CN1658235A - 用于嵌入和检测图像中数字水印的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在图像中嵌入数字水印信息的装置，包括：图像分割器，用于将图像分为多个局部图像；和嵌入器，用于在多个局部图像的每一个中嵌入数字水印，该数字水印表示数字水印信息。该数字水印包括按照一顺序所排列的多个水印元素，所述顺序对于多个局部图像的每一个都是不同的。

Description

用于嵌入和检测图像中数字水印的装置和方法

与相关申请的交叉参考

本申请基于并要求2004年2月17日申请的在先日本专利申请No.2004-40224之优先权的利益，其所有内容通过参考文件形式结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种将数字水印嵌入图像和检测图像中数字水印信息的装置和方法。

背景技术

在此之前，已知一种数字水印技术，用于通过将一影响不显著的小变化添加到数字内容中，而来嵌入另一种信息。作为这种数字水印技术的应用例子，已知嵌入用于识别作者的信息和用于证明所有权的信息的多个例子。除此以外，数字水印应用技术还被提出用于复制控制、指纹、内容授权和广播监控。

还提出了一种数字水印嵌入方法。例如，已知一种在空间方向和时间方向上同时嵌入水印信息的方法。根据这种方法，即使当图像的一部分被删去时，也可以提取出嵌入在其它部分中的水印信息(见例如日本专利申请未审公开No.2003-143559)。

作为另一个例子，当嵌入多个重复水印时，已经这样一种方法，即其中对于每行将单位水印在水平方向上移动一特定量，其中在所述多个重复水印中，垂直方向上和水平方向上重复单位水印。根据这种方法，因为单位水印的重复并不是固定的，所以可以使得仿造水印变得很困难(见例如日本专利申请未审公开No.2000-151984)。

然而，在上述数字水印嵌入方法中，当水印信息中的一个被确定时，就有可能仿造该水印信息。另外，当图像的一部分被删去时，除非嵌入到该图像中的多个信息其中至少一个被完全留下来，否则就不能检测到该水印信息。

发明内容

本发明的一个目的在于至少解决传统技术中的这些问题。

根据本发明的一方面，用于将数字水印信息嵌入在图像中的装置包括：一图像分割器，用于将图像分割为多个局部图像；以及一嵌入器，用于在多个局部图像的每一个中嵌入数字水印，该数字水印表示数字水印信息。该数字水印包括按照一顺序所排列的多个水印元素，所述顺序对于多个局部图像的每一个都是不同的。

根据本发明的另一方面，用于检测嵌入在图像中的数字水印信息的装置包括：一接收器，用于接收包括多个局部图像的图像，多个局部图像的每一个都嵌入有一数字水印。该数字水印表示数字水印信息，并且包括按照一顺序所排列的多个水印元素，该顺序对于每个数字水印都是不同的。该装置还包括：一检测器，用于从每个局部图像中检测多个水印元素；存储单元，用于存储所检测的多个水印元素；和水印信息恢复器，用于根据从多个局部图像中检测的多个水印元素，恢复出存储在存储单元中的多个水印元素的水印信息。

根据本发明的另一方面，用于将数字水印信息嵌入在图像中的方法包括：将图像分割为多个局部图像；和将数字水印嵌入在多个局部图像的每一个中，该数字水印表示数字水印信息。该数字水印包括按照一顺序所排列的多个水印元素，所述顺序对于多个局部图像的每一个都是不同的。

根据本发明的另一方面，用于检测嵌入在图像中的数字水印信息的方法包括：接收包括多个局部图像的图像，其中多个局部图像的每一个都嵌入有一数字水印，该数字水印表示数字水印信息，并且包括按照一顺序所排列的多个水印元素，所述顺序对于每个数字水印都是不同的；从每个局部图像中检测多个水印元素；存储所检测的多个水印元素；和根据从多个局部图像中检测的多个水印元素，恢复出所存储的多个水印元素的数字水印信息。

