DE69718907T2

DE69718907T2 - Verfahren und vorrichtung zum anbringen komprimierfähiger video-fingerabdrücke

Info

Publication number: DE69718907T2
Application number: DE69718907T
Authority: DE
Inventors: O. Ryan
Original assignee: Macrovision Corp
Current assignee: Adeia Media LLC
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: EP0900498B1; CA2252726C; BR9709332A; HK1018562A1; CN1219324A; ATE232346T1; DE69718907D1; JP2000511720A; AU3474897A; CN1173559C; AU714103B2; DK0900498T3; JP4627809B2; PT900498E; NZ332290A; WO1997046012A1; CA2252726A1; EP0900498A1; ES2191844T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um ein Videobild mit einem Fingerabdruck zu versehen.
Die US-A-5,739,864 beschreibt ein Videofingerabdruckverfahren, bei dem ein schwaches niederfrequentes Signal in ein Videosignal eingesetzt wird, so dass es durch einen Betrachter nicht bemerkbar, jedoch leicht durch eine spezielle Erfassungsschaltung erfassbar ist. Dieses schwache Signal wirkt über viele Halbbilder in einer Art und Weise, die es ermöglicht, die Quelle des Signals zu erfassen und zu identifizieren. Dieses Fingerabdruckverfahren ist jedoch mit bestimmten Videokomprimierungssystemen nicht kompatibel. Die US-A-5,659,613 stellt ein Verschlüsselungssystem für verschiedene Aufzeichnungsmedien zur Verfügung.
Die EP-A-0690595 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei dem Identifizierungsinformationen in einem Strom von digitalen Daten codiert sind, die ein Objekt darstellen. Die ein Objekt darstellenden digitalen Daten werden modifiziert, um den Daten eingebettete Identifizierungsinformationen hinzuzufügen. Die Modifikation wird so durchgeführt, dass die sich für das Objekt ergebenden Veränderungen durch den Anwender unangenehm sind. Durch Vergleichen der Ursprungsdaten mit den modifizierten Daten kann der Besitzer der Ursprungsdaten die eingebetteten Identifizierungsinformationen wiedergewinnen. Die Identifizierungsinformationen stehen jedoch wirksam niemanden zur Verfügung, der nicht im Besitz der Ursprungsdaten ist.
Es besteht ein Bedarf für ein sicheres Videofingerabdruckverfahren, das die Eigenschaft besitzt, dass das mit einem Fingerabdruck versehene Videobild mit den verschiedenen, gegenwärtig angewendeten Videokomprimierungssystemen kompatibel ist. Insbesondere solle es mit dem Komprimierungssystem kompatibel sein, aus auf der Diskreten Kosinus Transformierten (DCT) basiert, die die Zwischen-Halbbild-Redundanz-Kodierung verwenden kann. MPEG-1 und MPEG-2 (Arbeitsgruppe für Standards bewegter Bilder) ist ein Beispiel solcher Komprimierungssysteme. Es ist allgemein vorgesehen, dass das Videosignal Prozessen des Versehens mit einem Fingerabdruck, der Komprimierung, der Dekomprimierung und der Finderabdruckerfassung ausgesetzt wird. Allgemein wird daher das mit einem Fingerabdruck versehene Video Komprimierungs- und Dekomprimierungsprozessen vor der Fingerabdruckerfassung ausgesetzt.
Dem Stand der Technik entsprechende Fingerabdrucksysteme können dazu tendieren, die Zwischen-Halbbild-Redundanz in einem Fernsehsignal zu stören, von der bekannte Komprimierungssysteme hinsichtlich eines korrekten Betriebs abhängen wenn die Zwischen-Halbbild-Redundanz gestört ist, steigen die Bitraten- Anforderungen für den Übertragungsweg des komprimierten Videosignals für das Komprimierungssystem möglicherweise auf einen unakzeptablen Wert.
Die vorliegende Erfindung versucht ein Fingerabdrucksystem zur Verfügung zu stellen, das nicht die vorher erkannten Probleme und Nachteile hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindungen wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, um ein Bild mit einem Fingerabdruck zu versehen, mit den Schritten:
Bereitstellen eines vorbestimmten Verzerrungsmusters, das einer ausgewählten, sehr geringen, lokalen räumlichen Verzerrung entspricht, die auf das Bild angewendet wird; und
Anwenden der ausgewählten, sehr geringen, lokalen räumlichen Verzerrung auf das Bild, um in Reaktion auf das Verzerrungsmuster einzelne Bereiche des Bildes relativ zu ihren normalen Positionen lokal zu verlagern.
Die Ausführungen der Verfahren der Erfindung überwinden die Inkompatibilität des Komprimierungssystems von dem Stand der Technik entsprechenden Fingerabdrucksystemen, wobei der Fingerabdruck für einen Betrachter nicht bemerkbar ist, jedoch noch Informationen überträgt, zum Beispiel in einem aktiven Videosignal.
Weiterhin können die Ausführungen der Erfindung die folgenden Anforderungen erfüllen:
Das Fingerabdruckverfahren ist entweder auf analoge Videosignale (NTSC, PAL, SECAM) oder auf digitale Videosignale (CCIR- 601) anwendbar.
