DE10211982A1

DE10211982A1 - Verfahren zur Markierung eines Datensatzes

Info

Publication number: DE10211982A1
Application number: DE2002111982
Authority: DE
Inventors: Eckhard Koch; Wolfgang Kubbilun; Ruizhen Liu
Original assignee: Mediasec Technologies GmbH
Current assignee: Mediasec Technologies GmbH
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2003-10-23
Anticipated expiration: 2022-03-19
Also published as: DE10211982B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Markierung eines vorzugsweise binär codierten Datensatzes, wobei aus dem Datensatz wenigstens ein Block (1) mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Bildpunkten, zur Einbettung wenigstens einer zusätzlichen Information in den Datensatz ausgewählt wird und wobei der Farbwert wenigstens eines Bildpunktes des Blocks (1) modifiziert wird. Um bei dem vorgenannten Verfahren das Erscheinungsbild des Datensatzes durch die eingebettete Information nur geringfügig zu verändern und eine hohe Sicherheit gegen eine nicht-autorisierte Identifikation der eingebetteten Information zu ermöglichen, wobei gleichzeitig die eingebettete Information eine hohe Robustheit aufweist, ist verfahrensgemäß vorgesehen, daß einem Block (1), der lediglich Bildpunkte eines ersten Farbwertes aufweist, ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß einem Block (1), der lediglich Bildpunkte eines anderen Farbwertes aufweist, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, gegebenenfalls, ein zur Einbettung vorgesehener Block (1), der Bildpunkte mit wenigstens zwei unterschiedlichen Farbwerten aufweist, so modifiziert wird, daß der Block (1) nach der Modifikation lediglich Bildpunkte eines Farbwertes aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Markierung eines Datensatzes, wobei aus dem Datensatz wenigstens ein Block mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Bildpunkten, zur Einbettung wenigstens einer zusätzlichen Information in den Datensatz ausgewählt wird und wobei der Farbwert wenigstens eines Bildpunktes des Blocks modifiziert wird.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Markierung von Datensätzen bekannt, bei denen zusätzliche Informationen in Form eines digitalen Wasserzeichens in den Datensatz eingebracht werden. Digitale Wasserzeichen dienen zum Nachweis von Urheberrechten bei multimedialen Dokumenten wie beispielsweise Bildern, Text-Dateien, Audio- oder Videodaten. Informationen über Eigentümer, Empfänger oder auch Nutzungsrechte können als digitale Wasserzeichen in Dokumente eingebracht werden und später zum Nachweis herangezogen werden. Mittels eines, in ein Dokument eingebrachten digitalen Wasserzeichens ist es möglich, dieses Dokument zu einem späteren Zeitpunkt eindeutig zu identifizieren und einer entsprechenden Dokumentenklasse bzw. Sicherheitsklasse zuzuordnen. Damit kann für ein Unternehmen der Zugriffs- und Verwendungsschutz von Dokumenten sichergestellt werden. Das digitale Wasserzeichen übernimmt beispielsweise die Funktion eines amtlichen Siegels oder eines Stempels und dient damit dem Nachweis der Echtheit eines Dokumentes. Dieser Echtheitsnachweis kann entweder ausschließlich durch das Wasserzeichen oder auch in Kombination mit einer digitalen Signatur erfolgen. Darüber hinaus ist es durch die Einbettung eines digitalen Wasserzeichens möglich, geheime Nachrichten unauffällig in Dokumente zu implementieren. Dies ermöglicht einen Datenaustausch, wobei die Tatsache, daß auch eine Kommunikation stattfindet, in dem Datensatz verborgen wird.
