标记组成。将原始标记应用于该部分修改了水印，因此，如果原始标记被变更，对水印的修改保留了原始标记。在该技术的一种应用中，将水印应用于胶片的数字母版，从数字母版中制成母版模拟拷贝，并且将独特原始标记应用于从母版模拟拷贝制成的每个拷贝。

Description

用于胶片的可恢复标记

技术领域

本发明一般涉及源自数字表示的像文档、胶片、和唱片那样的物体中的防护特征，尤其涉及在防护标记被毁坏或变更之后，恢复属于物体的防护标记的原始形式的问题。

背景技术

商业社会的前提是能够将真正的物品与伪造、假冒、或盗窃的物品区分开。这样做的一种方式是在物品上包括示出物品真实性的识别标记。这些标记可以是普通观察者看得见的或看不见的；一大类这样的看不见识别标记是水印。无论看得见还是看不见，任何类型的标记存在的问题是盗窃者可能删除或修改识别标记。如果盗窃者技术高超，则再也不可能确定标记是什么。标记的丧失势必使确定物体的所有者和物体如何到盗窃者手里的任务变得极其复杂。

一大类识别标记是加入物品的各自拷贝中以便相互区分这些拷贝的标记。如果每个拷贝具有独特标记以及拷贝的源头了解独特标记和带有独特标记的拷贝给谁的状况，当出现带有独特标记的物体的非法拷贝时，拷贝的源头至少拥有从什么地方开始寻找非法拷贝的源头的一些想法。

这种标记使用的例子来自胶片工业。图6示出了当制作拷贝时如何将胶片标记标记在胶片的每个拷贝上。拷贝过程601以从胶片数字母版制成的胶片的模拟母版拷贝603开始。母版拷贝603被放在胶片拷贝机605中和用于制作序列1...n的模拟拷贝607。然后，这些拷贝的每一个都经受胶片标记插入操作609，其中，在胶片中只有胶片的制作者已知的地点上将拷贝607(i)特有的胶片标记611(i)插入拷贝607(i)中。插入过程的结果是加标记拷贝611(i)。胶片标记对胶片的观察者来说是不可见的，因此胶片标记是一种秘密的水印。在一些情况下，利用激光在胶片上烧出几个小孔制成胶片标记；换句话说，利用激光改变胶片中的染料的颜色形成斑点在胶片上制成微小标记。

拷贝611(i)的所有者记录胶片标记、它在胶片中的地点、和接收拷贝611(i)的那一方。如果利用胶片拷贝机605或通过在显示的同时制作胶片的视频或电影，从拷贝611(i)中制成非法拷贝，则这些拷贝将携带胶片标记。至少，当发生非法拷贝时，使所有者可以确定拷贝611(i)是非法拷贝的源头和对保管拷贝611(i)的那一方采取措施，以防止将来进行这样的拷贝。

胶片标记的困难之处在于，如果它们足够大和与它们的周围环境明显不同，以致于在生成非法拷贝的拷贝过程中保留下来，则通过仔细地人工或数字检查非法拷贝可以找出它们，并且除去它们。在通过在胶片中打孔制成的胶片标记的情况下，可以修补标记和给标记着色，以便与它们所在地点的背景匹配。对于斑点，简单的着色足以除去标记。一旦完成这些操作，加标记拷贝611(i)的所有者就再也不能确定非法拷贝是从哪个加标记拷贝制成的。

与上面问题有关的早期工作公开在美国专利6,782,116(J.Zhao等人Apparatus and methods for improving detection of watermarks in content that hasundergone a lossy transformation，于2004年8月24日发表)和PCT/US03/15168(Zhao等人，Visible authentication patterns for printed documents，于2003年5月14日提交，并且具有2002年5月14日的优先权日)中。来自这两个源头的公开文件包括在下文中，从如何使用水印检测文档中的变更的美国专利6,782,116的描述开始，后面接着用于区分使用描述在PCT/US03/15168中的可视验证模式或VAP的文档的合法和非法修改的技术的PCT/US03/15168的描述。

一般说来，牵涉到水印的文档的验证技术使用水印将文档的某种类型验证信息隐藏在文档中的图元中。如美国专利6,243,480(Zhao等人，Digitalauthentication with digital and analog documents，于2001年6月5日发表)所述，一个例子是利用水印隐藏由文档字符码组成的摘要。利用水印将验证信息隐藏在文档的图元中的技术的困难之处在于，文档表面的磨损往往使水印变得不可读。

美国专利6,782,116(J.Zhao等人，Apparatus and methods for improvingdetection of watermarks in content that has undergone a lossy transformation，于2004年8月24日发表)探究了从不可读水印中至少获取一些信息的方式、和面对像文档表面磨损引起的那些那样的有损变换，使水印更耐用的方式。在美国专利6,782,116的发明人在他们的工作中实现的东西当中，首先是将水印的单纯存在性用于验证文档，其次是将水印的单纯存在性用于找出文档已经变更的地方。美国专利6,782,116涉及这些实现的部分如下。

