DE69838692T2

DE69838692T2 - System zur Unterdrückung der illegalen Benutzung von Bilddaten

Info

Publication number: DE69838692T2
Application number: DE69838692T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Minato-ku Ishino; Shinobu Minato-ku Sato
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-15
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2018-01-16
Also published as: DE69838692D1; EP0854633A3; EP0854633A2; EP0854633B1; SG78284A1; CA2226719C; KR100267481B1; CA2226719A1; KR19980070578A; EP1381217A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft digitale Bildverarbeitung und insbesondere ein System zur Unterdrückung von illegaler Benutzung von digitalen Bilddaten.
Beschreibung der vorteilhaften Ausführung
Die illegale Kopie von digitalen Daten ist in den letzten Jahren problematisch geworden.
Zur Unterdrückung illegaler Kopie wurde ein System vorgeschlagen, bei dem digitale Bilddaten chiffriert wurden, so dass nur ein Wiedergabesystem mit einem legalen Dechiffrierungsschlüssel die chiffrierten digitalen Bilddaten wiedergeben kann. Wenn jedoch die Chiffrierung dechiffriert ist, kann eine weitere Kopie nicht verhindert werden.
Aus diesem Grund wurde ein System vorgeschlagen, bei dem ein einzigartiger Identifikationscode auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet wird, um die Gestattung oder Unterdrückung von Kopien anzugeben (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. Heisei 8-69419 ), und es wurde auch ein weiteres System vorgeschlagen, bei dem Dekodierer von Abonnementfernsehen verschiedene aufgezeichnete Identifikationscodes haben, so dass die Dekoder mit abgeschlossenem Identifikationscode wirksam und korrekt dekodieren können (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Heisei 5-260468 ).
Zur Verhinderung von illegaler Verwendung und Kopie digitaler Bilder wurde auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem spezielle Information, das heißt elektronische Wasserzeichen direkt in dem digitalen Bild eingebettet werden. Als derartige elektronische Wasserzeichen für ein vorstehend beschriebenes digitales Bild sind zwei Arten von elektronischen Wasserzeichen bekannt, nämlich sichtbare elektronische Wasserzeichen und unsichtbare elektronische Wasserzeichen.
Die sichtbaren elektronischen Wasserzeichen werden derart verwendet, dass ein spezieller Buchstabe oder ein Symbol oder ähnliches mit einem Bild kombiniert wird, so dass es visuell erkannt werden kann. Die sichtbaren elektronischen Wasserzeichen stören die Bildqualität und haben die Wirkung, die illegale Benutzung des digitalen Bilds eines Benutzers zu erschweren.
Ein Beispiel für eine Einbettung von sichtbaren elektronischen Wasserzeichen ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Heisei 8-241403 offenbart. Bei dem Verfahren der vorstehend genannten Schrift werden nur die Helligkeitsanteile der Pixel variiert, die mit opaken Pixeln der elektronischen Wasserzeichendaten korrespondieren, während Farbanteile der Pixel nicht variiert werden, wenn sichtbare elektronische Wasserzeichendaten mit einem Originalbild verglichen werden. Hierbei wird der Skalierungsfaktor, um den die Helligkeitsanteile der Pixel variiert werden, auf der Basis der Farbanteile variiert, Zufallszahlen und Pixelwerte der elektronischen Wasserzeichendaten usw. werden verwendet.
Auf der anderen Seite sind unsichtbare elektronische Wasserzeichendaten elektronische Wasserzeichendaten, die in einem Bild derart eingebettet sind, dass sie die Bildqualität nicht stören. Da die unsichtbaren elektronischen Wasserzeichendaten die Bildqualität kaum stören, sind sie dadurch charakterisiert, dass sie optisch nicht erkannt werden können.
Wenn jedoch spezielle Informationen mit der Identifikation eines Autors als elektronische Wasserzeichendaten eingebettet sind, dann kann der Autor über die elektronischen Wasserzeichendaten selbst nach illegaler Kopie erkannt werden. Auf der anderen Seite ist es möglich den Benutzer in Kenntnis zu setzen, dass die Kopie der Daten geschützt ist oder in dem Wiedergabegerät eine Kopieverhinderungsvorrichtung vorzusehen, die Kopien von Daten von Videorekordern (VTR) oder ähnlichem wirksam begrenzt, wenn Kopieschutzinformation eingebettet ist, beispielsweise wenn ein Wiedergabegerät die Kopieschutzinformationen detektiert.
Eines der herkömmlichen Verfahren zur Einbettung unsichtbarer elektronischer Wasserzeichendaten in ein digitales Bild ist spezielle Informationen wie elektronische Wasserzeichendaten in einen Teil der Pixeldaten in dem LSB (am wenigsten signifikanten Bit) einzubetten, was die Bildqualität kaum beeinflusst. Dieses Verfahren kann als Verfahren angesehen werden, das elektronische Wasserzeichendaten bezüglich der Zeit eines Bildsignals in einer Wellenform einsetzt. Bei Einsatz dieses Verfahrens können elektronische Wasserzeichendaten jedoch leicht von einem Bild entfernt werden. Wenn beispielsweise ein Tiefpassfilter verwendet wird, wird die Information der LSB eines Pixels verloren. Elektronische Wasserzeichendaten werden außerdem durch Bildkompressionsverfahren verloren, da die Bildkompressionsverfahren den Datenbetrag durch Entfernung von Information reduzieren, die kaum Einfluss auf die Bildqualität hat. Demzufolge ist das vorstehend genannte Verfahren nachteilhaft, da es schwierig ist, die elektronischen Wasserzeichendaten zu detektieren.
