DE69936416T2

DE69936416T2 - Automatische Detektion und Auffinden von digitalen eingebetteten unsichtbaren Wasserzeichen aus Halbtonbildern

Info

Publication number: DE69936416T2
Application number: DE69936416T
Authority: DE
Inventors: Shen-ge Fairport Wang
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1999-04-13
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: DE69936416D1; US6263086B1; JPH11341269A; EP0951175A3; EP0951175B1; EP0951175A2; JP3955413B2

Description

Diese Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum automatischen Erkennen von unsichtbaren Wasserzeichen, die in Halbtonbilder oder andere Bilder, die Mikrostrukturen zum Simulieren von Vollton-Farb- oder Graustufenbildern nutzen, eingebettet werden.
Verfahren zum Schützen von Werken, die dem Urheberrecht unterliegen, haben sich von einfachen Signaturen unter dem Werk zu hoch komplexen Verfahren zum Einbetten von Wasserzeichen in das Werk entwickelt. Das Markieren mit Wasserzeichen kann auf zwei grundlegende Arten erfolgen: sichtbar und unsichtbar. Sichtbare Wasserzeichen sind die häufig zu sehenden Urheber-Logos oder -Symbole, die im Allgemeinen vor dem Verkauf oder dem Vertrieb an dem Werk angebracht werden. Insbesondere im Fall von Bildern ist das Vorhandensein der Wasserzeichen sehr gut zu sehen, und es ist im Allgemeinen schwierig, dieses zu entfernen, ohne das Bild zu beschädigen. Allgemein gesprochen, beschädigen sichtbare Wasserzeichen das Bild nicht, obwohl die Wasserzeichen von der allgemeinen Ästhetik des Bildes ablenken können. Darüber hinaus ist das sichtbare Wasserzeichen ein potenzielles Ziel für Betrug. Da ein betrügerischer Kopist durch das Vorhandensein des Wasserzeichens aufmerksam gemacht wird, ist es möglich zu versuchen, das sichtbare Wasserzeichen von dem Bild zu entfernen.
Unsichtbare Wasserzeichen sind bedeutend kreativer und können sowohl die weithin genutzten Standard-Urheber-Logos oder -Symbole als auch Unternehmenslogos, Seriennummern, Herkunftsmarkierungen und/oder verschlüsselte Daten umfassen. Diese unsichtbaren Wasserzeichen sind auf eine Weise in das Werk eingebettet, die im Allgemeinen ohne die Hilfe einer Vorrichtung zum Sichtbarmachen, beispielsweise eines Schlüssels oder eines Computers, nicht zu sehen ist. Theoretisch können diese eingebetteten Bilder zu jeder Zeit in der Geschichte des Werkes oder in jeder anderen Form oder Ausführungsform, in die das Werk übertragen worden sein könnte, wiederaufgefunden werden. Dadurch kann der Eigentümer das Werk zurückverfolgen und die Eigentumsrechte klar darlegen, wenn diese Rechte umstritten sind. Darüber hinaus ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass das Wasserzeichen manipuliert oder entfernt wird, da das eingebettete Wasserzeichen-Bild für das Auge ohne Hilfsmittel im Wesentlichen unsichtbar ist.
Das Patent WO-A-96/25005 beschreibt Verfahren zum Verschlüsseln und Entschlüsseln unsichtbarer Identifizierungsschlüssel in ein Bild hinein und aus diesem heraus. Der Entschlüsselungsalgorithmus umfasst die folgenden Schritte:

1) Unterteilen des Vollbildes in aneinander angrenzende Blöcke mit jeweils n*n Pixeln
2) Berechnen der vorherrschenden Ausrichtung in jedem Block
3) Berechnen der Aktivitätsmenge in jedem Block
4) Berechnen der Konsistenz der vorherrschenden Ausrichtung
5) zum Entschlüsseln eines Datenbits Verarbeiten jedes Blockes innerhalb der festgelegten Reihe von Blöcken, die über das Bild verteilt sind, wie folgt:
5a) Unterteilen der Blöcke in die folgenden Kategorien a) eine einzige Kante/Linie in einer vorherrschenden Ausrichtung b) Block mit geringer Aktivität c) mehrere Hauptlinien oder Kanten
5b) Verarbeiten der Blöcke wie folgt: a) Berechnen der Konkavität/Konvexität einer elliptischen Funktion a1) zentriert auf die Kante a2) an die Blockausrichtung angepasst a3) um die Aktivität in dem Block skaliert b) Berechnen der Konkavität/Konvexität einer Kreisfunktion b1) zentriert auf das Zentrum des Blockes b2) feststehende Stärke c) nichts tun
5c) Korrelieren der Konkavität/Konvexität des Blockes mit dem nächsten Element des Datenbits 1 PRS und Akkumulieren des Ergebnisses
5d) Korrelieren der Konkavität/Konvexität des Blockes mit dem nächsten Element des Datenbits 0 PRS und Akkumulieren des Ergebnisses
6) Vergleichen der akkumulierten Korrelation des Datenbits 1 mit der akkumulierten Korrelation des Datenbits 0. Das größere der beiden ist das entschlüsselte Datenbit. Die Größe der Korrelation ist die Konfidenz des Ergebnisses.
7) Wiederholung der Schritte 5) und 6) für jedes Datenbit.

Wie zu erkennen sein wird, muss dieser Prozess die Konkavitäts/Konvexitätsfunktion berechnen und diese dann mit Pseudozufallscodes korrelieren. Dies ist ein verhältnismäßig komplexer Prozess, der das Erzeugen von Pseudozufallscodes erfordert, somit wäre es nützlich, einen rationelleren Prozess mit geringerer Komplexität zu entwickeln.