数字水印的标准应用是将消息隐藏在数字表示中。这样消息的用法之一是确认或验证数字表示：得到确认的数字表示被认为包含含有特定消息的水印；读取水印，并且将它的内容与特定消息相比较。如果它们一致，该数字表示是有效的或真实的。当数字表示经受有损变换时，水印可能变成不可读的；在USSN 10/287,206中讨论的技术允许在这样的状况下进行有限确认或验证。通过包含在水印中的消息进行确认带来的一般问题是，确认往往牵涉到像社会安全号或帐号那样的长消息，而包含这样长消息的水印没有包含短消息的水印那么耐用，因此，更有可能因有损变换而变得不可读。

对这种一般问题的解决方案基于如下观察：对于确认或验证目的，不需要使水印实际包含形成确认或验证基础的消息；所需的只是，只有当利用形成确认基础的消息制成水印时，给定水印将出现在数字表示中。在那种情况下，水印不需要是可读的；而是，水印的单纯存在性就可以使数字表示得到确认。此外，因为正是水印的存在性而不是它的内容表明了数字表示是有效的或真实的，所以水印的内容只需指示水印的存在性，而且无需比这样做所需的长；的确，这样水印的水印向量只需指定单位的值。这又使这样的水印比包含形成确认或验证基础的消息的水印耐用得多。

制作数字表示中的单纯存在性确认或验证数字表示的水印的一种方式是使用消息来确定数字表示中水印的地点。这在图8中显示在801上。密钥函数805(f)用于从消息(m)803中构成密钥806(K2)：K2＝f(2)；在需要的场合，函数805可以使用秘密密钥K1以及m构成密钥：K2＝f(K1，m)。然后，将密钥806与短(最小1位)水印向量WM 807一起提供给水印嵌入器809，水印嵌入器809将利用水印向量807制成的水印嵌入加水印数字表示813中密钥806所指的地点上。水印在图8中通过数字表示813中标为807的虚线框示出。由于消息803现在不再包含在水印中，而是用于构成密钥806，和短水印向量807只需1位长，消息的长度对水印的耐用性没有任何影响。如在数字中众所周知，存在许多可以用于以密钥806，因此，利用它制成的水印对于消息来说是独特的方式从消息803中生成密钥806的函数。当然，所需的独特性可以随应用而变。在一些情况下，函数可以是恒等函数，即，密钥是消息本身。该技术的优点在于，函数决定水印密钥的长度，因此，可以使密钥与特定应用所需的一样长。

图9用901示出了确定认为包含以如上所述的方式制成的水印的则数字表示903是否真实的系统。如果数字表示903实际上源自数字表示803，数字表示903包含应该含有水印向量807的一组地点905。这些地点处在数字表示813中通过密钥806确定的位置上。进行验证的系统获取消息803，并且也获取或拥有密钥函数805。将密钥函数805应用于消息803，以便如上所述生成密钥806。然后，系统将密钥806提供给水印阅读器907，水印阅读器907利用它来寻找地点905。当找到地点时，如909所示，将它输出到比较器911。系统901还拥有短水印向量807，并且将它提供给比较器911，以便将它与每个地点905的值依次相比较。每个比较的结果912都到达收集器913，在收集器913中收集这些结果，以生成指示嵌入数字表示813中的水印是否存在于数字表示903中的总结果915。比较器911和收集器913可以使用前面针对不可读水印讨论的任何一种技术进行比较和收集。如下所述，对于与不可读水印一起使用的技术，与数字表示813中的水印匹配的地点905的模式可以用于示出数字表示905已经变更的地点。

在一些应用中，收集器913将产生比较的可视结果。这样比较的示例在图5中显示在501上。在那里，应用了水印的方块具有视检测到水印存在性的程度而定的不同阴影。方块越淡，方块中的水印存在性越大。因为图像501经受了有损变换，水印深的方块的分布将与原来不同，但有损变换引起的错误是随机的，因此，如果图像是真实的，包含水印的所有区域应该具有如501所示的淡方块的大约相同分布。这种可视化技术当然也可以与消息决定水印内容的水印一起使用。

攻击数字文档或从数字文档制成的模拟形式的一种方式是局部地修改文档中的图像或形式以改变它的语义内容。局部修改的例子可以是：

·修改事故/犯罪现场上由DVR(数字录像机)捕获的汽车图像上的牌照；

·修改ID卡上的肖像区；或

·替换ID文档上的肖像。

如果文档或形式是加水印的，则假冒者的目的是改变数字文档或形式的语义内容，而不是使水印不正确或不可读。一般说来，当水印耐用到足以可读时，假冒者不使水印不正确或不可读地在文档或形式中作一些小变动不会有什么困难。另一方面，水印的极高耐用性使它可用于检测和跟踪这些变更。

为了使用水印来查找变更，你只需知道预计水印所在的地点和它的水印向量。由于该技术不需要水印具有任何特定内容，因此水印向量只需单个位。一旦检测器知道水印地点和水印向量，则检测器可以使用作为原始水印的水印向量w的复制品的水印向量w′，并且将w′与可疑内容中的水印向量w″相比较。w′w″之间的差异可以示出作为可疑内容源头的数字文档或模拟形式是否已被修改，如果是，则修改了那些部分。

