DE69928613T2

DE69928613T2 - Einbettung und erkennung von wasserzeichen in bildern

Info

Publication number: DE69928613T2
Application number: DE69928613T
Authority: DE
Inventors: J. Maurice MAES; Cornelis Van Overveld; M. Peter RONGEN
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV; Philips AB; Philips Svenska AB
Current assignee: Koninklijke Philips NV; Philips AB; Philips Svenska AB
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2019-01-09
Also published as: DE69928613D1; JP2001515688A; JP3984301B2; WO1999035836A2; CN1184808C; CN1256839A; KR100602398B1; US6198832B1; WO1999035836A3; EP0981899A2; EP0981899B1; KR20000076095A

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Einbetten eines Wasserzeichens in ein Bild. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Detektieren eines Wasserzeichens in einem Bild. Der Ausdruck "Bild" soll Standbilder sowie Videobilder betreffen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Digitale Wasserzeichenmarkierung ist eine Technik, die angewandt wird um die Eigentümerschaft von digitalem Bildinhalt oder Videoinhalt zu beglaubigen. Durch unwahrnehmbares Verstecken derartiger Eigentümerinformation in den digitalen Inhalt wird es möglich, Piraterie und rechtswidrige Verwendung dieses Inhaltes zu vermeiden. Typische Applikationen von Wasserzeichenmarkierung umfassen Kopieschutz von digitalem Video und Sendeüberwachung.
Die am meisten angewandten Techniken zur Wasserzeichenmarkierung digitaler Bilder laufen auf das Hinzufügen eines Pseudorauschwasserzeichenmusters eines Bildes aus. Diese Hinzufügung kann in der Pixeldomäne oder in der Frequenzdomäne stattfinden. Im Endeffekt bedeutet dies, dass Leuchtdichte- und/oder Farbanteile des mit einem Wasserzeichen versehenen Bildes etwas von den ursprünglichen Anteilen abweichen. Die Detektion eines Wasserzeichens erfolgt durch Korrelation des betreffenden Bildes mit dem zu detektierenden Wasserzeichenmuster. Ein derartiges bekanntes Verfahren ist u. a. in der Internationalen Patentanmeldung WO-A-98/03014 beschrieben worden.
Weiterhin beschreibt WO-A-96/25004 ein Verfahren zum Codieren eines unsichtbaren Identifikationscodes in ein Bild, wobei dieses Verfahren das Analysieren des Bildes und das Ermitteln stark hervorgehobener Gebiete wie Ränder. In derartigen Gebieten wird durch Änderung der Struktur auf eine vorhersagbare Art und Weise ein Code eingefügt, wie eine konkave ellipsenförmige Einfügung zentriert auf und ausgerichtet zu einem Rand. Eine derartige Änderung ist mit dem Auge nicht sichtbar, kann aber durch Decodierung detektiert werden um festzustellen, ob ein Code in ein Bild eingefügt worden ist.
Eine Wasserzeichenmarkierungsverfahren soll eine Anzahl Basisanforderungen erfüllen. Das Hinzufügen des Wasserzeichenmusters darf das sichtbare Äußere des Bildes nicht beeinträchtigen. Es soll viele andere Asserzeichenmuster geben, da jeder Copyright-Inhaber wenigstens ein bestimmtes Wasserzeichen haben soll. Detektion des Wasserzeichens soll möglich sein ohne Verwendung des ursprünglichen Bildes. Die Detektion soll schnell sein, damit man imstande ist, Wasserzeichen in Video zu detektieren oder das "World Wide Web" auf Bilder mit einem Wasserzeichen zu untersuchen. Es soll für Angreifer nicht einfach sein, das Wasserzeichen zu entfernen. Das Verfahren soll weiterhin beständig für Transformationen sein, die auf die Bilder oder das Video angewandt werden können, wie Farbtransformationen, geometrische Transformationen wie Skalierung, Translation oder Rotation, Datenkompression wie JPEG/MPEG, Rausch, Einbettung anderer Wasserzeichen, Grauskalierung, Bildverwischung, spezielle Transformationen, A/D- und D/A-Umwandlung, PAL/NTSC-Umwandlung usw.