In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Wiederherstellen eines eingebetteten unsichtbaren Wasserzeichens aus einem Bild:
das Bestimmen einer globalen Autokorrelation des Bildes;
das Auswählen eines Fensters, das eine Größe hat, die in Übereinstimmung mit der globalen Autokorrelation bestimmt wurde;
das Auswählen eines aktuellen Teilbereiches des Bildes entsprechend der Größe des Fensters;
das Bestimmen einer lokalen Autokorrelation des Bildes für den aktuellen Teilbereich;
das Erzeugen eines verschobenen Bildes für den aktuellen Teilbereich aus der lokalen Autokorrelation und dem aktuellen Teilbereich;
das Wiederauffinden der eingebetteten Wasserzeichen für den aktuellen Teilbereich durch Subtrahieren des verschobenen Bildes für den aktuellen Teilbereich von dem aktuellen Teilbereich;
das Wiederholen des Teilauswahl-, Bestimmungs-, Erzeugungs- und Auffindungsschrittes für einen neuen aktuellen Teilbereich, so lange, bis das gesamte Bild durch iteratives Anwenden des Fensters über das gesamte Bild analysiert wurde; und
das Erzeugen eines neuen Bildes, das die wiederaufgefundenen Wasserzeichen enthält.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wiederherstellungssystem, das eingebettete unsichtbare Wasserzeichen aus einem Bild wiederauffindet, folgende Elemente:
ein Eingabemittel zum Eingeben des Bildes;
ein Mittel für globale Autokorrelation zum Bestimmen einer globalen Autokorrelation für das Bild;
eine Einrichtung für die lokale Autokorrelation zum Bestimmen einer lokalen Autokorrelation für jeden einer Vielzahl von Teilbereichen des Bildes, die Teilbereiche werden mittels eines Fensters ausgewählt, das eine Größe hat, die in Übereinstimmung mit der durch das Mittel für globale Autokorrelation bestimmten, globalen Autokorrelation bestimmt wird, und das Fenster wird iterativ über das gesamte Bild angewendet;
ein Verschiebungsmittel zum Erzeugen einer verschobenen Version für jeden der Vielzahl von Teilbereichen des Bildes, basierend auf der lokalen Autokorrelation und dem aktuellen Teilbereich;
ein Erzeugungsmittel für ein neues Bild zum Erzeugen eines neuen Bildes auf Basis der Vielzahl von Teilbereichen der entsprechenden verschobenen Versionen eines neuen Bildes, das wiederaufgefundene Wasserzeichen enthält, durch Subtrahieren des verschobenen Bildes für den aktuellen Teilbereich von dem aktuellen Teilbereich; und
ein Ausgabemittel zum Anzeigen des neuen Bildes, das das wiederaufgefundene Wasserzeichen enthält.
Diese Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Einbetten und Wiederauffinden von Wasserzeichen, das die Probleme löst, die mit dem Wiederherstellen dieser Zeichen aus nicht-originalen Bildern verbunden sind.
Diese Erfindung betrifft des Weiteren ein System und ein Verfahren, mit dem bisher nicht wiederauffindbare, eingebettete, unsichtbare Wasserzeichen aus Werken, die aus einem digitalen Format in eine gedruckte Kopie, beispielsweise einen Druck, umgewandelt wurden, oder aus einer beispielsweise auf einen Fotokopierer herge stellten Reproduktion wiederhergestellt werden können.
Diese Erfindung betrifft des Weiteren ein System und ein Verfahren, die lokalisierte Autokorrelation zum Schätzen der genauen Menge der Trennung zwischen zwei angrenzenden, korrelierten Halbtonbildmustern verwenden, die ein sichtbares Wasserzeichen erzeugen, wenn sie auf die korrekte Weise kombiniert werden. Die lokalisierte Autokorrelation der zwei aneinander angrenzenden, korrelierten Halbtonbildmuster kann die Auswirkungen von Verzerrung und Nichteinheitlichkeit auf ein Minimum reduzieren. Darüber hinaus kann globales Skalieren und/oder Drehen als individuelles, lokales Verschieben behandelt werden, so dass keine globale Korrektur erforderlich ist. Somit erzeugt die lokalisierte Autokorrelation ein klareres Ergebnis.
Diese Erfindung betrifft darüber hinaus ein System und ein Verfahren, die einen Autokorrelationsprozess mit zwei Schritten nutzen, um eingebettete Wasserzeichen aus einem gedruckten oder kopierten Bild zu extrahieren oder wiederaufzufinden.
Das Wiederauffinden unsichtbarer Wasserzeichen hängt von dem Pixel-mit-Pixel-Vergleich zwischen einem Bitmap eines Halbtonbildes und dem Bitmap des Halbtonbildes, das eine bestimmte Verschiebung relativ zu sich selbst hat, ab. In einigen Bereichen sind das Bitmap und seine verschobene Version hoch korreliert, das heißt, nahezu identisch, wogegen sie in anderen Bereichen unkorreliert oder in hohem Maß „konjugiert" korreliert sind, das heißt, ein Bitmap ist die Umkehrung des anderen Bitmap. Der Pixel-mit-Pixel-Vergleich zwischen den originalen und den verschobenen Bitmaps kann einen Kontrast zwischen den korrelierten Bereichen und anderen Bereichen bereitstellen. Dadurch wird das eingebettete oder verborgene Wasserzeichen sichtbar.
Das Wiederauffinden der originalen Bitmaps aus gedruckten Kopien ist jedoch nicht trivial, insbesondere aus gedruckten Kopien mit hoher Auflösung. Sowohl das Drucken als auch das Scannen fügen dem eingebetteten Bild Überlappungen, Verzerrungen und Uneinheitlichkeit hinzu. Die exakten Bitmap-Informationen sind in sehr dunklen Bereichen des Bildes in der gedruckten Kopie nur schwer wiederherzustellen. Gerade in den helleren Bereichen des Bildes, in denen stärkere Kontraste vor kommen, wird erwartet, dass das Wiederauffinden des Wasserzeichens nur im statistischen Sinne erfolgreich ist. Die räumliche Trennung zwischen den zwei angrenzenden, korrelierten Halbtonbildmustern variiert, und die Menge der Verschiebung ist im Allgemeinen keine ganze Zahl von Bitmap-Pixeln auf erneut gescannten Bildern. Die kritischste Anforderung beim Erkennen verborgener Wasserzeichen ist eine genaue Bestimmung der räumlichen Trennung oder des Ortes einer Korrelationsspitze.
Das Prinzip der Autokorrelation lässt sich am einfachsten anschaulich machen, indem man sich zwei Folien vorstellt, auf denen identische Bilder zu sehen sind. Die zwei Bilder werden so übereinander gelegt, dass sie sich perfekt überdecken. An diesem Punkt gelangt die größtmögliche Menge Licht durch die Bilder hindurch. Autokorrelation mit (0, 0) Argumenten bezieht sich auf diese perfekte Ausrichtung, wenn es keine (null) Verschiebung zwischen den zwei Bildern gibt und eine maximale Menge Licht durch die Bilder hindurch gelangt. Der Wert der Autokorrelation mit Argumenten ungleich (0, 0) kann anschaulich gemacht werden, indem ein Bild relativ zu dem anderen Bild verschoben ist, wodurch die durch die Bilder hindurch gelangende Menge Licht reduziert ist. Üblicherweise sinkt die Reduzierung des durchgelassenen Lichtes nahe der Position (0, 0) schnell ab und die Autokorrelation wird näherungsweise konstant, wenn ihre Argumente, als relative Verschiebung zwischen den beiden Folien betrachtet, groß sind. Enthält das Bild jedoch räumlich periodisch auftretende Strukturen, wie beispielsweise das Halbtonbild, das durch kachelförmiges Anordnen eines einzelnen Halbtonbildes über das gesamte Bild erzeugt wurde, treten bei bestimmten Argumenten relative Spitzen der Autokorrelation auf. Diese relativen Spitzen kann man sich als die Menge Licht vorstellen, die durch eine bestimmte, relative Verschiebung durch die beiden Folien durchgelassen wurde. Die relative Spitzenmenge des durchgelassenen Lichtes kann kleiner sein als die primäre oder absolute Spitzenmenge des durchgelassenen Lichtes, die auftritt, wenn die Bilder perfekt ausgerichtet sind. Diese sekundäre relative Spitze ist jedoch erkennbar. Werden also Wasserzeichen in ein Halbtonbild, das heißt, in die periodische Struktur des Bildes, eingebettet, wiederholt sich die Autokorrelation in einem Ausmaß, bei dem das periodische Auftreten des Wasserzeichens selbst zwischen den zwei Bildern ausgerichtet ist.
