CN1739140A - 数字信号的可逆水印 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将附加信息嵌入到媒体内容的方法、设备、设备系统以及信号。该系统包括用于在具有媒体内容的信号(y)中提供附加信息(0，D)的设备(10)，该设备包括将媒体内容的幅度值映射到第一新值的第一映射单元(14)，以及将附加信息插入到被映射的媒体内容的复用单元(16)。该系统还包括用于接收具有媒体内容的信号(y)中的附加信息的设备(12)，该设备包括用于接收包含媒体内容(XQ)以及嵌入的附加信息(0，D)的信号，并且从映射的媒体内容去除附加信息的解复用单元(22)，其中媒体内容的幅度值被映射到第一新值。本发明允许在诸如音频数据的媒体内容中插入水印。

Description

数字信号的可逆水印
技术领域
本发明一般涉及在媒体内容中提供附加信息的领域，该媒体内容被映射以便允许插入附加信息。本发明尤其涉及在包括媒体内容的信号中提供可逆水印。
背景技术
已知提供涉及媒体内容的附加信息。一个这样的例子是水印领域，其中信息被嵌入在诸如一个数字图像的媒体文件当中。然后能够从图像中恢复出水印并用于不同的目的。而且，还已知图像域中的可逆水印，在去除水印之后能够恢复出原始图像。这些的方案的主要优点在于不需要增加通信信道(即媒体文件)的带宽，即它是一个带内信息信道。J.Fridrich，M.Goljan和R.Du的“用于所有图像格式的无损数据嵌入”Proc.SPIE Photonics West第4675卷以及多媒体内容的安全和水印，San Jose，加利福尼亚，2002年1月，第572-583页中描述了一种这样的技术。
但是仍然需要一种替换的技术，其中附加信息，也许是水印格式的附加信息，能够以某种方式附加在媒体内容当中，从而允许避免原始媒体内容中的信息丢失，并且还能够用于音频，同时允许附加信息的更高的数据容量。
发明内容
因此本发明的目的是在具有媒体内容的信号中提供附加信息，以允许避免原始媒体内容中的信息丢失，并且能够应用于音频同时允许附加信息具有高的数据容量。
根据本发明的第一方面，该目的是通过在具有媒体内容的信号中发送附加信息的方法来实现的，该方法包括步骤：
使用第一映射函数将媒体内容的幅度值映射到第一个新值，以及
在映射媒体内容中插入附加信息。
根据本发明的第二方面，该目的是通过在具有媒体内容的信号中接收附加信息实现的，该方法包括步骤：
接收含有媒体内容以及嵌入的附加信息的信号，使用第一映射函数将媒体内容的幅度值映射到第一新值，以及
从媒体内容中去除附加信息。
根据本发明的第三方面，该目的是通过在具有媒体数据的信号中提供附加信息的设备进一步实现的，该设备包括：
第一映射单元，用于使用第一映射函数将媒体内容的幅度值映射到第一新值，以及
一个复用单元，用于在映射媒体内容中插入附加信息。
根据本发明的第四方面，该目的是通过一种用于接收具有媒体内容的信号中的附加信息的设备来实现的，该设备包括：
一个解复用单元，用于：
接收含有媒体内容以及附加信息的信号，使用第一映射函数将媒体内容的幅度值映射到第一新值，以及
从媒体内容中去除附加信息。
根据本发明的第五方面，该目的还通过一种能够彼此通信的设备系统来实现，该系统包括：
在具有媒体内容的信号中提供附加信息的设备，包括：
第一映射单元，用于使用第一映射函数将媒体内容的幅度值映射到第一新值，以及
复用单元，用于在映射媒体内容中插入附加信息，以及
用于接收具有媒体内容的信号中的附加信息的设备，包括：
解复用单元，用于接收含有媒体内容以及嵌入的附加信息的信号，并且从媒体内容中去除附加信息，其中使用所述的第一映射函数将媒体内容的幅度值映射到第一新值。
根据本发明的第六方面，该目的还通过包括具有嵌入附加信息的媒体内容的信号来实现，其中使用第一映射函数将媒体内容的幅度值映射到新的值，从而能够从映射的媒体内容中恢复出附加信息。
权利要求2和权利要求18针对的是，在映射媒体内容的幅度级上提供至少一个孔，用于插入附加信息。
权利要求3和权利要求19针对的是，使用孔和映射媒体内容的相应值在媒体内容中插入附加信息。