Aus der EP 0879535 B1 ist ein Verfahren zur Markierung binärer Bilder durch Einbettung eines digitalen Wasserzeichens bekannt, das auf dem Verhältnis von "1"- und "0"-Bits in ausgewählten Blöcken basiert. Eine 1-Bit-Information wird dabei durch zwei unterschiedliche 1-Bit-Schaltzustände, beispielsweise "1" und "0", wiedergegeben. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Zuweisung eines 1-Bit-Schaltzustandes in Abhängigkeit von dem Anteil der Pixel eines Farbwertes an der Gesamtzahl der Pixel in einem Block. Von Nachteil bei dem bekannten Verfahren zur Markierung binärcodierter Datensätze ist jedoch, daß die "Robustheit" des digitalen Wasserzeichens gegenüber Veränderungen am Datensatz stark begrenzt ist. Die Robustheit eines digitalen Wasserzeichens sichert dessen "Überleben" bei der Überführung in andere mediale Ausprägungsformen, z. B. bei der A/D-Wandlung, der Datenkompression, beim Drucken oder Scannen, und ist daher von wesentlicher Bedeutung für die kommerzielle Nutzung eines digitalen Wasserzeichens.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren zur Markierung von Datensätzen zur Verfügung zu stellen, bei dem das Erscheinungsbild des Datensatzes durch die eingebettete Information nur geringfügig verändert wird, das eine hohe Sicherheit gegen eine nicht-autorisierte Identifikation der eingebetteten Information ermöglicht und wobei gleichzeitig die eingebettete Information eine hohe Robustheit aufweist.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einem Verfahren der vorgenannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß einem Block, der lediglich Bildpunkte eines ersten Farbwertes aufweist, ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß einem Block, der lediglich Bildpunkte eines anderen Farbwertes aufweist, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, gegebenenfalls, ein zur Einbettung vorgesehener Block, der Bildpunkte mit wenigstens zwei unterschiedlichen Farbwerten aufweist, so modifiziert wird, daß der Block nach der Modifikation lediglich Bildpunkte eines Farbwertes aufweist. In Übereinstimmung mit dem Stand der Technik basiert das Verfahren zur Markierung von Graphikdaten auf zwei unterschiedlichen 1-Bit-Schaltzuständen wenigstens eines ausgewählten Blockes. Gegenüber dem bekannten Verfahren besteht nun erfindungsgemäß der wesentliche Unterschied darin, daß die Zuordnung eines 1-Bit- Schaltzustandes zu einem Block nur dann erfolgt, wenn dieser Block lediglich Bildpunkte (= Pixel) desselben Farbwertes aufweist, also einfarbig ist.
Ein erster 1-Bit-Schaltzustand wird einem Block mit Bildpunkten eines ersten Farbwertes, beispielsweise einem schwarzen Block zugewiesen, während ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand einem Block mit grauen Bildpunkten zugewiesen wird. Die hohe Robustheit eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einen Datensatz eingebetteten digitalen Wasserzeichens wird gerade dadurch sichergestellt, daß die Einbettung eines "1"- oder "0"-Bits in einen Block nicht mehr in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Bildpunkte unterschiedlicher Farbwerte in einem Block erfolgt, sondern in Abhängigkeit von dem Farbwert des Blockes als solchem. Unter dem Begriff "Farbwert" ist dabei ein Wert bzw. ein Wertebereich zu verstehen, der die betreffende Farbe bzw. einen unmittelbar zusammenliegenden Farbbereich in Bezug auf Helligkeit und/oder Reflexionsvermögen für Licht kennzeichnet.
Durch die Wahl einer möglichst geringen Blockgröße und deren Anordnung in dem Datensatz kann sichergestellt werden, daß die Markierung trotz der höheren Robustheit in dem Datensatz "verborgen", d. h. unauffindbar für nicht- autorisierte Beobachter bleibt. Ein Block kann sowohl aus einer Mehrzahl von Bildpunkten bestehen, kann aber auch bis auf einen Bildpunkt pro Block reduziert werden. Die verschiedenen Blöcke innerhalb eines Datensatzes können auch von unterschiedlicher Größe sein. Die Kapazität eines Datensatzes zur Einbettung zusätzlicher Informationen nimmt mit der Anzahl unterscheidbarer Farbwerte, der Komplexität der Bildstruktur, der Bildgröße und sinkenden Anforderungen an das "versteckte" Erscheinungsbild der Markierung im Datensatzes zu.