Somit ermöglichen das System und das Verfahren dieser Erfindung das Wiederherstellen unsichtbarer Wasserzeichen aus gedruckten Kopien durch die Verwendung eines Autokorrelationsprozesses in zwei Schritten.
Diese und weitere Eigenschaften und Vorteile dieser Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben oder sind daraus ersichtlich.
Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung werden ausführlich und mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben, wobei:
1 ein Halbtonbild ist, das ein unsichtbares oder eingebettetes Wasserzeichen enthält;
2 das eingebettete Wasserzeichen zeigt, das unter Verwendung des Verfahrens gemäß dieser Erfindung wiederaufgefunden wurde;
3 ein Funktionsblockdiagramm einer Wasserzeichen-Erkennungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung darstellt;
4 ein Funktionsblockdiagramm darstellt, das den Autokorrelationsbestimmer aus 3 ausführlicher zeigt;
5 ein Funktionsblockdiagramm darstellt, das den globalen Autokorrelationsbestimmer aus 4 ausführlicher zeigt;
6 ein Funktionsblockdiagramm darstellt, das den teilbezogenen Autokorrelationsbestimmer aus 4 ausführlicher zeigt;
7 ein Ablaufdiagramm ist, das den Prozess des Wiederauffindens des Wasserzeichens gemäß dieser Erfindung zeigt;
8 ein Ablaufdiagramm ist, das den globalen Autokorrelationsbestimmungs schritt aus 7 ausführlicher zeigt;
9 ein Ablaufdiagramm ist, das den teilbezogenen Autokorrelationsbestimmungsschritt aus 7 ausführlicher zeigt;
10 unter Verwendung einer ersten Scanauflösung wiederaufgefundene Wasserzeichen zeigt;
11 unter Verwendung einer groben Scanauflösung wiederaufgefundene Wasserzeichen zeigt; und
12 unter Verwendung einer konstanten Verschiebung wiederaufgefundene Wasserzeichen aus dem in 1 gezeigten Bild zeigt.
1 zeigt ein Bild 100, das ein verborgenes oder eingebettetes Wasserzeichen enthält. 2 zeigt ein verarbeitetes Bild 100', das durch Bearbeiten des Bildes 100 gemäß dem Verfahren dieser Erfindung ausgebildet wurde, zum Wiederauffinden oder Extrahieren des eingebetteten Wasserzeichens 110. Das Bild 100 wurde ausgewählt, weil das Bild 100 eine der schwierigsten Situationen zum Wiederauffinden von Wasserzeichen widerspiegelt. Insbesondere ist das in 1 gezeigte Bild 100 ein Bild einer Kapelle, das mit einem stochastischen 180×90-Halbtonraster mit einem eingebetteten, unsichtbaren Wasserzeichen hergestellt und mit 400 dpi auf einem Schwarzweißdrucker ausgedruckt wurde. Das eingebettete Wasserzeichen ist ein Logo mit der Form „X". Dieses spezielle stochastische Raster ist so hergestellt, dass das linke Quadrat mit einer Größe von 90×90 Pixeln außer in dem Bereich, der durch die Form des X-Logos spezifiziert ist, mit dem rechten Quadrat mit einer Größe von 90×90 Pixeln identisch ist. Innerhalb des X-Logos sind alle entsprechenden Paare zwischen den linken und den rechten Quadraten konjugiert.
In dem in 2 gezeigten Bild 100' ist das Vorhandensein und die Klarheit des eingebetteten Wasserzeichens 110, das von dem in Bild 100 in 1 verschlüsselten Wasserzeichen wiederaufgefunden wurde, ersichtlich, vorausgesetzt, dass das Bild seit dem Wasserzeichen-Einbettungsprozess in einem unveränderten digitalen Format verblieben ist. Wird bei einem Betrieb im digitalen Bereich das in 1 gezeigte, digitale Bild 100, in das das Wasserzeichen eingebettet ist, kopiert, können das Originalbild und die Kopie digital übereinander gelegt werden. Die Kopie wird dann relativ zu dem Originalbild digital um 90 Pixel nach rechts verschoben. Werden die beiden Bilder dann mit einem logischen UND verbunden, wird das eingebettete Wasserzeichen 110 klar sichtbar, wie in dem in 2 gezeigten Bild 100' gezeigt.
Somit können unter Verwendung des Verfahrens und des Systems dieser Erfindung Wasserzeichen aus Bildern wiederaufgefunden werden, die den digitalen Bereich nach dem Einbettungsprozess nicht verlassen haben, das Verfahren ist unkompliziert und ergibt klare Ergebnisse. Das Wiederauffinden desselben Wasserzeichens, nachdem das Bild in eine gedruckte Kopie überführt wurde, ist jedoch nicht trivial.
Es muss hervorgehoben werden, dass dieses Bild in keiner Weise auf ein gedrucktes Bild begrenzt ist. Die einzige Anforderung zum Wiederauffinden eines eingebetteten Wasserzeichens ist, dass das Bild, an dem die Operation des Wiederauffindens durchgeführt werden soll, ursprünglich mit einem eingebetteten Wasserzeichen verschlüsselt wurde. Das System und das Verfahren dieser Erfindung funktionieren gleichermaßen gut mit Bildern, die gedruckt und danach gescannt wurden, die vorher in ein digitales Bild umgewandelt wurden, oder die in elektronischer Form beibehalten wurden.
3 zeigt eine Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 zum Extrahieren von eingebetteten Wasserzeichen aus einem Bild gemäß dieser Erfindung. Wie in 3 dargestellt, wird ein Bild, das ein eingebettetes Wasserzeichen enthält, von einem Bildeingabegerät 300 über eine Verbindung 310 in die Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 eingegeben. Es muss hervorgehoben werden, dass das Bildeingabegerät 300 jede Vorrichtung sein kann, die eine elektronische Version des Bildes erzeugt und/oder speichert.
Somit kann das Bild ein gedruckter Ausdruck des Bildes auf einem Trägermaterial sein, und das Bildeingabegerät 300 kann ein Scanner sein, der eine elektronische Version des Bildes über die Verbindung 310 an die Wasserzeichen- Extrahierungsvomchtung scannt und ausgibt. Darüber hinaus können der Scanner 300 und die Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 Elemente sein, die in einen digitalen Fotokopierer integriert sind.