Die oben stehenden Anforderungen sind widersprüchlich und es sind keine Methoden bekannt, die alle Anforderungen völlig erfüllen. Viele Methoden lassen sich einfach durch Angreifer "Hacken", die eine Anzahl wasserzeichenmarkierter Bilder zur Verfügung haben. Da Detektion auf Korrelation basiert ist (was ein linearer Vorgang ist), braucht ein Angreifer nur eine gute Schätzung des Wasserzeichens und er kann dies zum Subtrahieren des geahnten Wasserzeichens von Bildern benutzen um Detektion zu umgehen. Einfache geometrische Transformationen, wie Rotation oder Skalierung kann nur auf Kosten wesentlicher Rechenzeiten während der Detektion erledigt werden. Es ist ebenfalls schwer genügend Variation an Wasserzeichen zu gewährleisten. Die Anzahl Bits, die unter Verwendung einer einzigen Korrelation verwendet werden können, ist begrenzt.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zum Einbetten eines Wasserzeichens zu schaffen, wobei die oben genannten Nachteile verringert werden.
Dazu schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einbetten eines Wasserzeichens in ein Bild, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Identifizieren einer bestimmten Anzahl hervorragender Bildpixel; das Definieren eines Wasserzeichens in Form eines Pixelmusters; und das örtliche Verzerren des Bildes, so dass ein vorbestimmter Prozentsatz der hervorragenden Bildpixel sich bis in einen vorbestimmten Abstand von dem Wasserzeichenmuster verlagert.
Das entsprechende Verfahren zum Detektieren des Wasserzeichens umfasst die nachfolgenden Verfahrensschritte: das Identifizieren einer bestimmten Anzahl hervorragender Bildpixel; das Ermitteln des Abstandes der genannten Bildpixel von dem Wasserzeichenmuster; das Erzeugen eines Detektionssignals, das angibt, dass das genannte vorbestimmte Wasserzeichen in das Bild eingebettet ist, wenn ein vorbestimmter Prozentsatz der genannten hervorragenden Pixel innerhalb eines vorbestimmten Abstandes von dem Wasserzeichenmuster liegt.
Das Wasserzeichen wird auf diese Weise dadurch eingebettet, dass geometrische Merkmale des Bildes einigermaßen geändert werden, stattdessen, dass Leuchtdichte- oder Farbanteile geändert werden. Dies macht das Entfernen des Wasserzeichens zu einer komplexen Aufgabe, weil es eine bildabhängige Verarbeitung erfordert, dies im Gegensatz zu einer einfachen Subtrahierung eines geschätzten Wasserzeichens von dem Bild, was für alle Bilder in den meisten Verfahren wirkt. Das Verfahren ist auch beständiger gegen geometrische Transformationen, wie Skalierung und Rotation, weil Detektion in kürzerer zeit durchgeführt werden kann. Weiterhin ermöglicht das Verfahren, dass eine ausreichende Variation an Wasserzeichenmustern verwendet werden kann. Überprüfung eines verdächtigen Bildes auf viele verschiedene Wasserzeichenmuster ist rechnerisch eine große Verbesserung gegenüber den heutigen Verfahren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Einbetten eines Wasserzeichens in ein Bild nach der vorliegenden Erfindung,
2 und 3A–3B eine Darstellung von Bildern zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung aus 1,
4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Anordnung zum Detektieren eines Wasserzeichens in einem Bild nach der vorliegenden Erfindung,
5 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Anordnung zum Einbetten eines Wasserzeichens in ein Bild,
6A–6B Bilder eines Wasserzeichens zur Erläuterung der Wirkungsweise mehr allgemeiner Anordnungen zum Einbetten und Detektieren eines Wasserzeichens nach der vorliegenden Erfindung,
7 eine schematische Darstellung der allgemeinen Ausführungsform der Anordnung zum Einbetten eines Wasserzeichens in eine Bild,
8 eine schematische Darstellung der allgemeinen Ausführungsform der Anordnung zum Detektieren eines Wasserzeichens in einem verdächtigen Bild.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Ausführungsform einer Anordnung zum Einbetten eines Wasserzeichens W in ein Bild I nach der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung umfasst ein Extraktionsmodul 10 für eine hervorragende Stelle, ein Übereinstimmungsmodul 11 und ein Krümmungsmodul 12. Die Anordnung empfängt ein Eingangsbild I und ein Wasserzeichen W.