权利要求4、15、20和26针对的是，使用一个误差信号，从而允许基本无损的恢复原始媒体内容。
权利要求7和权利要求16针对的是，提供能够选择恢复原始媒体内容的第二映射函数的信息。
权利要求9和权利要求22针对的是，提供用于媒体内容的至少两个不同的第一映射函数。
权利要求10针对的是，根据媒体内容的特征选择第一映射函数。
权利要求11和权利要求23针对的是，提供至少两个不同的第二映射函数来映射媒体内容，使用至少两个第一映射函数将媒体内容的幅度值映射到第一新值。
本发明的优点在于提供一种在媒体内容中嵌入附加信息，比如水印的方法，该方法允许在去除嵌入信息后恢复出原始媒体内容，对于附加信息来说，该方法具有尽可能大的数据容量，并能够很好的适用于音频应用，而且附加信息在媒体内容中几乎是不可察觉的。
隐含在本发明中的一般观点是在诸如音频信号的媒体内容中提供附加信息，该媒体内容的幅度值映射到新的值。
本发明的这些以及其他方面将在下面参照优选实施例进行的描述中变得清楚明了。
附图说明
现在将参照附图详细解释本发明，其中
附图1表明了根据本发明的第一实施例的编码器和解码器的方框图，
附图2A-2C表明了示例根据本发明的第一和第二映射函数以及由编码器生成的误差信号的流程图，
附图3表明了根据本发明在音频信号中嵌入水印的方法的流程图，
附图4表明了根据本发明从音频信号中抽取出水印的方法的流程图，
附图5表明了根据本发明的第一实施例的特定变形的编码器和解码器的方框图，
附图6A-6B表明了两个其他示例适于在附图5的编码器和解码器中使用的根据本发明的编码器所产生的第一和第二映射函数的其他的流程图，
附图7表明了根据本发明在第二实施例中使用的信号的一般格式，
附图8表明了根据本发明的第二实施例的编码器的示意性框图，
附图9表明了根据本发明的第三实施例的编码器的示意性框图，以及
附图10表明了根据本发明的第四实施例的编码器的示意性框图。
具体实施方式
本发明涉及在包含媒体内容的信号中提供附加信息的领域。该应用的一个优选领域是音频流的可逆水印。但是本发明并不局限于该领域，其可以应用于任何其他的技术领域，并且应用于诸如数字图像的其他信号类型。
附图1示意性地表明了编码器10，该编码器10通过接口与解码器12通信。接口利用垂直的点划线表示。接口可以是例如互联网或者内联网，但是并不必须是一个这样的网络。例如也可以是固定或者无线电话网络。编码器10将水印D插入到一个数字数据流中，在本例中是音频流x。下面将简要描述编码器的实际功能。编码器10包括第一映射单元14，该单元在其输入端接收以音频x的PCM采样格式的媒体内容。编码器使用第一类型的第一映射函数CQ，其可以是压缩函数，尽管本发明并不局限于压缩函数。第一映射单元14的输出连接到使用第二类型的第二映射函数EQ的第二映射单元18的输入，第二类型的第二映射函数可以是扩展函数，尽管本发明并不局限于扩展函数。第一映射单元14的输出还连接到复用单元16的第一输出。第二映射单元18的输出连接到减法单元19，减法单元也接收原始音频信号x的输入采样。减法单元19进一步连接到应用误差信号压缩L的误差压缩单元20。误差压缩单元20的输出连接到复用单元16的第二输入。复用单元还具有接收开销数据O的第三输入和接收水印或者附加数据D的第四输入。复用单元16还具有输出端，输出包括音频数据的信号y，幅度值在这里被映射到新的值，并与水印一起被提供。
如上所述，附图1还包括解码器12。该解码器包括解复用单元22，具有接收信号y的输入端。解复用单元具有连接到应用第二映射函数EQ的第三映射单元24的第一输出。解复用单元具有连接到应用误差扩展函数L-1的误差扩展单元26的第二输出，误差扩展函数L-1是先前提到的误差压缩函数L的反函数。解复用单元22具有提供水印D的第三输出以及提供开销数据O的第四输出。第三映射单元24的输出连接到加法单元27，误差扩展单元26的输出也连接到所述加法单元。从加法单元提供恢复的原始信号x。