Das Fingerabdruckverfahren stellt tatsächlich dem "Hacken" ein hohes Widerstandspotential entgegen. Mit anderen Worten, es ist schwierig, den Fingerabdruck aus dem Bild zu entfernen.
Das Fingerabdruckverfahren ist in der Lage, Informationen in Entertainment-Anwendungen, wie Videofilmen und Fernseh-(TV) Shows zu übertragen. Das Fingerabdruckverfahren beeinträchtigt nicht den Unterhaltungswert des Videosignals, da es sicher innerhalb des Bildes verborgen ist, jedoch leicht, zum Beispiel durch eine Erfassungsschaltung in einer Platten- oder Bandaufzeichnungsvorrichtung oder in einer anderen Signalverarbeitungsvorrichtung erfasst werden kann.
Die Ausführungen der Erfindung können sichern, dass ein mit einem Fingerabdruck versehenes Videosignal in den meisten, wenn nicht allen, Videoverarbeitungsverfahren und -vorrichtungen, die ausgestaltet sind, um mit nicht mit einem Fingerabdruck versehenen Videosignalen zu arbeiten, als ein normales Videosignal erscheint.
Somit ist ein Videosignal, das durch ein Verfahren der Erfindung mit einem Fingerabdruck versehen wurde, mit allen Videoaufzeichnungsvorrichtungen, Vidoeübertragungsvorrichtungen und Videoverarbeitungsvorrichtungen, die wahrscheinlich in einer Produktions- oder Herausgeber-Umgebung vorhanden sind, kompatibel. Das Hindurchleiten des mit einem Fingerabdruck versehenen Videosignals bewirkt nicht, dass der Fingerabdruck entfernt wird oder dass er schwieriger zu erfassen ist.
Die Verfahren der Erfindung können mit Verbraucher-Videokassettenrecordern (VCRs) kompatibel gestaltet werden. Es ist dann möglich, das mit einem Fingerabdruck versehene Videosignal auf einem VCR in Verbraucherqualität aufzuzeichnen und es später zum Erkennen wieder abzuspielen, ohne die Wahrscheinlichkeit, dass es während des Aufzeichnungs-/Wiedergabeprozesses entfernt wurde.
In einer Ausführung umfasst das Verfahren das Speichern einer Vielzahl von vorbestimmten Verzerrungsmustern, die ausgewählten, verschiedenen Mustern von lokalen räumlichen Verzerrungen entsprechen, zur Anwendung auf das Bild.
So kann zum Beispiel jedes Verzerrungsmuster in der Lage sein, einen ausgewählten Grad von örtlicher räumlicher Verzerrung einem Bild, wie zum Beispiel einem Videobild, aufzuerlegen. In Reaktion auf eine Auswahl eines Anwenders kann ein Musterauswahlcode bestimmen, das Verzerrungsmuster als ein Fingerabdrucksignal einer Verzerrungsmaschine zugeführt wird. Die Verzerrungsmaschine leitet wiederum das ausgewählte Verzerrungsmuster zu dem Videobild, um es entsprechend lokal räumlich in dem Bild zu verzerren. Die geringe Verzerrung, die durch das ausgewählte Verzerrungsmuster auferlegt wird, ist allgemein für einen Betrachter nicht bemerkbar, kann jedoch, zum Beispiel, durch eine Schaltung in einer Aufzeichnungsvorrichtung erkannt werden, um zu verhindern, dass die Aufzeichnungsvorrichtung das Videosignal kopiert.
In einer Ausführung umfasst das Verfahren weiterhin die Schritte:
Speichern einer Vielzahl von vorbestimmten Verzerrungsmustern;
Erzeugen eines Musterauswahlcodes, der ein Verzerrungsmuster angibt, das für die Anwendung auf das Bild auszuwählen ist; und Auswählen des Verzerrungsmusters zur Anwendung auf das Bild in Reaktion auf den Musterauswahlcode.
Um den Typ des Verzerrungsmusters, das auf das Bild angewendet wird, zu identifizieren, kann das Verfahren ferner den Schritt des Einsetzens des erzeugten Musterauswahlcodes in das mit dem Fingerabdruck versehene Bild umfassen.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Vorrichtung zum Versehen eines Bildes mit einem Fingerabdruck, mit:
einer Einrichtung, um ein vorbestimmtes Verzerrungsmuster zur Verfügung zu stellen, das einer ausgewählten, sehr geringen, lokalen räumlichen Verzerrung entspricht, die auf das Bild angewendet wird, und
einer Einrichtung, um das vorbestimmte Verzerrungsmuster auf das Bild anzuwenden, um die sehr geringe, lokale räumliche Verzerrung zu bewirken, indem einzelne Bereiche des Bildes relativ zu ihren normalen Positionen lokal verlagert werden.
In einer Ausführung umfasst die Vorrichtung weiterhin:
eine Einrichtung zum Speichern des vorbestimmten Verzerrungsmusters;
wobei das ausgewählte Verzerrungsmuster dazu ausgestaltet ist, um eine sehr geringe Verzerrung zu bewirken, die in dem mit dem Fingerabdruck versehenen Bild nicht bemerkbar, aber elektronisch erfassbar ist.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung weiterhin:
eine Speichereinrichtung, die eine Verzerrungsmuster- Bibliothek bildet, um eine Vielzahl von vorbestimmten Verzerrungsmustern zu speichern;