2 zeigt ein Bild des Wasserzeichens W. Es wird vorausgesetzt, dass es ein Muster von Linien 20 ist, aber dies ist nicht wesentlich. Es heißt, dass ein Pixel "auf dem Wasserzeichen" liegt, oder "in der Nähe eines Wasserzeichens" liegt, wenn der Abstand dieses Pixels von der meist nahe liegenden Linie 20 weniger ist als ein Schwellenwert δ. Dementsprechend liegt das Pixel 21 auf dem Wasserzeichen, während die Pixel 22 und 23 nicht darauf liegen. In dieser Ausführungsform ist das Wasserzeichen dicht. Damit wird gemeint, dass ein wesentlicher Prozentsatz der Bildpixel (beispielsweise p = 50%) in der Nähe einer der Linien liegt.
Das Modul 10 identifiziert eine feste Anzahl K der signifikantesten Pixel (nachstehend auch als die meist hervorragenden Punkte oder kurz als hervorragende Punkte bezeichnet) des Eingangsbildes I. Hervorragende Punkte können u. a. die Pixel sein, welche die höchste Reaktion auf ein Kantendetektionsfilter geben, aber es gibt viele andere Möglichkeiten signifikante Punkte zu finden. Andere Beispiele signifikanter Punkte sind Ecken, oder örtliche Maxima oder örtliche Minima. Die Herausragung von Pixeln kann aus der Leuchtdichte von Pixeln, der Farbart oder aus beiden hergeleitet werden.
Sichtbare Artefakte können bei dem Wasserzeichenmarkierungsverfahren auftreten, wenn die signifikanten Punkte dicht beisammen liegen. Um dies zu vermeiden kann das Bild in Blöcke aufgeteilt werden und es können ein signifikanter Punkt oder eini ge signifikante Punkte je Block gewählt werden, es sei denn, dass es keine Variation in den Bildpixeln innerhalb des Blocks gibt.
Die herausragenden Punkte bilden einen Satz S von Bildpixeln. Dieser Satz von Pixeln wird dem Übereinstimmungsmodul 11 zugeführt, der die herausragenden Punkte mit dem Wasserzeichen koppelt und einen Satz S₁ mit herausragenden Punkten identifiziert, die auf dem Wasserzeichen W liegen und einen Satz S₀ mit herausragenden Punkten, die nicht auf dem Wasserzeichen liegen.
Die Sätze S₀ und S₁ mit herausragenden Punkten werden dem Verzerrungsmodul 12 zugeführt. Dieses Modul führt kleine örtliche geometrische Änderungen in das Bild ein, und zwar derart, dass ein wesentlich hoher Prozentsatz an Pixeln aus dem Satz S in die Nähe der Linien gerückt wird. Dies ist in 2 durch einen Pfeil 24 dargestellt, der angibt, dass das Pixel 22 zu einer Linie des Wasserzeichens verlagert worden ist. Das auf diese Weise verzerrte Bild L_w bildet das Bild mit dem eingebetteten Wasserzeichen. Die durch Verzerrung eingeführten geometrischen Änderungen beeinträchtigen die Nachbarschaft der Pixel von S auf eine geschmeidige Art und Weise, so dass in einem bestimmten Abstand von einem bestimmten Pixel die geometrische Änderung auf Null abfällt. Der Verzerrungsmechanismus ist vorzugsweise derart, dass er nicht zuviel neue signifikante Punkte erzeugt. Die Richtung, worin ein Punkt verzerrt wird, soll an örtliche Bildmerkmale angepasst werden, so dass dies keine sichtbare Artefakte einführt.
Verzerrung ist in dem Bereich der Bildverarbeitung durchaus bekannt. Die 3A und 3B sind mit einem kommerziell verfügbaren PC-Softwarepaket für Photo-Editing gemacht worden. Die 3A zeigt ein ursprüngliches Bild mit herausragenden Punkten 31, 32, 33 und Wasserzeichenlinien 34, 35, 36. 3B zeigt das mit einem Wasserzeichen versehenes Bild, in dem die herausragenden Punkte zu der meist nahe liegenden Linie gezerrt worden sind (der Deutlichkeit halber auf eine übertriebene Weise dargestellt).
In einem praktischen Versuch stellte es sich heraus, dass ein Bild 1014 signifikante Punkte hatte, von denen 541 (53%) in der Nähe des Linienmusters lagen. Von den 473 Punkten, die nicht auf dem Wasserzeichen lagen, wurden 354 Punkte verzerrt, so dass nach der Wasserzeichenmarkierung 895 herausragende Punkte (88%) des Bildes in der Nähe des Musters lagen.