更详细地说，检测器将数字文档或模拟形式的每个分部(本文称为“块”)中的水印向量w″与向量w′相比较。比较结果指示文档或形式的每个块是否保存了正确的水印信息。在数字文档中，如果没有变更，则大多数块将包含正确的水印信息。对于模块形式，打印和扫描过程使水印变坏，因此，并非所有的块都保存了正确的水印信息(例如，可以在20％到40％错误的数量级)。这些打印和扫描错误一般具有随机性质，因此，可以预计或多或少均匀分布在模块形式上。因此，如果图像被局部变更，从而丢失了它在变更区域中的水印，水印检测器将以响应未加水印的区域的相同方式响应变更区域。这样，水印检测器就可以检测到变更。该技术也可以用于示出图像的每个区域中水印的强度。

用于检测变更或水印强度的复制水印向量可以来自任何源头。这些例子可以包括原始水印向量的副本、原始图像的副本、来自已经成功读取的可疑内容的水印向量、或利用消息和密钥函数重新生成的水印向量。可以使用自适应嵌入和检测来提高检测变更的有效性。例如，需要特别防止改变的内容区可以接受比其它内容区更强的水印，和当像上述那样分析水印时，可以考虑这些区域中水印的更大强度。当然，像用于示出图像的每个区域中水印的强度那样的技术也可以应用于帮助人们为自适应嵌入和检测设计掩码。

由统计、信号处理或模式识别引发的不同技术可以应用于自动检测包含保存不正确信息(或一点也没有信息)的极大量方块的区域。例如，由模式识别引发的一种技术是确定不正确块如何与不正确块相关联，和提取与其它不正确块的关联高于阈值的那些不正确块。另一种技术是在模块形式的尺寸N×N的所有区域中确定是否存在超过P个的不正确块。源自信号处理的又一种技术是将正值指定给正确块和将负值指定给不正确块，然后低通过滤所得矩阵。值低于阈值的过滤矩阵区域被检测成已经变更。最后，在所有手段中都可以应用统计，以表征未变更的图像区域和已变更的那些区域，和相对于用户预期(例如，变更区的最小尺寸、假警报/拒绝的概率等)确定检测参数。也可以用不同颜色向用户显示带有不正确和正确块的图像，以便由人来解释数据。

图5示出了变更水印强度的效果，并且还提供了示出变更区的图形方式的例子。这里，在对图像501加水印之后，以对图像501中的面部加水印的方式用未加水印的另一个面部取代图像501中的面部修改图像501。修改的结果是图像502。当将图像502与图像501相比较时，可以看出，图像502的面部区比图像501的面部区暗。这又表明了图像502的面部区中的方块加的水印远比图像501的面部区中的方块弱。图像502的面部区中的弱水印当然是修改的直接后果。当应用加强带有许多弱方块的区域的过滤器时，结果是修改区505明显突出的图像503。

前面的实现紧接着又一种实现：当将水印的单纯存在性用于确定模拟形式的真实性时，水印被用作无内容模式。由于该模式不含内容，所以不再需要它是看不见的；而是，可以将它加入文档中作为可视元素。在下文中，将用于验证的可见模式称为可视验证模式或VAP。因为VAP是可视的，所以比水印更易于检测。但是，仍然能够执行看不见水印的所有验证功能，另外，让文档的用户知道文档的真实性受到保护。

如下的术语用在这里和详细描述中阐明数字表示和模拟形式之间的关系。

对象的数字表示是可以将对象存储在数字处理系统中和通过数字处理系统操纵对象的对象形式。对象可以是或包括文档、图像、音频、视频、或可以构成数字表示的任何其它媒体作为部件。

数字表示的模拟形式是将数字表示输出到像显示器、打印机、或扬声器那样的模拟设备时得出的对象或部件的形式。

模拟形式的数字记录是从模拟形式构成的数字表示。构成数字记录的方式依赖于媒体；例如，对于文档或图像，数字记录通过数字化从文档或图像的模拟形式构成的图像完成。

原始数字表示是由授权这样做的某人制成或复制的数字表示；原始模拟形式是从原始数字表示制成的那一种。

非原始数字表示是未授权地数字记录模拟形式制成的那一种；非原始模拟形式从非原始数字表示或通过影印模拟形式制成。

文档被赋予通过打印过程产生的任何模拟形式的特别含义，包括在较普通文字意义上的文档、标签、封套、和本身是刻印的对象。在可以进行合理类推的程度上，下文中被说成文档的每件东西也可以应用于其它媒体。例如，音频模拟形式可以包括作为VAP的音频等效物的可听验证模式。