eine Auswähleinrichtung, um ein vorbestimmtes Verzerrungsmuster aus der Vielzahl von gespeicherten Verzerrungsmustern zur Anwendung auf das Bild auszuwählen.
Die Vorrichtung kann verwendet werden, wenn das mit einem Fingerabdruck zu versehende Bild über eine Zeitperiode eine aufeinanderfolgende Vielzahl von sich ändernden Videobildern enthält. Die Anwendungseinrichtung der Vorrichtung kann dann dazu ausgestaltet sein, über eine Zeitperiode eine aufeinanderfolgende Vielzahl von sich ändernden Verzerrungsmustern anzuwenden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen eines Fingerabdrucks in einem empfangenen Bild zur Verfügung gestellt, wobei ein Bild mit einem Fingerabdruck versehen wird, indem bei einem Originalbild in Reaktion auf die Anwendung eines vorbestimmten Verzerrungsmusters eine sehr geringe, lokale räumliche Verzerrung bewirkt wird, wobei das Erfassungsverfahren die Schritte umfasst:
Erfassen von räumlichen Verlagerungen in einem empfangenen Bild; und
Vergleichen der erfassten räumlichen Verlagerungen mit Referenz-Verzerrungsmustern, um das Vorhandensein eines Fingerabdrucks und die daraus abgeleiteten Informationen zu bestimmen.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf eine Vorrichtung zum Erfassen eines Fingerabdrucks in einem empfangenen Bild, wobei ein Bild mit einem Fingerabdruck versehen ist, indem bei einem Ursprungsbild in Reaktion auf die Anwendung von einem vorbestimmten Verzerrungsmuster eine sehr geringe, lokale räumliche Verlagerung bewirkt wird, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von räumlichen Verlagerungen in einem empfangenen Bild; und
eine Einrichtung zum Vergleichen der erfassten räumlichen Verlagerungen mit Referenz-Verzerrungsmustern, um in dem empfangenen Bild das Vorhandensein von einem Fingerabdruck und die daraus abgeleiteten Informationen zu bestimmen.
Das Erfassen des Vorhandenseins eines Fingerabdrucks kann verwendet werden, um das Kopieren des empfangenen Bilds zu verhindern. Zusätzlich und/oder alternativ kann das nicht mit einem Fingerabdruck versehene Original-Videosignal mit einer unbefugten Kopie eines mit einem Fingerabdruck versehenen Videosignals verglichen werden, um den Ursprung, das Datum usw. der unbefugten Kopie zu ermitteln. In dem Fall, dass ein mit einem Fingerabdruck versehenes Videosignal illegal auf eine Platte oder ein Band aufgezeichnet wurde, verbleibt die durch die Fingerabdrucktechnik auferlegte räumliche Verzerrung auf dem aufgezeichneten Videobild. Somit kann ein nachfolgender Vergleich zwischen den Pixelpositionen eines mit einem Fingerabdruck versehenen Signals (d. h. einer illegalen Kopie) und dem nicht mit einem Fingerabdruck versehenen Original-Videosignal verwendet werden, um die Quelle der illegalen Kopie zu identifizieren.
Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden hierin nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Fotografie eines Bildes zeigt, auf das kein Fingerabdruck angewendet ist;
Fig. 2 eine Fotografie eines Bildes zeigt, auf das ein Fingerabdruck gemäß einer Ausführung der Erfindung angewendet ist;
Fig. 3 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführung einer Fingerabdruckvorrichtung der Erfindung darstellt; und
Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführung einer Fingerabdruckerfassungsvorrichtung der Erfindung darstellt.
Ein Verfahren und die Vorrichtung für das Versehen eines Videobildes mit einem Fingerabdruck, wie es hierin beschrieben ist, kann für verschiedene Programmverteilungsmedien, wie zum Beispiel eine Digitale Videoplatte (DVD) oder einen digitalen Videokassettenrecorder (DVCR) sowie für Rundfunk- und Kabelfernseh-Verteilungskanäle verwendet werden.
Ein Komprimierungssystem, wie zum Beispiel MPEG 1 und 2, basiert auf der Bedingung, dass ein hoher Redundanzgrad in dem Bild besteht, und zwar Redundanz innerhalb des Halbbildes und zwischen den Halbbildern.
Die Ausführungen der Erfindung verwenden dasselbe räumliche Bildverzerrungskonzept, das in der US-A-5,739,864 beschrieben ist. In vorliegendem Fall wird jedoch eine viel kleinere Verzerrung angewendet, die noch durch eine geeignete Schaltung erfasst werden kann und die für einen Betrachter nicht zu bemerken ist.