Gleichermaßen kann das Bildeingabegerät 300 ein Server oder ein anderer Knoten in einem lokalen Netz, in einem Weitverkehrsnetz, einem Intranet, dem Internet oder jedem beliebigen anderen verteilten Netzwerk sein. In diesem Fall ist das Bild bereits in elektronischer Form in dem Netzwerk gespeichert. Schließlich kann die Verbindung 310 eine kabelgebundene oder drahtlose Verbindung zu dem Scanner oder einer anderen Bildumwandlungsvorrichtung oder zu dem Netzwerk sein, das das Bildeingabegerät 300 bildet. Somit können das Bildeingabegerät 300 und die Verbindung 310 alle bekannten Elemente sein, die in der Lage sind, ein elektronisches Bild an die Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 zu liefern.
Wie oben beschrieben, funktionieren das System und das Verfahren dieser Erfindung gleichermaßen gut bei Bildern, die nicht in einen Ausdruck auf einem Trägermaterial überführt wurden. In diesem Fall liegt das Bild bereits in einem digitalen Format vor und das Bild ist für die Bearbeitung durch die Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 bereit.
Die Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 umfasst eine E/A-Schnittstelle 210, eine Steuereinheit 220, einen Speicher 230 und einen Autokorrelator 240. Ein Bild wird von dem Bildeingabegerät 300 über die Verbindung 310 empfangen. Die E/A-Schnittstelle 210 leitet die eingegebenen Bilddaten, die von dem Bildeingabegerät empfangen wurden, unter der Steuerung der Steuereinheit 220 an den Speicher 230 weiter. Der Autokorrelator 240 verarbeitet das Bild, basierend auf einer bestimmten globalen und teilbezogenen Autokorrelation, um das Wasserzeichen wiederaufzufinden und ein Bild auszubilden, wenn die Wasserzeichen aus dem eingegebenen Bild sichtbar sind. Das daraus resultierende Bild wird dann über die E/A-Schnittstelle 210 und eine Verbindung 410 an eine Ausgabevorrichtung 400 ausgegeben. Es muss hervorgehoben werden, dass die Ausgabevorrichtung 400 jede beliebige Vorrichtung sein kann, die die daraus resultierenden Bilddaten ausgibt oder anzeigt.
Wie in 4 ausführlicher gezeigt, umfasst der Autokorrelator 240 funktional eine globale Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 241, einen beweglichen Fensterselektor 242, eine teilbezogene Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 243, einen Erzeuger für ein verschobenes Bild 244, einen Wasserzeichen-Wiederauffinder 245 und einen Bildnormalisator 246. Der globale Autokorrelator 241 gibt das Bild aus dem Speicher 230 ein und gibt globale Korrelationsspitzen an den beweglichen Fensterselektor 242 aus. Der bewegliche Fensterselektor 242 bewegt sich über das eingegebene Bild und gibt eine Vielzahl von Teilbereichen des eingegebenen Bildes aus, wovon jeder Teilbereich der Größe des beweglichen Fensters und einer aktuellen Position des beweglichen Fensters entspricht. Die teilbezogene Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 243 gibt die Vielzahl von Teilbereichen ein und gibt eine lokale Autokorrelation für jeden Teilbereich aus. Der Erzeuger für ein verschobenes Bild 244 gibt die lokalen Autokorrelationen und die Vielzahl von Teilbereichen ein und gibt ein verschobenes Bild für jeden Teilbereich aus. Der Wasserzeichen-Wiederauffinder 245 gibt die Vielzahl von Teilbereichen und die entsprechenden verschobenen Bilder ein und gibt dort eine Vielzahl von kombinierten Teilbereichen aus, wo die Wasserzeichen sichtbar sind. Der Bildvisualisierer 246 kombiniert die Vielzahl kombinierter Teilbereiche in ein Ausgabebild.
Mit den im Speicher 230 befindlichen Bilddaten bestimmt die globale Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 241 eine globale Autokorrelation für das eingegebene Bild durch Suchen nach Spitzen in der Autokorrelation des eingegebenen Bildes und bestimmt, ob das Bild ein Halbtonbild ist. Ist das Bild ein Halbtonbild, schätzt die globale Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 241 die Größe und Ausrichtung des Halbtonbildrasters, das zum Erzeugen des Halbtonbildes genutzt wurde. Als Nächstes wählt der bewegliche Fensterselektor 242 ein bewegliches Fenster aus und bewegt dieses über das Bild, um Teilbereiche des Bildes auszuwählen. Die teilbezogenene Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 243 bestimmt danach für jeden Teilbereich des durch den beweglichen Fensterselektor ausgewählten Bildes die lokalisierte Autokorrelation dieses ausgewählten Teilbereiches des eingegebenen Bildes. Als Nächstes erzeugt der Erzeuger für ein verschobenes Bild 244 ein verschobenes Bild für jeden Teilbereich des Bildes, der durch den beweglichen Fensterselektor ausgewählt wurde. Der Wasserzeichen-Wiederauffinder 245 findet danach für jeden Teilbereich des Bildes, der durch den beweglichen Fensterselektor ausgewählt wurde, die eingebetteten Wasserzeichen. Der Bildvisualisierer 246 normalisiert das daraus resultierende Bild für das Visualisieren. Das daraus resultierende Bild wird in dem Speicher 230 gespeichert.
5 zeigt die globale Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 241 aus 4 ausführlicher. Der globale Autokorrelator 241 umfasst eine Spitzen-Bestimmungsvorrichtung 2411, eine Halbtonbild-Bestimmungsvorrichtung 2412 und eine Halbtonbild-Schätzvorichtung 2413. Die globale Autokorrelation beginnt in der Spitzen-Bestimmungsvorrichtung 2411, die das Bild nach Korrelationsspitzen durchsucht. Werden diese Spitzen bestimmt, bestimmt die Halbtonbild-Bestimmungsvorrichtung 2412, ob das Bild ein Halbtonbild ist. Bestimmt die Halbtonbild-Bestimmungsvorrichtung 2412, dass das Bild ein Halbtonbild ist, schätzt die Halbtonbild-Schätzvorichtung 2413 eine Größe und Ausrichtung des Halbtonbildes. Bestimmt die Halbtonbild-Bestimmungsvorrichtung, dass das Bild kein Halbtonbild ist, gibt die Halbtonbild-Bestimmungsvorrichtung 2412 ein Signal an die Steuereinheit 220 aus, um das Verarbeiten des eingegebenen Bildes anzuhalten.