附图2A-2C表明了三个图表，其中附图2A概述了根据第一映射函数CQ1，将输入的信号采样x(n)映射到第一新值形式的输出信号采样xQ(n)，附图2B概述了根据地二映射函数EQ1，将第一新值形式的输入信号采样xQ(n)映射到第二新值形式的输出采样x(n)，附图2C概述了依赖于输入信号x(n)的误差信号q(n)。
现在将参照附图1、2、3解释根据本发明的第一实施例，将水印嵌入或者插入音频信号或者音频流格式的媒体内容当中，其中附图3表明了根据本发明的方法的流程图。在编码器10中接收音频信号的第一数字PCM(脉冲编码调制)采样。这些采样可以从诸如音频播放设备，例如CD播放器或者从电话设备的任何类型的应用接收。也可以从诸如存储音频文件的存储设备恢复。然后使用第一映射函数CQ将不同采样x的幅度映射到新的值，从而获得含有采样的信号xQ，步骤28。在第一实施例中，将使用第一映射函数CQ1。
在附图2A中示出了表明根据本发明的第一映射函数CQ1的图表。该映射函数将输入信号的输入采样映射到输出采样。根据该特定方案，16级的输入幅度被映射到8级的输出幅度。输入幅度级0被映射到输出级0，输入幅度级1被映射到输出幅度级2。输入幅度级3被映射到输出幅度级4。迄今为止在原始采样和映射采样之间是一一对应的。输入幅度级3被映射到输出幅度级6，同时输入幅度级4也被映射到输出幅度级6。输入幅度级5被映射到输出幅度级8，同时输入幅度级6被映射到输出幅度级10。并且输入幅度级7和8被映射到输出幅度级10。输入幅度级9、10和11被映射到输出幅度级12，输入幅度级12，13，14和15被映射到输出幅度级14。这样已经利用第一映射函数映射的输出信号xQ只有八个不同的可能幅度级或者值，并且不使用每个奇数级。因此每个奇数级在映射的媒体内容中构成了一个孔。这意味着奇数级能够被用于附加信息。由于某些输入级共享相同的输出级，因此在输入幅度级和输出幅度级之间不再是一一对应的。
然后在第二映射单元18中使用第二映射函数EQ再次映射第一映射信号xQ，从而获得媒体内容的第二新值xE，步骤30。
使用示例图表2B表明了在第一实施例中使用第二映射函数EQ1来执行的第二映射。在这里输入级0被映射到输出级0，输入级2被映射到输出级1，输入级4被映射到输出级2，输入级6被映射到输出级3，输入级8被映射到输出级5，输入级10被映射到输出级6，输入级12被映射到输出级9以及输入级14被映射到输出级12。从这里可以看出，输入信号x的所有级都没有出现在第二新信号xE中。
如果第一映射信号xQ的简单的第二映射被单独使用，这意味着当使用第二映射函数时某些信息可能会丢失。因此第二映射信号xE被提供给减法单元19，所述单元19也接收原始信号x。减法单元从原始信号x中减去第二映射信号xE，从而获得压缩扩展误差信号q，步骤32。误差信号q(n)和原始输入信号x(n)的不同的幅度级之间的对应关系如图2C所示。由于原始级别0-3和第一映射级别之间的一一对应，对于这些级别，误差信号q为0，同时对于级别4，误差信号是1，对于级别5和6，误差信号再次为0。对于级别7，误差信号是1，级别8是2。另外，对于级别9是0，对于级别10是1，对于级别11是2。最后，对于级别12，误差信号q(n)是0，级别13是1，级别14是2，级别15是3。然后误差信号q被提供给将压缩函数L应用到误差信号的误差压缩单元20，从而获得压缩的误差信号qL，步骤34。然后该压缩的误差信号，以及根据第一映射函数映射的输入信号xQ、开销数据D以及附加信息或者水印D形式的数据一起被提供给复用单元16。
复用单元16然后将(可能已经压缩的)压缩扩展误差信号qL、某些开销信息O以及水印D插入或者嵌入到原始信号x的第一映射函数映射xQ后变得空闲的位置，即映射信号xQ的奇数采样，从而获得传送信号y，步骤36，然后将信号y传送给解码器12，步骤38。为了解释加入附加数据的方法，可以从柱状透视图中方便的看出处理过程。在应用了第一映射函数之后，具有相应柱状图的原始信号被变换为具有相应的映射柱状图的不同的柱状图。映射的柱状图具有零输入的采样值，即这些特定采样在变换的信号中不出现。对于剩余的部分，我们将这些位置定义为孔。通过使用孔和与孔相应的其他新的映射值的组合来增加附加信息。