JP2003506991A - 情報信号中の補助データ検知 - Google Patents
情報信号中の補助データ検知Info
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- JP2003506991A JP2003506991A JP2001516139A JP2001516139A JP2003506991A JP 2003506991 A JP2003506991 A JP 2003506991A JP 2001516139 A JP2001516139 A JP 2001516139A JP 2001516139 A JP2001516139 A JP 2001516139A JP 2003506991 A JP2003506991 A JP 2003506991A
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Abstract
Description
にエンコードされたペイロード・データを検知する方法及び装置に関する。
ら成るペイロード・データの検知方法を開示している。ペイロードは、複数の(
場合によっては同数の)埋め込まれた透かしパターンの相対位置及び極性にエン
コードされる。従来技術の検知方法は、信号に対する透かしパターンの位置関数
として、埋め込まれた透かしパターンと情報信号との相関を計算することを含む
。この計算工程から、埋め込まれた透かしパターンの位置及び極性が大きな正の
若しくは負のピークによって表される相関関数が得られる。ピーク間の相対距離
、及びピークの符号がペイロード・データを表す。
関数のピーク及びそれらピークの位置は、充分正確に決定されることが可能であ
る。しかし、多くの実際の状況において、位置及び極性は良好に決定されない。
これは信号が処理された場合は特に著しい。例えば映像処理は、相関ピークを不
鮮明にする。ピークが広がると、中央の位置がもはや良好に決まらない。ピーク
の符号でさえも、大きな負側のロブのせいで不正確に導かれ得る。
る位置のサブ・グリッドに対して許されるピーク位置の制限を課すことを教示す
る。すると、ピーク・ジッタは、最寄りのサブ・グリッドに対して量子化するこ
とによって解決される。しかし、該方法では、透かしのペイロード容量が減って
しまう。更に、該方法は、ピーク極性の反転を解決していない。
知する向上された方法及び装置を提供することである。前記透かしパターンの相
対極性を検知する向上された方法及び装置を提供することも、本発明の目的であ
る。
おける相関関数の、前記ピークの別の一の周辺の窓における相関関数に対する類
似点性を、前記窓の少なくとも一つの複数位置に対して、計算する工程と、前記
類似点が極値を有する前記窓の位置を求める工程とを有する。
不鮮明であるという認識に基づいている。ピークの近傍における相関関数(波形
)は、大きな範囲において互いに類似する。本発明は、相関関数が互いに最も類
似する近傍を特定し、個々のピーク間の距離の代わりに該特定された近郷間の距
離を求めることによって、上記ピークの特性を利用する。
前記ピークの相対極性を求める工程は、前記ピークの一の周辺の窓における相関
関数の、前記ピークの別の一の周辺の窓における相関関数に対する類似点を計算
する工程と、前記類似点の符号を求める工程とを有する。該符号が正であれば、
2つのピークは同じ極性を有する。該符号が負であれば、2つのピークは反対の
極性を有する。
データはいかにビデオ画像に埋め込まれるかを説明するための、透かし埋め込み
器の概略図である。
、ペイロード・エンコーダ10、敷き詰め回路11、及び加算器12を有する。
図2は、ペイロード・エンコーダ10の動作を図示している。エンコーダは、限
られた相関の取られていない「基本の」透かしパターン(W1,W2)群を受信
する。基本透かしはそれぞれ、ランダムなノイズ輝度値の所定パターンであるが
、この例では便宜上人間が認識可能な内容(四角形及び三角形、それぞれ)が与
えられる。
期的にシフトされたバージョンの組み合わせである。この例では、エンコーダ1
0は、W=W1−W2kを行う。ここで、W2kは、基本パターンW2が周期的
にシフトされたバージョンである。符号及びシフト・ベクトル(k)は、ペイロ
ード・データKを表す。複雑さを減らすために、透かしパターンWは、比較的小
さいM×Mピクセル・サイズ(例えば、128×128)を有する。図3に示す
ように、該パターンは、敷き詰め回路11によって、より大きい画像エリア上に
敷き詰められる。続いて、同じ透かしWMが、動画映像信号の連続したフレーム
に埋め込まれる。
が埋め込まれているかもしれない画像Qを受信する。該画像は、M×Mサイズ(
M=128)のブロックに分割され(21)、すべてのブロックは、M×Mサイ
ズのバッファBにスタックされる(22)。この動作は畳み込みとして知られて
いる。バッファBが透かしW1及びW2の1以上のバージョンを含むか否かを検
知するために、バッファの中身Bとそれぞれの透かしパターンとの相関が取られ