可视验证模式的自相矛盾之处在于，虽然模式是看得见的，但可能假冒者必须不能修改该模式，以便可以验证不真实的文档。这种结局在优选实施例中是通过使模式带有噪声实现的，即，使构成模式的像素的大部分值要随机确定。因为模块是带有噪声的，所以不知道模式的原始数字表示就不可能告知构成数字表示的像素应该具有什么值。另一方面，给定VAP的原始数字表示，你就可以将来自文档的VAP的数字记录与VAP的原始数字表示相比较，确定记录的VAP相对于VAP的原始数字如何发生了变更，并且可以从这些差异中确定所涉及的文件如何发生了变量。在下文中可以更详细地看出，可以检测的变更包括牵涉到构成非原始文档的那些和牵涉到变更文档中的信息的那些。

图1示出了构成可视验证模式和将它插入文档中的一种方式。存在三个步骤：

·如101所示，生成模式的数字表示；

·如107所示，将可视徽标或图注加入验证模式中的可选动作；和

·如113所示，将验证模式插入文档中。

模式105的原始数字表示可以以产生模式的像素表现为具有随机分量强的值的结果的任何方式生成。模式105的数字表示可以是灰度级模式，或可以应用彩色像素。应用密钥生成模式尤其有用；密钥103用作伪随机数发生器的籽数，伪随机数发生器产生赋予模式中的像素的值的序列。后面将详细说明密钥的使用。模式105的原始数字表示还可以包括有助于找出通过扫描包含模式105的文档构成的数字表示中的模式的成分。在模式105中，黑色边界106执行这个功能。

因为只需随机地确定构成模式的像素的一部分值，所以可以将可视徽标或图注109加入模式105的原始数字表示中，以便不损害模式105的噪声地构成模式111的原始数字表示。因此，通过以使徽标或图注出现的同时保留它们的随机性的方式操纵构成徽标或图注的像素的值，可以将徽标或图注叠加在模式105上。例如，如果模式105是灰度级模式，图注或徽标可以通过使图注或徽标的像素相对于它们的原始随机值均匀变暗或变亮构成。除了保留模式105的噪声之外，该技术类似于将可视水印加入图像中。

一旦模式111的原始数字表示已经构成，如113所示，将它插入文档的原始数字表示115中。当从原始数字表示115中打印文档117时，文档117包括打印可视验证模式119。当然，可以将文档打印到已经将材料打印在上面的基底上。因此，可以将模式119加入预打印基底中。

某些类别的文档在它们被打印之后总是被“修改”。这种情况的一个常见例子是与写入支票时填入的空白字段一起打印的支票。属于所有这些类别的文档带来的问题是放入填入字段中的东西以后可能发生变更。因此，即使支票本身是真的，写入空白字段中的东西的语义值也可能发生变化。例如，支票的收款人可以以出纳员难以注意到的方式修改交给他的支票的金额(例如，从“100”变成“900”)。

这种类型的问题难以解决，因为伪造者不实际创建假冒文档；而是，他们变更真正文档的语义值。该问题因填好的真正文档已经包含合法修改的事实而变得更难。问题是如何将对文档的合法修改与以后的非法修改区分开。

对这个问题的解决方案之一是进行法庭审查。如果出纳员怀疑支票已经被修改，他可以将它拿到另一个权威机构作进一步审查。但是，这个任务是人工的、昂贵的、和费时的，并且，显然不可能系统地将它应用于每个文档或支票。时常，假冒者首先擦除一部分字迹来伪造支票。例如，为了将金额从“200”修改成“900”，他可能擦除“2”，并且将它修改成“9”。为了擦除笔迹，他往往使用化学物品。另一种可能性是从支票中刮去原始金额，重涂背景，然后写入新的金额。

可视验证模式可以用于检测这些非法修改。一般概念是打印我们可能想要检测非法修改的每个文档区中的VAP。然后，通过写在VAP上作出合法修改。以后可以使用精确、独特和不可复制的VAP结构检测修改，和确定修改是否是可接受的。这个概念在于写在VAP上和擦除写在VAP上的某种东西可以产生VAP的可检测修改。与刮掉VAP的字迹或将化学擦除剂应用于VAP一样，写在VAP上也破坏了模式。以这种方式使用的VAP在下文中称为修改检测模式或MDP。

如何使用MDP检测非法修改可以总结如下：

·将MDP插入需要防止非授权修改的每个文档区中。

·当核实文档的真实性时，首先记录文档中每个MDP的图像。

·对于每个记录MDP，将记录MDP与MDP的原始数字表示相比较，以检测MDP已损坏的区域。

可以以许多方式使用记录MDP与MDP的原始数字表示的比较结果：

·向决策者显示受损区加亮的比较结果。这将示出包含字迹的区域和擦除的区域两者。

·向决策者显示非写入受损区加亮的比较结果。

·将受损区的尺寸与已经写入的区域的尺寸相比较，如果差值超过阈值，将该字段当作已经修改来对待。

图10示出了如何使用MDP来检测修改。在1001上示出了用在文档的金额字段中的MDP 1002。如前所述，MPD 1002被黑色边界106围住。如1003所示，已经将金额250写入MDP 1002中。在1005上可以看出，伪造者如何将2的“尾巴”擦除和加上环线使它变成数字9来修改金额$250为金额$950。为了掩盖擦除，伪造者模仿了MDP的模式。这种模仿在1005中仍然看得出来，但如图所示，已经好到足以骗过粗心的出纳员，并且，熟练的伪造者可以容易地模仿得更好。