Es wurde daher ein weiteres Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Bild frequenzkonvertiert wird und elektronische Wasserzeichendaten in ein resultierendes Frequenzspektrum eingebettet werden (Nikkei Electronics, April 22, 1998, Nr. 860, S. 13). Bei diesem Verfahren werden die elektronischen Wasserzeichendaten selbst bei Bildverarbeitung wie beispielsweise Kompression oder Filterung nicht verloren, da die elektronischen Wasserzeichendaten in Frequenzkomponenten eingebettet sind. Außerdem werden Zufallszahlen, die eine normale Verteilung ausschließen, als elektronische Wasserzeichen angewendet um eine Interferenz zwischen elektronischen Wasserzeichen zu verhindern, was es schwierig macht elektronische Wasserzeichendaten ohne signifikanten Einfluss auf das gesamte Bild zu zerstören.
Ein weiteres System zur Dekodierung einer Nachricht wurde vorgeschlagen in „INFORMATION HIDING IN TEXT IMAGES" RESEARCH DISCLOSURE, GB, INDUSTRIAL OPPORTUNITIES LTD. HAVANT, Nr. 389, Seite 539–540. Diese Schrift offenbart ein System zur Dekodierung einer eingebetteten Nachricht in einem Text mit daran anschließendem Prüfen der Autorisierung zur Kopie, wobei wenn die eingebettete Nachricht nicht detektiert wird, die Reproduktion gestattet ist, wenn die eingebettete Nachricht detektiert wird, in einem weiteren Schritt nach Autorisation gesucht wird und in Abhängigkeit der Autorisation die Reproduktion gestattet ist oder nicht.
Bei einem Verfahren zur Einbettung elektronischer Wasserzeichendaten wird ein ursprüngliches Bild D in Blöcke von 8 Pixeln×8 Pixeln eingeteilt und elektronische Wasserzeichendaten werden eingebettet, wobei jeder Block als Prozesseinheit angesehen wird. Auch die Extraktion der elektronischen Wasserzeichendaten wird in Blockeinheiten durchgeführt.
Beim Einbetten von elektronischen Wasserzeichendaten werden Daten zunächst aufeinanderfolgend als f(1), f(2) .... f(n) in aufsteigender Ordnung der Frequenzkomponenten einer AC Komponente in einem Frequenzbereich nach diskreter Kosinustransformation (DCT) in MPEG (Moving Picture Experts Group) Kodierung bereitgestellt und elektronische Wasserzeichendaten w(1), w(2) ... w(n) werden aus einer Normalverteilung ausgewählt mit einem Mittelwert von 0 und einer Dispersion von 1, und dann wird die nachfolgende Gleichung berechnet F(i) = f(i) + α × avg(f(i)) × w(i)wobei die vorstehende Gleichung für jeden einzelnen Wert von i berechnet wird, wobei α ein Skalierungsfaktor ist und avg(f(i)) ein Teilmittelwert ist, der einem Mittelwert des absoluten Wertes von drei benachbarten Punkten des Punktes f(i) entspricht. Daran anschließend wird eine weitere MPEG Kodierung durchgeführt, wobei f(i) mit F(i) ersetzt wird.
Die Detektierung der elektronischen Wasserzeichendaten wird wie nachfolgend beschrieben durchgeführt. Bei der Detektierung wird ein ursprüngliches Bild nicht benötigt und es ist nur nötig, das elektronische Wasserzeichendatenkandidaten w(i) (mit i = 1, 2, .... n) bekannt sind.
In einem Frequenzbereich jedes Blocks nach Dequantisierung des MPEG Dekompressionsverfahrens werden Daten als F(1), F(2), F(n) in aufsteigender Ordnung der Frequenzkomponenten erhalten. Mittelwerte von absoluten Werten von drei benachbarten Punkten jedes Punkts F(i) werden als partielle Mittelwerte avg(F(i)) erhalten und elektronische Wasserzeichendaten W(i) werden aus der nachfolgenden Gleichung berechnet W(i) = F(i)/avg(F(i)).
Außerdem werden Gesamtsummen WF(i) von W(i) für jedes i für ein Bild berechnet.
Daran anschließend werden mittels innerem Vektorprodukt eine statistische Ähnlichkeit zwischen den elektronischen Wasserzeichendaten w(i) und der Gesamtsumme WF(i) berechnet und zwar mit der nachfolgenden Gleichung C = WF × w/(WFD × wD)wobei W = (WF(1), WF(2), .... WF(n)), w = (w(1), w(2), w(n)), WFD = Absolutwert des Vektors WF und wD = Absolutwert des Vektors w. Wenn die statistische Ähnlichkeit C einen höheren Wert hat als der tatsächliche Wert, wird erkannt, dass elektronische Wasserzeichendaten eingebettet sind.
Bei der Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens können Bilddaten jedoch unter der Verwendung von Betriebssystemssoftware wie Windows, MS-DOS (beides Warenzeichen von Microsoft) oder ähnlichen Betriebssystemen kopiert werden, wenn Bilddaten lediglich als Block von digitalen Daten auf einem Personalcomputer betrachtet werden.
Da außerdem bei Systemen für digitale Bilder wie digitale Videorecorder, Kopiermaschinen oder Faxgeräten auf einfache Weise Kopien hergestellt werden können, besteht kein Schutz davor, dass digitale Bilddaten mit elektronischen Wasserzeichendaten wie sie sind kopiert werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System zur Unterdrückung der illegalen Verwendung von Bilddaten bereitzustellen, das die illegale Verwendung von Bilddaten verhindert, ohne die Bildqualität zu stören und es außerdem gestattet, bei der Kopie eines digitalen Bildes aus der Kopie den Inhaber zu identifizieren.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten bereitgestellt mit Bilddatenerkennungsmitteln zur Erkennung von digitalen Bilddaten, in denen elektronische Wasserzeichendaten eingebettet sein können, Erkennungsmitteln zur Erkennung von elektronischen Wasserzeichen von den Bilddaten von den Bilddatenerkennungsmitteln, und Übertragungsverhinderungsmittel zur Verhinderung der Übertragung von Bilddaten, die von den Bilddatenerkennungsmitteln zu einem Bestimmungsort übertragen werden, wenn elektronische Wasserzeichendaten von den Erkennungsmitteln für elektronische Wasserzeichen erkannt werden.
Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Unterbindung der illegalen Benutzung von Bilddaten bereitgestellt mit Bilddatenerkennungsmitteln zur Erfassung von digitalen Bilddaten, in denen elektronische Wasserzeichendaten eingebettet sein können, und mit Erkennungsmitteln zur Erkennung von elektronischen Wasserzeichen aus den Bilddaten von den Bilddatenerkennungsmitteln und Übertragungsmittel zur Übertragung von Daten zu einem Bestimmungsort, die sich von den Bilddaten unterscheiden, die von den Bilddatenerkennungsmitteln erfasst werden, wenn elektronische Wasserzeichendaten von den Erkennungsmitteln für elektronische Wasserzeichen erkannt werden. Vorzugsweise werden die verschiedenen Daten durch Überlagerung von Daten erhalten, in denen die elektronischen Wasserzeichendaten mit einer Konstante der Bilddaten multipliziert werden, die von den Bilddatenerkennungsmitteln erfasst werden.
Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten bereitgestellt mit Bilddatenerkennungsmitteln zur Erfassung digitaler Bilddaten, in denen elektronische Wasserzeichendaten eingebettet sein können, und mit Erkennungsmitteln zur Erkennung von elektronischen Wasserzeichen aus den Bilddaten von den Bilddatenerkennungsmitteln und mit Übertragungsverhinderungsmitteln zur Unterscheidung, ob die detektierten elektronischen Wasserzeichendaten eine Übertragung gestatten oder verbieten, wobei wenn die detektierten elektronischen Wasserzeichendaten eine Übertragung der erfassten Bilddaten zu einem Bestimmungsort verhindern die Übertragung verhindert wird. Vorzugsweise erkennen die Übertragungsverhinderungsmittel, dass die detektierten elektronischen Wasserzeichendaten elektronische Wasserzeichendaten sind, die eine Übertragungsverhinderung anzeigen wenn die detektierten elektronischen Wasserzeichen einen Wert umfassen, der angibt, dass die erlaubte Übertragungszeit 0 ist.
Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten bereitgestellt, mit Bilddatenerkennungsmitteln zur Erfassung von Bilddaten mit elektronischen Wasserzeichen mit einem Wert, der angibt, dass die Übertragungszeit m ist und mit Wasserzeichendateneinbettungsmitteln zur Einbettung neuer elektronischer Wasserzeichen in die erfassten Bilddaten, die einen Wert umfassen, der angibt, dass die erlaubte Übertragungszeit um eins geringer ist als der vorhergehende Wert m und Übertragungsmittel zur Übertragung der Bilddaten mit den neuen eingebetteten elektronischen Wasserzeichendaten zu einem Bestimmungsort.
Bei dem System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten können die elektronischen Wasserzeichendaten in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Gleichung unter Verwendung von Frequenzkomponenten der digitalen Bilddaten aus diskreter Kosinustransformation berechnet werden. Andererseits kann ein beliebiges System zur Unterdrückung der illegalen Verwendung von Bilddaten bereitgestellt werden, so dass Bilddatenerkennungsmittel Bilddaten von einem Aufzeichnungsmedium erfassen, auf dem die Bilddaten aufgezeichnet sind und wobei der Bestimmungsort ein Aufzeichnungsmedium ist, das sich von dem Aufzeichnungsmedium unterscheidet, auf dem die digitalen Bilddaten aufgezeichnet sind.
Es sei erwähnt, dass hier das Wort „Übertragung" die Übertragung von digitalen Bilddaten von einer Quelle umfasst, von der oder in der die digitalen Bilddaten produziert oder gespeichert sind und wobei die digitalen Bilddaten zu einem anderen Element, Speichermedium gespeichert werden und die Speicherung der digitalen Bilddaten auf dem anderen Medium durchgeführt wird, wobei eine Kopie der digitalen Bilddaten von einem Aufzeichnungsmedium auf ein weiteres Aufzeichnungsmedium durchgeführt wird und wobei eine Kopie einer Datei eines Computers usw. weit interpretiert wird wie ein beliebiger Betrieb, der digitale Bilddateien erzeugt, so dass eine Benutzung der digitalen Bilddaten gestattet ist.
Mit dem vorstehend beschriebenen System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten kann die Kopie der Bilddaten verhindert werden ohne die Bildqualität zu stören, und zwar unter Verwendung eines elektronischen Wasserzeichenverfahrens. Demzufolge kann das System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten auf zahlreiche Bildverarbeitungssysteme angewendet werden. Außerdem kann eine illegale Kopie verhindert werden und zwar ohne Einschränkung auf ein Medium oder eine Kopierquelle und zwar auf ein Medium und ein Kopierbestimmungsort, wobei selbst wenn Daten illegal kopiert werden Urheberrechtsdaten als Wasserzeichen in den Daten eingebettet sind, so dass eine Person, der die Bilddaten gehören, durch die Untersuchung der Wasserzeichendaten identifiziert werden kann und eine Person, die die illegale Kopie ausgeführt hat, festgestellt werden kann.