る。この相関を計算することには、情報信号値q={qij}と透かしパターン
の対応する値w={wij}との内積d=<q,w>を計算することが含まれる
。2次元のM×M画像にとって、内積dは、
ば、画像について基本透かしwのすべての考え得るシフトに対する相関値dを同
時に計算するために、高速フーリエ変換を用いる。この動作は、簡単にまとめら
れる。バッフBの中身q及び基本透かしパターンwの両者は、変換回路23及び
24において、それぞれ高速フーリエ変換(FFT)される。これらの動作から
、
変換領域において、このことは、
示す。図4において、
実行される。ここで、相関値dの組は、前記乗算の結果を逆フーリエ変換:
実行される。
フを示す。この相関関数は、ピーク31を表している。該ピークは、正の極性を
有し、この例ではたまたま(0,0)に位置する。画像Qが変換若しくはクロッ
ピングなどの処理を受けている場合、このピークの絶対位置は異なり得ることに
注意。図5Bは、基本透かしパターンW2が検知器に適用された場合の相関値の
グラフを示す。ここでは、相関関数は、負のピーク32を(24,40)におい
て表している。このピークのピーク31の位置に対する相対位置は、W1に対す
るW2kの(ピクセル)距離、即ちシフト・ベクトルkを明らかにする。
ンからシフト・ベクトルkを取り出す。最後に、ペイロード・デコーダ29は、
このようにして求められたベクトルk及び該ピークの極性から埋め込まれたペイ
ロードKをデコードする。
31及び32の間の距離kは、理想的なケースでは正確に求めることができる。
しかし、多くの実際の状況では、ピークの位置及び極性は、それほど良好に決め
られない。映像処理は、相関ピークを不鮮明にする。ピークは広がり、中央位置
はもはや良好に決められない。ピークの符号でさえも、大きな負側のロブのせい
で、不正確に求められ得る。この様子を図7に図示する。図7は、理想的でない
状況下での相関関数を示す。ここで、ピーク33及び34は、異なる位置で検知
されている。この現象は、ピーク・ジッタと呼ばれる。ピーク34は、更に、誤
った極性を有しており、ゆえに検知器はシフト・ベクトルの方向を決定できない
。もちろん、図7におけるベクトルk’は、ペイロードKの誤った検知を引き起
こし得る。
シフト・ベクトルkを正確に取り出せるようにアレンジされている。ここで、こ
の回路の一実施形態の動作を図8を参照して説明する。図8は、動作工程のフロ
ーチャートを示す。
いか判断し、更に|B|の二番目に大きい値の位置p2が適切に選択されたp1 の近傍に属していないかを判断する。p1の適切な近傍からの排除は、p1の大
きなサブ・ピークがp2として選択されることを防ぐ。閾値Tは、国際特許出願
第WO−A−99/45706号の教えに従って設定され得る。
w2(図7の36)を選択する。窓は、2次元ピーク・パターンの場合、四角形
でも円でもよい。
このために、回路は一致値e(w1,w2)を計算する。一致値を計算する多様
な方法が既に知られている。単純な相関は、適切な選択である。窓内の波形が互
いに似ているほど、e(w1,w2)の絶対値は大きくなる。e(w1,w2)
の符号は、窓w1における波形が窓w2における波形に似ているか、それとも反
転させた波形に似ているのかを示す。
3を繰り返す。埋め込み器によって周期的シフトが適用されることに注意。バッ
ファBの一端を超えた窓は包み込まれなければならない。
図7において、前記窓は、それぞれ37及び38で示されている。このようにし
て求められた距離が、探し求めていたベクトルkである。
ぜなら、すべての考え得る窓の組について評価するからである。更に、窓の構成
及びサイズが固定されている。窓が大きすぎれば、マッチングの多くが、サブ・
ピークでは無いが、ノイズ・サンプルである相関バッファBのサンプルについて
為されることになる。窓が小さすぎ、ピークが広ければ、誤ったベクトルが抽出
され得る。図9は、ベクトル取得回路の別の実施形態によって実行される動作工
程のフローチャートを示す。ここでは、該動作を図10を参照して説明する。図
10は、2次元空間相関関数の上面図を示す。
程は、図8における工程51と同様である。
ら成る窓w1を選択する。図10において、局所ピークは、塗り潰されたピクセ
ルとして示される。
)は、捜し求めているベクトルkの第一の推定値と考えられる。
値e(w1,w2)を求める。ここで、w2=w1+v(図10の72)である
。この工程は、w1におけるピークでないもの(図10における白い四角形)に
対する相関ノイズが零(ゼロ)に設定される。
り返す。この例では、該近傍は、v周辺の11×11ピクセルの正方形のエリア
77である。vの近傍におけるこのようなベクトルの一は、図10において、7
3で示され、これに対応する窓w2は74で示される。
図10において、最大となる一致値に対するベクトル及び窓w2は、それぞれ7
5及び76で示される。窓76における局所ピーク(塗り潰された四角形として
示される)は、窓w1における局所ピークに対する最良一致のように見える。