伪造者的问题是擦除破坏了MDP。通过扫描MDP和局部分析它，可以高精度地检测，MDP的哪个部分已经不同于原始部分。通过找出MDP中既不包含文本也不包含原始模式的区域可以检测擦除。这显示在1109上。文本区易于找出，因为它们通常是均色的，并且比MDP暗。然后，找出擦除区需要完成的只是将记录MDP不包含文本的区域与MDP的原始数字表示相比较。如1011所示，擦除区显示成记录MDP与原始数字表示不匹配的区域。在优选实施例中，这样的不匹配部分呈现红色。

有关使用MDP检测文档变更的算法的更多一点细节：

·构成MDP：MDP可以以构成VAP的任何方式构成，不过，可以增加像素值，使MDP更亮(否则，写在MDP上的文本不容易与MDP区分开)。

·使用对齐标记(例如，黑色边界或角标记)从文档中提取记录的MDP。

·检测文本区：将低通过滤器应用于记录的MDP，并且认为值在阈值以下的像素是文本和合法修改的一部分。

·检测MDP的修改：在应用了局部重新同步之后，为MDP的每个块计算相关系数。如1009所示，你可以看到，文本的区域和非法修改的区域已经变更了。

·通过从图像1001中排除合法修改(在1003上)，可以应用几个算法来检测非法修改。一种可能方式是，首先将区域分类成修改或未修改的(通过将局部相关度与阈值相比较)，然后应用除去个别或无意义修改区的噪声处理算法或低通过滤器。也可以应用区域检测算法来找出有意义修改区。结果显示在1009中：用红色显示不允许修改，而用绿色显示允许一次(在文本上)区域。

·取决于不允许修改的数量，可以有选择地对MDP所属的文档的真实性作出判定。

使用VAP检测模拟形式中的变更所需的只是在模拟形式中存在含有用于此目的的模式和可以与如从模拟形式记录的模式相比较的模式的原始数字表示的区域。因此，在一些情况下，可以将模拟模式中的预先存在模式用于该技术。可是，更通常的是，VAP作为新模拟形式的设计的一部分包括其中。当然，不需要在模拟形式中隐藏VAP，并且在一些情况下实际上，其存在性被广告来重新向顾客保证可以检测非法模拟模式。另一方面，VAP可以具有任何形状，因此，可以容易地置入模拟形式的其它特征中。

模式可以是灰度级模式或可以是彩色模式。在后一种情况下，可以采用不同的颜色通道，例如，RGB和YUV。模式也可以在各种各样频域，例如，空间、子波、DFT或DCT域中生成。

VAP的噪声、即随机性质是假冒者或伪造者难以对付的东西。可以产生随机或伪随机模式的任何技术都可以生成VAP。在优选实施例中，这种生成是通过将一个值提供给伪随机数发生器完成的，伪随机数发生器生成对于该值来说唯一的随机数序列。因此，该值用作可以用于生成模式的新副本的密钥。在不同的实施例中可以使用不同的伪随机数发生器，并且可以从不同概率分布中取出生成随机数的概率频率值。该密钥还可以用于确定VAP中进行分析的地点。在一些应用中，用于设计模式的密钥可能不会泄露给其它方。在那种情况下，可以使用分配解密的任何有用方式，例如，非对称密钥或公共-私有密钥对。

我们需要的技术是即使在胶片标记被除去之后也允许从非法拷贝中恢复胶片标记。本发明的目的是提供这样的恢复技术。

发明内容

本发明的目的是通过与胶片的拷贝相关联的可恢复标记来实现的。可恢复标记包括携带胶片的拷贝的观看者觉察不到的水印的拷贝的一部分和原始标记。原始标记应用于携带水印的拷贝的所述部分，并且原始标记应用于拷贝的所述部分修改了水印。

根据本发明的一个方面，提供了一种在胶片的一部分上或在胶片的所述部分的拷贝上制作可恢复标记的方法，该方法包含：将观看者觉察不到的水印应用于胶片的一部分；和通过将原始标记应用于胶片的所述部分和胶片的所述部分的所述拷贝中的至少一个来修改水印，由此通过对其应用所述原始标记而进行的所述水印的修改使得所应用的原始标记是可恢复的。

根据本发明的另一方面，提供了一种从胶片的一部分上的可恢复标记恢复已经变更的原始标记的方法，可恢复标记是胶片的所述部分和原始标记上观看者觉察不到的水印，将原始标记应用于该部分修改了水印，该方法包含：确定胶片的所述部分中水印的修改地点；和利用水印的修改地点恢复原始标记。