4 zeigt eine erste Ausführungsform einer Anordnung zum Detektieren des Wasserzeichens W in einem Bild J nach der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung umfasst ein Modul 40 zum Extrahieren herausragender Punkte, wobei dieses Modul dem Modul 10 in 1 entspricht, ein Anpassungsmodul 41, das dem Modul 11 in 1 entspricht, und ein Entscheidungsmodul 42. Die Anordnung empfängt ein verdächtiges Eingangsbild J und das Wasserzeichen W, dessen Anwesenheit in dem Eingangsbild J überprüft werden soll. Die Wirkungsweise der Anordnung dürfte im Hinblick auf die Beschreibung des oben beschriebenen Einbetters einleuchten. Das Modul 41 ermittelt den Satz S der signifikantesten Pixel in dem verdächtigen Bild mit Hilfe desselben Verfahrens, das bei dem Einbetten angewandt wurde. Das Modul 42 vergleicht die herausragenden Punkte mit dem Wasserzeichenlinienmuster. Das Detektionsmodul 43 detektiert, ob ein statistisch signifikant hoher Prozentsatz der herausragenden Punkte innerhalb der Nähe des Linienmusters liegt (Satz S₁). Sollte dies der Fall sein, so ist das Wasserzeichen vorhanden und es wird ein Detektionssignal D = 1 erzeugt, sonst wird es nicht erzeugt (D = 0).
In der Ausführungsform des oben beschriebenen Einbetters (wobei das Wasserzeichenmuster 50% der Bildpixel bedeckt), wird das Wasserzeichen detektiert, wenn wesentlich mehr als 50% der herausragenden Punkte des verdächtigen Bildes auf dem Linienmuster liegen. In dem oben genannten praktischen Versuch hat es sich herausgestellt, dass 708 von den 1014 herausragenden Punkten des mit einem Wasserzeichen versehenen Bildes (70%) auf dem Muster liegen. Es sei bemerkt, dass die Anzahl herausragender Punkte in dem mit einem Wasserzeichen versehenen Bild von der Anzahl herausragender Punkte in dem ursprünglichen Bild abweichen kann, weil der Verzerrungsprozess die Herausragung" von Pixeln beeinträchtigen kann.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Anordnung zum Einbetten des Wasserzeichens. Die Ausführungsform weicht von der Anordnung aus 1 darin ab, dass der Einbetter ein Detektionsmodul 13 aufweist, das dem Modul 42 in 4 entspricht. Auf diese Weise umfasst der Einbetter nun den Wasserzeichendetektor. Das Detektionsmodul 13 führt das Detektionssignal D der Verzerrungsschaltung 12 zu. Weiterhin wird das verzerrte Bild Informationswort zu dem Modul 10 zurückgeführt. Die in 4 dargestellte Anordnung bettet das Wasserzeichen in einer iterativen Sequenz von Schritten ein. Zunächst wird nur eine begrenzte Anzahl herausragender Punkte des Eingangsbildes I verzerrt. Das mit einem Wasserzeichen versehene Bild Informationswort wird daraufhin zurückgeführt um eine "härtere" Einbettung zu erfahren, bis das Detektionsmodul 13 entscheidet, dass der Betrag an Verzerrung ausreicht. Jeweils werden diejenigen Pixel selek tiert, für die eine Verzerrung die geringsten Artefakte ergibt, beispielsweise die Pixel, die einer Linie am nächsten liegen. Eine übertriebene Verzerrung von Pixeln, wie beim Pixel 23 in 3 kann auf diese Weise vermieden werden.
In den Ausführungsformen zum Einbetten und zum Detektieren eines Wasserzeichens, wie oben beschrieben, werden herausragende Pixel derart verzerrt, dass sie auf dem Wasserzeichen liegen (beispielsweise Pixel 22 in 2). Im Allgemeinen wird die Nähe des Linienmuster gesteuert. Statt einer einfachen Zählung, wie viel Punkte wirklich in der Nähe δ des Linienmuster liegen, kann Detektion auch auf Basis des mittleren Abstandes zwischen signifikanten Punkten und dem Linienmuster. Der Entsprechende Prozess der Einbettung basiert auf der Änderung des mittleren Abstandes.