通过下面参照附图的本发明的详细描述，详细阐述了本发明的其它目的、特征和优点，或者将使它们变得更加明显。

附图说明

图1是根据第一实施例的数字水印嵌入装置的方块图；

图2是运动图像的数据结构的示意性视图；

图3是包括在图2所示的运动图像中的第一静态图像的数据结构的示意性视图；

图4是水印信息的数据结构的示意性视图；

图5A是描述了由水印元素排列器所生成的第一水印信息的视图；

图5B是描述了由水印元素排列器所生成的第二水印信息的视图；

图5C是描述了由水印元素排列器所生成的第三水印信息的视图；

图6A是在第一静态图像中嵌入第一水印信息的视图；

图6B是在第二静态图像中嵌入第二水印信息的视图；

图6C是在第三静态图像中嵌入第三水印信息的视图；

图7是描述了根据第一实施例的数字水印嵌入装置之硬件结构的视图；

图8A是描述了根据该数字水印嵌入装置之改型的静态图像的数据结构的视图；

图8B是图8A所示的第一局部图像的放大视图；

图9是描述了根据该数字水印嵌入装置之另一改型的静态图像的视图；

图10A是描述了根据另一改型的第一水印信息的视图；

图10B是描述了根据另一改型的第二水印信息的视图；

图10C是描述了根据另一改型的第三水印信息的视图；

图11是根据另一改型的数字水印嵌入装置的方块图；

图12是数字水印检测器的方块图；

图13是在水印元素存储器中存储水印元素的视图；

图14是该处理的示意性视图，其中水印元素排列器从在第一存储器中存储的水印元素中，恢复出原始水印信息；以及

图15是数字水印检测器之改型的方块图。

具体实施方式

下面参照附图，将说明数字水印嵌入装置、数字水印检测器、数字水印嵌入方法、数字水印检测方法、数字水印嵌入程序、数字水印检测程序的示例性实施例。本发明并不局限于这些实施例。

图1是根据第一实施例的数字水印嵌入装置100之功能结构的方块图。数字水印嵌入装置100将原始水印信息600嵌入在运动图像500中。数字水印嵌入装置100包括：运动图像接收器110、运动图像分割器112、原始水印信息接收器120、原始水印信息分割器121、水印元素排列器122、水印元素嵌入器124和运动图像复合器126。

运动图像分割器112将由运动图像接收器110获得的运动图像500分割为多个区域，即多个嵌入区域。

下面参照图2和3，将详细说明由运动图像分割器112所执行的处理。图2是运动图像500之数据结构的示意性视图。图3是包括在图2所示的运动图像500中的第一静态图像之数据结构的示意性视图。

如图2所示，运动图像500包括多个静态图像510、520、530等。如图3所示，以相等的间隔，在垂直方向和水平方向上，分割第一静态图像510。即，第一静态图像510具有多个嵌入区域。具体地，第一静态图像510具有同样形状的多个嵌入区域，例如第一嵌入区域511、第二嵌入区域512、第三嵌入区域513等等。为了简化说明，这里将说明第一静态图像被分割为九个嵌入区域的例子。

其它静态图像520、530等等的数据结构与图3所示的第一静态图像510的数据结构相同。

根据该实施例的静态图像分别对应于在所附权利要求中描述的局部图像。

当已经获得了运动图像500时，运动图像分割器112从运动图像500中分割出各个静态图像510、520、530等等。运动图像分割器112进一步将各个静态图像510、520、530等等分割为多个嵌入区域。

另一方面，图1所示的原始水印信息接收器120从外部获得原始水印信息600。原始水印信息分割器122将由原始水印信息接收器120获得的原始水印信息600分割为多种信息。下面参照图4，将详细说明由原始水印信息分割器121所执行的处理。图4是原始水印信息之数据结构的示意性视图。原始水印信息分割器121将原始水印信息分割为多个水印元素。在本实施例中，原始水印信息分割器121将一个原始水印信息分割为九个水印元素，即第一水印元素610a到第九水印元素610i。原始水印信息分割器121将原始水印信息600分割为多个水印元素，其中水印元素的数目与由运动图像分割器112所分割出的嵌入区域的数目相同。

将根据本实施例的第一水印元素610a到第九水印元素610I图示为一到九。即，根据本实施例的原始水印信息被表示为从一到九的连续数字排列。

水印元素的数目最好与静态图像中包括的嵌入区域的数目相同。因此，可以根据原始水印信息中分割块的数目，来确定静态图像中分割块的数目，即嵌入区域的数目。另外，可以根据静态图像中分割块的数目，来确定原始水印信息中分割块的数目，即水印元素的数目。