这意味着对于媒体内容的给定采样，通过将映射的偶数级改变为相应的非偶数或者奇数级来增加以“1”的形式的一段附加信息，通过保持映射级不变来增加0。在第一实施例中每个偶数级将具有相应的孔，因此能够在每个采样中加入1比特的附加信息。利用映射级和相应的孔意味着例如信号xQ的级0相应于级1的孔。每次具有级0的映射采样到达复用单元16，当插入附加信息“1”时该单元将采样级改变为级1，当插入附加信息“0”时该单元保持采样级不变。开销数据O可以包括被用于允许解码的信息或者使解码有效的信息。开销可以进一步包括诸如帧尺寸和同步字的信息(如果输入信号被分割成帧)。它也可以包括CRC或者误差校正信息或者表明嵌入比特流中不同数据部分位置的指针。
现在参照附图1，2，4描述解码器中的处理，其中附图4表明了根据本发明的解码信号的方法的流程图。解码器12在解复用单元22的输入端接收从编码器10发送的信号y，步骤40。解复用单元22抽取嵌入的开销信息O、水印D和(可能压缩的)压缩扩展误差信号qL，从而获得没有附加信息的、根据第一映射函数映射的音频信号xQ，步骤42。然后在抽取了附加信息以后，第一映射幅度级(已经接收到“1”比特的附加信息，并且是奇数的)接收它们相应的偶数幅度级。然后以合适的方式处理开销数据O和水印D。根据第一映射函数映射的音频信号xQ被提交给第三映射单元24，该单元使用第二映射函数EQ，并且在本例中使用与编码器10中的第二映射单元20相同的第二映射函数EQ1，用于提供根据第二映射函数映射的信号xE，步骤44。同时压缩误差信号qL被提供给误差扩展单元26，该单元对压缩误差信号qL应用扩展函数L-1，从而获得原始误差信号q，步骤46。扩展函数是编码端使用的压缩函数的反函数。然后恢复的误差信号q以及根据第二映射函数映射的信号xE一起被提供给加法单元27，在那里两个信号彼此相加从而提供原始音频信号x，步骤48。以这种方式，水印被附加到音频信号当中，该音频信号根据第一映射函数映射，并且水印和原始音频信号都被恢复，能够毫无损耗地重新获得音频信号。
可以作出多种变形，其中在附图5的示意性框图中表明了根据本发明的第一实施例的一种变形。该变形与第一实施例的区别仅在于在第一映射单元14和复用单元16之间增加了第一位移单元50，在解复用单元22和第三映射单元24之间增加了第二位移单元52。另一个区别在于使用了另外的第一和第二映射函数。在第一映射单元14中使用的第一映射函数CQ2在这里是压缩函数，而在第二和第三映射单元18和14中使用的第二映射函数EQ2在这里是扩展函数，这些函数在附图6A-6B的图表中表示。该第一映射函数将幅度级0映射到压缩级0，将输入幅度级1映射到输出幅度级1，输入幅度级2映射到输出幅度级2。输入幅度级3映射到输出幅度级3，同时输入幅度级4也映射到输出幅度级3。输入幅度级5映射到输出幅度级4，而输入幅度级6映射到输出幅度级5。输入幅度级7和8映射到输出幅度级6。输入幅度级9、10和11映射到输出幅度级6，输入幅度级12、13、14和15映射到输出幅度级7。这样第一映射输出信号xQ只有八个不同的可能的低级别幅度级，而高级别都没有使用。第二映射函数将输入级别0映射到输出级别0。输入级别1映射到输出级别1，输入级别2映射到输出级别2，输入级别3映射到输出级别3，输入级别4映射到输出级别5，输入级别5映射到输出级别6，输入级别6映射到输出级别9，输入级别7映射到输出级别12。第一位移单元50将压缩的音频信号xQ向左移动p个位置，在目前的情况下，p＝1，即将压缩的信号与因子2p相乘。第二位移单元52按照相同的方式将接收到的输入信号(去除了开销、水印和误差信号之后)向右移动p个位置，即执行2-p的乘法，这样就恢复了压缩信号xQ。在本系统中，音频信号被压缩，从而使音频的更高级别保持未使用。压缩信号然后被移位从而使得最低有效位能够被用于水印、开销和误差信号。这极大的简化了附加信息的插入和抽取。根据该变形的压缩采样信号y在附图7中描述，表明了一个四位信号或采样，其中所示的头三个最高有效位包括一比特的水印数据D和/或误差信号q和/或开销O之后的压缩采样xQ(n)。所有增加的信息在该信号y的最低有效位提供。