Die Wirkungsweise einer derartigen mehr allgemeinen Anordnung wird nun anhand der 6A und 6B näher beschrieben. 6A zeigt dasselbe Linienmuster 20 und herausragende Bildpixel 21–23, wie in 2 dargestellt. Die Linien 20 haben nicht länger die "Dicke" 2δ. Der Abstand von den herausragenden Pixeln 21, 22 und 23 von der meist nahe liegenden Linie ist durch d_i,1, d_i,2 bzw. d_i,3 bezeichnet, wobei der Index i angibt, dass der Abstand sich auf Pixel des Eingangsbildes bezieht. 6B zeigt das Muster und Bildpixel nach der Wasserzeichenmarkierung. Die herausragenden Pixel 21–23 sind derart verzerrt, dass ihr betreffender Abstand von der meist nahe liegenden Linie 20 sich geändert hat (verringert oder vergrößert). Nicht alle Pixel brauchen verzerrt zu sein. Die Pixel brauchen auch nicht um denselben Abstand oder Faktor verzerrt zu sein. In 6B sind die Abstände nach Verzerrung durch d_w,1, d_w,2 bzw. d_w,3 bezeichnet.
Vor der Beschreibung der Wirkungsweise einer Einbetters und eines Detektors nach dieser Ausführungsform sei bemerkt, dass der mittlere Abstand d _i der herausragenden Punkte (der Satz S) eines nicht mit einem Wasserzeichen versehenen Bildes, d.h.
(wobei K die Anzahl herausragender Pixel ist), dem mittleren Abstand aller Pixel des Bildes entspricht, vorausgesetzt, dass die Anzahl herausragender Punkte groß genug und einheitlich verteilt ist. Dementsprechend ist der mittlere Abstand d _i statistisch unabhängig von dem Bildinhalt und ist nur von dem Wasserzeichenmuster abhängig.
7 zeigt schematisch die entsprechende Ausführungsform der Anordnung zum Einbetten des Wasserzeichens W in ein Bild I. Die Anordnung umfasst ein Modul 70 zum Extrahieren herausragender Punkte und ein Verzerrungsmodul 71. Diese Module entsprechen den Modulen 10 bzw. 12 aus 1.
8 zeigt schematisch die entsprechende Ausführungsform der Anordnung zum Detektieren des Wasserzeichens W in einem verdächtigen Bild J. Die Anordnung umfasst ein Modul 80 zum Extrahieren herausragender Punkte, eine Schaltungsanordnung 81 zum Ermitteln des mittleren Abstandes d _w der herausragenden Punkte des möglicherweise mit einem Wasserzeichen versehenen Bildes J entsprechend der nachfolgenden Gleichung
eine Schaltungsanordnung 82 zum Ermitteln des mittleren Abstandes d _i der herausragenden Punkte des nicht mit einem Wasserzeichen versehenen Bildes entsprechend der oben stehenden Gl. 1, und eine Detektionsschaltung 83. Es dürfte einleuchten, dass die Detektionsschaltung 83 folgert, dass das verdächtigte Bild J mit einem Wasserzeichen (D = 1) versehen ist, wenn der mittlere Abstand d _w wesentlich kleiner ist als der mittlere Abstand d _i, sonst ist dies nicht der Fall (D = 0).
Das Verfahren zum Anbringen eines Wasserzeichens nach der vorliegenden Erfindung hat einen geringen sichtbaren Einfluss. Da das Linienmuster gegenüber dem Bild dicht ist, kann man immer genügend Kandidaten signifikanter Pixel finden, die ohne allzu große Beeinträchtigung des Bildes verzerrt werden können. Eine bestimmte signifikante Punktlage und eine fortschrittliche Verzerrung sind eine weitere Hilfe bei der Reduktion sichtbarer Artefakte.
Die vorliegende Erfindung unterstützt genügend Variation von Wasserzeichen dadurch, es eine große Bibliothek von Linienmustern gibt, wonach man suchen kann. Es kann nicht nur auf einfache Art und Weise überprüft werden, ob ein bestimmtes Wasserzeichen eingebettet ist, aber durch die relative rechnerische Einfachheit ist es möglich, die vielen verschiedenen Linienmuster zu überprüfen.