图1中所示的水印元素排列器122确定由原始水印信息分割器121所分割的水印元素的顺序。根据本实施例的水印元素排列器122通过区分在原始水印信息600中包括的水印元素610a到610I的顺序(普通次序)，来生成将要嵌入到各个静态图像中的水印信息。

下面参照图5A到5C，将详细说明由水印元素排列器122所执行的处理。图5A到5C描述了由水印元素排列器122生成的三种类型的水印信息。在图5A到5C所示的三种水印信息620、622和624的每一个中，排列有包括在原始水印信息600中的第一水印元素610a到第九水印元素610I。但是，它们的顺序是不同的。

第一水印信息620的最前面具有第一水印元素610a。在该第一水印元素610a之后，按照原始水印信息600中水印元素的顺序，排列有第二水印元素610b、第三水印元素610c、……、以及第九水印元素610i。

第二水印信息622的最前面具有第二水印信息610b。在该第二水印元素610b之后，按照原始水印信息600中水印元素的顺序，排列有第三水印元素610c、第四水印元素610d、……、以及第九水印元素610i。然后，第一水印元素610a排列在第九水印元素610i之后。

第三水印信息624的最前面具有第三水印信息610c。在该第三水印元素610c之后，按照原始水印信息600中水印元素的顺序，排列有第四水印元素610d、第五水印元素610e、……、以及第九水印元素610i。然后，第一和第二水印元素610a、610b排列在第九水印元素610i之后。

分别排列在第一水印信息620、第二水印信息622和第三水印信息624最前面的水印元素被每次一个地移动到该排列的最后。

当在各第一、第二和第三水印信息620、622和624中的最前面位置，即排列在第一嵌入区域中的水印元素，被顺序排列时，最前面的水印元素是不同的。但是，水印元素的顺序与原始水印信息600中水印元素的顺序一致。同样，在其它嵌入区域中，水印元素的顺序与原始水印信息600中水印元素的顺序相同。

根据原始水印信息600中的顺序，在水平方向上，从左上部开始依次排列在各个水印信息中嵌入的水印元素。

在各个水印信息中，保持原始水印信息600中的顺序。另外，根据多种水印信息的顺序，来保持原始水印信息600中的顺序。

水印元件排列器122通过每次一个地移动排列在最前面的水印元素，可以生成水印信息，同时保持原始水印信息600中第一到第九水印元素610a到610i的顺序。

图1所示的水印元素嵌入器124在各个静态图像中嵌入由水印元素排列器122所生成的每个水印信息。下面参照图6A到6C，将详细说明由水印元素嵌入器124所执行的处理。图6A是其中在第一静态图像510中嵌入第一水印信息620之状态的示意性视图。同样，图6B是其中在第二静态图像520中嵌入第二水印信息622之状态的示意性视图，其中第二水印信息622的最前面排列有第二水印元素610b。另外，图6C描述了在第三静态图像530中嵌入第三水印信息624的状态，其中第三水印信息624的最前面排列有第三水印元素610c。

水印元素嵌入器124根据多个静态图像的顺序，在所述多个静态图像中嵌入各个水印信息，其中，各个水印信息中位于最前面的水印元素被每次一个地移动。具体地，水印元素嵌入器124分别在对应的各个嵌入区域中，嵌入包括在该水印信息中的各个水印元素。更具体地，通过将最低有效位中的一位改变为0或1，或将最低有效位中的两位改变为00或11，可以嵌入水印元素。

在对应于第一水印元素的位置，嵌入空数据，作第一水印元素，从而可以识别水印信息中的第一水印元素。作为结果，当从水印信息中恢复原始水印信息600时，可以很容易确定排列在原始水印信息600最前面的水印元素。

在各个静态图像中嵌入的水印信息中，保持原始水印信息中的水印元素的顺序。因此，如果通过空数据可以确定排列在最前面的水印元素，则可以恢复原始水印信息。例如，可以指定两个最低有效位中的01和10作为空数据。