在这里作为最优实施例描述的本发明的基础部分存在多种变形。首先，已经提到，如果所使用的第一映射函数在映射级上存在一一对应，不需要误差信号。在该特定情况下，误差信号和与其相关的处理不需要包括在该设备当中。当存在这一先决条件时，在编码器中不需要第二映射单元、减法单元以及误差压缩单元，在解码器中也不需要加法单元和误差扩展单元。但是重要的是解码器中的第三映射单元使用映射函数，该函数是编码器中的第一映射函数的反函数。这种情况目前适用于音频或其他类型的媒体内容，这些媒体内容在幅度频谱中的上半部分没有幅度值。在使用误差信号的情况下，另一种可能的变形是所使用的第二映射函数不一定是第一映射函数的反函数。可以使用另一种第二映射函数。在这种情况下，这种区别可能容易导致更大的误差信号。误差信号中的信息也可能导致解码端的原始信号的恢复。因此误差信号可能保持不压缩，但是这将导致嵌入数据信道的容量降低。在传送的信号y中不必须提供任何开销信息。第一映射输出信号不一定在偶数级提供孔，而是还能够在奇数级提供孔。而且不需要在所有的偶数级提供孔。在一种变形中，仅在幅度级提供了一个孔，其中原始值映射到另一个值，该值不一定是邻近值，尽管这是优选方案。以相同的方式，当插入信息的附加比特时，与所使用的、与孔相应的值不一定是下一个更高的值，但是可以是映射媒体内容更低的值或者几乎任何其他的可能值。如果该相应值是映射媒体内容中频繁出现的值是有利的。
下面将参照附图8-10描述本法明的其他方面。
参照附图8描述本发明的第二实施例，该图示出了编码器12，该编码器与附图1所示的编码器基本相同。与第一实施例的区别在于提供与先前描述的映射单元14平行的第四映射单元54。第一映射单元14使用第一映射函数CQA，同时第一映射单元54使用另一个第一映射函数CQB。在映射单元14和54对之前提供分割单元56。在分割单元56和映射单元对14和54对之间提供第一开关58，在映射单元对和复用单元16以及第二映射单元18之间提供第二开关59。开关被同步切换，用于将第一或第四映射单元14和54中的每个连接到第二映射单元18和复用单元16。这里第一和第四映射单元14和54具有两个不同的函数，这两个函数给出不同的映射结果，其中一个用于提供关于有多少附加数据需要被插入的最大可能容量，而另一个可能更好地用于使输出信号y中的可见失真最小。注意，由于附图2和附图6所述的第一映射函数可能不适用于这些映射，这些映射用函数CQA和CQB表示来代替CQ1和CQ2。在输入信号被提供给映射单元之前，该信号被进一步分割。注意，这里编码器一直使用相同的第二映射函数。在第二实施例中，用户可能选择不同的第一映射函数。由于第一映射函数不同，生成的误差信号要考虑第三映射单元所映射的信号中的区别。由于第二实施例中的编码器不含有任何附加功能块，因此与第一实施例中的所示的编码器基本相同。然而，所使用的第二映射函数最好与第一实施例不同。解码器最好使用与编码器所使用的相同的第二映射函数。如果允许小的误差，那么为了恢复原始信号允许对函数作轻微该变。
根据本发明的第三实施例的编码器在附图9的示意性框图中表示。在第三和第二实施例之间存在的主要区别是提供与第二映射单元18并行的第五映射单元60。第三开关62将复用单元16的输入连接到第二或者第五映射单元18和60之一，第四开关64将第二或者第五映射单元18和60之一连接到减法单元19。第三和第四开关与第一和第二开关58和59同步切换，第二映射单元18提供了第二映射函数EQA，该函数与第一映射函数CQA一起使用，第五映射单元60提供了另一个第二映射函数EQB，该函数与第一映射函数CQB一起使用。对于本实施例来说，第二映射函数被切换从而使得适于选定的第一映射函数的第二映射函数能够被使用。这里第一和第二映射函数的选择例如能够根据随机密钥(可能是保密密钥)来进行。由于这样降低了所生成的误差信号，并且因此水印占用了传送信号中的更多空间，因而是有益的。解码器也需要被提供相同数目的并行第二映射函数，以便能够在不同的映射单元之间切换从而较好地实现其功能。为了使解码器能够执行这种切换，有关第二映射函数的选择信息必须从编码器传送。也可能传送有关选定的第一映射函数的信息来替代，在这种情况下，解码器能够根据该信息选择第二映射函数。还可能发送有关在编码器中使用的第一和第二映射函数的信息。该信息能够在开销中提供。其特征作为替换能够通过输入信号y的特征来确定。解码器不需要进一步使用与编码器相同类型的第二映射函数，只要最终的方案是可逆的。
