JP2004519163A - 情報信号内の電子透かしを検出する方法及び装置 - Google Patents
情報信号内の電子透かしを検出する方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
擬似シンメトリックな電子透かしは、タイリングにより有限数の基本パターンから作成される電子透かしパターンである。１つのシングルパターンから作成される既知のウォーターキャストパターン（ＷａｔｅｒＣａｓｔ ｐａｔｔｅｒｎ）がこのスペシャルな場合であり、シンメトリックな電子透かしパターンと呼ばれる。シンメトリックなパターンは、２つのフェーズからなる、すなわち、先ずアキュミュレートのフェーズであり、アキュミュレートされたデータにわたって基本パターンでサイクリックのスライディング相関によって後続される、効果的検出方法を許容することが良く知られている。本発明は、シンメトリックな電子透かしと複雑さにおいて類似の低減を持つ擬似シンメトリックな電子透かしの検出方法、すなわち（有限数の基本パターンを使用して）１つ又はそれ以上のサイクリックなスライディング相関ステップにより後続されるアキュミュレートのフェーズを提供する。Ｗ１、．．．．、ＷＮを全てサイズＭの基本パターンのセットとする。たった１つの基本パターンだけがあるかのように疑わしい信号が折りたたまれる。折りたたみバッファが、強い要素として和パターンＷ＝Ｗ１＋．．．．＋ＷＮを持つだろう。電子透かしの存在は、Ｗで相関するサイクリックなスライディングにより検出できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報信号内の電子透かしを検出するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報（例えばビデオ、音声）信号に電子透かしを埋め込む種々の方法、及びこの電子透かしを検出する対応の方法は、従来から知られている。
【０００３】
国際特許出願公報ＷＯ９９／１２３３１は、既知の埋め込み及び検出方法を開示する。この従来の方法では、異なる電子透かしパターンが情報信号のそれぞれのセクション（ここでは、画像が分割される画像ブロック）に埋め込まれる。タイリングにより有限数の基本パターンから作成されるこのような電子透かしは、擬似シンメトリックな電子透かしとここでは呼ばれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、電子透かしを検出するための方法及び装置を提供する。
【０００５】
この目的のため、本発明は、セクションをアキュミュレートするステップと、アキュムレートされたセクションを基本的電子透かしパターンの和と相関させるステップとを有する。
【０００６】
本発明は、シンメトリックな電子透かしを検出する既知の方法論が擬似シンメトリック電子透かしにも適用できるという認識に基づく。国際特許出願公報ＷＯ９９／４５７０５は、シンメトリックな電子透かしを埋め込み検出する技術的方法を開示する。この方法では、電子透かしはビデオ画像のエクステントにわたって単一の小さなサイズの基本的電子透かしパターンを繰り返すことにより、ビデオ信号内に埋め込まれる。この「タイリング」操作は、電子透かし検出処理が相対的に小さな空間にわたって電子透かしを検索させ、検出の信頼性を改善する。データのペイロードは基本電子透かしタイルへ符号化される。ＷＯ９９／４５７０５で開示されているように、電子透かしはバッファ内の画像のセクション（実際的な実施例において１２８ｘ１２８ピクセル）を「折りたたみ」するかアキュミュレートし、バッファのコンテンツを１２８ｘ１２８の基本的電子透かしパターンと相関させることにより検出される。検出器内のＳＰＯＭＦ（Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｐｈａｓｅ Ｏｎｌｙ Ｍａｔｃｈｅｄ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）は、画像との関係のなさについて基準の電子透かしの相対的位置をレンダリングする。したがって、既知の検出器は、電子透かし検出の前に画像が受けた２つのプロセス、並進及びクロッピングに関して不変である。ＳＰＯＭＦはまた、基本的電子透かしパターンにおけるマルチビットのペイロードを容易に符号化することを可能にする。