在本实施例中，因为通过空数据可以确定排列在最前面的水印元素，所以可以准确地恢复出原始水印信息。

作为结果，在运动图像500中包括的连续静态图像中的相同嵌入区域中，可以按照与多个水印元素在原始水印信息600中的顺序相同的顺序，来嵌入所述多个水印元素。例如，当注意到排列在静态图像左上部的水印元素时，可以根据从第一静态图像开始依次的静态图像排列，按照与原始水印信息600中一样的顺序，嵌入这些水印元素，例如第一水印元素610a、第二水印元素610b、第三水印元素610c、……。

图1所示的运动图像复合器126将其中利用水印元素嵌入器124嵌入了水印信息的各个静态图像重新结合，并生成嵌入水印信息的运动图像700。运动图像复合器126输出生成的嵌入水印信息的运动图像700。具体地，运动图像复合器126将多个水印信息嵌入区域组合以重新组织静态图像，并通过组合各个静态图像，来获得嵌入水印信息的运动图像700。

在各个静态图像中嵌入的水印信息中，排列在最前面的水印元素是不同的。即，嵌入在各个静态图像中的水印信息分别为不同的信息。因此，即使由第三方解码嵌入在一个静态图像中的水印信息，也不会解码其它水印信息。

在嵌入各个静态图像中的水印信息中包括的水印元素在整个水印信息中都是相同的。因此，即使当在嵌入预定静态图像中的水印信息中包括的一部分水印元素丢失，也可以利用嵌入在其它静态图像中的水印元素，来补偿该丢失部分中的水印元素。即，通过利用其它静态图像中的水印信息来补偿在一个静态图像中的水印信息的丢失部分，可以恢复该原始水印信息600。

在本实施例中，对于每个静态图像，在嵌入各个静态图像中的水印信息中包括的水印元素被排列在不同嵌入区域内。因此，即使当在静态图像上，一致地(uniformly)丢失了一预定部分时，也可以根据在每个静态图像中具有未丢失部分的区域中嵌入的水印元素，来恢复出原始水印信息600。

这里，一致地丢失预定部分的情况是指：例如一致地丢失每个静态图像中的右上区域的情况。具体地，例如，丢失了第二和第三嵌入区域的情况。

在本实施例中，位于在各个静态图像中嵌入的水印信息的最前面的水印元素被每次一个地移动。在各个静态图像中嵌入的水印元素的顺序有规律地不同。因此，如果可以确定一种类型的水印信息，则可以根据规则，确定在其它静态图像中嵌入的水印信息中的水印元素的顺序。因此，通过使用规则，可以有效地确定嵌入的水印信息。

图7描述了根据第一实施例的数字水印嵌入装置100的硬件结构。数字水印嵌入装置100包括以下硬件结构：只读存储器(ROM)52，其存储用于在数字水印嵌入装置100中执行数字水印嵌入处理的数字水印嵌入程序等；中央处理单元(CPU)51，其根据ROM52中的程序控制数字水印嵌入装置100的各个单元，并执行缓冲时间变化处理；随机存取存储器(RAM)53，其中形成一工作区域，以便存储为数字水印嵌入装置100的控制所必需的各种数据；通信I/F57，它与网络连接以执行通信；和总线62，用于连接各个单元。

数字水印嵌入装置100中的数字水印嵌入程序以可安装格式或可执行格式的文件，被记录在计算机可读记录介质中，例如CD-ROM，软盘(FD)和数字通用盘(DVD)。

在这种情况下，通过从记录介质中读取程序并在数字水印嵌入装置100中执行该程序，可以将数字水印嵌入程序载入到主存储器上，从而在主存储器上产生硬件结构中所描述的各个单元。

通过将程序存储到与例如互联网等网络连接的计算机上，并通过该网络下载该程序，可以提供本实施例中的数字水印嵌入程序。

上面已经说明了本实施例的数字水印嵌入装置100，但是还可以对上述实施例增加各种修改或改进。

下面将说明第一修改例。在本实施例中，运动图像分割器112将运动图像500分割为多个静态图像510、520等，并进一步将各个静态图像分为九个嵌入区域。水印元素嵌入器124相对于各个嵌入区域，分别嵌入一个水印元素。但是，运动图像分割器112还将各个静态图像分为多个局部图像，并将各个局部图像分为九个嵌入区域。