Die vorstehende Aufgabe und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Erfindung und den Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen klarer, in den ähnliche Teile und Elemente mit ähnlichen Bezugszeichen versehen sind. Hierzu zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Grundaufbaus eines Systems zur Unterbindung der illegalen Benutzung von Bilddaten nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Aufbaus einer Einheit zur Einbettung von Wasserzeichendaten von 1;
3 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Aufbaus einer Einheit zur Erkennung von Wasserzeichendaten von 1;
4 ein Blockdiagramm eines digitalen Videosystems, auf das das System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten von 1 angewendet wird;
5 ein Blockdiagramm eines digitalen Kopiersystems, auf das das System zur Unterbindung der illegalen Benutzung von Bilddaten von 1 angewendet wird;
6 ein Blockdiagramm eines Bildproduktions- und Aufzeichnungsgeräts von 1, das als Drucksystem ausgebildet ist;
7 ein Blockdiagramm eines Bildkopiergeräts von 1, das als Faxsystem ausgebildet ist;
8 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführung des Bildkopiergeräts von 1, das als Capture Board System ausgebildet ist;
9 ein Blockdiagramm eines Datenübertragungssystems, auf das das System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten nach der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
10 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Datentransfersystems von 9; und
11 ein Blockdiagramm einer Ausführung einer Wasserzeichenerkennungs/Einbettungseinheit von 9.
1 zeigt einen Grundaufbau eines Systems zur Unterbindung der Verwendung von illegalen Bilddaten, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. Das System zur Unterbindung der Verwendung der illegalen Benutzung von Bilddaten umfasst zwei Hauptkomponenten, nämlich ein Bildproduktions- und Aufzeichnungsgerät 100 und ein Bildkopiergerät 101. Das Bildproduktions- und Aufzeichnungsgerät 100 umfasst eine Bilddatenproduktionseinheit 1, eine Wasserzeicheneinbettungseinheit 2, eine Wasserzeichendatentabelle 3 und eine Bildaufzeichnungseinheit 4. Das Bildkopiergerät 101 umfasst eine Bilddatenerkennungseinheit 5, eine Bilddatenaufzeichnungseinheit 7 und eine Wasserzeichenerkennungseinheit 8.
Das Bildproduktions- und Aufzeichnungsgerät 100 produziert Bilddaten mit der Bilddatenproduktionseinheit 1 und sendet sie zu der Wasserzeichendateneinbettungseinheit 2. Die Wasserzeichendateneinbettungseinheit 2 setzt elektronische Wasserzeichen der Wasserzeichendatentabelle 3 wie nachfolgend beschrieben in die digitalen Bilddaten ein. Die Bilddatenaufzeichnungseinheit 4 zeichnet die digitalen Bilddaten mit den eingebetteten elektronischen Wasserzeichendaten auf ein Aufzeichnungsmedium 3 auf.
In dem Bildkopiergerät 101 erfasst die Bilddatenerkennungseinheit 6 die digitalen Bilddaten, die auf dem Aufzeichnungsmedium 5 aufgezeichnet sind. Die Wasserzeichendatendetektionseinheit 8 detektiert die elektronischen Wasserzeichendaten in den digitalen Bilddaten, die von der Bilddatenerkennungseinheit 6 erfasst sind wie nachfolgend beschrieben. Die Bilddatenaufzeichnungseinheit 7 zeichnet die digitalen Bilddaten auf ein anderes Aufzeichnungsmedium 9 auf und produziert eine Kopie, wenn die Bilddatenerkennungseinheit 6 keine elektronischen Wasserzeichendaten erkennt. Aber die Bilddatenaufzeichnungseinheit 7 führt nichts durch, wenn elektronische Wasserzeichendaten detektiert sind. Aber die Bilddatenaufzeichnungseinheit 7 führt keine Aufzeichnung der digitalen Bilddaten auf das Aufzeichnungsmedium 9 durch, wenn elektronische Wasserzeichendaten detektiert sind.
2 zeigt eine weitere Ausführung des Aufbaus der Wasserzeichendateneinbettungseinheit 2. Digitale Bilddaten von der Bilddatenproduktionseinheit 1 von 1, das heißt mittels diskreter Kosinustransformation transformierte MPEG Bilddaten, werden in einen Berechnungsabschnitt 111 zur Teilmittelbildung und eine Additionseinheit 114 eingegeben. Die digitalen Bilddaten werden der Einfachheit halber hier mit f(i)(i = 1, 2, n) bezeichnet.
Der Berechnungsabschnitt 111 zur Teilmittelbildung berechnet das oben beschriebene Teilmittel mit arg(f(C)) = (|f(i – 1)| + |f(i)| + |f(i + 1)|)/3 und gibt das Resultat der Berechnung an einen der Eingangsanschlüsse eines Multiplikators 112 weiter.
An den anderen Eingangsanschluss des Multiplikators 112 werden elektronische Wasserzeichendaten w(i) aus der Wasserzeichendatentabelle 3 zugeführt. Ein Ausgang des Multiplikators 112 wird mit einem Skalierungsfaktor α von einem Multiplikator 113 multipliziert und ein Resultat der Multiplikation wird zu der Additionseinheit 114 der digitalen Bilddaten zugeführt. Das Resultat der Addition der Bilddaten, in denen die elektronischen Wasserzeichendaten eingebettet sind (f(i) + α × arg (f(i)) × w(i)) wird von der Additionseinheit 114 erzielt und der Bilddatenaufzeichnungseinheit 4 von 1 zugeführt.
3 zeigt ein Beispiel eines Aufbaus der Wasserzeichendetektionseinheit 8. Die Daten F(i), die von der Bilddatenerkennungseinheit 6 von 1 erfasst sind, werden einem Berechnungsabschnitt 115 für einen Teilmittelwert und einer Divisionseinheit 116 zugeführt. Der Berechnungsabschnitt 115 für den Teilmittelwert berechnet die vorstehend genannte w Teilmittelwerte avg(F(i)) mit der nachfolgenden Gleichung Avg(F(i)) = (|F(i – 1)| + |F(i)| + |F(i + 1)|)/3. Die Divisionseinheit 116 führt die folgende Berechnung durch: W(i) = F(i)/avg(F(i)).