Um das Verstehen der Erfindung zu erleichtern, betrachten wir die folgende Analogie. Eine Szene wird durch eine Scheibe aus farblosem, durchsichtigem Glas mit einer geringfügig unebenen Oberfläche betrachtet. Beim Vorschreiben von sehr geringfügigen " Unebenheits" -Parametern scheint das sich ergebende Bild mit dem unverzerrten Bild identisch zu sein, obwohl die Positionen der spezifischen Pixel in dem Bild gegenüber ihren normalen Positionen geringfügig verlagert sind. In der Wirkung verzerrt der angewendete Fingerabdruck das Bild nicht. Die kleine Verzerrung ist jedoch leicht durch eine geeignete Erfassungsschaltung erfassbar. So könnte zum Beispiel ein Recorder mit dieser Fingerabdruckerfassungsschaltung daran gehindert werden, das mit einem Fingerabdruck versehene Videosignal zu kopieren. Somit ist in der Wirkung der dem Videosignal hinzugefügte Fingerabdruck ein Mittel zum Übertragen einer Nachricht oder einer Anweisung, die in dem vorher angeführten Beispiel den Recorder anweist, das Videosignal nicht zu kopieren. Alternativ kann in dem Fall, dass eine illegale Kopie des mit einem Fingerabdruck versehenen Videosignals gefunden wird, die übertragene Nachricht verwendet werden, um die Quelle der Schwarzkopie, das Datum der Aufzeichnung oder andere Informationen zu identifizieren.
Obwohl die vorliegende Erfindung Informationen innerhalb des Videosignals überträgt, ist die Fingerabdruck-Technik mit allen denkbaren Formen von Komprimierungssystemen kompatibel, weil die Anwendung des Fingerabdrucks materiell den Informationsgehalt oder das Videosignal nicht vergrößert. Die verschiedenen Pixel können sehr geringfügig in jeder Richtung enger beieinander liegen oder weiter voneinander entfernt sein. Daraus folgt, dass der Hochfrequenzinhalt oder das Hochfrequenzdetail in den verschiedenen Bereichen des Bildes sehr geringfügig vergrößert oder verringert wird, wobei jedoch keine merkbare Veränderung in der Bitrate des komprimierten (oder nicht komprimierten) Signals zu verzeichnen ist.
Die Techniken der Erfindung basieren somit auf einer "lokalen räumlichen Verzerrung" des aktiven Videosignals. Spezieller ausgedrückt, die Verfahren der Erfindung stellen eine besondere Art der optischen Bildverschlüsselung dar, die, wenn sie im Videobereich modelliert wird, zu einer Basis für ein Videofingerabdrucksystem wird, das die geforderten, erwünschten Eigenschaften und Vorteile aufweist.
Eine Videosignalverarbeitungseinrichtung zum Bereitstellen eines Fingerabdruckverfahrens der Erfindung verkörpert eine geringe, lokale räumliche Bildverzerrung eines Videosignals, die visuell nicht bemerkbar, jedoch elektronisch erfassbar ist. Eine solche Vorrichtung wird hierin als eine Einrichtung zum Einsetzen eines Fingerabdrucks mit räumlicher Bildverzerrung (SID) bezeichnet und sie kann die folgenden Eigenschaften aufweisen:
- Verlagerung jedes Pixels des Originalbilds um einen kleinen Betrag, der für das Auge nicht zu bemerken ist (der Null sein kann) in horizontaler und/oder vertikaler Richtung.
- Aufrechterhalten eines gegebenen Pixels in dem mit einem Fingerabdruck versehenen Bild mit dem gleichen Satz von angrenzenden Pixeln, wie in dem Originalbild.
Ein Array von Zahlenpaaren, ein Paar für jedes Pixel, wird benötigt, um das Fingerabdrucksignal für jedes Halbbild zu beschreiben. Das Halbbild-Fingerabdrucksignal, das hierin als "Verzerrungsmuster" bezeichnet wird, um die Beschreibung zu erleichtern, kann dazu ausgestaltet sein über längere Perioden feststehend zu bleiben, sich mit der Zeit langsam zu bewegen, oder sich von Halbbild zu Halbbild zu verändern. Durch geeignete Wahl der Verzerrungsmuster und durch Begrenzung ihrer Größenordnung in der Weise, dass sie elektronisch erfassbar, jedoch visuell nicht bemerkbar sind, ist es möglich, ein Fingerabdrucksystem zu erhalten, das alle vorher angeführten Eigenschaften hat und alle vorher beschriebenen Anforderungen erfüllt.
Es gibt eine unendliche Anzahl von verfügbaren Verzerrungsmustern, von denen jedes den Verlagerungsbetrag jedes Pixels in dem Bild in horizontaler und vertikaler Richtung bezeichnet. Das Verzerrungsmuster kann für einen ganzen Film feststehend sein oder es kann sich während des Films verändern.
In einer Ausführung eines Verfahrens der Erfindung kann das Verzerrungsmuster über den gesamten Film oder das gesamte Programm unverändert bleiben, und dieses spezielle Muster kann eine spezielle Kopie oder die Rundfunksendezeit und die Quelle des Programms für die Rundfunkanwendung bezeichnen. Wenn später Schwarzkopien des Programms entdeckt werden, können diese Kopien mit dem ursprünglichen unverzerrten Programm in einer geeigneten Korrelationsvorrichtung verglichen werden, die das spezifische verwendete Verzerrungsmuster identifiziert, um dadurch die Quelle der Schwarzkopie zu identifizieren.