れたペイロードKを導く。
ことも更に注意されるべきである。この場合、検知器は、最も似ている窓w1及
びw2間の距離を求める必要はなく、単に一致値e(w1,w2)の符号を求め
ればよい。
うな最適な変換を決定する。より正確には、ピークの第一及び第二のクラスタを
決定することによって、vを超えてシフトされた第一のクラスタが第二のクラス
タ若しくはそのインバースに取り得る最良の方法で一致するように、ベクトルv
を探す。このようなマッチングの結果は、ベクトルv及び符合sであり、該符号
は、クラスタが同じ若しくは反対の極性を持つか否かを表す。ピークのクラスタ
に絶対符号を割り当てることは困難であることがわかっている。したがって、ペ
イロードのエンコーディングは、絶対符号に頼るべきでない(ベクトルk及び−
kは、好ましくは同じペイロード・データを表すべきである)。
よっては同数の)埋め込まれた透かしの相対位置及び/若しくは相対極性にエン
コーディングすることによって、情報信号にデータが隠されている。ペイロード
は、位置の関数として透かしと信号とを相関を取ることによって導かれる。相関
関数のピーク間の距離がペイロードを表す。ピークが不鮮明であったとしても前
記距離を正確に検知するために、一ピーク(p1)周辺の窓(w1)における相
関関数を別の一ピーク(p2)周辺の不鮮明な窓(w2)における相関関数と比
較する。この処理は、前記窓の位置を変えて複数回行われる。相関関数が互いに
最も共通する窓(37、38)間の距離(k)がペイロードを表す距離である。
め込み器の概略図である。
である。
である。
である。
る。
である。
ートである。
ーンを示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 情報信号に埋め込まれた透かしの相対位置にエンコードされ
たペイロード・データを検知する方法であって、 信号に対する前記適用された透かしの位置の関数として各透かしと前記信号と
の間の相関を計算する工程と、 前記相関関数のピークの相対位置を求める工程と、 前記ピークの前記相対位置から前記ペイロード・データを検知する工程とを有
し、 前記ピークの相対位置を求める工程は、 前記ピークの一の周辺の窓における相関関数の、前記ピークの別の一の周辺の
窓における相関関数に対する類似点性を、前記窓の少なくとも一つの複数位置に
対して、計算する工程と、 前記類似点が極値を有する前記窓の位置を求める工程とを有することを特徴と
する方法。 - 【請求項2】 情報信号に埋め込まれた透かしの相対極性にエンコードされ
たペイロード・データを検知する方法であって、 信号に対する前記透かしの位置の関数として透かしと前記信号との間の相関を
計算する工程と、 前記相関関数のピークの相対極性を求める工程と、 前記ピークの前記相対極性から前記ペイロード・データを検知する工程とを有
し、 前記ピークの相対極性を求める工程は、 前記ピークの一の周辺の窓における相関関数の、前記ピークの別の一の周辺の
窓における相関関数に対する類似点を計算する工程と、 前記類似点の符号を求める工程とを有することを特徴とする方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の方法であって、 一ピークの周辺の窓における相関関数は、前記窓における局所ピークの相関値
によって表される方法。 - 【請求項4】 情報信号に埋め込まれた透かしの相対位置にエンコードされ
たペイロード・データを検知する装置であって、 信号に対する前記適用された透かしの位置の関数として各透かしと前記信号と
の間の相関を計算する手段と、 前記相関関数のピークの相対位置を求める手段と、 前記ピークの前記相対位置から前記ペイロード・データを検知する手段とを有
し、 前記ピークの相対位置を求める手段は、 前記ピークの一の周辺の窓における相関関数の、前記ピークの別の一の周辺の
窓における相関関数に対する類似点性を、前記窓の少なくとも一つの複数位置に
対して、計算する手段と、 前記類似点が極値を有する前記窓の位置を求める手段とを有することを特徴と
する装置。 - 【請求項5】 情報信号に埋め込まれた透かしの相対極性にエンコードされ
たペイロード・データを検知する装置であって、 信号に対する前記透かしの位置の関数として透かしと前記信号との間の相関を
計算する手段と、 前記相関関数のピークの相対極性を求める手段と、 前記ピークの前記相対極性から前記ペイロード・データを検知する手段とを有
し、 前記ピークの相対極性を求める手段は、 前記ピークの一の周辺の窓における相関関数の、前記ピークの別の一の周辺の
窓における相関関数に対する類似点を計算する手段と、 前記類似点の符号を求める手段とを有することを特徴とする装置。 - 【請求項6】 請求項4又は5記載の装置であって、 一ピークの周辺の窓における相関関数は、前記窓における局所ピークの相関値
によって表される装置。
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