图8A和8B描述了当在一个局部图像中嵌入一水印信息时的局部图像与该水印信息之间的对应关系。图8A描述了静态图像800的数据结构。图8B是图8A所示的第一部分静态图像810的放大图。

如图8A所示，一个静态图像800具有多个局部图像，即第一局部静态图像810、第二局部静态图像820等等。如图8B所示，该局部图像810具有多个嵌入区域，例如第一嵌入区域811、第二嵌入区域812等等。

在本实施例中，在各个嵌入区域811、812等中分别嵌入一个水印元素。即，一个水印信息被分别嵌入到各个局部图像810、820等中。

因此，即使当水印信息中的一个被嵌入到各个局部图像中时，也可以像第一实施例中一样，避免由第三方解码原始水印信息。另外，即使当从在一个局部图像中嵌入的水印元素不能恢复出原始水印信息时，也可以利用在其它局部图像中嵌入的水印元素来补偿该丢失部分，从而恢复出原始水印信息。

本实施例中，运动图像分割器112将运动图像500分为格子形式的九个嵌入区域。但是，作为第二个修改例，用于嵌入区域的分割块单元并不局限于本实施例中所示的数目。即，仅需要预先确定在各个嵌入区域中静态图像的顺序，至于嵌入区域的数目和大小则并不被限定。例如，可以在垂直和水平方向上将运动图像分为四个嵌入区域，总共16个嵌入区域。

运动图像并不需要被均匀分割，例如它也可被分割为具有不同尺寸的多个嵌入区域。同样在这种情况下，需要相对于包括在各个静态图像中的相应的嵌入区域来嵌入一个水印元素，正如在本实施例中的一样。

图9描述了被分割为具有不同尺寸的多个嵌入区域的静态图像900。排列在图9所示的静态图像900的上两阶912和914中的嵌入区域和排列在最下阶920中的嵌入区域具有不同的尺寸。在该图中，排列在最下阶中的嵌入区域的尺寸是排列在上两阶中的嵌入区域的尺寸的四倍。

同样在该例子中，需要根据从左上开始依次的嵌入区域排列，来嵌入各个水印元素，正如在本实施例一样。图10A到10C分别描述了将要嵌入到各个静态图像中的水印信息950、960和970。

正如图10A所示，在第一水印信息950中，将第一水印元素嵌入到对应于第一嵌入区域的位置。在第一水印元素之后，顺序地排列各个水印元素。如图10B和10C所示，在第二和第三静态图像中，第二水印元素和第三水印元素分别被嵌入到对应于第一嵌入区域的位置上。

按照这种方式，即使当将运动图像分割为了具有不同尺寸的多个嵌入区域时，也可以将相同的水印元素排列在各个静态图像中的不同位置上。因此，与其中按照相同间隔将运动图像分割为具有相同尺寸的多个嵌入区域的例子相似，即使当在多个静态图像上丢失了一部分水印元素时，也可以通过利用其它部分中嵌入的水印元素来补偿丢失部分，来恢复出原始水印信息600。

下面将说明第三修改例。在本实施例中，通过根据原始水印信息600中的水印元素的顺序，每次一个地移动排列在最前面的水印元素，可以生成多个彼此不同的水印信息。但是，用于区分各个水印信息的规则并不局限与本实施例中所述的那样。例如，也可以每次两个地移动移动排列在最前面的水印元素。另外，通过使用预定的函数，也可以使各个水印信息中的水印元素的顺序不同。因此，仅需要根据水印信息中的水印元素的顺序，可以恢复出原始水印信息600中的水印元素的顺序就行了，以及该规则并没有被具体地限定，只要能够实现恢复就性。

在本实施例中，水印元件排列器122生成水印信息，其中保持了原始水印信息600中的顺序。但是，作为第四修改例，在水印信息中也可以不保持原始水印信息600中的顺序。

仅需要预先确定原始水印信息600中的多个水印元素的顺序和将要嵌入的水印信息中的多个水印元素的顺序之间的关系，就可以根据这种关系，从水印信息中的顺序，来恢复出原始水印信息600中的顺序，且该顺序并不局限于与原始水印信息600中的顺序相同。

在这种情况下，必须保持原始水印信息600中的水印元素的顺序和将要嵌入的水印信息中水印元素的顺序之间的关系。该水印元素排列器122根据这种关系重新排列水印元素，从而生成将要嵌入的水印信息。