根据本发明的第四实施例的编码器在附图10的示意性框图中表示。其与第三实施例的差别在于提供了信号特征抽取单元66，该单元分析输入信号并控制切换，从而根据信号的特征选择第一映射函数和第二映射函数。以这种方式提供了一种自适应的映射方案，该方案能够根据输入信号或输入信号不同的片断来选择映射函数。如果信号是视频信号，对于不同的信号帧可以使用不同的映射函数。信号特征抽取单元也可以与第二实施例结合，即没有第五映射单元。
应当理解解码器不需要执行上述的全部解码。根据原始信号是否需要被恢复，可能仅去除水印就足够了，根本不用恢复原始信号。恢复可能不完全地进行从而允许一些错误存在，这里可能已经建立了最终恢复的信息。媒体内容不一定以音频形式提供，而本发明能够应用在包括图像和视频的任何类型的媒体内容当中。也可能在多于两个第一和/或第二映射函数之间进行选择。解码器中的第二映射函数能够根据输出信号x来选择，输出信号x可以替代信号y的特征和开销信息。误差信号不需要包括在信号y中，但是可以以其它的方式被提供给解码器，例如，在另一个信号当中，也许在发送信号y之前被提供。本发明的又一个变形在于编码器不需要向解码器发送信号y。也可能编码器将信号存储在存储器中，存储器可以是诸如CD ROM的便携式存储器，解码器能够从该存储器重新获取信号。在这种情况下，解码器将从存储器，而不是从编码器接收信号。
本发明具有许多优点。其允许媒体流的高度编码，即对于包括水印的附加信息具有尽可能大的数据容量。其也允许灵活的编码并且避免能够避免原始媒体内容中的信息丢失。

Claims (28)

1.一种发送具有媒体内容的信号(y)中的附加信息的方法，包括步骤：
使用第一映射函数(Cq)将媒体内容(x)的幅度值映射到第一新值(步骤28)，以及
在映射媒体内容(xQ)中插入附加信息(O，D)(步骤36)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中第一映射函数在映射媒体内容的幅度值中生成至少一个孔，以便用于嵌入附加信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其中插入附加信息的步骤包括使用所述的至少一个孔和映射媒体内容的一个相应值来嵌入附加数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中映射的步骤包括允许使用媒体内容的一个第一新值来对应原始媒体内容的多于一个的未映射的值，并且进一步包括以下步骤：
使用第二映射函数(EQ)将媒体内容(xQ)的第一新值映射到第二新值，(步骤30)，以及
生成一个误差信号(q)，该信号包括媒体内容(xE)的第二新值与原始媒体内容(x)之间的差(步骤32)，以及向接收机发送误差信号(q)。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括压缩误差信号的步骤(步骤34)。
6.根据权利要求4所述的方法，还包括向接收机(12)发送使用第一映射函数映射的媒体内容(XQ)以及附加信息(O，D)的步骤(步骤38)，其中误差信号包含在发送到接收机的媒体内容中。
7.根据权利要求4所述的方法，进一步包括向接收机(12)发送已经使用第一映射函数映射的媒体内容(xQ)以及附加信息(O，D)的步骤(步骤38)，以及向接收机发送有关所使用的第一和/或第二映射函数的信息的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其中有关所使用的第二映射函数的信息包含在发送给接收机的媒体内容中。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在至少两个第一映射函数中选择一个第一映射函数的步骤，并且对至少部分媒体内容使用选定的函数执行映射的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中依照媒体内容的特征执行选择步骤。
