JP2003516006A - ウォーターマーク埋込み及び検出 - Google Patents
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Abstract
Description
マーキングするための方法及び装置に関する。本発明はまた、このような情報信
号内のウォーターマークを検出するための方法及び装置にも関する。
9/45705に開示されている。この方法では、ウォーターマーク・パターンがビデ
オ信号に加算される。ウォーターマーク検出器は、疑似信号と同じパターンに相
関する。この相関性が所与の閾値を越えるならば、当該パターンは存在すると言
える。該パターンの存在又は欠如は、情報の単一ビットに対応する。埋め込まれ
たウォーターマークはまた複数ビットのペイロードをも保持する。国際特許公開
公報WO-A-99/45705で開示されたシステムにおいては、ペイロードは、1つ以上
の基本的パターン及び空間的にシフトされたバージョンの組み合わせによって表
わされる。ペイロードはそれぞれのシフト・ベクトルに符号化される。ウォータ
ーマーク検出器は各基本パターンを疑似信号と相関させ、基本パターンの空間位
置をお互いに対して決定する。検出器はさらに、前記位置が有効なペイロードを
構成しているかどうかも確認する。
マーク検出器が当該パターンを局部的に記録したバージョンを有することを必要
とする。この観点から、ウォーターマーキング・システムは数通りの異なるパタ
ーンのみを用いることが望ましい。使用されたパターンは外部には秘密にされた
ままである。しかし、パターンが何であるかわからなくても、自分の意のままに
使える関連した埋め込み器があればハッカーはシステムを脅かすことができる。
ハッカーは当該埋め込み器に任意の入力信号を送り込み、それがウォーターマー
クされたバージョンから信号を抜き取れば良いのである。よって得られた差信号
は、手元のウォーターマーク埋め込み器で使用された知覚モデルに依って、何れ
か他のウォーターマークされた信号のウォーターマークと類似する。差信号がウ
ォーターマークされた信号と(例えば、加算されたり又は差し引かれたりして)
結合されるならば、埋め込まれたウォーターマークは実質的にキャンセルされる
か、又は少なくとも有効なペイロードをもはやこれ以上表わさなくなる。どちら
にしても、埋め込まれたウォーターマークは無効になってしまう。
み器を有していたとしても、情報信号にウォーターマークを埋め込むため及びウ
ォーターマークを検出するためのさらなる安全な方法及び装置を提供することで
ある。
当該特性の実際値を決定するステップと、異なるウォーターマークを当該特性の
特異な値と対応付けるステップと、前記実際値に対応付けられたウォーターマー
クを埋め込むステップとを有する。対応するウォーターマーク検出方法は、情報
信号の所与の特性を分析し及び当該特性の実際値を決定するステップと、異なる
ウォーターマークを当該特性の特異な値と対応付けるステップと、前記実際値に
対応付けられたウォーターマークを検出するステップとを有する。
て時折変化することが本発明で達成される。ウォーターマークに類似する信号を
生成するように、埋め込み器に任意の信号を送り込むやり方は、上述したように
、任意の信号が異なる特性を持つので、もはや機能しなくなる。本発明の重要な
長所は、検出器が記録しなければならない異なるウォーターマーク・パターンの
数が、もっと少なく維持され得るということである。前記ウォーターマーク・パ
ターン数は、検出器の複雑さと安全性とをバランスさせた結果である。
情報信号の特性の例は数多くある。満たすべき唯一の条件は、埋め込まれたウォ
ーターマークに関する、その強固さ又は不変性である。特性の有利な実例として
は、ビデオ信号の輝度値の特異な分布、又はオーディオ信号の周波数スペクトラ
ムの特異な形状などがある。
らかになり、解明されるであろう。本実例はビデオ信号でのウォーターマークの
埋め込み及び検出に関しているが、本発明はオーディオ信号又はマルチメディア
信号の他のどのタイプにも同等に適用されるということも認識されたい。