【０００７】
本発明者らは、ＷＯ９９／４５７０５から知られた検出方法が、下記の条件が満足されるならば、擬似シンメトリックな電子透かしに効果的且つ信頼できるように適用されることを見出した。（１）マルチのパターンの各々がほぼ等しい確率で発生すること、（２）パターンがペア的には直交か少なくともほとんど相関性を持たないこと、（３）パターンが全て同じサイズであること、である。
【０００８】
本発明の特別な利点は、マルチメディアのコンテンツがシンメトリックな電子透かしと同様に擬似のシンメトリックに電子透かしされているならば、異なる電子透かし検出器の複雑な回路が、分担できるということである。２つのこのような異なる電子透かし埋め込み方法（２つの方法が上述のものである必要は必ずしもないが）をマージすることが、広く着想される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、マルチの基本的電子透かしパターンＷ１．．ＷＮの形式で埋め込まれた擬似シンメトリックな電子透かしを持つ画像を概略的に示す。
【００１０】
図２は、本発明による電子透かし検出器の実践的な実施例を示す。この検出器は、電子透かしされた画像Ｑを入力するとする。この画像（又は多くのアキュミュレートされたビデオフレーム）は、基本的電子透かしパターンのサイズＭ１ｘＭ２（ここでは１２８ｘ１２８）を持つブロックに区分される。それから、これらブロックは図３で表わされるように、サイズＭ１ｘＭ２のバッファｑにスタックされる。これらの操作は、折りたたみ及びバッファ回路３１により実行される。
【００１１】
単一の基本パターンだけがあったかのような疑わしい信号を折りたたみすることにより、折りたたみバッファは強い要素として和パターンＷ＝Ｗ１＋．．＋ＷＮを持つだろう。電子透かしの存在は、このときバッファのコンテンツをＷと相関させるサイクリックなスライディングにより検出できる。最適な相関（すなわち、フルの信号の電子透かしとの同期された相関）に関してファクタＳｑｒｔ［Ｎ］でその信頼性が下降する。
【００１２】
バッファのコンテンツをＷと相関させるために、検出器は、基本的電子透かしパターンＷ１−ＷＮがサンプル単位で付加される付加段３９を有する。
【００１３】
検出器の操作は、またＷＯ９９／４５７０５の開示と対応するが、ここでは簡単に繰り返す。電子透かしパターンｗと疑わしい情報信号ｑとの相関を計算することは、電子透かしパターンの対応する値と情報信号値との内積ｄ＝＜ｑ，ｗ＞を計算することを含む。２次元のＭ１ｘＭ２の画像ブロックｑ＝｛ｑｉｊ｝及び電子透かしパターンＷ＝｛ｗｉｊ｝に対して、内積は数学的に下記のように書ける。
【数１】
【００１４】
疑わしい画像Ｑが電子透かし検出の前に並進又はクロッピングのような操作を受けたかもしれないので、検出器は画像ブロックｑの境界に関して電子透かしパターンＷの空間的位置がわからない。マルチの相関ｄｋはしたがって、全ての可能性あるシフトベクトルｋ（水平的にはｋｘ画素、垂直的にはｋｙ画素）に対して計算されなければならない。
【数２】
この相関値ｄｋは、（高速）フーリエ変換を使用して同時に計算されることができる。バッファｑのコンテンツ及び基本電子透かしパターンＷの両方は、変換回路３２及び３３それぞれにおいて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）される。これらの操作は下記の通りであり、
【数３】
及び
【数４】
ここで
【外１】
及び
【外２】
は複素数のセットである。
【００１５】
相関を計算することは、畳込みｑ及び共役Ｗを計算することに類似する。この変換ドメインにおいては、これは下記の式に対応し、
【数５】
ここでシンボル
【外３】
はポイント当たりの乗算を示し、ｃｏｎｊ（）は引数の虚像部の符号を逆転させることを示す。図３において、
【外４】
の共役は共役回路３４により実施され、ポイント当たりの乗算は乗算器３５により実施される。相関値ｄ＝｛ｄｋ｝のセットは下記の乗算の結果を逆フーリエ変換することにより得られる。
【数６】