11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括步骤：
在至少两个第二映射函数中选择一个第二映射函数，对于根据选定的第一映射函数映射的媒体内容部分，使用第二映射函数将媒体内容的幅度的第一新值映射到第二新值，以及
生成一个误差信号，对于选定的第一和第二映射函数而言，该信号包括第二映射媒体内容和原始媒体内容的差。
12.接收具有媒体内容的信号中的附加信息的方法，包括步骤；
接收含有媒体内容(xQ)以及嵌入的附加信息(O，D)的信号(y)，使用第一映射函数(Cq)将媒体内容的幅度值映射到第一新值，(步骤40)，以及
从媒体内容中去除附加信息(O，D)，(步骤42)。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括处理附加信息的步骤。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括使用第二映射函数(EQ)将所接收到的媒体内容的第一新值的幅度映射到第二新值的步骤，(步骤44)。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括接收一个误差信号(q)并且利用所述误差信号来调整使用第二映射函数(EQ)映射的媒体内容的步骤，该误差信号与原始的媒体内容(x)和利用第二映射函数(EQ)映射的媒体内容(xE)之间的差相对应，(步骤48)。
16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括接收第一或第二映射函数信息并且根据该信息将第二映射函数施加到至少部分所接收的媒体内容上的步骤。
17.在具有媒体内容的信号中提供附加信息的设备(10)，包括：
第一映射单元(14)，用于使用第一映射函数(Cq)将媒体内容(x)的幅度值映射到第一新值，以及
复用单元(16)，用于将附加信息(O，D)插入到映射的媒体内容中。
18.根据权利要求17所述的设备，其中第一映射单元用于在映射媒体内容的幅度值中生成至少一个孔，以便用于嵌入附加信息。
19.根据权利要求18所述的设备，其中复用单元用于使用所述的至少一个孔和映射的媒体内容的相应值来嵌入附加数据。
20.根据权利要求17所述的设备，还包括第二映射单元(18)，用于使用第二映射函数(EQ)将媒体内容(xQ)的第一新值映射到第二新值，以及一个减法单元(19)，用于从媒体内容(xE)的第二新值减去原始媒体(x)内容，从而提供一个误差信号(q)。
21.根据权利要求20所述的设备，其中复用单元(16)用于在媒体内容的第一新值中插入误差信号。
22.根据权利要求17所述的设备，其中存在至少两个映射单元(14，54)，用于执行两个不同的第一映射函数，并且进一步包括第一开关(58)，用于将原始媒体内容连接到第一映射单元中的任意一个。
23.根据权利要求22所述的设备，进一步包括至少两个映射单元(18，60)，执行两个不同的第二映射函数，并且其每一个都将媒体内容(xQ)的第一新值映射到第二新值，减法单元(19)，用于从媒体内容(xE)的第二新值中减去原始媒体内容(x)从而提供误差信号(q)，另一个开关(62)，用于将媒体内容的第一新值连接到执行第二映射函数的映射单元中的任意一个，以及又一个开关(64)，用于将执行第二映射函数的映射单元中的任意一个连接到减法单元。
24.用于接收具有媒体内容的信号(y)中的附加信息(O，D)的设备(12)，包括：
解复用单元(22)，用于：
接收含有媒体内容以及嵌入的附加信息(O，D)的信号(y)，其中使用第一映射函数(Cq)将媒体内容的幅度值(x)映射到第一新值(xQ)，以及
从媒体内容中去除附加信息。
25.根据权利要求24所述的设备，进一步包括：
第三映射单元(24)，用于使用第二映射函数(EQ)将接收到的媒体内容的第一新值映射到第二新值。