Für diese Anwendung kann das Verzerrungsmuster von einem Muster zu einem anderen "verwandelt" werden oder es kann bis auf Nullverzerrung abgeschwächt und wieder zurück geformt werden, vorzugsweise allmählich über ein gewähltes Zeitintervall, wie zum Beispiel eine Anzahl von Vollbildern bis zu einem längeren Zeitintervall von mehreren Sekunden. Der Zweck der Verwendung von sich verändernden Verzerrungsmustern ist, den Sicherheitsgrad zu erhöhen, d. h., es für unbefugte Personen noch schwerer zu machen, die Identität des Verzerrungsmusters zu erkennen und somit den Fingerabdruckprozess außer Kraft zu setzen.
In einer anderen Anwendung können die hierin beschriebenen Techniken verwendet werden, um Anweisungen zu einer Vorrichtung, wie zum Beispiel zu einer Videoaufzeichnungsvorrichtung, zu übertragen. Das Vorhandensein des Verzerrungsmusters kann verwendet, werden, um die Aufzeichnungsvorrichtung anzuweisen, das spezielle Programm, das das Verzerrungsmuster trägt, nicht zu kopieren. In diesem Fall ist es erwünscht, dass das Verzerrungsmuster über eine Zeit mit einer Rate variiert, die gerade ausreicht, das Erfassen zu erleichtern, jedoch nicht so hoch ist, dass sichtbare Veränderungen in dem Bild bewirkt werden, wenn es durch kritische Betrachter betrachtet wird. Es ist klar, dass, wenn das Verzerrungsmuster über die Zeit feststehend ist, es schwierig oder unmöglich sein wird, es ohne Bezug auf das unverzerrte Bild zu erfassen, weil es eine ausgeklügelte Natur hat und weil normale geometrische Verzerrungen in der Kamera oder in der Bilderzeugungsvorrichtung "natürliche" Verzerrungsmuster erzeugen können.
In dieser letzteren Anwendung kann die Erfassungseinrichtung dazu ausgestaltet sein, um auf kleine, sich verändernde, geometrische Verzerrungen des Bildes anzusprechen, die einem vorher festgelegtem Muster entsprechen. Die meisten Programme enthalten jedoch Zeitperioden von kleinen Szenenänderungen, wenn eine zuverlässige, eindeutige Erfassung durchführbar wird. Für Kopierschutzanwendungen würde es zum Beispiel nicht wichtig sein, wenn der Erfassungsprozess mehrere Minuten dauert, um eine eindeutige Entscheidung zu treffen, dass das Programm nicht kopiert werden soll.
Fig. 3 stellt eine Ausführung einer Einrichtung zum Einsetzen eines Fingerabdrucks 10 dar. Ein digitales Videosignal wird einem Halbbild/Vollbild-Speicher 14 über eine Eingangsleitung 12 zugeführt. Der Halbbild/Vollbild-Speicher 14 ist dazu ausgestaltet, um ein Video-Halbbild oder ein Video-Vollbild zu speichern und es einem ersten Eingang einer Verzerrungsmaschine 16 zuzuführen. In Reaktion auf eine Benutzerauswahl erzeugt ein Verzerrungsmuster-Auswahlcode-Generator 18 einen Verzerrungsmuster- Auswahlcode, der wiederum ein gewünschtes Verzerrungsmuster aus einer Verzerrungsmuster-Bibliothek 20 auswählt. Die Verzerrungsmuster-Bibliothek 20 kann zum Beispiel eine Nachschlagetabelle aufweisen. Das gewählte Verzerrungsmuster wird durch die Verzerrungsmaschine 16 auf das Video-Halbbild oder Video-Vollbild aus dem Halbbild/Vollbild-Speicher 14 angewendet, wodurch die Pixelpositionen in den entsprechenden Zeilen des Video-Halbbilds oder Video-Vollbilds verzerrt werden. Der Ausgang der Verzerrungsmaschine 16 besteht aus einem mit einem Fingerabdruck versehenen Videosignal, das einer Musterauswahlcode-Einsetzeinrichtung 22 zugeführt wird, die einen Code einfügt, der das ausgewählten Muster in dem mit einem Fingerabdruck versehenen Videosignal identifiziert. Das mit einem Fingerabdruck versehene Videosignal wird dann über eine Ausgangsleitung 24 mit irgendwelchen stromabwärts angeordneten digitalen Verarbeitungsschaltungen und/oder Verarbeitungsvorrichtungen gekoppelt, die in zugehörigen Videoverarbeitungsanwendungen verwendet werden.
Fig. 1 bzw. Fig. 2 zeigen ein Originalbild oder Videobild ohne einen Fingerabdruck und dasselbe Videobild mit einem Fingerabdruck, der durch ein Verfahren der Erfindung hinzugefügt ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Anwendung eines Verzerrungsmusters keine visuell bemerkbare Verzerrung in dem Bild verursacht.
Die Tatsache, dass ein Videobild einer sich verändernden räumlichen Bildverzerrung gemäß einem vorher festgelegtem Muster und/oder einer Zeittabelle unterzogen wird, kann verwendet werden, um zum Beispiel einen Videorecorder anzuweisen, dieses Videobild nicht zu kopieren. Eine spezielle Erfassungsschaltung in einem Videorecorder ermittelt, dass das Videobild mit einem Fingerabdruck gemäß einem vorher festgelegtem Muster versehen ist und erzeugt einen Befehl "Nicht kopieren".