Dann berechnet die Additionseinheit 117 für die einzelnen Werte von i die totale Summe WF(i) der jeweiligen berechneten Werte W(i) für ein Bild. Daran anschließend werden die totalen Summen einem Berechnungsabschnitt 118 für ein inneres Produkt zugeführt, von dem deren innere Produkte mit elektronischen Wasserzeichendaten w(i) eines zu detektierenden Objekts berechnet werden. Die Berechnung des inneren Produkts wird von dem Berechnungsabschnitt 118 wie folgt durchgeführt. C = WF × w/(WFD × wD)wobei WF ein Vektor ist mit den Elementen WF(1), WF(2), .... WF(n), w ist ein Vektor mit den Elementen w(1), w(2), ... w(n), WFD ist ein Absolutwert des Vektors WF und wD ist ein Absolutwert des Vektors w.
Der Berechnungsabschnitt 118 des inneren Produkts berechnet das innere Produkt C für alle möglichen der Wasserzeichendaten und überträgt die inneren Produkte C zu einem Ähnlichkeitserkennungsabschnitt 119.
Der Ähnlichkeitserkennungsabschnitt 119 detektiert die elektronischen Wasserzeichendaten, die die inneren Produkte C maximieren und sendet ein Resultat der Detektion zu der Bilddatenaufzeichnungseinheit 7 von 1.
4 zeigt ein digitales Videosystem, auf das das System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten von 1 angewendet wird. 4 zeigt das digitale Videosystem mit der Bildproduktions- und Aufzeichnungseinheit 100 von 1, die als Videokamera 100A ausgebildet ist und dem Bildkopiergerät 101, das als Videorekorder 101A ausgebildet ist.
Die Videokamera 100A sendet ein Bild von dem Bildabschnitt 11 als digitale Bilddaten zu einem Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 12. Elektronische Wasserzeichendaten zur Einbettung in die digitale Bilddaten sind in einer Wasserzeichendatentabelle 13 gespeichert. Die elektronischen Wasserzeichendaten werden aus der Wasserzeichendatentabelle 13 ausgelesen und zu dem Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 12 gesendet. Der Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 12 fügt die elektronischen Wasserzeichendaten in die digitalen Bilddaten wie vorstehend beschrieben ein. Die digitalen Bilddaten, in denen die elektronischen Wasserzeichendaten eingesetzt sind, werden auf einem Aufzeichnungsmedium 15, wie beispielsweise ein Magnetband oder eine optische Scheibe von einem Aufzeichnungsabschnitt 14 gespeichert.
Wenn eine Kopie bereitgestellt werden soll, werden die auf dem Aufzeichnungsvideo 15 gespeicherten digitalen Bilddaten von einem Wiedergabeabschnitt 16 des Videorekorders 101A wiedergegeben. Normalerweise werden die digitalen Bilddaten auf einem Aufzeichnungsmedium 19 erneut von einem Aufzeichnungsabschnitt 17 gespeichert um eine Kopie zu erzeugen. Wenn jedoch elektronische Wasserzeichendaten in die digitalen Bilddaten eingesetzt sind und von dem Wiedergabeabschnitt 16 wiedergegeben werden, das heißt wenn elektronische Wasserzeichendaten von einem Wasserzeichendatenerkennungsabschnitt 18 detektiert werden, dann wird eine derartige Detektion an den Aufzeichnungsabschnitt 17 weitergegeben. Wenn die Detektion der elektronischen Wasserzeichendaten weitergegeben ist, führt der Aufzeichnungsabschnitt 17 keine Speicherung der digitalen Bilddaten auf dem Aufzeichnungsmedium 19 durch und schützt so vor illegaler Kopie.
Wenn alternativ elektronische Wasserzeichendaten detektiert werden, können Dummydaten an das Aufzeichnungsmedium 17 weitergegeben werden oder Daten, die durch Multiplikation der Wasserzeichendaten in dem Wasserzeichendatendetektionsabschnitt 18 mit einer Konstante erhalten werden, so dass die Daten eine maximale Magnitude haben, die im Wesentlichen dem dynamischen Bereich der Bilddaten entspricht und dann zu den reproduzierten Bilddaten addiert werden und zu dem Aufzeichnungsabschnitt 17 gesendet werden. Wenn solche Daten zu dem Aufzeichnungsabschnitt 17 zugeführt werden, dann wird von dem Aufzeichnungsabschnitt 17 ein Bild ausgegeben, dass sich erheblich von dem Originalbild unterscheidet und demzufolge kann eine illegale Kopie verhindert werden, selbst wenn ein Duplikat nicht unterdrückt wird.
5 zeigt ein digitales Kopiersystem, auf das das System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten von 1 angewendet wird. 5 zeigt das digitale Kopiersystem mit dem Bildproduktions- und Aufzeichnungsgerät 100 von
1, das als erste Kopiermaschine 100B ausgebildet ist und das Bildkopiergerät 101 ist als zweite Kopiermaschine 101B ausgebildet.
Ein Originalbild 20 wird von einem Scanabschnitt 21 der ersten Kopiermaschine 100B erfasst und als digitale Bilddaten zu einem Wasserzeicheneinbettungsabschnitt 22 gesendet. Elektronische Wasserzeichendaten zur Einbettung in die digitalen Bilddaten sind in einer Wasserzeichendatentabelle gespeichert und werden aus der Wasserzeichendatentabelle 23 ausgelesen und zu dem Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 22 gesendet. Der Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 22 fügt die elektronischen Wasserzeichendaten in die digitalen Bilddaten ein. Die digitalen Bilddaten, in denen die elektronischen Wasserzeichendaten eingefügt sind, werden von einem Druckabschnitt 24 auf einem Kopierpaper 25 gedruckt.