示す。ここでは埋め込まれたウォーターマークは、1ビット・ペイロードを表わ
すと見なされる。例えば、ウォーターマークの欠如は、ビデオ信号が自由にコピ
ーされてもよいということを示すが、それに反して、予め決定されたウォーター
マークの存在は、当該信号のコピーを行うことは禁止されているということを示
す。
ォーターマーク・パターンWiをそれぞれの画像に加える加算器11を有する。埋
め込み器はさらに、画像分析器12と、選択器13と、複数の異なるウォーター
マーク・パターンW1…WNが記録されているROMメモリ14とを有する。分析器1
2はビデオ信号を入力し、時間の関数としてビデオ信号の所与の特性Pを分析す
る。分析器12によって発見された特性Pの実際値は、選択器13に付与される
。これに応じて、前記選択器は加算器11に埋め込むために記録されたウォータ
ーマーク・パターンW1…WNのうち1つを選択する。
きるよう十分な教材を提供するために、数通りの実例が示される。分析される特
性は、画像中の輝度値の分布(空間分布)、又は画像のシーケンス中の輝度値の
分布(時間分布)であってもよい。最初の(空間分布の)例では、分析器はそれ
ぞれの画像を副画像に分割し、どの副画像がもっとも高い平均輝度を持つかを特
定する。関連する副画像の数は、特性Pの実際値である。第2番目の例(時間分
布)では、分析器は、低い平均輝度を持つ副画像それぞれに「ゼロ」を割り当て
、高い平均輝度を持つ副画像それぞれに「1」を割り当てる。Nが副画像の数で
あるとき、それぞれのビデオ画像はnビットコードによって特徴づけられる。関
連するnビットコードは特性Pの実際値である。分析された特性はまた、局部的な
画像動作であってもよい。このような分析は周波数ドメイン中で容易に実行され
得る。
的に示す。この検出器は、疑似ビデオ信号Jを入力し、埋め込み器1の対応する
相当物と全く同じである、画像分析器22と、選択器23と、ROMメモリ24と
を有する。従って、分析器22はビデオ信号の同じ特性Pを分析し、選択器23
は、埋め込み器のときと同じウォーターマーク・パターンWを記録されたパター
ンW1…WNから選択する。
・パターンWiとの間の相関性を計算する相関回路21をも有する。相関性が予め
決定された閾値を超えるならば、選択されたウォーターマーク・パターンWiは存
在すると見なされ(D=1)、超えなければWiは欠如すると見なされる(D=0)。
の可能な空間位置に対し相関性を為すタイプである。このような相関回路は、国
際特許公開公報WO-A-99/45705で開示されている。前記回路は、ウォーターマー
クの空間位置それぞれに対するピークを呈示する相関パターンを生成する。国際
特許公開公報WO-A-99/45705では、複数のピーク位置がペイロードを表わしても
よいと記述している。但し、上述したように、この例のペイロードは1ビットコ
ピー制御信号である。検出回路2は、2以上のピークの存在を無効なペイロード
(D=0)と認識するであろう。
問いかけることによって検索されることはどちらもあり得ないと仮定する。次に
図3を参照して説明されるように、本発明はハッカーが偶然意のままになる埋め
込み器を有することがあったときでも、システムを脅かすことが出来ない。図3
では、潜在的なハッカーが埋め込み器1aによりウォーターマークされたビデオ信
号V’を受信している。信号V’は、実際の埋め込みが大分前に行われた場合に記
録された信号であってよい。埋め込み器1aは図1を参照して上述されたタイプに
属する。
信号Xが、ウォーターマークされたビデオ信号X’を局部的に生成するように、当
該埋め込み器1bに付与される。加算器3は任意の信号Xをそのウォーターマーク
されたバージョンX’から差し引く。(埋め込まれたウォーターマーク・パター
ンに非常に良く似ている)差信号は次に、他の加算器4によって、ウォーターマ
ーク信号V’と(加えられたり、又は差し引かれたりして)結合される。このよ
うに処理された疑似信号V’’は、図2を参照して上述されたように、ウォータ
ーマーク検出器2に付与される。
ークをそれぞれの入力信号に埋め込んでしまう。これにより、疑似信号V’’に