根据本发明的另一方面，提供了一种包含可恢复标记的胶片，包括：携带对于胶片的观看者觉察不到的水印的部分、以及被应用于胶片的所述部分并且修改所述水印的原始标记。

原始标记可以是胶片的拷贝的所述部分中的一个或多个小孔，可以通过去掉胶片的拷贝的所述部分中的染料的颜色形成，或可以是已经应用于胶片的拷贝的所述部分的另一个水印。

胶片的拷贝可以是从母版拷贝制成的特定拷贝，水印可以应用于母版拷贝，和原始标记可以应用于含有应用于母版拷贝的水印的拷贝的特定拷贝的所述部分。原始标记可以是特定拷贝特有的。特定拷贝可以进一步从母版拷贝制成，母版拷贝又从已经应用了水印的数字母版制成。

本发明的其它方面包括制作可恢复标记的方法和从可恢复标记中恢复变更原始标记的方法。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行如下详细描述，本发明的这些和其它方面、特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是如何生成可视验证模式(VAP)和将它插入文档中的概略；

图2是示出如何制作和恢复可恢复标记的流程图；

图3是将可恢复标记合并到胶片的拷贝中的系统的方块图；

图4示出了来自胶片的加水印帧；

图5示出了用于水印检测和变更检测的现有GUI(图形用户界面)；

图6是将胶片标记应用于胶片的拷贝的现有技术的方块图；

图7是可恢复标记的图形；

图8示出了利用基于消息的密钥将无内容水印嵌入图像中的现有技术；

图9示出了确定是否从利用基于消息的密钥加上水印的数字表示中导出特定数字表示的现有技术；

图10示出了如何使用VAP检测文档的变更；

图11示出了胶片的帧中的水印如何使恢复帧中的胶片标记成为可能；

图12示出了如何恢复胶片标记的第一个例子；和

图13示出了如何恢复胶片标记的第二个例子。

具体实施方式

在上文中，已经将用于检测修改的VAP称为修改检测模式。在下文中，将修改检测模式的概念推广到包括具有一旦模式被修改，不知道修改之前的模式就不可能确定模式的原始形式的特性的任何模式。VAP就是这样模式的一个例子；用于检测加水印图像的修改的水印是这样模式的另一个例子。从上文中可以看出，修改检测模式可以是看得见的，像VAP那样，或看不见的，像用于检测图像的修改的水印那样。正如已经指出的那样，用作修改检测模式的水印无需携带消息，实际上，消息越短，水印就越耐用，由于那个原因，消息短的水印(包括消息是1位的水印)尤其可用于变更的检测。此外，正如已经指出的那样，构造修改检测模式的一种有利方式是使用密钥生成针对加水印的对象中水印消息的地点或像在VAP中那样构成模式的像素的值是伪随机的模式。用在下面讨论中的某些术语已经定义在上面VAP的讨论中。

图7示出了与对象701相关联的可恢复标记704。可恢复标记704通过将标记705应用于MDP 703来制作。标记705应用于MDP 703的结果是修改了应用标记以产生MDP 703′的MDP 703。当在将标记705应用于MDP 703′之前，按原样将MDP 703′与MDP 703相比较时，对MDP 703的修改，即标记705，像恢复的标记707那样变成看得见的。因为除了对象701的所有者之外的其它人不可获得修改之前MDP 703的模式的知识，试图除去标记705，然后将MDP 703′恢复成它以前的状况的人不能这样做，并且除去标记仍然保留在MDP 703′中。由于变更标记705的尝试将进一步修改MDP 703′，那些尝试也将保留在MDP 703′中。

应该注意到，标记705可以是以可以通过与MDP 703相比较检测的方式修改MDP 703′的任何类型标记。例如，该标记可以是打印在VAP上的标识号、当打印VAP时加入VAP中的水印、或加入已经借助于MDP加上水印的图像中的水印。在水印的情况下，加入水印的模式可以像MDP的模式那样，只有对象的所有者知道。从标记705和MDP 703制成的可恢复标记704可以是完全数字的，即，MDP 703可以是数字模式和标记705可以是另一种数字模式，可以是数字可恢复标记704的模拟版本，或可以像将模拟标记应用于VAP时那样，通过将模拟标记705加入数字MDP 703的模拟版本中制成。该技术可以应用在存在或可以制成有噪声模式和将标记应用于有噪声模式的任何状况下。该技术的听觉例子是已经加上听不见水印和将可听标记应用在听不见水印上的唱片的一部分。

图2示出了构造可恢复标记的流程图201和从可恢复标记中恢复标记705的流程图207。如201所示，构造可恢复标记704是将MDP 703与接收标记的对象相关联(203)，和通过将标记705应用于MDP来修改MDP(205)。在标记705标识一组对象的各自一个的场合，该组中的所有对象可以具有相同的MDP，例如，在附在对象上的标签上，和给定对象的标记可以应用于那个对象标签上的MDP。

流程图207示出了如何从标记看起来已经被除去或变更的可疑对象当中的的可恢复标记中恢复标记。从可疑对象中获取可恢复标记当中的MDP(209)。确定MDP的变化(211)，并且将这些变化用于恢复标记(213)。如在使用水印和VAP检测变更的讨论中所述，MPA的变化可以通过比较像修改之前存在的那样的MDP的数字原始版本和修改之后MDP的数字版本，或通过识别预期水印信号不存在的区域来确定。如果可恢复标记的MDP是模拟形式，则它的数字版本将通过数字化模拟形式来制成。