Falls ein Block lediglich Bildpunkte mit demselben Farbwert beinhaltet, ist eine Modifikation des Farbwertes des Blocks nicht unbedingt notwendig, um dem Block einen 1-Bit-Schaltzustand zuzuweisen. Gegebenenfalls können jedoch auch einfarbige Blöcke "umgefärbt" werden, nämlich wenn gerade einem Block mit einem anderen Farbwert ein bestimmter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen werden soll. Weist ein Block dagegen Bildpunkte mit unterschiedlichen Farbwerten auf, so können vor der Zuweisung eines 1-Bit-Schaltzustandes die Farbwerte der Bildpunkte so verändert bzw. beibehalten werden, daß der Block nach der Modifikation lediglich Bildpunkte mit demselben Farbwert aufweist.
Bei einer vor allem für binäre Bilder bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß ein erster Farbwert n₁ eines modifizierten Blockes dem Farbwert n₁ wenigstens eines Bildpunktes des Datensatzes entspricht und diesem ersten Farbwert n₁ ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, vorzugsweise, ein zweiter Farbwert n₂ eines modifizieren Blockes keinem der Farbwerte der Bildpunkte des Datensatzes entspricht und diesem zweiten Farbwert ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird. Handelt es sich beispielsweise um einen Block aus einem binären Bild, der lediglich weiße (Farbwert = 255) und schwarze (Farbwert = 0) Bildpunkte enthält, so wird beispielsweise zur Einbettung eines "1"- bzw. "0"-Bits allen weißen Bildpunkten des Blocks der Farbwert 0 zugewiesen. Der gesamte Block weist dann schwarze Bildpunkte auf und ist Träger eines ersten 1-Bit-Schaltzustandes. Der gesamte Block kann jedoch auch zur Einbettung eines zweiten 1-Bit-Schaltzustandes, nämlich eines "0"- bzw. "1"-Bits, beispielsweise grau (Farbwert = 128) "eingefärbt" werden. Durch die Aufnahme eines in dem binären Bild ursprünglich nicht vorhandenen Farbwertes in das digitale Wasserzeichen steigt die Robustheit des digitalen Wasserzeichens an.
Um die Einbettung zusätzlicher Informationen in den Datensatz möglichst unauffällig zu gestalten, ist vor allem bei Bildern mit weißem Hintergrund erfindungsgemäß vorgesehen, daß vorzugsweise Blöcke mit einem hohen Anteil von Bildpunkten mit geringem Farbwert, vorzugsweise schwarze Bildpunkte, modifiziert werden. Blöcke mit einem hohen Anteil von Bildpunkten mit hohem Farbwert, vorzugsweise weiße Bildpunkte, werden dagegen nicht modifiziert. Diesem Vorgehen liegt der Grundgedanke zugrunde, daß eine Veränderung stark reflektierender Bildpunkte bzw. von Bildpunkten großer Helligkeit für das menschliche Auge leicht erkennbar ist.
Um das Erscheinungsbild des Datensatzes durch die Markierung möglichst gering zu beeinflussen, ist im übrigen erfindungsgemäß vorgesehen, daß als Träger einer 1-Bit-Information Blöcke mit Bildpunkten ausgewählt werden, deren Farbwerte eine ähnliche Helligkeit und/oder ein ähnliches Reflexionsvermögen für sichtbares Licht aufweisen. So kann beispielsweise ein Block, der Träger eines ersten 1-Bit-Schaltzustandes ist, lediglich Bildpunkte des Farbwertes der Farbe "dunkelgrau" aufweisen, während ein Block, der Träger eines zweiten 1- Bit-Schaltzustandes ist, lediglich Bildpunkte mit einem Farbwert aufweist, der der Farbe "hellgrau" entspricht. Je näher die Farbwerte beieinander liegen, desto stärker sinkt jedoch die Robustheit der eingebetteten Information gegenüber der Überführung des Datensatzes in andere mediale Ausprägungsformen.
Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht weiter vor, daß der Datensatz zur Einbettung einer Information Blöcke mit einer Mehrzahl von n > 2 unterscheidbaren Farbwerten aufweist und daß den Blöcken in Abhängigkeit von dem Farbwert der Bildpunkte in dem jeweiligen Block ein erster oder zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird. Während zwei Farbwerte nur Schaltzustände eines Bits darstellen können, kann bei einer Mehrzahl n > 2 unterscheidbarer Farbwerte eine Mehrzahl von 1-Bit-Informationen in den Block eingebracht werden. Grundsätzlich können in einem Datensatz Blöcke mit Bildpunkten beliebiger, unterscheidbarer Farbwerte als Träger eines 1-Bit- Schaltzustandes dienen. Neben der Kombination schwarzweiß sind Grafikdatensätze, die weiße und grüne bzw. rote und blaue Bildpunkte aufweisen, besonders geeignet. Es ist jedoch auch denkbar, daß eine 1-Bit-Information derart zugewiesen wird, daß einer Mehrzahl unterscheidbarer homogener Farbwerte, beispielsweise gelben, grünen und weißen Blöcken, ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird, während einem Block mit einem anderen Farbwert, beispielsweise einem schwarzen Block, ein zweiter Schaltzustand zugewiesen wird.
Vorzugsweise wird nur ein Farbwert des Datensatzes zur Einbettung einer zusätzlichen Information modifiziert. Dadurch wird die Durchführung des Verfahrens erleichtert, wobei die Veränderungen am Datensatz gering sind.
Von besonderem Vorteil kann es sein, daß eine Mehrzahl unterschiedlicher Farbwerte, beispielsweise hellgraue, graue und dunkelgraue Bildpunkte, zu einer Gruppe zusammengefaßt werden und daß Blöcken, die lediglich Bildpunkte eines Farbwertes aus der Gruppe aufweisen, ein 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, vorzugsweise, einem Block, der lediglich Bildpunkte eines nicht in der Gruppe enthaltenen Farbwertes, beispielsweise schwarze Bildpunkte enthält, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird. Dadurch stiegt die Robustheit der eingebetteten Markierung weiter an, da eine Mehrzahl von "Schattierungen" als Träger eines bestimmten 1-Bit-Schaltzustandes identifizierbar ist. Beispielsweise kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen werden, graue Bildpunkte mit unterschiedlichen Farbwerten zu einer Gruppe zusammenzufassen und alle Bildpunkte mit einem Farbwert aus der Gruppe in einen anderen Farbwert oder einen Farbwert der Gruppe "umzufärben", und den umgefärbten Blöcken einen 1-Bit- Schaltzustand zuzuweisen. Nach dem zuvor beschriebenen Merkmal könnten beispielsweise allen hellgrauen, grauen und dunkelgrauen Bildpunkten der Farbwert der Farbe schwarz zugewiesen werden.
Zur Einbettung einer umfangreichen Information in einen Datensatz bietet es sich an, ein Muster oder eine Sequenz aus mehreren Blöcken, die jeweils Träger eines 1-Bit-Schaltzustandes sind, zusammenzufassen. Die Informationsmenge eines 2 × 2 Musters aus 4 Blöcken kann in Abhängigkeit von der Anordnung der Blöcke in dem Muster beispielsweise "1001" oder "0101" sein.