在本实施例中，嵌入空数据，作为第一水印元素。但是，作为第五修改例，第一水印元素也可以是除了空数据以外的其它数据，只要检测将要嵌入的水印信息的装置可以识别该第一水印元素即可。

在本实施例中，原始水印信息分割器121从外部获得原始水印信息600，且水印元素排列器122确定水印元素的顺序。但是，作为第六修改例，也可以预先保持由水印元素排列器122所确定的顺序中的水印元素。

图11是本例子中数字水印嵌入装置100的功能结构图。该数字水印嵌入装置100具有替换原始水印信息接收器120的水印信息保持单元130、原始水印信息分割器121、和水印元素排列器122。该水印信息保持单元130保持了由水印元素排列器122预先确定的多个水印信息。该水印元素嵌入器124将在水印信息保持单元130中保持的水印信息嵌入到由运动图像分割器112分割的各个静态图像中。

除了上述的以外，该数字水印嵌入装置100的结构和所执行的处理都与根据本实施例的数字水印嵌入装置100的相同。

下面将说明根据本实施例的数字水印检测器200。数字水印检测器200检测由数字水印嵌入装置100嵌入的水印信息，以从该水印信息中恢复出原始水印信息600。图12是数字水印检测器200的功能结构方块图。数字水印检测器200具有嵌入水印信息的运动图像接收器210、水印元素检测器211、水印元素存储单元212、水印元素排列器214和原始水印信息恢复器216。

嵌入水印信息的运动图像接收器210从外部获得嵌入水印信息的运动图像700。水印元素检测器211根据嵌入水印信息的运动图像700中的顺序，从嵌入水印信息的运动图像接收器210中，获得在嵌入水印信息的运动图像700中包括的各个静态图像。从获得的各静态图像中，可以检测到在静态图像中嵌入的水印元素。

水印元素存储单元212存储由水印元素检测器211从嵌入水印信息的运动图像700中检测到的各个水印元素。然后存储从下一静态图像中检测到的水印元素。按照这种方式，通过存储从各个静态图像中检测到的水印元素，可以存储原始水印信息中所包括的所有水印元素。

图13是由水印元素存储单元212所执行的用于存储水印元素的处理的示例图。参照图13，将说明其中静态图像的一部分丢失并且仅仅从各个静态图像的一部分区域中来检测水印元素的例子。在这种情况下，水印元素存储单元212将嵌入到各个静态图像的第一嵌入区域中的水印元素存储到第一存储单元2121中。相似，水印元素存储单元212顺序地将嵌入到第二嵌入区域中的水印元素存储到第二存储单元2122中。

按照这种方式，当根据各个嵌入区域中检测到的静态图像的顺序存储多个水印元素时，根据原始水印信息600中的顺序存储所存储的水印元素。

因此，通过从各静态图像中检测在各嵌入区域中嵌入的水印元素，并存储它们，可以从各个嵌入区域中获得构成水印元素的所有水印元素。

因此，例如，即使当嵌入水印信息的运动图像700一致地丢失了第九嵌入区域中的图像时，根据从第一嵌入区域中检测到的水印元素，即存储在第一存储单元2121中的水印元素，也可以准确地恢复出原始水印信息600。

构成运动图像500的各个静态图像包括构成原始水印信息600的所有水印元素。因此，当从预定静态图像中不能检测到所有水印元素时，可以从其它静态图像中检测那些不能检测到的水印元素。即，即使当不能从预定静态图像中检测到所有水印元素时，也可以通过利用从其它静态图像检测到的水印元素补偿它，来存储原始水印信息中所包括的所有水印元素。

图12中所示的水印元素排列器214从水印元素存储单元212中存储的多个水印元素中，确定一个将被排列在最前面的水印元素。具体地，检测空数据。另外，水印元素排列器214可以在从预定嵌入区域中检测到的多个水印元素中，确定将被排列在最前面的水印元素。在数字水印嵌入装置100中，因为将空数据嵌入作为第一水印元素，则水印元素排列器214可以通过检测空数据来确定第一水印元素。