6 zeigt die teilbezogenene Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 243 aus 4 ausführlicher. Die teilbezogene Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 243 umfasst einen beweglichen Fensterpositionierer 2431, eine Bildausschneidevorrichtung 2432, eine Mittelwert-Bestimmungsvorrichtung 2433, einen Mittelwert-Subtrahierer 2434, eine lokale Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 2435, einen Spitzenlokalisierer 2436 und eine Korrelations-Bestimmungsvorrichtung 2437. Wenn das bewegliche Fenster durch den beweglichen Fensterselektor 242 ausgewählt wurde, beginnt die teilbezogenene Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 243 damit, das ausgewählte Fenster über das eingegebene Bild zu bewegen. Während der bewegliche Fensterpositionierer 2431 das ausgewählte Fenster für jede neue Fensterposition über das Bild bewegt, schneidet die Bildausschneidevorrichtung 2432 das Bild auf den Teilbereich des Bildes innerhalb des beweglichen Fensters zu. Anschließend bestimmt die Mittelwert-Bestimmungsvorrichtung 2433 den Mittelwert dieses Teilbereiches des Bildes. Danach subtrahiert der Mittelwert-Subtrahierer 2434 den Mittelwert von diesem Teilbereich des Bildes. Anschließend bestimmt die Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 2435 eine lokale Autokorrelation dieses Teilbereiches des Bildes. Danach lokalisiert der Spitzenlokalisierer 2436 eine lokale Spitze für diesen Teilbereich des Bildes nahe einem Punkt, der von der globalen Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 241 geschätzt wurde. Abschließend bestimmt die Korrelations-Bestimmungsvorrichtung 2437 die lokale maximale Korrelation dieses Teilbereiches des Bildes.
Das daraus resultierende Bild kann eine gedruckte oder kopierte Version des eingegebenen Bildes sein, und die Ausgabevorrichtung 400 kann ein Drucker sein. Gleichermaßen kann die Ausgabevorrichtung 400 ein Monitor sein, der in der Lage ist, eine elektronische Version des daraus resultierenden Bildes zum Betrachten auszugeben. Darüber hinaus können der Scanner 300, die Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 und die Ausgabevorrichtung 400 Elemente sein, die in einer einzigen Vorrichtung, beispielsweise einem digitalen Fotokopierer, zusammengefasst sind.
Gleichermaßen kann die Ausgabevorrichtung 400 ein Server oder ein anderer Knoten in einem lokalen Netz, in einem Weitverkehrsnetz, einem Intranet, dem Internet oder jedem beliebigen anderen, verteilten Netzwerk sein. In diesem Fall wird das daraus resultierende Bild in elektronischer Form in das Netzwerk übertragen und dort gespeichert. Schließlich kann die Verbindung 410 eine kabelgebundene oder drahtlose Verbindung mit der Ausgabevorrichtung 400 oder einer beliebigen Bildausgabe- oder Anzeigevorrichtung oder mit dem Netzwerk sein. Somit können die Ausgabevorrichtung 400 und die Verbindung 410 jedes beliebige, bekannte Element sein, das in der Lage ist, das von der Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 ausgegebene, elektronische Bild zu empfangen und auszugeben oder zu speichern.
7 umreißt ein Verfahren gemäß dieser Erfindung zum Wiederauffinden eingebetteter Wasserzeichen aus Bildern, die in eine gedruckte Kopie umgewandelt wurden. Beginnend mit dem Schritt S1000 geht die Steuereinrichtung zu Schritt S1100, in dem die gedruckte Kopie gescannt wird. Es muss hervorgehoben werden, dass die Steuereinrichtung direkt zu Schritt S1200 springt, wenn das Bild bereits in einem elektronischen Format vorliegt.
In Schritt S1200 wird das Bild analysiert, um zu bestimmen, ob das Bild ein Halbtonbild ist, und um eine globale Autokorrelation für das Bild zu schätzen. Anschließend wird in Schritt S1300 ein bewegliches Fenster ausgewählt. Die Größe des beweglichen Fensters basiert auf der Schätzung der globalen Autokorrelationsanalyse. Danach wird das Bild weiter analysiert, indem das bewegliche Fenster iterativ über das gesamte Bild angewendet wird. Zu Beginn jeder Iteration in Schritt S1400 wird ein nächster Teilbereich des Bildes, der die Größe des beweglichen Fensters besitzt, ausgewählt. Anschließend wird in Schritt S1500 die teilbezogene, lokalisierte Autokorrelation für jeden Teilbereich des Bildes, der die Größe des beweglichen Fensters besitzt, bestimmt. Die Steuereinrichtung setzt anschließend mit Schritt S1600 fort.
In Schritt S1600 wird, basierend auf den Ergebnissen der lokalisierten Autokorrelationsbestimmung, eine Schätzung der lokalen Spitze für jeden ausgewählten Teilbereich des Bildes bestimmt. Für jeden ausgewählten Teilbereich des Bildes wird ein verschobenes Bild erzeugt, das auf dem Spitzenwert der lokalisierten Autokorrelation basiert, die für diesen ausgewählten Teilbereich bestimmt wurde. Anschließend wird in Schritt S1700 das eingebettete Wasserzeichen wiederaufgefunden. Danach werden in Schritt S1800 die Daten, die den ausgewählten Teilbereich des Bildes mit den wiederaufgefundenen Wasserzeichen enthalten, normalisiert und für eine Visualisierung zu einem späteren Zeitpunkt in dem Speicher gespeichert. In Schritt S1900 bestimmt die Steuerroutine, ob das gesamte Bild ausgewählt und analysiert wurde. Ist dies nicht der Fall, springt die Steuereinrichtung zurück zu Schritt S1400. Wurde jedoch das gesamte Bild analysiert, setzt die Steuereinrichtung mit Schritt S2000 fort. In Schritt S2000 stoppt die Steuerroutine.
Die Auflösung des Eingabegerätes muss nicht mit der Auflösung der eingegebenen, gedruckten Bildkopie übereinstimmen. Es ist wichtig zu wissen, dass die Auflösung des Eingabegerätes sogar geringer sein kann als die Auflösung der eingegebenen, gedruckten Bildkopie. Wie im Folgenden beschrieben, sind das System und das Verfahren dieser Erfindung in der Lage, Wasserzeichen in Bildern zu erkennen, die mit 400 dpi gedruckt und mit 300 dpi gescannt wurden. Steigt darüber hinaus die Auflösung des Eingabegerätes, das zum Scannen der gedruckten Bildkopie genutzt wurde, steigt auch das Signal-Rausch-Verhältnis, wodurch der Kontrast des wiederauf zufindenden Wasserzeichens in dem daraus resultierenden Bild verstärkt wird.