これは逆フーリエ変換回路３６により実施される。相関値ｄｋは続いてスレッショルド回路３７において所定のしきいと比較される。画像は、相関値の一つが大きなピークを持つ、すなわち前記しきいより大きいならば、電子透かしされるべきことを検出される。
【００１６】
個別のパターンＷ１−ＷＮが埋め込まれているかを検出する必要があるならば、同じ回路が使用できる。検査されるべきパターン（Ｗ１、Ｗ２等）は、そのとき図２に示される装置にのみ適用される。
【００１７】
本発明による方法の他の実施例において、サイズＭの折りたたみバッファは、１２８ｘ１２８タイリンググリッドの位置を抽出するために使用される。同期されたタイリンググリッドを使用して、部分的相関Ｃｉｊ＝＜Ｙｉ，Ｗ−ｊ＞は計算され、ここでｉはｉ番目の疑わしい信号タイルであり、Ｗｊは前と同様であり、＜＞は内積を示す。これは、部分的相関値Ｃｉｊだけを使用して、グリッドにわたるステップへの並進検索を低減する。フルの電子透かし内に付加の構造があるならば、例えばタイルＷｉに関してより高いレベルのシンメトリの場合、非常に効率の良い検出が可能である。
【００１８】
本発明は、以下のように要約できる。擬似シンメトリックな電子透かしは、タイリングにより有限数の基本パターンから作成される電子透かしパターンである。１つのシングルパターンから作成される既知のウォーターキャストパターン（ＷａｔｅｒＣａｓｔ ｐａｔｔｅｒｎ）がこのスペシャルな場合であり、シンメトリックな電子透かしパターンと呼ばれる。シンメトリックなパターンは、２つのフェーズからなる、すなわち、先ずアキュミュレートのフェーズであり、アキュミュレートされたデータにわたって基本パターンでサイクリックのスライディング相関によって後続される、効果的検出方法を許容することが良く知られている。本発明は、シンメトリックな電子透かしと複雑さにおいて類似の低減を持つ擬似シンメトリックな電子透かしの検出方法、すなわち（有限数の基本パターンを使用して）１つ又はそれ以上のサイクリックなスライディング相関ステップにより後続されるアキュミュレートのフェーズを提供する。Ｗ１、．．．．、ＷＮを全てサイズＭの基本パターンのセットとする。たった１つの基本パターンだけがあるかのように疑わしい信号が折りたたまれる。折りたたみバッファが、強い要素として和パターンＷ＝Ｗ１＋．．．．＋ＷＮを持つだろう。電子透かしの存在は、Ｗで相関するサイクリックなスライディングにより検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチの基本的電子透かしパターンＷ１．．ＷＮの形式で埋め込まれた擬似シンメトリックな電子透かしを持つ画像を概略的に示す。
【図２】本発明による電子透かし検出器の実施例を概略的に示す。
【図３】図２で示された電子透かし検出器により実行される操作を表わすための図を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報信号内の電子透かしを検出するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報（例えばビデオ、音声）信号に電子透かしを埋め込む種々の方法、及びこの電子透かしを検出する対応の方法は、従来から知られている。
【０００３】
国際特許出願公報ＷＯ９９／１２３３１は、既知の埋め込み及び検出方法を開示する。この従来の方法では、異なる電子透かしパターンが情報信号のそれぞれのセクション（ここでは、画像が分割される画像ブロック）に埋め込まれる。タイリングにより有限数の基本パターンから作成されるこのような電子透かしは、擬似シンメトリックな電子透かしとここでは呼ばれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、電子透かしを検出するための方法及び装置を提供する。
【０００５】
この目的のため、本発明は、セクションをアキュミュレートするステップと、アキュムレートされたセクションを基本的電子透かしパターンの和と相関させるステップとを有する。
【０００６】