おけるウォーターマークのキャンセルか、又は異なる位置でウォーターマーク・
パターンWが複数起こることによる無効なペイロードをもたらすことになる。双
方の場合において、検出器は出力信号D=0を生成し、不正侵入攻撃(ハッキング
・アタック)が成功する。
め、信号V’のウォーターマークWi(i=1…N)は通常、信号X’のウォーターマーク
Wj(j=1…N)とは異なる。検出器2の特性分析アルゴリズムは、信号Vのコンテ
ンツとほぼ同じである信号V’’のコンテンツに応じる。従って、検出器2によ
り確認されたウォーターマーク・パターンは、埋め込み器1aにより既に埋め込ま
れているウォーターマーク・パターンWiである。検出器は異なるパターンWjの付
加的な存在を無視し、よって不正侵入攻撃(ハッキング・アタック)は失敗する
。
同じウォーターマークWiを埋め込み器1bが無理矢理選んでしまうように、任意の
信号Xの代わりにウォーターマークされた信号V’を埋め込み器1bに送る場合があ
る。これを避けるために、埋め込み器1a及び1bが、信号内で既にウォーターマー
クされているウォーターマークを埋め込むことを控えるタイプであることが望ま
しい。図4は、このような埋め込み器の概略的な図を示す。これは、図1に示さ
れる埋め込み器と同じ加算器11と、画像分析器12と、選択器13と、ROM1
4とを有する。これはさらに、図2に示されるものと同じ検出器の相関回路21
をも有する。相関回路21は、入力信号Iがすでに埋め込まれるべきウォーター
マーク・パターンWiを含んでいるかどうかを検出する。もし(D=1)のケースなら
ば、スイッチ15はウォーターマーク・パターンWiが複数回埋め込まれないよう
に制御される。
ーク埋め込み器の概略的な図を示す。当該埋め込み器は、図1を参照して前述さ
れたものと同じ加算器11と、画像分析器12と、選択器13と、ROM14とを
有する。ROM14は、ここではウォーターマーク・パターンの複数のセットを記
録する。前記埋め込み器はさらに、基本ウォーターマーク・パターンであるWi1,
Wi2, …の選択されたセットiを入力する符号化回路16をも含み、複数ビット
・ペイロードdを前記パターンの関連位置に符号化する。基本パターンは比較的
小さいサイズ(例えば、128×128ピクセルなど)を有する。符号器16により生
成されたウォーターマーク・パターンは続いて、タイリング回路17によって、
画像全体にタイルのように分割して並べられる。ROM14は、信号特性Pの異な
る値用に、基本パターンの異なるセットを記録する。符号器16に適用された基
本パターンの実際値は、特性Pの実際値により制御され、時間の関数として変化
する。
立ってバッファに128×128ピクセルの画像セグメントをフォールディングし記録
するためのフォールディング回路25を有する。前記検出器はさらに図2を参照
して前述されたものと同じ相関回路21と、画像分析器22と、選択器23と、
ROM24とを有する。ROM24は、信号特性Pの異なる値用に基本パターンの異な
るセットを記録する。相関回路21に適用される基本パターンの実際値は、特性
Pの実際値によって制御される。
いことに留意されたい。例えば、n通りの異なるウォーターマーク・パターンを
用い、各パターンが1つのnビット・ペイロードの1ビットに対応する、ウォー
ターマーキング・システムが知られている。本発明によれば、このようなシステ
ムの埋め込み器及び検出器は、nパターンの異なるセットを含む。特定のセット
が次に、信号特性の実際値に応じて選択される。
及び装置が開示される。信号の特性Pに依存して、複数のウォーターマーク(W1
…WN)から、埋め込まれたウォーターマーク(Wi)が選択される(13)。このよ
うな特性の例としては、分析回路(12)により計算される現行ビデオ画像の輝
度値の分布がある。対応するウォーターマーク検出器は同じ動作、すなわち、該
ウォーターマークが同じ信号特性に依存して探されるという動作を実行する。埋
め込まれたウォーターマークは、情報信号コンテンツの関数として、時折変化す
るので、容易に不正侵入(ハック)され得ないということが、本発明で達成され
る。
置を示す。
。
。
Claims (11)