Wegen der Periodizität des Halbton-Prozesses zeigt die globale Autokorrelation eines Halbtonbildes, das in Schritt S1200 bestimmt wurde, Spitzenwerte an bestimmten Positionen. Ist das Bild seit dem Wasserzeichen-Einbettungsprozess in einem unveränderten digitalen Format geblieben, sind diese Autokorrelationsspitzen exakt wie eine zweidimensionale Kammfunktion angeordnet. So wurde beispielsweise das in 1 gezeigte Halbtonbild 100 durch ein stochastisches Halbtonbildraster mit der Periodizität von 90 Pixeln sowohl in X-, als auch in Y-Richtung erzeugt. Folglich stellen sich die Autokorrelationsspitzen von Bild 100 als eine zweidimensionale Kammfunktion mit einer Trennung von 90 Pixeln Trennung sowohl in X-, als auch in Y-Richtung dar. Um das Vorhandensein dieser Kammfunktion und ihre Periodizität und Ausrichtung zu bestimmen, werden Autokorrelationsspitzen ungleich derjenigen an der Position (0, 0) gesucht. In dem in 1 gezeigten Beispielbild befinden sich zwei Autokorrelationsspitzen bei (90, 0) und (-90, 0) auf der waagerechten Achse und zwei Spitzen bei (0, 90) und (0, -90) auf der senkrechten Achse.
Wurde das Halbtonbild jedoch in ein Ausdruckformat auf einem Trägermedium umgewandelt, das heißt, wurde es aus dem digitalen Bereich heraus bewegt, können sowohl der Druck- und/oder Kopierprozess als auch der Scanprozess zum Zurückwandeln des Halbtonbildes in ein digitales Format eine unbekannte Skalierung, Rotation, Verzerrung sowie Rauschen in das neu ausgebildete digitale Bild einbringen. So wurde beispielsweise das in 1 gezeigte Halbtonbild 100 mit einem Schwarz-Weiß-Drucker mit 400 dpi ausgedruckt und mit einem Scanner ebenfalls mit 400 dpi eingescannt. Theoretisch sollten sich auch weiterhin vier Spitzen der Autokorrelationsfunktion auf der horizontalen und der vertikalen Achse an den Positionen (90, 0), (-90, 0), (0, 90) und (-90, 0) befinden. Bei der Suche nach der tatsächlichen, globalen Autokorrelation befinden sich zwei Korrelationsspitzen nahe der waagerechten Achse bei (89, 1) und (-89, 1), und zwei Spitzen befinden sich nahe der senkrechten Achse bei (-1, 90) und (1, 90). Unter der Annahme, dass die eingebetteten Wasserzeichen durch ein stochastisches Raster mit einem horizontalen Aufbau erzeugt wurden, kann folglich die Suche nach lokalisierten Korrelationsspitzen durch die teilbezogene Autokorrelations-Bestimmungsvorrichtung 243 auf eine Suche lediglich im Bereich der Punkte (89, 1) in jedem 90×90-Pixel-Teilbereich des Bildes reduziert werden.
Es muss hervorgehoben werden, dass dieser Suchprozess einfach variiert werden kann, um eingebettete Wasserzeichen einzuschließen, die eine senkrechte Ausrichtung oder sogar eine Vielzahl von Ausrichtungen besitzen. Darüber hinaus umfassen das System und Verfahren dieser Erfindung auch das Wiederauffinden von Wasserzeichen aus Farbbildern. Unter Verwendung desselben Halbtonbildrasters für Farbdrucke, das heißt, für jede Farbtrennschicht eines CMYK-Bildes, wird das Erkennen der eingebetteten Wasserzeichen in einem Farbbild auf eine Weise durchgeführt, die mit dem oben beschriebenen Prozess identisch ist. Wird jedoch ein anderes Halbtonbildraster für jede Farbtrennschicht genutzt, muss der Prozess des Wiederauffindens unabhängig für jede Farbtrennschicht durchgeführt werden.
Das in Schritt S1300 genutzte, bewegliche Fenster sollte groß genug sein, um einen Bereich abzudecken, der einen Teilbereich zweier aneinander angrenzender, korrelierter Halbtonbildmuster enthält. So kann beispielsweise für das in 1 gezeigte Bild 100 die Größe des beweglichen Fensters von einem kleinen Wert wie 100×20 Pixel bis zu einem großen Wert wie 256×256 Pixel reichen. Größere bewegliche Fenster erzeugen ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis und hohe Geschwindigkeiten bei der Bestimmung der lokalisierten, teilbezogenenen Autokorrelation, die in Schritt S1500 durchgeführt wird. Dagegen liefern kleinere bewegliche Fenster bessere Ergebnisse, wenn das eingegebene Bild starke Verzerrungen aufweist. Kleinere Fenster verlangsamen jedoch die Bestimmung der teilbezogenen, lokalisierten Autokorrelation. Beim Verarbeiten des in 1 gezeigten Beispielbildes 100 mit einer Druck- und einer Scanauflösung von jeweils 400 dpi wurde eine willkürliche Größe des beweglichen Fensters von 100×50 ausgewählt. Es muss jedoch hervorgehoben werden, dass das „bewegliche" Fenster wenigstens so groß sein muss wie der Bereich, in dem die Wasserzeichen wiederaufgefunden werden sollen, wodurch sich die oben genannten Nachteile ergeben.
Es muss hervorgehoben werden, dass in Schritt S1600 das verschobene Bild mit einem gewöhnlichen Verfahren erzeugt werden kann. In dem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel wird jedoch zum Erzeugen des verschobenen Bildes für jedes einzelne Fenster, das sich an einer horizontalen Position i und einer vertikalen Position j befindet, das verschobene Bild für dieses Fenster von dem eingegebenen Bild für dieses Fenster zum Wiederauffinden der Wasserzeichen subtrahiert. Das heißt: Gres(i, j) = GVerschiebung(i, j) – G(i, j),wobei:
G_res(i, j) die daraus resultierenden Bilddaten für den Ort (i, j) sind, an dem die Wasserzeichen sichtbar sind;
G_Verschiebung(i, j) die verschobenen Bilddaten am ursprünglichen Ort (i, j) sind; und
G(i, j) die ursprünglichen Bilddaten am ursprünglichen Ort (i, j) sind.
8 stellt ein Verfahren zum Durchführen der Bestimmung der globalen Autokorrelation aus Schritt S1200 in 7 gemäß der Erfindung ausführlicher dar. Die Steuereinrichtung beginnt in Schritt S1200 und fährt mit Schritt S1210 fort. In Schritt S1210 werden die globalen Spitzen in dem eingegebenen Bild gesucht.
Anschließend wird in Schritt S1220 bestimmt, ob das Bild ein Halbtonbild ist, indem eine Suche nach lokalen, relativen Spitzen ungleich dem DC-Term durchgeführt wird. Ist das Bild ein Halbtonbild, sollten wenigstens zwei Spitzen seiner Autokorrelation, die um den Ursprung (0, 0) der Halbtonbildquelle symmetrisch sind, im Verhältnis zur Messung des Absolutwertes deutlich über dem Durchschnittswert ihrer benachbarten Werte liegen. Ist das Bild kein Halbtonbild, springt die Steuereinrichtung zu Schritt S1250, von wo aus die Steuereinrichtung zu Schritt S1900 zurückgeführt wird. Wird in Schritt S1220 bestimmt, dass das Bild ein Halbtonbild ist, setzt die Steuereinrichtung mit Schritt S1230 fort. In Schritt S1230 werden die Größe und Ausrichtung des Halbtonbildes geschätzt. Anschließend wird in Schritt S1240 die Steuereinrichtung auf Schritt S1300 zurückgeführt.