本発明は、シンメトリックな電子透かしを検出する既知の方法論が擬似シンメトリック電子透かしにも適用できるという認識に基づく。国際特許出願公報ＷＯ９９／４５７０５は、シンメトリックな電子透かしを埋め込み検出する技術的方法を開示する。この方法では、電子透かしはビデオ画像のエクステントにわたって単一の小さなサイズの基本的電子透かしパターンを繰り返すことにより、ビデオ信号内に埋め込まれる。この「タイリング」操作は、電子透かし検出処理が相対的に小さな空間にわたって電子透かしを検索させ、検出の信頼性を改善する。データのペイロードは基本電子透かしタイルへ符号化される。ＷＯ９９／４５７０５で開示されているように、電子透かしはバッファ内の画像のセクション（実際的な実施例において１２８ｘ１２８ピクセル）を「折りたたみ」するかアキュミュレートし、バッファのコンテンツを１２８ｘ１２８の基本的電子透かしパターンと相関させることにより検出される。検出器内のＳＰＯＭＦ（Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ Ｐｈａｓｅ Ｏｎｌｙ Ｍａｔｃｈｅｄ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）は、画像との関係のなさについて基準の電子透かしの相対的位置をレンダリングする。したがって、既知の検出器は、電子透かし検出の前に画像が受けた２つのプロセス、並進及びクロッピングに関して不変である。ＳＰＯＭＦはまた、基本的電子透かしパターンにおけるマルチビットのペイロードを容易に符号化することを可能にする。
【０００７】
本発明者らは、ＷＯ９９／４５７０５から知られた検出方法が、下記の条件が満足されるならば、擬似シンメトリックな電子透かしに効果的且つ信頼できるように適用されることを見出した。（１）マルチのパターンの各々がほぼ等しい確率で発生すること、（２）パターンがペア的には直交か少なくともほとんど相関性を持たないこと、（３）パターンが全て同じサイズであること、である。
【０００８】
本発明の特別な利点は、マルチメディアのコンテンツがシンメトリックな電子透かしと同様に擬似のシンメトリックに電子透かしされているならば、異なる電子透かし検出器の複雑な回路が、分担できるということである。２つのこのような異なる電子透かし埋め込み方法（２つの方法が上述のものである必要は必ずしもないが）をマージすることが、広く着想される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、マルチの基本的電子透かしパターンＷ１．．ＷＮの形式で埋め込まれた擬似シンメトリックな電子透かしを持つ画像を概略的に示す。
【００１０】
図２は、本発明による電子透かし検出器の実践的な実施例を示す。この検出器は、電子透かしされた画像Ｑを入力するとする。この画像（又は多くのアキュミュレートされたビデオフレーム）は、基本的電子透かしパターンのサイズＭ１ｘＭ２（ここでは１２８ｘ１２８）を持つブロックに区分される。それから、これらブロックは図３で表わされるように、サイズＭ１ｘＭ２のバッファｑにスタックされる。これらの操作は、折りたたみ及びバッファ回路３１により実行される。
【００１１】
単一の基本パターンだけがあったかのような疑わしい信号を折りたたみすることにより、折りたたみバッファは強い要素として和パターンＷ＝Ｗ１＋．．＋ＷＮを持つだろう。電子透かしの存在は、このときバッファのコンテンツをＷと相関させるサイクリックなスライディングにより検出できる。最適な相関（すなわち、フルの信号の電子透かしとの同期された相関）に関してファクタＳｑｒｔ［Ｎ］でその信頼性が下降する。
【００１２】
バッファのコンテンツをＷと相関させるために、検出器は、基本的電子透かしパターンＷ１−ＷＮがサンプル単位で付加される付加段３９を有する。
【００１３】
検出器の操作は、またＷＯ９９／４５７０５の開示と対応するが、ここでは簡単に繰り返す。電子透かしパターンｗと疑わしい情報信号ｑとの相関を計算することは、電子透かしパターンの対応する値と情報信号値との内積ｄ＝＜ｑ，ｗ＞を計算することを含む。２次元のＭ１ｘＭ２の画像ブロックｑ＝｛ｑｉｊ｝及び電子透かしパターンＷ＝｛ｗｉｊ｝に対して、内積は数学的に下記のように書ける。
【数１】