So kann zum Beispiel ein spezielles SID-Muster verwendet werden, das eine kleine vertikale Nichtlinearität in der Szene erzeugt, wobei die Bildmitte festgehalten wird, während bewirkt wird, dass die oberen und unteren Bereiche mit einer vorbestimmten Rate vertikal um ihre korrekten Positionen verlagert werden. Der Verlagerungsbetrag kann det Bruchteil eines Prozents der Bildhöhe sein, so dass er nicht bemerkbar ist, und die Veränderungsrate kann zum Beispiel einen Zyklus pro Sekunde betragen.
Ein Beispiel einer Fingerabdruckerfassungseinrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Zuerst überprüft, um die Wirkung von normalen Szeneveränderungen zu minimieren, ein Bewegungsdetektor 30 die Ränder und den mittleren Bereich des Bildes auf Bewegung und wendet eine Kompensationskorrektur durch eine Bewegungskorrektureinrichtung 32 auf das Videobild an, die der SID-Erfassungseinrichtung zugeführt wird. In dem Fall, dass große Veränderungen erfasst werden, wird der Messprozess zeitweise angehalten. Das erleichtert es der SID-Erfassungseinrichtung, das SID-Muster bei Vorhandensein einer normalen Bewegung der Szene zu erfasse. Das bewegungskompensierte Videobild wird dann zu den bereichsspezifischen Bewegungsdetektoren 34 geleitet und der Bewegungserfassung nur in den Bereichen unterworfen, die von dem SID-Muster betroffen sind. Das sind im vorliegenden Fall die Bereiche nahe der Oberseite und der Unterseite des Bildes. Die sich ergebenden Bewegungsvektoren werden in einer Vergleichseinrichtung 36 auf Übereinstimmung sowohl in der Größe als auch in der Zeit mit Bezugsvektoren überprüfend verglichen, die für das spezielle verwendete SID-Muster erwartet werden, und wenn eins Übereinstimmung ermittelt wird, ist der "Fingerabdruck erfasst".
In der vorliegenden Ausführung wird die Tatsache, dass das Video einer räumlichen Bildverzerrung gemäß einem vorher festgelegtem Muster und/oder einer Zeittabelle unterzogen wird, verwendet, um die Quelle einer Schwarzkopie anzuzeigen. Die verschiedenen Quellen oder Kopien des Originalvideos weisen verschiedene SID-Muster auf, die eindeutig die Quelle oder die Kopie identifizieren. Zu einer späteren Zeit, wenn eine Schwarzkopie des Programms auftaucht, ist es möglich, die Quelle oder die Kopie zu identifizieren, von der diese Schwarzkopie hergestellt wurde.
Um das auszuführen, wird das Originalvideo (aus einem Archiv) mit der Schwarzkopie verglichen. Die beiden Videosignale werden zuerst Vollbild-synchronisiert, und die Signalpegel werden so eingestellt, dass sie gleich sind. Alle horizontalen oder vertikalen Verlagerungen zwischen den beiden Bildern werden ebenfalls korrigiert, um unter Verwendung von einfachen Subtraktionstechniken die Differenzen aufzuzeigen.
In einer Ausführung der Erfindung kann die SID nur auf spezifische Segmente des Videoprogramms angewendet werden. In einer anderen Ausführung kann ein spezifisches SID-Muster gemäß einer spezifischen Zeittabelle ein- und ausgeblendet werden. Weiterhin können diese Techniken kombiniert werden, um die möglichen Permutationen zu erhöhen. In einem Beispiel der letzteren kann ein besonderes SID-Muster verwendet werden, das eine geringfügige horizontale Nichtlinearität in der Szene erzeugt, so dass, während beide Seiten des Bildes feststehend bleiben, die Mitte mit einer vorbestimmten Rate nach rechts und nach links von ihrer korrekten Position verlagert wird. Darüber hinaus sind nur bestimmte Zeitsegmente des Programms der Verzerrung unterworfen. Ein Anwender, der die subtrahierten Bilder auf einem Monitor betrachtet, kann dieses SID-Muster gut sehen, die Zeitsegmente des Erscheinens jedes Musters und seine Veränderungsrate notieren und dadurch die Quelle der Schwarzkopie identifizieren.
Es ist zu erkennen, dass die Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung auf Medien außer Videosignale angewendet werden können, wie zum Beispiel auf Fotografien und auf durch Computer erzeugte Bilder. So kann zum Beispiel die örtliche räumliche Verzerrungstechnik verwendet werden, um den Ursprung von illegalen Kopien von gesetzlich geschützten Photographien zu identifizieren. Zu diesem Zweck kann ein Negativ einer Fotografie elektronisch mehrfach, unter Verwendung eines geringfügig unterschiedlichen Verzerrungsmusters, wobei jedes Mal der Abtaststrahl sehr geringfügig verändert wird, reproduziert werden. Jedes sich ergebende neue Negativ enthält somit eine andere, festgelegte räumliche Verzerrung, die nachfolgend erfasst werden kann, wie es vorher beschrieben ist, um die Fotografie und somit die Quelle jeder illegalen Kopie davon zu identifizieren.
Es ist zu erkennen, dass Variationen und Modifikationen für die beschriebenen und dargestellten Ausführungen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden können.