Bei der zweiten Kopiermaschine 101B wird das Bild, das auf das Kopierpapier 25 gedrückt wird erfasst und zurück übertragen in digitale Bilddaten von einem Scanabschnitt 26. Normalerweise werden die digitalen Bilddaten auf Kopierpapier 29 von einer Druckstation 27 gedruckt um eine Kopie zu erzeugen. Wenn jedoch elektronische Wasserzeichendaten in die digitalen Bilddaten eingesetzt sind, die von dem Scanabschnitt 26 erfasst werden, das heißt wenn elektronische Wasserzeichendaten von einem Wasserzeichendatendetektionsabschnitt 28 erfasst werden, dann wird die Detektion an den Druckabschnitt 27 berichtet. Der Druckabschnitt 27 druckt keine Kopie auf das Kopierpapier 29 wenn die Erkennung von elektronischen Wasserzeichendaten berichtet ist, wodurch illegale Kopie verhindert wird.
Wenn andererseits elektronische Wasserzeichendaten erkannt werden können Dummydaten zu der Druckstation 27 zugeführt werden oder Daten aus der Multiplikation von Wasserzeichendaten, die in dem Wasserzeichendatenerkennungsabschnitt 28 erzeugt sind, mit einer Konstante, so dass sie ein Maximum haben, das im wesentlichen dem dynamischen Bereich der Bilddaten entspricht und zu den reproduzierten Bilddaten addiert wird (Superposition) und an die Druckstation 27 gesendet wird. Wenn derartige Daten dem Druckabschnitt zugeführt werden, dann wird von dem Druckabschnitt 27 ein Bild ausgegeben, das sich erheblich von dem Originalbild unterscheidet. Demzufolge kann eine illegale Kopie verhindert werden selbst wenn die Kopie selbst nicht verhindert wird.
6 zeigt ein Drucksystem unter Verwendung eines Personalcomputers. 6 zeigt das Drucksystem 100C, das als das Bildproduktions und Aufzeichnungsgerät 100 von 1 wirkt. Bei dem Drucksystem 100C werden elektronische Wasserzeichendaten aus der Wasserzeichendatentabelle 33 in die digitalen Bilddaten eingebettet. Ein Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 32 fügt die elektronischen Wasserzeichendaten aus der Wasserzeichendatentabelle 33 in die von einem Personalcomputer 31 gesendeten digitalen Bilddaten ein und sendet resultierende Daten zu einem Druckabschnitt 34. Der Druckabschnitt 34 druckt die digitalen Bilddaten in denen die elektronischen Wasserzeichendaten eingefügt sind auf einem Druckpapier 35. Selbst wenn daher versucht wird die digitalen Bilddaten zu duplizieren beispielsweise mit der Kopiermaschine 101B von 5 kann illegale Kopie verhindert werden, da die elektronischen Wasserzeichendaten von dem Wasserzeichendatendetektionsabschnitt 28 detektiert werden.
7 zeigt ein Faxsystem. 7 zeigt das Faxsystem 101C, das als Bildkopiegerät 101 von 1 wirkt. Das Faxsystem 101C sendet wenn über eine Telefonleitung von einem Modem 41 empfangene Bilddaten übertragen werden normalerweise zu einem Druckabschnitt 42, von dem auf Faxpapier 44 gedruckt wird. Wenn die empfangenen Bilddaten digitale Bilddaten mit einem eingebetteten elektronischem Wasserzeichen sind und ein Bild von beispielsweise dem Drucksystem 100C von 6 gedruckt wird, wird von einem Wasserzeichendatendetektionsabschnitt 43 geprüft ob elektronische Wasserzeichendaten in den digitalen Bilddaten enthalten sind oder nicht. Wenn elektronische Wasserzeichen detektiert sind, dann wird die Detektion an den Druckabschnitt 42 weitergeleitet. Wenn die Detektion von elektronischen Wasserzeichen weitergeleitet wird, führt der Druckabschnitt 42 keinen Druck aus und verhindert dadurch illegale Kopie.
Wenn alternativ elektronische Wasserzeichendaten detektiert werden, dann können Dummydaten zu dem Druckabschnitt 42 übertragen werden oder Daten aus der Multiplikation der Wasserzeichendaten in dem Wasserzeichendatendetektionsabschnitt 43 mit einer Konstante, so daß sie eine maximale Magnitude haben, die im wesentlichen dem dynamischen Bereich der Bilddaten entspricht und addiert werden (Superposition), woraufhin die Bilddaten zu dem Druckabschnitt 42 gesendet werden.
Wenn solche Daten von dem Druckabschnitt 42 empfangen werden, dann wird ein Bild an den Druckabschnitt 42 ausgegeben, daß sich erheblich von dem Originalbild unterscheidet. Demzufolge kann illegaler Druck verhindert werden, selbst wenn der Druckbetrieb nicht verhindert wird.
8 zeigt zeigt ein Captureboardsystem. 8 zeigt das Captureboardsystem 101D, das als Bildkopiegerät 101 von 1 wirkt. Das Captureboardsystem 101D sendet von der Bilddatenerkennungseinheit 51 erfaßte Bilddaten normalerweise zu einem Capturegerät 52, von dem die Bilddaten in ein externes Speichergerät 54 gespeichert werden. Wenn die Bilddaten digitale Bilddaten mit elektronischen Wasserzeichendaten sind, dann wird ein Bild, das beispielsweise von der Videokamera 100A von 4 gespeichert ist von einem Detektionsgerät 53 für elektronische Wasserzeichendaten geprüft ob elektronische Wasserzeichendaten in den digitalen Bilddaten sind oder nicht. Wenn elektronische Wasserzeichendaten detektiert werden, dann wird die Detektion and das Capturegerät 52 weitergeleitet. Das Capturegerät 52 führt keine Speicherung von Daten durch, wenn eine derartige Detektion von elektronischen Wasserzeichendaten berichtet wird, wodurch eine illegale Kopie verhindert ist.