图3示出了如何利用水印MDP和胶片标记制作电影拷贝的可恢复标记。在系统301中，在水印加入器305中利用MDP水印307将电影393的数字母版加上水印。MDP水印307可以是任何类型的水印，但像带有短消息的水印那样的耐用水印是优选的，因为在胶片拷贝过程中牵涉到数字-模拟转换。加水印的结果是带有MDP的数字母版309。然后，从数字母版309制成和利用胶片拷贝机313拷贝胶片的模拟母版拷贝311。胶片拷贝机313还为它制作的每个拷贝取出胶片标记模式315作为输入。像制作拷贝那样将模式315加入已经用MDP 307加水印的母版311的一些部分的拷贝中。结果是已经将胶片标记351(i)与MDP 307组合在一起制作成可恢复标记319(i)的拷贝317(1...n)。从上文中可以看出，MDP 307是每个数字母版的，而胶片标记315是胶片的每个各自拷贝的。

当然，也可以以如图6所示的方式，在分立操作中将胶片标记加入拷贝中。唯一要求是将胶片标记加入胶片含有MDP 307的那个部分中。

图4、11、12、和13给出了利用MDP 307和胶片标记制作的可恢复标记如何使重构已经删除的胶片标记和检测修改胶片标记两者成为可能的例子。图4示出了已经加入MDP 307的胶片407的一帧；从帧401可以看出，MDP是肉眼看不见的。在403上示出了在帧401的数字表示的每个方块405中测量水印的强度的帧401的视图。在视图403的彩色形式中，水印正常的方块405不会改变它们的颜色；水印强的方块呈现强度随方块中水印的强度增大的绿色；一点也没有水印的方块呈现红色。完全缺乏水印指示由于帧的那个部分的变更，水印已经被破坏掉。在帧403中，没有一个方块呈现红色，因此，帧的没有一个部分被变更。

图11示出了带有已经加上由6个圆点组成的胶片标记1103的MDP 307的帧1101。MDP 307和胶片标记1103的组合使帧1103变成胶片的可恢复标记。在视图1105上示出了与视图1103一样的视图。不同之处在于，如从胶片标记1103的加入破坏了胶片标记1101的圆点所在的地点上的MDP 307的事实中预料的那样，在胶片标记1101的圆点所在的地点上存在6个红色圆点1107。图12示出了帧1201，该帧1201原来含有与帧1101相同的可恢复标记，但盗版者通过涂掉标记的圆点，致使它们与它们在帧1201中的周围环境匹配，除去胶片标记1103。但是，如视图1203所示，当加上胶片标记时，涂掉圆点不能恢复MDP 307受到破坏的那些部分，因此，六个红色圆点1205仍然出现在视图1203中胶片标记1103的圆点所在的地点上。最后，图13示出了帧1301，该帧1301原来含有与帧1101相同的可恢复标记，但盗版者涂掉原始胶片标记的六个圆点，并且，当将胶片标记1303与胶片标记1103相比较时可以看出，加上他自己的六个新圆点。可以预期，MDP 307因原始胶片标记的圆点的加入破坏掉的部分仍然是被破坏的，并且，六个新圆点的加入破坏了MDP 307在那些地点的部分；因此，视图1305示出了12个红色标记1307。

可恢复标记也可应用于流式视频。原始标记可以是实时加入的视频上的叠加物(像徽标、文本、可视图形模式、...)。这可以在基带中或在视频的压缩域中完成。

1)在基带中：这可以容易地和廉价地利用可用在机顶盒、数字TV、数字电影投影仪、和其它显示设备上的屏幕显示机构来完成。作为在这种背景下的原始标记的可视图形模式被叠加在视频内容上。这种技术对于如下应用是非常有用的：

·将视频传输到旅馆(连锁)、航空公司、个体用户或购买者的点播电视、IPTV、...。在这种情况下，可以将标识视频接收者的独特可视模式叠加在为显示传输的解码视频(基带视频)上。

·像徽标那样的可视图形模式可以叠加到标识接收者(例如，本地电台、或国际电台)上的广播应用。

2)在压缩形式(例如，MPEG2、H264、JPEG2000)下：这可以通过操纵某些系数(MPEG2和H264的DCT系数、和JPEG2000的子小系数)创建具有可视效果或模式(像条纹、亮/暗斑点、...那样)的原始标记来完成。这可用在一些应用中，因为原始标记是在解码视频和将视频保存到硬盘中之前加入的。在视频内容保存到硬盘之后会发生许多盗版行为。