Um die Markierung des Datensatzes möglichst unauffällig für den nicht-autorisierten Beobachter zu gestalten und eine Identifizierung bzw. das Auslesen der in den Datensatz eingebetteten Information nur autorisierten Benutzern zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Positionsbestimmung der zur Einbettung einer Information vorgesehenen Blöcke durch einen Schlüssel erfolgt, wobei als Schlüssel eine Zufallsfunktion ausgewählt wird und wobei, vorzugsweise, wenigstens ein zufallsbestimmender Parameter in Art eines Codewortes vorgegeben wird. Das Codewort stellt die Zugangsberechtigung dar, mittels derer ein autorisierter Benutzer sowohl die Auswahl geeigneter Blöcke aus dem Datensatz vornehmen kann, als auch markierte Blöcke zum Auslesen der eingebetteten Information wieder auffindet.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß eine Häufigkeitsverteilung aller Farbwerte der Bildpunkte des Datensatzes bestimmt wird und daß auf Grundlage der Häufigkeitsverteilung wenigstens ein Schwellenwert zur Unterscheidung von wenigstens zwei unterschiedlichen Farbwerten des Datensatzes berechnet wird. Ein Problem der Identifikation einer in einen Datensatz eingebetteten Information besteht darin, die zwei unterschiedlichen 1-Bit-Schaltzuständen zugewiesenen Farbwerte nach einer Modifikation des Datensatzes zu unterscheiden. Die Bedeutung dieses Problems steigt mit wachsender Zahl unterschiedlicher "ähnlicher" Farbwerte eines Datensatzes an. Um die Unterscheidung unterschiedlicher Farbwerte auch bei Farben mit nahe beieinanderliegenden Farbwerten zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß vor oder während des Auslesevorgangs der einbetteten Information eine Häufigkeitsverteilung auf Grundlage aller Farbwerte des Datensatzes ermittelt wird. Dieses Histogramm dient zur Berechnung eines adaptiven Schwellwertes zur Unterscheidung korrespondierender Paare von Farbwerten. Gegebenenfalls können zur weiteren Vereinfachung der Unterscheidung zweier Farbwerte das ermittelte Histogramm bzw. der Schwellenwert mit Referenzverteilungen bzw. Referenzschwellenwerten verglichen und an diese angepaßt werden.
Zur weiteren Steigerung der "Verborgenheit" des digitalen Wasserzeichens in dem Datensatz ist bei dem vorgenannten Verfahren erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Einbettung einer Information in einen Block in Abhängigkeit von dem Verhältnis der in einem Block und/oder in dessen Umgebung befindlichen Bildpunkte mit unterschiedlichen Farbwerten erfolgt und daß bei Über- bzw. Unterschreiten eines Grenzwertes keine Information in den Block eingebettet wird, wobei zur Berechnung des Grenzwertes vorzugsweise die Summe der Farbwerte aller Bildpunkte eines Blockes ermittelt wird. Zunächst einmal liegt dem vorgenannten Verfahren die Erkenntnis zugrunde, daß sich zusätzliche Informationen besonders versteckt in den Datensatz einbetten lassen, wenn der Grad der Farbänderung eines Blockes an sich und/oder im Verhältnis zur Umgebung des Blockes möglichst gering ist.
Dabei kommt es auf das Verhältnis der Bildpunkte mit unterschiedlichen Farbwerten in einem Block an, und auch auf die Farbwerte der Bildpunkte, die den Block umgeben. Befindet sich beispielsweise ein Block mit 60% schwarzen und 40% weißen Bildpunkten in einer "weißen Umgebung", so tritt eine Änderung dieses Blockes, bei der die Anzahl schwarzer Bildpunkte erhöht wird, deutlich hervor. Befindet sich der Block dagegen in einer "schwarzen Umgebung", so wirkt sich eine Änderung des Anteils schwarzer Bildpunkte in dem Block deutlich geringer aus, ist sogar von Vorteil. Weist dagegen ein Block beispielsweise lediglich schwarze und weiße Bildpunkte auf, wobei der Anteil der schwarzen Bildpunkte an der Gesamtzahl der Bildpunkte weniger als 50% beträgt, so würde eine Schwarzfärbung des gesamten Blocks zu einer nicht akzeptablen Qualitätsverschlechterung des Grafikdatensatzes führen. Die Entscheidung darüber, ob der Farbwert der Bildpunkte in einem Block zur Einbettung einer Information verändert wird, ist daher vorzugsweise in Abhängigkeit von der Summe der Farbwerte aller Bildpunkte eines Blockes zu treffen.