Wenn andererseits elektronische Wasserzeichendaten detektiert werden, dann können Dummydaten zu dem Capturegerät 52 zugeführt werden oder Daten aus Multiplikation der in dem Wasserzeichendetektionsgerät 53 gespeicherten Wasserzeichendaten mit einer Konstante, so daß sie eine maximale Magnitude haben, die im wesentlichen dem dynamischen Bereich der Bilddaten entspricht und zu addiert werden (Superposition), woraufhin die wieder gespeicherten Bilddaten zu dem Capturegerät 52 gesendet werden. Wenn derartige Daten von dem Capturegerät empfangen werden, dann wird von dem Capturegerät 52 ein Bild ausgegeben, daß sich erheblich von dem Originalbild unterscheidet. Demzufolge kann eine illegale Speicherung, selbst wenn eine Speicherung durchgeführt wird, verhindert werden.
9 zeigt ein Datentransfersystem auf das das erfindungsgemäße System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten angewendet wird. Bei dem Datentransfersystem werden Daten von einer Speichereinheit einer Übertragungsquelle auf eine Speichereinheit eines Bestimmungsorts übertragen und dabei kopiert. 9 zeigt die Eingabeeinheit 61, die prüft, ob ein Eingabesignal eingegeben wird. Beim Vorliegen eines Eingangssignals wird von einer Kopierbefehlsanalyseeinheit 62 geprüft, was das Eingabesignal ist. Wenn bei der Analyse festgestellt wird, daß der Eingabebefehl ein Befehl ist Transferquelldaten 69 von einem Speichermedium 66 zu einem Bestimmungsdatenbereich 70 eines Speichermediums 67 eines Bestimmungsorts zu kopieren, dann wird ein Befehl an eine Kopiereinheit 63 gesendet und die Kopie durchgeführt. Die Kopiereinheit 63 überträgt die Quelldaten 69, die auf dem Quellmedium 66 des Bestimmungsorts gespeichert sind zu einer temporären Speichereinheit 65, wobei auf diese Weise die übertragenen Daten 69 von einer Wasserzeichendatenerkennungs/Einbettungseinheit 64 geprüft werden. Die Wasserzeichendetektions/Einbettungseinheit 64 detektiert ob in den Daten 69 Wasserzeichendaten vorliegen oder nicht und entscheidet, ob Wasserzeichendaten detektiert werden, woraufhin entschieden wird, ob eine Kopie der Wasserzeichendaten gestattet ist oder nicht.
Wenn die Detektion der Wasserzeichendaten ergibt, daß eine Kopie gestattet ist, dann werden die in der temporären Speichereinheit 63 gespeicherten Quelldaten in den Datenbereich 70 des Bestimmungsorts des Speichermediums 67 kopiert. Wenn jedoch die Detektion der Wasserzeichendaten ergibt, daß Kopieren m mal gestattet ist, dann werden herabgesetzte Daten mit neuen Wasserzeichendaten von der Wasserzeichendatenerkennungs/Einbettungseinheit 64 an die Kopiereinheit 63 gesendet und in dem Datenbereich 70 des Speichermediums 67 des Bestimmungsorts gespeichert und eine Kopie durchgeführt. Daraufhin wird die Information, daß eine Kopie von der Kopiereinheit 63 durchgeführt wurde zu der Anzeigeeinheit 68 gesendet und angezeigt und die Kopie beendet. Wenn die detektierten Wasserzeichendaten anzeigen, daß keine Kopie gestattet ist, dann wird auch nicht kopiert.
Nachfolgend wird der Betrieb der Kopie von dem Datentransfersystem von 9 unter Bezugnahme des Flußdiagramms von 10 beschrieben.
Die Kopiereinheit 63 liest die Quelldaten 69 von dem Speichermedium 66 in Schritt A1 aus. Im Schritt A2 werden die Quelldaten 69 in die Kopierbefehlanalyseeinheit 62 eingegeben, die eine Kopfzeile von MPEG Daten analysiert und entscheidet ob die Daten MPEG Bilddaten sind.
Wenn die Quelldaten 69 MPEG Bilddaten sind, dann wird im Schritt A3 ein Dekodierverfahren mit variabler Länge für dequantisierte Daten durchgeführt und die mit variabler Länge kodierten Daten werden im Schritt A4 dequantisiert. Die dequantisierten Daten werden zu der Wasserzeichendatenerkennungs/Einbettungseinheit 64 zugeführt von der Wasserzeichendaten erkannt werden. Im Schritt A6 wird entschieden, ob Wasserzeichendaten vorliegen.
Wenn im Schritt A5 Wasserzeichendaten detektiert sind, die Kopierverbot anzeigen, dann wird mit Schritt A13 fortgeführt und das Verfahren beendet. Wenn im Schritt A5 angezeigt wird, daß die Anzahl von Kopien nicht beschränkt ist, dann wird mit Schritt A12 fortgefahren und die Quelldaten 69 werden auf den Datenbereich 70 des Bestimmungsorts kopiert, woran anschließend mit Schritt A13 fortgefahren wird und das Verfahren beendet wird.
Wenn die im Schritt A5 detektierten Wasserzeichendaten anzeigen, daß Kopieren m (m = 1 bis k) mal gestattet ist, wird m im Schritt A7 auf m = m – 1 aktualisiert. Daran anschließend werden im Schritt A8 Wasserzeichendaten in die im Schritt A4 dequantisierten Daten eingebettet, die anzeigen, daß Kopieren m mal gestattet ist.