- 【請求項1】 情報信号にウォーターマークを埋め込む方法であって、 前記情報信号の所与の特性を分析し、前記特性の実際値を決定するステップと
、 異なるウォーターマークを前記特性の特異な値と対応づけるステップと、 前記情報信号内に埋め込むため前記実際値に対応付けられた前記ウォーターマ
ークを選択するステップとを有する、方法。 - 【請求項2】 前記情報信号はビデオ画像のシーケンスであり、前記分析ス
テップは輝度値の空間又は時間分布の分析を有し、輝度値の特異な分布それぞれ
が前記情報信号の前記特性の値を構成する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記情報信号はオーディオ信号セグメントのシーケンスであ
り、前記分析ステップは前記オーディオ・セグメントの周波数スペクトラムの形
態の分析を有し、前記周波数スペクトラムの特異な形態それぞれが前記情報信号
の前記特性の値を構成する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記埋め込まれたウォーターマークは、前記情報信号の前記
特性の前記実際値に依存して基本ウォーターマーク・パターンの複数のセットか
ら選択された基本ウォーターマーク・パターンのセットを構成する、2つ以上の
基本ウォーターマーク・パターンの組み合わせである、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 情報信号内のウォーターマークを検出する方法であって、 前記情報信号の所与の特性を分析し、前記特性の実際値を決定するステップと
、 異なるウォーターマークを前記特性の特異な値と対応付けるステップと、 前記実際値に対応付けられた前記ウォーターマークを選別し検出するステップ
とを有する、方法。 - 【請求項6】 前記情報信号はビデオ画像のシーケンスであり、前記分析ス
テップは輝度値の空間又は時間分布の分析を有し、輝度値の特異な分布それぞれ
が前記情報信号の前記特性の値を構成する、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記情報信号はオーディオ信号セグメントのシーケンスであ
り、各セグメント用に前記周波数スペクトラムを計算するステップを有し、前記
周波数スペクトラムの特異な形態それぞれが前記情報信号の前記特性の値を構成
する、請求項5に記載の方法。 - 【請求項8】 前記埋め込まれたウォーターマークは、前記情報信号の前記
特性の前記実際値に依存して基本ウォーターマーク・パターンの複数のセットか
ら選択された基本ウォーターマーク・パターンのセットを構成する、2つ以上の
基本ウォーターマーク・パターンの組み合わせである、請求項5に記載の方法。 - 【請求項9】 情報信号内にウォーターマークを埋め込むためのウォーター
マーク埋め込み器であって、 前記情報信号の所与の特性を分析し、前記特性の実際値を決定するための手段
と、 異なるウォーターマークを前記特性の特異な値と対応付けるための手段と、 前記情報信号内に埋め込むため前記実際値に対応付けられた前記ウォーターマ
ークを選択するための手段とを有する、ウォーターマーク埋め込み器。 - 【請求項10】 情報信号内のウォーターマークを検出するためのウォータ
ーマーク検出器であって、 前記情報信号の所与の特性を分析し、前記特性の実際値を決定するための手段
と、 異なるウォーターマークを前記特性の特異な値と対応付けるための手段と、 前記実際値に対応付けられた前記ウォーターマークを選択し及び検出するため
の手段とを有する、ウォーターマーク検出器。 - 【請求項11】 請求項9に記載のウォーターマーク埋め込み器であって、
前記ウォーターマーク埋め込み器がさらに、請求項10に記載のウォーターマー
ク検出器を含み、前記情報信号内の前記選択されたウォーターマークを検出する
前記検出器に応じて選択された前記ウォーターマークの埋め込みを控えるための
手段をも有する、ウォーターマーク埋め込み器。
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