该水印元件排列器214移动水印元素的顺序，从而使确定的第一水印元素到达该顺序的最前面。图14显示了其中水印元素排列器214从第一存储单元2122中所存储的水印元素中恢复出原始水印信息600的处理的示意性视图。按照这种方式，根据水印元素的顺序，恢复出原始水印信息600。原始水印信息恢复器216对由水印元素排列器214所排列的多个水印元素执行预定计算，从而获得原始水印信息。

数字水印检测器200从运动图像中检测到水印元素，并根据上述结构恢复出原始水印信息，其中由数字水印嵌入装置100将水印信息嵌入了该运动图像中。

数字水印检测器200的硬件结构与参照图7描述的数字水印嵌入装置100的硬件结构相同。

已经说明了本实施例的数字水印嵌入装置100和数字水印检测器200，但是还可以对其增加多种修改和改进。

作为第一修改例，数字水印检测器200可以通过使用拓扑不变式(topological invariant)恢复出原始水印信息。图15是根据该例子的数字水印检测器300的功能结构的方块图。在根据该例子的数字水印检测器300中，没有提供水印元素排列器214，以及原始水印信息恢复器316可以在不确定排列在水印信息最前面的水印元素的情况下恢复出原始水印信息。在这点上，根据该例子的数字水印检测器300与本实施例的数字水印检测器300不同。

该例子中的数字水印检测器300的原始水印信息恢复器316通过使用拓扑不变式恢复原始水印信息。通过将局部几何变形作为同胚映射(homeomorphism)，数字水印可以与拓扑不变式相联系。这里，拓扑不变式代表局部几何变形下的不变量，例如众所周知的同伦群。

通过使用利用拓扑不变式的拓扑数字水印技术，在没有确定水印信息中包括的排列在最前面的水印元素的情况下，可以恢复出来该原始水印信息(见日本专利No.3431593)。因此，如本实施例所述，在水印元素排列器214没有确定水印信息中包括的排列在最前面的水印元素的情况下，可以恢复出来该原始水印信息。

从重复获得的水印元素中，可以执行可靠性判断。具体地，可以对在多个静态图像中获得的多个水印元素进行比较。可替换地，可以将在各个静态图像中获得的水印元素与在时基方向上获得的多个水印元素进行比较。另外，可以将这些类型的比较进行组合。

因为当计算原始水印信息时可以完成该处理，所以可以有效地执行该处理。

下面将说明根据本实施例的修改例。在本实施例中，已经说明了将要嵌入水印信息的对象为运动图像500的例子，但是将要嵌入水印信息的对象并不局限于此。例如，该信息可以为语音信息或者同时包括图像和语音的信息。这样，这些内容仅需要为包括时基概念的信息。

将要嵌入水印信息的对象可以为静态图像。在这种情况下，本实施例中将静态图像分为多个局部图像，以及各个局部图像都作为静态图像来处理。换句话说，仅需要将水印信息中的一个嵌入到各个局部图像中。

下面说明第二修改例。本实施例中的水印元素排列器214根据从预定嵌入区域检测到的多个水印元素的顺序，恢复出从存储在水印元素存储单元212中的各个嵌入区域中所检测到的多个水印元素之顺序的原始水印信息600。可替换地，也可以根据从多个嵌入区域中检测到的各个水印元素，恢复出原始水印信息600。例如，当从第一嵌入区域中检测到第一到第八水印元素时，以及从第二嵌入区域中检测到的第九水印元素元素时，可以根据从第一嵌入区域中检测到的第一到第八水印元素和从第二嵌入区域中检测到的第九水印元素，恢复出原始水印信息600。

根据本发明的数字水印嵌入装置分别将水印信息嵌入到该图像中包括的各个局部图像中。嵌入到各个局部图像中的水印信息是这样的，即，使得构成各水印信息的水印元素都相同，但是水印元素的顺序不同。这样，因为相同的水印元素嵌入在在各个局部图像中，所以可以根据在不同局部图像中嵌入的水印元素，恢复出水印信息。另外，即使当丢失了一部分图像时，也可以准确地恢复出水印信息。

通过下面参照附图的本发明的详细描述，详细阐述了本发明的其它目的、特征和优点，或者将使它们变得更加明显。

Claims (17)