疑わしい画像Ｑが電子透かし検出の前に並進又はクロッピングのような操作を受けたかもしれないので、検出器は画像ブロックｑの境界に関して電子透かしパターンＷの空間的位置がわからない。マルチの相関ｄｋはしたがって、全ての可能性あるシフトベクトルｋ（水平的にはｋｘ画素、垂直的にはｋｙ画素）に対して計算されなければならない。
【数２】
【数３】
【数４】
【外１】
【外２】
【００１５】
相関を計算することは、畳込みｑ及び共役Ｗを計算することに類似する。この変換ドメインにおいては、これは下記の式に対応し、
【数５】
【外３】
【外４】
【数６】
【００１６】
個別のパターンＷ１−ＷＮが埋め込まれているかを検出する必要があるならば、同じ回路が使用できる。検査されるべきパターン（Ｗ１、Ｗ２等）は、そのとき図２に示される装置にのみ適用される。
【００１７】
本発明による方法の他の実施例において、サイズＭの折りたたみバッファは、１２８ｘ１２８タイリンググリッドの位置を抽出するために使用される。同期されたタイリンググリッドを使用して、部分的相関Ｃｉｊ＝＜Ｙｉ，Ｗ−ｊ＞は計算され、ここでｉはｉ番目の疑わしい信号タイルであり、Ｗｊは前と同様であり、＜＞は内積を示す。これは、部分的相関値Ｃｉｊだけを使用して、グリッドにわたるステップへの並進検索を低減する。フルの電子透かし内に付加の構造があるならば、例えばタイルＷｉに関してより高いレベルのシンメトリの場合、非常に効率の良い検出が可能である。
【００１８】
本発明は、以下のように要約できる。擬似シンメトリックな電子透かしは、タイリングにより有限数の基本パターンから作成される電子透かしパターンである。１つのシングルパターンから作成される既知のウォーターキャストパターン（ＷａｔｅｒＣａｓｔ ｐａｔｔｅｒｎ）がこのスペシャルな場合であり、シンメトリックな電子透かしパターンと呼ばれる。シンメトリックなパターンは、２つのフェーズからなる、すなわち、先ずアキュミュレートのフェーズであり、アキュミュレートされたデータにわたって基本パターンでサイクリックのスライディング相関によって後続される、効果的検出方法を許容することが良く知られている。本発明は、シンメトリックな電子透かしと複雑さにおいて類似の低減を持つ擬似シンメトリックな電子透かしの検出方法、すなわち（有限数の基本パターンを使用して）１つ又はそれ以上のサイクリックなスライディング相関ステップにより後続されるアキュミュレートのフェーズを提供する。Ｗ１、．．．．、ＷＮを全てサイズＭの基本パターンのセットとする。たった１つの基本パターンだけがあるかのように疑わしい信号が折りたたまれる。折りたたみバッファが、強い要素として和パターンＷ＝Ｗ１＋．．．．＋ＷＮを持つだろう。電子透かしの存在は、Ｗで相関するサイクリックなスライディングにより検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マルチの基本的電子透かしパターンＷ１．．ＷＮの形式で埋め込まれた擬似シンメトリックな電子透かしを持つ画像を概略的に示す。
【図２】本発明による電子透かし検出器の実施例を概略的に示す。
【図３】図２で示された電子透かし検出器により実行される操作を表わすための図を示す。
Claims (6)
- 情報信号のそれぞれのセクション内の有限数の異なる基本的電子透かしパターンをタイリングすることにより情報信号内に電子透かしを検出する方法であって、前記セクションをアキュムレートするステップと、アキュムレートされた前記セクションを前記基本的電子透かしパターンの和と相関させるステップとを有する方法。
- 相関の値が前記電子透かしのペイロード及び／又は存在を決定するために使用される、請求項１に記載の方法。
- 前記相関の値がタイリングのグリッドの位置を決定するために使用される、請求項１に記載の方法。
- 個別のセクションを個別の基本パターンと相関させるステップを更に有する、請求項１に記載の方法。
- 前記タイリングのグリッドは、個別のセクションを位置決めするために使用される、請求項３又は４に記載の方法。
- 請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法により情報信号内の電子透かしを検出するための装置。
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