Claims

1. Verfahren, um ein Bild mit einem Fingerabdruck zu versehen, mit den Schritten:

Bereitstellen eines vorbestimmten Verzerrungsmusters, das einer ausgewählten, sehr geringen, lokalen räumlichen Verzerrung entspricht, die auf das Bild angewendet wird; und

Anwenden der ausgewählten, sehr geringen, lokalen räumlichen Verzerrung auf das Bild, um in Reaktion auf das Verzerrungsmuster einzelne Bereiche des Bildes relativ zu ihren normalen Positionen lokal zu verlagern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die lokale räumliche Verzerrung, die durch das zugehörige vorbestimmte Verzerrungsmuster erzeugt wird, übertragene Informationen darstellt, wie zum Beispiel ein Hinweis, dass das Bild nicht zu kopieren ist, die Ursprungsquelle und/oder das Datum des Bildes.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, außerdem mit:

Speichern einer Vielzahl von vorbestimmten Verzerrungsmustern, die ausgewählten, verschiedenen Mustern von lokalen räumlichen Verzerrungen entsprechen, zur Anwendung auf das Bild.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verzerrungsmuster so sind, dass die sehr geringe, lokale räumliche Verzerrung, die auf das Bild angewendet wird, das mit dem Fingerabdruck versehene Bild betrachtbar macht, wobei es elektronisch erfassbar ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem mit:

Aufrechthalten von Informationen, die das vorbestimmte Verzerrungsmuster identifizieren, das auf ein Bild angewendet wird, um eine spätere Identifikation von einer Kopie des mit dem Fingerabdruck versehenen Bildes zu ermöglichen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, außerdem mit den Schritten:

Speichern einer Vielzahl von vorbestimmten Verzerrungsmustern;

Erzeugen eines Musterauswahlcodes, der ein Verzerrungsmuster angibt, das für die Anwendung auf das Bild auszuwählen ist; und

Auswählen des Verzerrungsmusters zur Anwendung auf das Bild in Reaktion auf den Musterauswahlcode.

7. Verfahren nach Anspruch 6, außerdem mit dem Schritt:

Einfügen des erzeugten Musterauswahlcodes in das mit dem Fingerabdruck versehene Bild.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem mit:

Bereitstellen des Originalbildes in Form eines zweidimensionalen Arrays aus Pixeln; und

Anwenden der sehr geringen, lokalen räumlichen Verzerrung durch lokale räumliche, sehr geringe Verlagerung der Pixel in dem Array in Reaktion auf das vorbestimmte Verzerrungsmuster, wobei die Pixel-Zwischen-Beziehungen aufrechterhalten werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem:

jedes Pixel von dem Bild mit einem ausgewählten kleinen Betrag, beginnend bei einem Null-Betrag, horizontal und/oder vertikal verlagert wird; und

ein gegebenes Pixel von den verlagerten Pixeln mit dem gleichen Satz von angrenzenden Pixeln aufrechterhalten wird wie in dem Originalbild.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Pixel mit einem ausgewählten Fraktion von einem Pixel verlagert werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bild, das mit einem Fingerabdruck zu versehen ist, ein Videobild ist, und wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

Bereitstellen von einem Halbbild oder Vollbild des Videobildes; und

lokales räumliches Verlagern einzelner Bereiche von dem Halbbild oder dem Vollbild des Videobildes relativ zu ihren normalen Positionen in Reaktion auf das vorbestimmte Verzerrungsmuster.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bild, das mit einem Fingerabdruck zu versehen ist, über eine Zeitperiode eine aufeinanderfolgende Vielzahl von sich ändernden Videobildern enthält, und wobei über die Zeitperiode ein festes Verzerrungsmuster auf die Vielzahl von Bildern angewendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Bild, das mit einem Fingerabdruck zu versehen ist, über eine Zeitperiode eine aufeinanderfolgende Vielzahl von sich ändernden Videobildern enthält, und wobei über die Zeitperiode sich ändernde Verzerrungsmuster auf die Vielzahl von Bildern angewendet werden.