9 stellt ein Verfahren zum Bestimmen der teilbezogenen Autokorrelation für das Bild aus Schritt S1500 in 4 gemäß dieser Erfindung ausführlicher dar. Das bewegliche Fenster wurde in Schritt S1300 ausgewählt. Der aktuelle Teilbereich des Bildes, der die Größe des beweglichen Fensters besitzt, wurde in Schritt S1400 ausgewählt. Insbesondere wird in Schritt S1400 das ausgewählte Fenster an einem Anfangsort (i, j) innerhalb des eingegebenen Bildes positioniert, und das eingegebene Bild für die aktuelle Position des beweglichen Fensters wird auf die Größe des beweglichen Fensters beschnitten. Auf diese Weise beginnt die teilbezogenene Autokorrelation in Schritt S1500 und setzt mit Schritt S1510 fort. In Schritt S1510 wird der Mittelwert des beschnittenen Bildes für die aktuelle Position des beweglichen Fensters bestimmt. Danach wird in Schritt S1520 der Mittelwert für die aktuelle Position des beweglichen Fensters von dem beschnittenen, eingegebenen Bild subtrahiert. Anschließend wird in Schritt S1530 die Autokorrelation des beschnittenen Bildes, von dem der Mittelwert subtrahiert wurde, bestimmt. Die Steuereinrichtung setzt dann mit Schritt S1540 fort.
In Schritt S1540 wird eine lokale Autokorrelationsspitze nahe den Punkten gesucht, die durch die Bestimmung der globalen Autokorrelation in Schritt S1200 geschätzt wurden. Anschließend wird in Schritt S1550 ein Schwellenwert für den Rauschpegel verglichen, um die Position der lokalen, relativen Spitze zu bestimmen. Der Schwellenwert für den Rauschpegel beträgt näherungsweise 2,0σ, wobei σ der Effektivwert der Autokorrelation ist, die für die aktuelle Fensterposition berechnet wurde, wobei die Autokorrelation bei (0, 0) und die unmittelbaren Nachbarwerte ausgeschlossen wurden. Ist der Spitzenwert geringer als der Schwellenwert, setzt die Steuereinrichtung mit Schritt S1560 fort. Ist der Spitzenwert jedoch größer als der Schwellenwert, springt die Steuereinrichtung zu Schritt S1570.
In Schritt S1560 wird die globale Autokorrelationsschätzung aus Schritt S1200 für die aktuelle Fensterposition für eine Verarbeitung zu einem späteren Zeitpunkt in Schritt S1600 genutzt. In Schritt S1570 wird zum Schätzen der Spitze eine parabolische Interpolation genutzt. Die Steuereinrichtung setzt dann mit Schritt S1580 fort. In Schritt S1580 kehrt die Steuereinrichtung zu Schritt S1600 in 7 zurück.
In Schritt S1570 wird zum Schätzen einer genauen maximalen Autokorrelationsposition eine parabolische Interpolation genutzt. Die parabolische Interpolation wird vorzugsweise definiert durch: xacc = ip + 0,5·[f(ip + 1, jp) – f(ip – 1, jp)]/[2·f(ip jp) – f(ip + 1, jp) – f(ip – 1, jp), yacc = jp + 0,5·[f(ip, jp + 1) – f(ip, jp – 1)]/[2·(ip, jp) – f(ip, jp + 1) – f(ip, jp – 1)],wobei:
f(i, j) die berechnete Autokorrelationsfunktion für den aktuellen Teilbereich (i, j) ist,
(i_n, j_n) die Spitzenposition innerhalb des aktuellen Teilbereichs ist, und
(x_acc, y_acc) eine Schätzung einer genauen Maximalposition innerhalb des aktuellen Teilbereichs ist. Es muss jedoch hervorgehoben werden, dass es auch andere Verfahren zum Durchführen dieser Interpolation gibt.
In Schritt S1600 kann mit der durch Schritt S1500 geschätzten Spitzenposition die verschobene Version des gescannten Bildes erzeugt werden durch: GVerschiebung(i, j) = w1·G(i + int(xacc), j + int(yacc)) + w2·G(i + int(xacc) + 1, j + int(yacc)) + w3·G(i + int(xacc), j + int(yacc) + 1) + w4·G(i + int(xacc) + 1, j + int(yacc) + 1),wobei:
w₁ = {1,0 – [x_acc – int(x_acc)]}·{1 + [y_acc – int(y_acc)]},
w₂ = [x_acc – int(x_acc)]·{1 – [y_acc – int(y_acc)]},
w₃ = {1,0 – [x_acc – int(x_acc)]}·[y_acc – int(y_acc)],
w₄ = [x_acc – int[x_acc)]·[y_acc – int(y_acc)]
und G(i, j) das eingegebene Bild ist.
Die Verschiebungswerte x_acc und y_acc werden aus der teilbezogenenen Autokorrelationsbestimmung für den entsprechenden, aktuellen Teilbereich bestimmt, wobei sowohl (i, j) als auch (i + x_acc, j + y_acc) abgedeckt sind.
Die 10 und 11 zeigen Beispiele des Wiederauffindens eingebetteter Wasserzeichen, wie oben in den 5 bis 7 beschrieben. Das oben umrissene Verfahren wurde an einem Halbtonbild durchgeführt, das mit einem Drucker mit 400 dpi ausgedruckt und mit einem Scanner sowohl mit 300 dpi als auch mit 400 dpi eingescannt wurde. In 10 wird das Bild 500 gezeigt, das sich aus dem Durchführen des Verfahrens dieser Erfindung an einem mit 400 dpi gedruckten Bild, das mit 400 dpi gescannt wurde, ergab. Die wiederhergestellten Wasserzeichen 510 sind klar sichtbar. In 11 wird das Bild 600 gezeigt, das sich aus dem Durchführen des Verfahrens dieser Erfindung an einem mit 400 dpi gedruckten Bild, das mit 300 dpi gescannt wurde, ergab. Die wiederhergestellten Wasserzeichen 610 sind ebenfalls klar sichtbar.
Zum Vergleich, wie in 12 dargestellt, ergaben Anstrengungen zum Wiederauffinden von Wasserzeichen durch Anwenden einer konstanten Verschiebung, die durch die globale Autokorrelation bestimmt wurde, auf das gesamte Bild 100 ein Bild 700, das mit 400 dpi sowohl gedruckt als auch gescannt wurde. Es ist anzumerken, dass die Wasserzeichen in Form des X-Logos 710 nur auf dem linken Teilbereich des in 12 gezeigten Bildes klar sichtbar sind.