Selbst wenn im Schritt A9 m ≥ 0 ist werden die Daten, in denen die Wasserzeichendaten mit der Anzeige, daß Kopieren m mal gestattet ist von Schritt A8 in Schritt A10 quantisiert. Die quantisierten Daten werden im Schritt A11 mit variablen Längen codiert. Die mit variabler Länge codierten Daten und in MPEG Bilddaten konvertierten Daten werden im Schritt A12 an die Kopiereinheit 63 ausgegeben von der die Kopie durchgeführt wird.
Wenn im Schritt A9 m < 0 ist, dann ist die Kopie verboten und es wird keine Kopie durchgeführt und das Verfahren beendet.
Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausbildung der Wasserzeichendatendetektions/Einbettungseinheit 64 unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Die Wasserzeichendatendetektions/Einbettungseinheit 64 umfaßt einen elektronischen Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 64A und einen elektronischen Wasserzeichendetektionsabschnitt 64B. Der elektronische Wasserzeichendatendetektionsabschnitt 64B hat einen Aufbau wie der Wasserzeichendatendetektionsabschnitt 8 von 3 und die im Schritt A3 von 10 decodierten MPEG Daten F(i) werden zu dem Kalkulationsabschnitt 111 für den Teilmittelwert und der Multiplikationseinheit 112 zugeführt. Der Kalkulationsabschnitt 111 für den Teilmittelwert berechnet vorstehend genannte Teilmittelwerte avg(F(i)). Die Divisionseinheit 116 führt die nachfolgende Berechnung durch: W(i) = F(i)/avg(F(i)).
Daraufhin berechnet die Additionseinheit 117 für die einzelnen i die totalen Summen WF(i) der berechneten Werte W(i) für ein Bild. Daraufhin werden die totalen Summen WF(i) zu dem Berechnungsabschnitt 118 für das innere Produkt zugeführt, von dem eine Berechnung des inneren Produkts der Wasserzeichendaten w(i) durchgeführt wird.
Der Berechnungsabschnitt 118 des inneren Produkts berechnet das innere Produkt C für alle möglichen Wasserzeichendaten und führt die so berechneten inneren Produkte C zu dem Ähnlichkeitserkennungsabschnitt 119 zu.
Der Ähnlichkeitserkennungsabschnitt 119 detektiert Wasserzeichendaten mit einem inneren Produkt C das einen Maximalwert übertrifft und sendet das Resultat der Erkennung zu der Kopiereinheit 63 von 9.
Der elektronische Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 64A ist ähnlich aufgebaut wie der Wasserzeichendateneinbettungsabschnitt 2 von 2 und die Quelldaten von denen die ursprünglichen Wasserzeichendaten im Schritt A5 von 10 entfernt wurden werden in den Berechnungsabschnitt 111 für den Teilmittelwert und in die Additionseinheit 114 eingegeben. Der Berechnungsabschnitt 111 für den Teilmittelwert berechnet einen Teilmittelwert wie vorstehend beschrieben und führt ein Resultat der Berechnung zu einem der Eingangsanschlüsse der Multiplikationseinheit 112 zu. Zu dem anderen Eingangsanschluß der Multiplikationseinheit 112 werden die Wasserzeichendaten w(i) zugeführt, die den in Schritt A7 von 10 bestimmten Wert m haben. Ein Ausgang der Multiplikationseinheit 112 wird mit einem Skalierfaktor α von der Multiplikationseinheit 113 multipliziert und das Resultat der Multiplikation wird von der Additionseinheit 114 zu den digitalen Bilddaten addiert. Das Resultat der Addition führt zu Bilddaten (F(i) + α·arg(f(i))·w(i)) in denen die neuen Wasserzeichendaten eingebettet sind und wird von der Additionseinheit 114 erhalten und wird zu der Kopiereinheit 63 von 9 zugeführt.

Claims

System zur Unterbindung der illegalen Verwendung von Bilddaten, mit: Bilddatenerkennungsmitteln (6; 16; 26; 41; 51) zur Erfassung von Bilddaten mit einem elektronischen Wasserzeichen; Erkennungsmitteln (8; 18; 28; 43; 53) zur Erkennung von elektronischen Wasserzeichen aus den Bilddaten von den Bilddatenerkennungsmitteln (6; 16; 26; 41; 51) dadurch gekennzeichnet, dass das System außerdem umfasst: Übertragungsmittel (7; 17; 27; 42; 52) zur Übertragung von Daten, die sich von den Bilddaten unterscheiden, die von den Bilddatenerkennungsmitteln (1; 11; 21; 31; 41) erkannt wurden zu einem Bestimmungsort (9; 19; 29; 44; 54), wenn elektronische Wasserzeichen von den Erkennungsmitteln (8; 18; 28; 43; 53) für elektronische Wasserzeichen erkannt werden.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Daten erhalten werden indem Daten von elektronischen Wasserzeichen mit einer Konstante multipliziert werden und zwar auf den Bilddaten, die von den Bilddatenerkennungsmitteln (6; 16; 26; 41; 51) erkannt werden.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten für das elektronische Wasserzeichen berechnet werden, mit einer vorbestimmten Gleichung unter Verwendung von Frequenzkomponenten der digitalen Bilddaten aus einer diskreten Cussinostransformation.
System nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenerkennungsmittel (6; 16; 26; 41; 51, 66) die digitalen Bilddaten aus einem Aufzeichnungsmedium (5; 15; 25; 35; 69) holen, auf das die digitalen Bilddaten aufgezeichnet sind, und der Bestimmungsort ein Aufzeichnungsmedium (9; 19; 29; 44; 54; 70) ist, der sich von dem Aufzeichnungsmedium (5; 15; 25; 35; 69) unterscheidet, wo die digitalen Bilddaten aufgezeichnet sind.
System nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das System verwendet wird für ein digitales Videosystem und/oder ein digitales Kopiersystem und/oder ein Drucksystem und/oder ein Erfassungssystem und/oder ein Faxsystem und/oder ein Datentransfersystem.