Die Berechnung des Grenzwertes kann beispielsweise nach folgender Bedingung erfolgen:

Q = 1 - S/(P_RK²)

mit
Q = Grenzwert
S = Summe der Farbwerte alle Bildpunkte eines Blocks
P_R = Referenzfarbwert
K² = Anzahl aller Bildpunkte eines Blocks
Der nach obiger Bedingung zu berechnende Grenzwert nimmt Werte zwischen 0 und 1 an. Wird als Referenzfarbwert beispielsweise der Farbwert eines weißen Bildelementes (Farbwert P_R = 255) gewählt, so ergibt sich für den Grenzwert im Fall eines Bockes mit lediglich weißen Bildpunkten ein Wert von Q = 0. Besteht der Block dagegen ausschließlich aus schwarzen Bildpunkten (Farbwert = 0) so ergibt sich bei gleichem Referenzfarbwert ein Grenzwert von Q = 1. Die Einbettung einer zusätzlichen Information in einen Block erfolgt erfindungsgemäß dann, wenn der Grenzwert einen Schwellenwert unter- bzw. überschreitet. Der Schwellenwert hängt ab von der Umgebung des Blocks gemäß der zuvor erläuterten Zusammenhänge. Ist ein Block ungeeignet, weist der Block in der Regel viele Bildpunkte auf, deren Farbwerte zur Einbettung einer Information modifiziert werden müssen.
Ein wesentliches Problem besteht darin, daß es infolge eines Druck- und/oder Einlesevorgangs des das digitale Wasserzeichen enthaltenen Datensatzes zu einer Verzerrung der Bildpunkte bzw. einer Veränderung der Farbwerte kommen kann, insbesondere dann, wenn unterschiedliche Peripheriegeräte eingesetzt werden. Diese Effekte müssen korrigiert bzw. minimiert werden. Zur Fehlererkennung bzw. -korrektur ist daher bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß eine Fehleridentifikation bzw. -korrektur des Datensatzes bzw. der Markierung durchgeführt wird. Vorzugsweise kann die Fehleridentifikation bzw. -korrektur auf der Grundlage eines digitalen Inhaltsverzeichnisses der Markierung oder mittels eines ECC-Verfahrens (error correction code) durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Beispiel der Einbettung einer 1-Bit-Information in einen Block eines Grafikdatensatzes mit einem hohen Anteil von Bildpunkten mit geringem Farbwert,
Fig. 2 ein weiteres Beispiel der Einbettung einer 1-Bit-Information in einen Block eines Grafikdatensatzes mit einem hohen Anteil von Bildpunkten mit hohem Farbwert,
Fig. 3 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in einen Balkenstrichcode,
Fig. 4 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in ein Siegel und
Fig. 5 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in eine Unterschrift.
Im folgenden wird anhand der Fig. 1 und 2 das erfindungsgemäße Verfahren zur Einbettung einer zusätzlichen Information in einen binärcodierten Datensatz am Beispiel eines nicht im einzelnen dargestellten binären Bildes, also eine Bildes aus Bildpunkten zweier unterscheidbarer Farbwerte n₁, n₂, verdeutlicht. Zur Einbettung wenigstens einer zusätzlichen Information wird wenigstens ein Block 1 aus dem Datensatz ausgewählt. Gemäß der Fig. 1 und 2 weist der Block 1 Bildpunkte mit einem ersten Farbwert n₁, nämlich weiße Bildpunkte, und Bildpunkte mit einem zweiten Farbwert n₂, nämlich schwarze Bildpunkte auf. Die Einbettung einer zusätzlichen Information in den Block 1 erfolgt über eine Modifikation der Farbwerte n₁ und/oder n₂ der in dem Block 1 enthaltenen Bildpunkte. Grundsätzlich ist es möglich, die Bildpunkte des Blockes 1 mit dem Farbwert n₁ oder die Bildpunkte des Blockes 1 mit dem Farbwert n₂ zu modifizieren oder auch Bildpunkten beider Farbwerte n₁, n₂ einen weiteren Farbwert zuzuweisen, d. h. diese Bildpunkte "umzufärben". Nach der Modifikation des Blockes 1 weist dieser gemäß den Fig. 1 und 2 vorliegend entweder nur schwarze Bildpunkte (= Farbwert 0) oder nur graue Bildpunkte mit einem Farbwert n₃ (= Farbwert 128) auf. Einem schwarzen Block kann vorliegend ein erster 1-Bit-Schaltzustand ("1" oder "0") zugewiesen werden, während einem grauen Block ein zweiter 1-Bit- Schaltzustand zugewiesen werden kann ("0" bzw. "1"). Ein Block ist somit Träger einer zusätzlichen 1-Bit-Information, wobei der Datensatz nach der Einbettung der Information Bildpunkte mit drei unterschiedlichen Farbwerten aufweist.