14. Vorrichtung, um ein Bild mit einem Fingerabdruck zu versehen, mit:

einer Einrichtung (20), um ein vorbestimmtes Verzerrungsmuster zur Verfügung zu stellen, das einer ausgewählten, sehr geringen, lokalen räumlichen Verzerrung entspricht, die auf das Bild angewendet wird; und

einer Einrichtung (16), um das vorbestimmte Verzerrungsmuster auf ein Bild anzuwenden, um die sehr geringe, lokale räumliche Verzerrung zu bewirken, indem einzelne Bereiche des Bildes relativ zu ihren normalen Positionen lokal verlagert werden.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, außerdem mit:

einer Einrichtung (20) zum Speichern des vorbestimmten Verzerrungsmusters;

wobei das ausgewählte Verzerrungsmuster dazu ausgestaltet ist, um eine sehr geringe Verzerrung zu bewirken, die in dem mit dem Fingerabdruck versehenen Bild nicht bemerkbar aber elektronisch erfassbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, außerdem mit:

einer Speichereinrichtung (20), die eine Verzerrungsmuster-Bibliothek bildet, um eine Vielzahl von vorbestimmten Verzerrungsmustern zu speichern;

einer Auswahleinrichtung (18), um ein vorbestimmtes Verzerrungsmuster aus der Vielzahl von gespeicherten Verzerrungsmustern zur Anwendung auf das Bild auszuwählen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei der das Originalbild in der Form eines zweidimensionalen Arrays aus Pixeln vorliegt, und bei der die Anwendungseinrichtung eine Verzerrungsmaschine (16) aufweist, um das Array aus Pixeln zu empfangen, wobei die Verzerrungsmaschine (16) auf das vorbestimmte Verzerrungsmuster anspricht, um die Pixel des Arrays mit ausgewählten, sehr geringen Werten zu verlagern, wobei jedes Pixel der verlagerten Pixel mit dem gleichen Satz von Pixeln beibehalten wird, die ursprünglich daran angrenzten.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei der das Bild, das mit einem Fingerabdruck zu versehen ist, ein Videobild ist, wobei die Vorrichtung außerdem einen Halbbild/Vollbild-Speicher (14) aufweist, um Halbbilder oder Vollbilder des Videobildes zu speichern, und um ein Halbbild oder Vollbild bei der Anwendungseinrichtung (16) anzuwenden.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei der das Bild, das mit einem Fingerabdruck zu versehen ist, über eine Zeitperiode eine aufeinanderfolgende Vielzahl von sich ändernden Videobildern enthält, und wobei die Anwendungseinrichtung (16) dazu ausgestaltet ist, wobei über eine vorbestimmte Zeitperiode eine aufeinanderfolgende Vielzahl von sich ändernden Verzerrungsmustern anzuwenden.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, außerdem mit:

einer Einrichtung (20) zum Speichern einer Vielzahl von vorbestimmten Verzerrungsmustern; und

einer Einrichtung (18) zum Erzeugen eines Musterauswahlcodes, der ein Verzerrungsmuster angibt, das für die Anwendung auf das Bild ausgewählt wird;

wobei die Musterauswahlcode-Erzeugungseinrichtung (18) einen Ausgang hat, der mit der Speichereinrichtung (20) gekoppelt ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, außerdem mit einem Musterauswahlcode-Einsetzer (22), der dazu ausgestaltet ist, um den erzeugten Musterauswahlcode in das mit dem Fingerabdruck versehene Bild einzusetzen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, bei der:

die Speichereinrichtung (20) eine Nachschlagetabelle mit einer Vielzahl von Verzerrungsmustern enthält; und

die Anwendungseinrichtung (16) eine Verzerrungsmaschine aufweist, um einzelne Bereiche des Bildes entsprechend dem ausgewählten Verzerrungsmuster lokal zu verlagern.

23. Verfahren zum Erfassen eines Fingerabdrucks in einem empfangenen Bild, wobei ein Bild mit einem Fingerabdruck versehen wird, indem bei einem Originalbild in Reaktion auf die Anwendung eines vorbestimmten Verzerrungsmusters eine sehr geringe, lokale räumliche Verzerrung bewirkt wird, wobei das Erfassungsverfahren die Schritte umfasst:

Erfassen von räumlichen Verlagerungen in einem empfangenen Bild; und

Vergleichen der erfassten räumlichen Verlagerungen mit Referenz-Verzerrungsmustern, um das Vorhandensein eines Fingerabdrucks und die daraus abgeleiteten Informationen zu bestimmen.

24. Verfahren nach Anspruch 23, außerdem mit dem Schritt:

Verhindern des Kopierens eines empfangenen Bildes in Reaktion auf das Erfassen eines Fingerabdrucks darin.

25. Vorrichtung zum Erfassen eines Fingerabdrucks in einem empfangenen Bild, wobei ein Bild mit einem Fingerabdruck versehen ist, indem bei einem Ursprungsbild in Reaktion auf die Anwendung von einem vorbestimmten Verzerrungsmuster eine sehr geringe, lokale räumliche Verlagerung bewirkt wird, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Erfassungseinrichtung (30, 34) zum Erfassen von räumlichen Verlagerungen in einem empfangenen Bild; und

eine Einrichtung (36) zum Vergleichen der erfassten räumlichen Verlagerungen mit Referenz-Verzerrungsmustern, um in dem empfangenen Bild das Vorhandensein von einem Fingerabdruck und die daraus abgeleiteten Informationen zu bestimmen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, außerdem mit einer Einrichtung, die auf die Vergleichseinrichtung (36) anspricht, um das Kopieren eines empfangenen Bildes zu verhindern, bei dem bestimmt worden ist, dass ein Fingerabdruck vorhanden ist.