前面“优选实施例详述”向本领域的普通技术人员公开了如何制作和使用如本文所述的可恢复标记。对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，本文所述的技术的许多实现都是可能的。例如，可以在音频媒体中制作和使用与描述在“优选实施例详述”中的那些类似的可恢复标记。在这样的情况下，可恢复标记可以包括音频媒体的一部分中的不可听水印和那个部分中的可听原始标记。该技术可以进一步应用于以数字媒体再现的胶片以及以模拟媒体再现的胶片中，并且可应用于通过流式技术分配的胶片以及作为像胶卷或DVD那样的物理实体分配的胶片。可恢复标记的水印可以是将原始标记应用于胶片或包含可恢复标记的其它物体的一部分修改的任何形式水印，和原始标记可以是其应用修改了水印的任何形式标记。水印和原始标记的每一个可以于在技术和商业上有意义的胶片拷贝和分配过程的任何阶段应用。从可恢复标记中恢复变更原始标记可能牵涉到使水印中的修改可觉察的任何技术。

由于前面的所有理由，“优选实施例详述”无论从那一点来看都应该认为是示范性的，而不是限制性的，本文公开的本发明的范围不是由“优选实施例详述”决定，而是如通过专利法允许的整个范围解释的那样，由权利要求书决定。

Claims (25)

1.一种在胶片的一部分上或在胶片的所述部分的拷贝上制作可恢复标记的方法，该方法包含：

将观看者觉察不到的水印应用于胶片的所述部分；和

通过将原始标记应用于胶片的所述部分和胶片的所述部分的所述拷贝中的至少一个来修改水印，由此通过对其应用所述原始标记而进行的所述水印的修改使得所应用的原始标记是可恢复的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，原始标记是胶片的所述部分和胶片的所述部分的拷贝中的至少一个中的至少一个小孔。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，原始标记通过去掉胶片的所述部分和胶片的所述部分的拷贝中的至少一个中的染料的颜色形成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，原始标记是已经应用于胶片的所述部分和胶片的所述部分的拷贝中的至少一个的另一个水印。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，

胶片是从胶片的母版拷贝制成的胶片的特定拷贝；

所述应用动作是对胶片的母版拷贝执行的；和

在修改动作中，将原始标记应用于胶片的特定拷贝的所述部分，所述胶片的特定拷贝的所述部分具有应用于胶片的母版拷贝的水印的拷贝。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，原始标记是胶片的特定拷贝特有的。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，将水印应用于胶片的所述部分是将水印应用于胶片的数字母版的一部分，该方法进一步包含：

从数字母版制作胶片的模拟母版拷贝；和

在修改水印的动作中，将原始标记应用于从胶片的模拟母版拷贝制作的胶片的进一步拷贝的所述部分。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，原始标记唯一地标识胶片的进一步拷贝。

9.一种从胶片的一部分上的可恢复标记恢复已经变更的原始标记的方法，可恢复标记是胶片的所述部分上观看者觉察不到的水印和原始标记，将原始标记应用于该部分修改了水印，该方法包含：

确定胶片的所述部分中水印的修改地点；和

利用水印的修改地点恢复原始标记。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，利用水印的修改地点包括将通过向其应用标记而修改的水印与未作如此修改的示范性水印相比较。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述比较动作中，将原始标记已经变更的可恢复标记的数字表示与示范性水印的数字表示相比较。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包含制作原始标记已经变更的可恢复标记的数字表示。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，标记是胶片的所述部分中的至少一个小孔。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，标记通过去掉胶片的所述部分中的染料的颜色制成。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，标记是已经应用于胶片的所述部分的另一个水印。

16.根据权利要求9所述的方法，其中，

胶片是从胶片的母版拷贝制成的胶片的特定拷贝；

将水印应用于胶片的母版拷贝；和

将原始标记应用于胶片的特定拷贝的一部分，所述胶片的特定拷贝的所述部分具有应用于胶片的母版拷贝的水印的拷贝。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，原始标记是胶片的特定拷贝特有的。

18.一种包含可恢复标记的胶片，包括：

携带对于胶片的观看者觉察不到的水印的部分、以及被应用于胶片的所述部分并且修改所述水印的原始标记。

19.根据权利要求18所述的胶片，其中，原始标记是胶片的所述部分中的一个或多个小孔。

20.根据权利要求18所述的胶片，其中，原始标记通过去掉胶片的所述部分中的染料的颜色形成。

21.根据权利要求18所述的胶片，其中，原始标记是已经应用于胶片的所述部分的另一个水印。

22.根据权利要求18所述的胶片，其中：

所述胶片是从胶片的母版拷贝制成的特定拷贝，其中母版拷贝的一部分携带所述水印；和

将原始标记应用于胶片的所述部分，所述胶片的所述部分具有应用于胶片的母版拷贝的所述部分的水印的拷贝。

23.根据权利要求22所述的胶片，其中，原始标记是胶片特有的。

24.根据权利要求18所述的胶片，其中：

所述胶片是从所述胶片的模拟母版拷贝制成的进一步拷贝，所述胶片的模拟母版拷贝是从胶片的数字母版制成的，所述胶片的数字母版的一部分携带所述水印；和

将原始标记应用于胶片的所述部分，所述胶片的所述部分具有应用于胶片的母版拷贝的所述部分的水印的拷贝。

25.根据权利要求24所述的胶片，其中，原始标记唯一地标识所述胶片。

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