Dabei ist zu berücksichtigen, daß im vorliegenden Fall die Modifikation der weißen Bildpunkte aufgrund des weißen Hintergrundes des Blockes 1 für das menschliche Auge leichter erkennbar ist. Ein Block 1, der einen hohen Anteil weißer Bildpunkte aufweist, ist daher weniger für die Modifikation geeignet. Dieses wird bei Vergleich der in den Fig. 1 und 2 durchgeführten Modifikationen des Blockes 1 deutlich, wobei die Modifikation des in der Fig. 2 dargestellten Blockes 1 aufgrund des höheren Anteils weißer Bildpunkte wesentlich stärker hervortritt. Dies gilt vor allem dann, wenn der einem 1-Bit-Schaltzustand zugeordnete Farbwert des modifizierten Blockes deutlich von dem Farbwert der umgebenden Bildpunkte abweicht.
Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Beispiele zeigen mögliche Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 3 zeigt die Einbettung einer zusätzlichen Information in einen eindimensionalen Balkenstrichcode 2, 3, wobei der Balkenstrichcode 2, 3 vor und nach der Einbettung der Information dargestellt ist. Die Anwendung des Verfahrens ist darüber hinaus auch bei mehrdimensionalen Balkenstrichcodes von Vorteil. Die Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in einen Balkenstrichcode 2, 3 bietet die Möglichkeit, eine Vielzahl weiterer Informationen in den Balkenstrichcode 2, 3 zu implementieren, ohne dabei die Lesbarkeit des Balkenstrichcodes 2, 3 mittels üblicher Lesegeräte zu beeinträchtigten.
Die Fig. 4 und 5 zeigen die Einbettung eines digitalen Wasserzeichens in ein Siegel 4, 5 bzw. in eine Unterschrift 6, wobei das Siegel 4, 5 wiederum vor und nach der Einbettung eines digitalen Wasserzeichens dargestellt ist. Dabei muß es sich jedoch nicht notwendigerweise um Graphikdatensätze aus Bildpunkten mit nur zwei unterscheidbaren Farbwerten handeln, auch Farbbilder können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem digitalen Wasserzeichen versehen werden.

Claims

1. Verfahren zur Markierung eines vorzugsweise binär codierten Datensatzes, wobei aus dem Datensatz wenigstens ein Block (1) mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Bildpunkten zur Einbettung wenigstens einer zusätzlichen Information in den Datensatz ausgewählt wird und wobei der Farbwert wenigstens eines Bildpunktes des Blocks (1) modifiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß einem Block (1), der lediglich Bildpunkte eines ersten Farbwertes aufweist, ein erster 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß einem Block (1), der lediglich Bildpunkte eines anderen Farbwertes aufweist, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, gegebenenfalls, ein zur Einbettung vorgesehener Block (1), der Bildpunkte mit wenigstens zwei unterschiedlichen Farbwerten aufweist, so modifiziert wird, daß der Block (1) nach der Modifikation lediglich Bildpunkte eines Farbwertes aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Farbwert n₁ eines modifizierten Blockes (1) dem Farbwert n₁ wenigstens eines Bildpunktes des Datensatzes entspricht und diesem ersten Farbwert n₁ ein erster 1- Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, vorzugsweise, ein zweiter Farbwert n₂ eines modifizieren Blockes (1) keinem der Farbwerte der Bildpunkte des Datensatzes entspricht und diesem zweiten Farbwert ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich Blöcke (1) mit einem hohen Anteil von Bildpunkten mit geringem Farbwert, vorzugsweise mit schwarzen Bildpunkten, modifiziert werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger einer 1-Bit-Information Blöcke (1) mit Bildpunkten ausgewählt werden, deren Farbwerte eine ähnliche Helligkeit und/oder ein ähnliches Reflexionsvermögen für Licht aufweisen.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Datensatz zur Einbettung einer Information Blöcke (1) mit einer Mehrzahl von n > 2 unterscheidbaren Farbwerten aufweist und den Blöcken (1) in Abhängigkeit von dem Farbwert der Bildpunkte in dem jeweiligen Block (1) ein erster oder zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Farbwert des Datensatzes modifiziert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl unterschiedlicher Farbwerte zu einer Gruppe zusammengefaßt wird und daß Blöcken (1), die lediglich Bildpunkte eines Farbwertes aus der Gruppe aufweisen, ein 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird und daß, vorzugsweise, einem Block (1), der lediglich Bildpunkte eines nicht in der Gruppe enthaltenen Farbwertes aufweist, ein zweiter 1-Bit-Schaltzustand zugewiesen wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Sequenz oder einem Muster aus Blöcken (1) eine Mehrzahl von 1-Bit-Informationen zugewiesen wird.