1、一种用于在图像中嵌入数字水印信息的装置，包括：

图像分割器，用于将所述图像分割为多个局部图像；以及

嵌入器，用于在所述多个局部图像的每一个中嵌入一数字水印，所述数字水印表示所述数字水印信息，所述数字水印包括按照一顺序所排列的多个水印元素，所述顺序对于所述多个局部图像的每一个都是不同的。

2、如权利要求1所述的装置，还包括：

水印信息分割器，用于将所述数字水印信息分割为所述多个水印元素；以及

水印元素排列器，用于生成多个数字水印，所述多个数字水印在所述多个水印元素的顺序上是不同的，所述多个数字水印的每一个表示所述数字水印信息。

3、如权利要求1所述的装置，其中，

所述图像分割器还将所述多个局部图像的每一个分割为多个嵌入区域；以及

所述嵌入器将所述多个水印元素的每一个嵌入到所述多个嵌入区域其中相应一个中。

4、如权利要求1所述的装置，其中，对于每个数字水印，所述顺序在一预定水印元素上是不同的。

5、如权利要求1所述的装置，其中，对于每个数字水印，所述顺序在所有水印元素上是不同的。

6、如权利要求1所述的装置，其中，每个数字水印与所述图像中所述多个局部图像的每一个的位置相联系。

7、如权利要求1所述的装置，其中，所述顺序保持所述多个水印元素的普通次序。

8、如权利要求7所述的装置，其中，对于每个数字水印，所述顺序的不同之处在于所述多个水印元素之顺序的最前面被移动一预定量。

9、如权利要求8所述的装置，其中，对应于所述普通次序之最前面的水印元素为一特定数据。

10、如权利要求1所述的装置，其中，所述图像分割器将所述图像分割为所述多个局部图像，所述多个局部图像的每一个具有相等的区域。

11、如权利要求1所述的装置，其中，所述图像是包括多个静态图像的运动图像，以及所述局部图像为静态图像。

12、如权利要求1所述的装置，其中，所述图像是一静态图像，以及所述局部图像是在所述静态图像中的一局部区域。

13、一种用于检测嵌入在图像中的数字水印信息的装置，包括：

接收器，用于接收一图像，所述图像包括多个局部图像，所述多个局部图像的每一个嵌入有一数字水印，所述数字水印表示所述数字水印信息并且包括按照一顺序所排列的多个水印元素，所述顺序对于每个数字水印都是不同的；

检测器，用于从每个局部图像中检测所述多个水印元素；

存储单元，用于存储检测到的所述多个水印元素；和

水印信息恢复器，用于根据从所述多个局部图像中检测到的所述多个水印元素，恢复出存储在所述存储单元中的所述多个水印元素的所述数字水印信息。

14、如权利要求13所述的装置，其中，

所述多个局部图像的每一个具有多个嵌入区域；

对于每个嵌入区域，所述存储单元存储从所述局部图像检测的水印元素；和

所述水印信息恢复器根据从所述局部图像中相同嵌入区域中检测到的所述多个水印元素，恢复出在所述存储单元中存储的所述多个水印元素的所述数字水印信息。

15、如权利要求13所述的装置，其中

当所述检测器没有从预定局部图像中检测到包括在所述水印信息中的所有水印元素时，所述数字水印信息恢复器根据从不同局部图像中检测到的水印元素，恢复出在所述储存单元中存储的水印元素的数字水印信息。

16、一种用于在图像中嵌入数字水印信息的方法，包括：

将所述图像分割为多个局部图像；和

在所述多个局部图像的每一个中嵌入一数字水印，所述数字水印表示所述数字水印信息，所述数字水印包括按照一顺序所排列的多个水印元素，所述顺序对于所述多个局部图像的每一个都是不同的。

17、一种用于检测在图像中嵌入的数字水印信息的方法，包括：

接收包括多个局部图像的图像，其中所述多个局部图像的每一个都嵌入有一数字水印，所述数字水印表示所述数字水印信息并包括按照一顺序所排列的多个水印元素，所述顺序对于每个数字水印都是不同的；

从每个局部图像中检测所述多个水印元素；

存储所检测到的所述多个水印元素；和

根据从所述多个局部图像中检测到的所述多个水印元素，恢复出所存储的所述多个水印元素的所述数字水印信息。

Images