Wie in 3 dargestellt, wird die Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 vorzugsweise auf einem programmierten Allzweck-Computer implementiert. Die Wasserzeichen-Extrahierungsvorrichtung 200 kann jedoch darüber hinaus auch in einem Spezialcomputer, einem programmierten Mikroprozessor oder Mikrocontroller und peripheren integrierten Schaltkreiselementen, einem ASIC oder einem anderen integrierten Schaltkreis, einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung, einem fest verdrahteten, elektronischen oder logischen Schaltkreis, beispielsweise einem Diskrete-Elemente-Schaltkreis, einer programmierbaren Logikvorrichtung, wie beispielsweise einem PLD, PLA, FPGA oder PAL, oder dergleichen implementiert werden. Im Allgemeinen kann jede Vorrichtung zum Implementieren der Wasserzei chen-Extrahierungsvorrichtung 200 genutzt werden, die in der Lage ist, eine Finit-Zustands-Maschine zu implementieren, die ihrerseits in der Lage ist, die in den 5 bis 7 gezeigten Ablaufdiagramme zu implementieren.

Claims

Verfahren zum Wiederherstellen eines eingebetteten unsichtbaren Wasserzeichens aus einem Bild, das Verfahren umfasst: Bestimmen (S1200) einer globalen Autokorrelation des Bildes; Auswählen (S1300) eines Fensters, das eine Größe hat, die in Übereinstimmung mit der globalen Autokorrelation bestimmt wird; Auswählen (S1400) eines aktuellen Teilbereiches des Bildes entsprechend der Größe des Fensters; Bestimmen (S1500) einer lokalen Autorkorrelation des Bildes für den aktuellen Teilbereich; Erzeugen (S1600) eines verschobenen Bildes für den aktuellen Teilbereich aus der lokalen Autokorrelation und dem aktuellen Teilbereich; Wiederauffinden (S1700) der eingebetteten Wasserzeichen für den aktuellen Teilbereich durch Subtrahieren des verschobenen Bildes für den aktuellen Teilbereich von dem aktuellen Teilbereich; Wiederholen des Teilauswahl-, Bestimmungs-, Erzeugungs- und Auffindungsschrittes für einen neuen aktuellen Teilbereich, bis das gesamte Bild durch iteratives Anwenden des Fensters über das gesamte Bild analysiert ist, und Erzeugen eines neuen Bildes, das die wiederaufgefundenen Wasserzeichen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der globalen Autokorrelation umfasst: Durchsuchen (S1210) des Bildes nach Autokorrelationsspitzen; Bestimmen (S1220), ob das Bild ein Halbtonbild ist, und Schätzen (S1230) einer Größe und einer Ausrichtung des Halbtonbildes.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Auswählen des Fensters das Bestimmen der Fenstergröße umfasst und die bestimmte Fenstergröße ausreichend groß ist, um sicherzustellen, dass ein Teilbereich von zwei angrenzenden korrelierten Halbtonmustern in dem Fenster enthalten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Auswählen des Teilbereiches des Bildes entsprechend der Größe des Fensters das Zuschneiden des Bildes auf der aktuellen Position auf die Größe des Fensters umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bestimmen (S1200) der globalen Autokorrelation das Bestimmen (S2411) des Ortes von Korrelationsspitzen umfasst, und wobei das Bestimmen der Autokorrelation für den aktuellen Teilbereich umfasst: Bestimmen (S1510) eines Mittelwertes des aktuellen Teilbereiches; Subtrahieren (S1520) des Mittelwertes von dem aktuellen Teilbereich, um eine Version des aktuellen Teilbereiches, von der der Mittelwert subtrahiert ist, zu erzeugen, Bestimmen (S1530) einer lokalen Autokorrelation der Version des aktuellen Teilbereiches, von der der Mittelwert subtrahiert ist, und Lokalisieren (S1540) einer lokalen Autokorrelationsspitze des aktuellen Teilbereiches, von dem der Mittelwert subtrahiert ist, nahe einer durch die globale Autokorrelation geschätzten Autokorrelationsspitze.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Erzeugen des verschobenen Bildes umfasst: GShift(i, j) = w1·G(i + int(xacc), j + int(yacc)) + w2·G(i + int(xacc) + 1, j + int(yacc)) + w3·G(i + int(xacc), j + int(yacc) + 1) + w4·G(i + int(xacc) + 1, j + int(yacc) + 1),wobei: w₁ = {1,0 – [x_acc – int(x_acc)]}·{1 + [y_acc – int(y_acc)]}; w₂ = [x_acc – int(x_acc)]·{1 – [y_acc – int(y_acc)]}; w₃ = {1,0 – [x_acc – int(x_acc)]}·[y_acc – int(y_acc)]; w₄ = [x_acc – int[x_acc)]·[y_acc – int(y_acc)] und G(i, j) das eingegebene Bild ist, und die Verschiebungswerte x_acc und y_acc aus der lokalen Autokorrelationsbestimmung für den entsprechenden aktuellen Teilbereich bestimmt werden, wo sowohl (i, j) als auch (i + x_acc, j + y_acc) abgedeckt sind.
Wiederherstellungssystem, das eingebettete unsichtbare Wasserzeichen aus einem Bild wiederauffindet, das System umfasst: Eingabemittel (300) zum Eingeben des Bildes; Mittel für globale Autokorrelation (241) zum Bestimmen einer globalen Autokorrelation für das Bild; Mittel für lokale Autokorrelation (243) zum Bestimmen einer lokalen Autokorrelation für jeden der Vielzahl von Teilbereichen des Bildes, wobei die Teilbereiche mittels eines Fensters ausgewählt werden, dessen Größe in Übereinstimmung mit der durch die Mittel für globale Autokorrelation (241) bestimmten globalen Au tokorrelation bestimmt wird, wobei das Fenster iterativ über das gesamte Bild angewendet wird; Verschiebungsmittel (244) zum Erzeugen einer verschobenen Version von jedem der Vielzahl von Teilbereichen des Bildes auf Basis der lokalen Autokorrelation und des aktuellen Teilbereiches; Erzeugungsmittel für ein neues Bild (245) zum Erzeugen auf Basis der Vielzahl von Teilbereichen der entsprechenden verschobenen Versionen eines neuen Bildes, das die wiederaufgefundenen Wasserzeichen enthält, durch Subtrahieren des verschobenen Bildes für den aktuellen Teilbereich von dem aktuellen Teilbereich und Ausgabemittel (246) zum Anzeigen des neuen Bildes, das das wiederaufgefundene Wasserzeichen enthält.
System nach Anspruch 7, wobei die Mittel für globale Autokorrelation des Weiteren umfassen: Durchsuchungsmittel (2411) zum Durchsuchen des Bildes nach Spitzen; Bestimmungsmittel (2412) zum Bestimmen, ob das Bild ein Halbtonbild ist, und Schätzmittel (2413) zum Schätzen einer Größe und einer Ausrichtung des Halbtonbildes.