9. Verfahren zur Markierung eines vorzugsweise binär codierten Datensatzes, wobei aus dem Datensatz wenigstens ein Block (1) mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Bildpunkten zur Einbettung wenigstens einer zusätzlichen Information in den Datensatz ausgewählt wird und wobei der Farbwert wenigstens eines Bildpunktes des Blocks (1) modifiziert wird, insbesondere nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionsbestimmung der zur Einbettung einer Information vorgesehenen Blöcke (1) durch einen Schlüssel erfolgt, wobei als Schlüssel eine Zufallsfunktion ausgewählt wird und wobei, vorzugsweise, wenigstens ein zufallsbestimmender Parameter in Art eines Codewortes vorgegeben wird.

10. Verfahren zur Markierung eines vorzugsweise binär codierten Datensatzes, wobei aus dem Datensatz wenigstens ein Block (1) mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Bildpunkten zur Einbettung wenigstens einer zusätzlichen Information in den Datensatz ausgewählt wird und wobei der Farbwert wenigstens eines Bildpunktes des Blocks (1) modifiziert wird, insbesondere nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Häufigkeitsverteilung aller Farbwerte der Bildpunkte des Datensatzes bestimmt wird und daß auf Grundlage der Häufigkeitsverteilung wenigstens ein Schwellwert zur Unterscheidung von wenigstens zwei unterschiedlichen Farbwerten des Datensatzes berechnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Häufigkeitsverteilung mit einer Referenzverteilung und/oder daß der Schwellenwert mit Referenzschwellenwerten verglichen und/oder daran angepaßt wird.

12. Verfahren zur Markierung eines vorzugsweise binär codierten Datensatzes, wobei aus dem Datensatz wenigstens ein Block (1) mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Bildpunkten zur Einbettung wenigstens einer zusätzlichen Information in den Datensatz ausgewählt wird und wobei der Farbwert wenigstens eines Bildpunktes des Blocks (1) modifiziert wird, insbesondere nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettung einer Information in einen Block (1) in Abhängigkeit von dem Verhältnis der in einem Block (1) befindlichen Bildpunkte mit unterschiedlichen Farbwerten erfolgt und daß bei Über- bzw. Unterschreiten eines Grenzwertes keine Information in den Block (1) eingebettet wird, wobei zur Berechnung des Grenzwertes vorzugsweise die Summe der Farbwerte alle Bildpunkte eines Blockes (1) ermittelt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Grenzwertes nach folgender Bedingung erfolgt:
Q = 1 - S/(P_RK²)
mit
Q = Grenzwert
S = Summe der Farbwerte aller Bildpunkte eines Blocks (1)
P_R = Referenzfarbwert
K² = Anzahl aller Bildpunkte eines Blocks (1).

14. Verfahren zur Markierung eines vorzugsweise binär codierten Datensatzes, wobei aus dem Datensatz wenigstens ein Block (1) mit wenigstens einem Bildpunkt, vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Bildpunkten zur Einbettung wenigstens einer zusätzlichen Information in den Datensatz ausgewählt wird und wobei der Farbwert wenigstens eines Bildpunktes des Blocks (1) modifiziert wird, insbesondere nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehleridentifikation bzw. -korrektur des Datensatzes bzw. der eingebetteten Information durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehleridentifikation bzw. -korrektur auf der Grundlage eines digitalen Verzeichnisses der eingebetteten Information durchgeführt wird.