26.根据权利要求25所述的设备，进一步包括加法单元(27)，用于在媒体内容(xE)的第二新值中增加接收到的误差信号(q)，从而提供至少基本无损的媒体内容。
27.能够彼此通信的设备系统，包括：
用于在具有媒体内容的信号(y)中提供附加信息(O，D)的设备(10)，包括：
用于使用第一映射函数(Cq)将媒体内容的幅度值映射到第一新值的第一映射单元(14)，以及
用于将附加信息插入到映射的媒体内容的复用单元(16)，以及
用于接收具有媒体内容的信号(y)中的附加信息(O，D)的设备(12)，包括
解复用单元(22)，用于接收含有媒体内容(xQ)以及嵌入的附加信息(O，D)的信号并且从媒体内容中去除附加信息，其中使用所述的第一映射函数(Cq)将媒体内容的幅度值映射到第一新值。
28.包括具有嵌入的附加信息(O，D)的媒体内容(xQ(n))的信号(y(n))，其中使用第一映射函数(Cq)将媒体内容的幅度值映射到第一新值，从而能够从映射的媒体内容中恢复出附加信息。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2524424B (en) 2011-10-24 2016-04-27 Graham Craven Peter Lossless buried data
GB2524784B (en) * 2014-04-02 2018-01-03 Law Malcolm Transparent lossless audio watermarking
KR102150639B1 (ko) * 2018-05-21 2020-09-03 대한민국 디지털 데이터의 무결성을 검증할 수 있는 장치 및 디지털 데이터의 무결성을 검증할 수 있는 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7107451B2 (en) * 1996-07-02 2006-09-12 Wistaria Trading, Inc. Optimization methods for the insertion, protection, and detection of digital watermarks in digital data
US5889868A (en) * 1996-07-02 1999-03-30 The Dice Company Optimization methods for the insertion, protection, and detection of digital watermarks in digitized data
DE69835521T2 (de) * 1997-05-19 2007-01-18 Verance Corp., San Diego Vorrichtung und verfahren für die einbettung und wiedergewinnung von informationen in analogen signalen mit verwendung der verteilten signalmerkmale
JPH11110913A (ja) * 1997-10-01 1999-04-23 Sony Corp 音声情報伝送装置及び方法、並びに音声情報受信装置及び方法、並びに記録媒体
US6456726B1 (en) * 1999-10-26 2002-09-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Methods and apparatus for multi-layer data hiding
JP3431593B2 (ja) * 2000-10-31 2003-07-28 株式会社東芝 コンテンツ生成装置、電子透かし検出装置、コンテンツ生成方法、電子透かし検出方法及び記録媒体

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