Was die Geschwindigkeit der Detektion anbelangt wird nachstehend eine Komplexitätsanalyse des Detektionsverfahrens gegeben. Für jedes zu testende Wasserzeichen werden die K signifikantesten Punkte eines Bildes mit einer Auflösung n² ermittelt. Dieser Vorgang erfordert O(n²) Zeit. Wenn diese K Punkte eines Bildes einmal selektiert worden sind, ist das Vergleichen derselben mit vielen verschiedenen Wasserzeichenlinienmustern rechnerisch eine wesentlich einfachere Angelegenheit als das Berechnen von Kor relationen zwischen dem kompletten Bild und gleich vielen Wasserzeichenmustern, wie in dem Stand der Technik. Namentlich für ein Bild der Größe von n·n Pixeln erfordert das Berechnen O(n²) Zeit. Es sei bemerkt, dass ein dichtes Linienmuster O(n) Linien enthält und das das Herausfinden der meist nahe liegenden Linie gegenüber einem bestimmten Fragepunkt O(log n) erfordert, wenn eine Vorverarbeitung des Linienmusters erlaubt ist. Wenn die K Punkte einmal gefunden worden sind, wird die Zeitkomplexität je getestetes Wasserzeichen O(1 log n).
Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin das Einbetten von mehr Bits. In verschiedenen Gebieten des Bildes können verschiedene Linienmuster verwendet werden. Es können verschiedene Linienmuster (mit je einer geringeren Dichte) kombiniert werden. Es ist ebenfalls möglich, verschiedene signifikante Extraktionsverfahren anzuwenden. So wird beispielsweise ein Verfahren angewandt zum Extrahieren nur örtlicher Maxima, und wird ein Verfahren angewandt zum Extrahieren nur der rechten oberen Ecken, usw.
Das eingebettete Wasserzeichen lässt sich von einem Angreifer nur schwer entfernen. Es ist nicht einfach für einen Angreifer das spezifische Linienmuster zu ermitteln, welches das Wasserzeichen bildet. Sogar wenn ein Angreifer eine gute Einschätzung des Muster hat, ist es dennoch nicht einfach das Wasserzeichen zu entfernen, weil der Angreifer auch noch Verzerrung anwenden muss, was komplizierter ist als das einfache Subtrahieren eine Rauschmusters.
Das Verfahren ist beständig, weil die signifikante Punktextraktion derart implementiert werden kann, dass Transformationen, die genügend die Qualität oder das Wesentliche eines Bildes gewährleisten (wie Kompression, Rauschaddierung, oder Farbänderungen), die Stellen der signifikantesten Pixeln intakt lassen. In Bezug auf die Skalierungs- und geometrischen Transformationen sei bemerkt, dass eine Vergleich skalierter oder rotierter Sätze von Punkten mit skalierten oder rotierten Linienmustern eine rechnerisch einfachere Aufgabe ist als das Berechnen von Korrelationen.
Es sei bemerkt, dass das Muster, in dem signifikante Pixel verzerrt sind, nicht unbedingt ein Linienmuster und die Nähe desselben zu sein braucht. Beliebig dichte Punktmuster können auch verwendet werden.
Auf diese Art und Weise wird ein digitales Signal durch örtliche Änderung geometrischer Merkmale des Bildes mit einem Wasserzeichen versehen. Das Wasserzeichen besteht aus einem pseudobeliebigen dichten Subsatz von Bildpixeln, beispielsweise einem Linienmuster (20). Es wird eine Anzahl signifikanter Bildpixel (21, 22, 23), d.h. Pixel, welche die höchste Reaktion auf einen vorbestimmten Verarbeitungsvorgang ermittelt und danach in die Nähe (δ) des Linienmuster gezerrt (24). Durch diese "Verzerrung" liegt der Hauptteil der signifikanten Bildpixel (21, 22) letztendlich in der Nähe des Linienmusters. Am Empfängerende werden die signifikantesten Pixel eines Eingangsbildes wieder ermittelt. Das Bild ist ein wasserzeichenmarkiertes Bild, wenn ein statistisch hoher Prozentsatz in der Nähe des Linienmusters liegt.

Claims

Verfahren zum Einbetten eines Wasserzeichens (W) in ein Bild (I), wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Identifizieren einer bestimmten Anzahl hervorragender Bildpixel (S); – das Definieren eines Wasserzeichens (W) in Form eines Pixelmusters; – das örtliche Verzerren des Bildes, so dass ein vorbestimmter Prozentsatz der hervorragenden Bildpixel (S) sich bis in einen vorbestimmten Abstand von dem Wasserzeichenmuster (W) verlagert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der genannte Schritt der Verzerrung das Verlagern hervorragender Pixel in Richtung des Wasserzeichenmusters (W) umfasst, und zwar derart, dass deren Abstand (dw) von dem Wasserzeichenmuster kleiner ist als eine vorbestimmte Schwelle.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Wasserzeichenmuster (W) und der durch die genannte Schwelle definierte Abstand im Wesentlichen 50% der Bildpixel anbelangt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das genannte Wasserzeichenmuster (W) ein Linienmuster ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Identifikation der hervorragenden Pixel (S) umfasst, dass vermieden wird, dass hervorragende Pixel nahe beisammen liegen.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der genannte Vermeidungsschritt das Verteilen des Bildes (I) in aneinander grenzende Blöcke und das Identifizieren hervorragender Pixel in jedem Block umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Identifikation der hervorragenden Pixel (S) einen Randdetektionsfiltervorgang umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die hervorragenden Pixel (S) örtliche Maxima oder örtliche Minima sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die hervorragenden Pixel (S) Ecken von Bildobjekten sind.
Verfahren zum Detektieren eines Wasserzeichens in einem Bild (I), wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Identifizieren einer bestimmten Anzahl hervorragender Bildpixel (S): – das Ermitteln des Abstandes (dw) der genannten Bildpixel von dem Wasserzeichenmuster (W); – das Erzeugen eines Detektionssignals, das angibt, dass das genannte vorbestimmte Wasserzeichen in das Bild eingebettet ist, wenn ein vorbestimmter Prozentsatz der genannten hervorragenden Pixel innerhalb eines vorbestimmten Abstandes von dem Wasserzeichenmuster liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei – der genannte Schritt der Ermittlung der Abstände hervorragender Bildpixel (S) von dem Wasserzeichenmuster (W) das Ermitteln der Anzahl hervorragender Pixel mit einem Abstand umfasst, der kleiner ist als eine vorbestimmte Schwelle; und – das genannte Detektionssignal erzeugt wird, wenn die genannte Anzahl hervorragender Pixel mit dem genannten Anstand ein vorbestimmter Prozentsatz der Anzahl hervorragender Pixel ist.
Anordnung zum Einbetten eines Wasserzeichens (W) in ein Bild (I), wobei diese Anordnung die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel (10) zum Identifizieren einer bestimmten Anzahl hervorragender Bildpixel (S); – Mittel zum Definieren eines Wasserzeichens (W) in Form eines Pixelmusters; – Mittel (12) zum örtlichen Verzerren des Bildes, so dass ein bestimmter Prozentsatz der hervorragenden Bildpixel sich bis in einen vorbestimmten Anstand von dem Wasserzeichenmuster verlagert.
Anordnung zum Detektieren eines Wasserzeichens in einem Bild, wobei diese Anordnung die nachfolgenden Elemente umfasst: – Mittel (40) zum Identifizieren einer bestimmten Anzahl hervorragender Bildpixel; – Mittel (43) zum Ermitteln der Abstände der genannten hervorragenden Bildpixel von dem Wasserzeichenmuster; – Mittel (43) zum Erzeugen eines Detektionssignals (D), das angibt, dass das genannte vorbestimmte Wasserzeichen in das Bild eingebettet ist, wenn ein vorbestimmter Prozentsatz der genannten hervorragenden Pixel innerhalb eines vorbestimmten Abstandes des Wasserzeichenmusters liegt.
Anordnung nach Anspruch 13, wobei – die genannten Mittel (43) zum Ermitteln der Abstände hervorragender Bildpixel von dem Wasserzeichenmuster Mittel umfassen zum Ermitteln der Anzahl hervorragender Pixel mit einem Abstand, der kleiner ist als eine vorbestimmte Schwelle; und – das genannte Detektionssignal erzeugt wird, wenn die genannte Anzahl hervorragender Pixel mit dem genannten Abstand ein vorbestimmter Prozentsatz der Anzahl hervorragender Bildpixel ist.
Bildsignal, das ein Bild (I) mit einem eingebetteten Wasserzeichen (W) in Form eines vorbestimmten Pixelmusters darstellt, wobei der mittlere Abstand einer bestimmten Anzahl hervorragender Bildpixel (S) von dem Wasserzeichenmuster kleiner ist als der mittlere Abstand aller Bildpixel von dem Wasserzeichenmuster.
Bildsignal nach Anspruch 1, wobei die Anzahl hervorragender Pixel mit einem Abstand von dem Wasserzeichenmuster, der kleiner ist als eine vorbestimmte Schwelle, ein vorbestimmter hoher Prozentsatz der Anzahl hervorragender Pixel ist.