JP2004526207A - 電子透かしの埋め込み及び検出 - Google Patents

電子透かしの埋め込み及び検出 Download PDF

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Abstract

フレームをベースとせず、音声信号などの情報信号x(n)に電子透かしを埋め込む方法及び装置を開示している。この方法は、情報信号x(n)と電子透かし信号v(n)との非周期畳み込みを計算する工程と、この畳み込みと情報信号とを結合する工程を備える。非周期畳み込みの計算は、重ね合わせ高速フーリエ変換フィルタにより行うことができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報信号に電子透かしの埋め込み、及び情報信号に埋め込まれた電子透かしの検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディジタル・マルチメデイア・データが広く使用されつつあり、これに伴い、ディジタル・マルチメデイア・データについて、不正複製の防止、著作権の保護、並びに所有者の個人認証に対する要求が高まってきた。
【０００３】
ディジタル電子透かし技術は新しい技術であり、様々な目的に用いることができる。例えば、著作権所有者の証明、不正複製の追跡、複製装置の制限、放送の監視、信頼性検証、及びマルチメデイア信号に補助情報を追加することなどができる。
【０００４】
電子透かしは、信号サンプルに僅かな変更を加えることで、信号に埋め込んだラベルである。電子透かしの埋め込みに関しては、電子透かしを感知できないように信号に組み込むことが望ましい、即ち、電子透かしは、信号の質に対して感知できるほどの影響を与えないように設計され、信号に埋め込まれる。一方、多くの応用において、電子透かしがロバスト性(robust)の十分に高いものでなければならない、即ち、適切な信号処理の後であっても、電子透かしが信頼性よく検出できなければならない。音声信号の場合は、例えば、圧縮、トリミング、D/A又はA/D変換、均等化、時間スケーリング、グループ遅延歪み、フィルタリング、又は、サンプルの除去と挿入などの信号処理操作がある。
【０００５】
静止画像とビデオについて、多くの電子透かしのスキームが公表されているものの、音声信号の電子透かしに関する文献は比較的に少ない。公表された技術の殆どがエコー・ハイディング(echo-hiding)と雑音付加(noise addition)の方法を用いており、人間の聴覚システムの時間的又はスペクトル的なマスキング効果を利用している。
【０００６】
ACMマルチメディア２０００ワークショップ（米国ロサンゼロス、２０００年１０月３０日−１１月３日）の会報の１１９−１２２ページにおいて、周波数ドメインでの電子透かし埋め込み方法が開示されている。この従来の方法によれば、音声信号は複数のフレームに分割され、各々のフレームに対してフーリエ変換が行われる。各フレームについて、得られたフーリエ成分が僅かに変更され、該変更された周波数成分に対して逆フーリエ変換が行われ、そして、時間ドメインにおける電子透かし信号（電子透かしが埋め込まれた音声信号）が生成される。最後に、この電子透かし信号をスケーリングし、元の音声信号に重畳する。この従来の方法により、周波数成分を整数倍に変更することで、ロバスト性及び非感知性の高い電子透かしスキームが得られることが知られている。
【０００７】
しかし、この従来の方法は、フレームの境界において人為的な信号成分が生じる問題を伴う。音声信号の場合は、このような人為的な成分がカチッカチッのような音として聴者に聞き取られる。
【０００８】
［発明の目的］
本発明の目的は、以上の従来技術の問題点を解決する電子透かし埋め込み方法及び検出方法を提供する。
【０００９】
［発明の概要］
本発明の電子透かし埋め込み方法は、情報信号に電子透かしを埋め込む方法であって、前記情報信号と前記電子透かしを表示する所定の基本数列との畳み込みを計算し、畳み込み数列を生成する工程、及び前記畳み込み数列と前記情報信号とを結合する工程から構成されることを特徴とする。
【００１０】
従って、以上の本発明は、境界において生じる人為的な効果を生じることなく、電子透かしの高いロバスト性及び非感知性の要求を満たせる電子透かしスキームを提供する。
【００１１】
また、以上の本発明の電子透かし埋め込み方法は、情報信号の個別のフレームの変更によるものでなく、情報信号と電子透かしとの畳み込みに基づき構成されるので、本発明の方法は、上記の従来技術においてフレーム境界で生じる人為的な効果の問題を克服することができる。
【００１２】
情報信号と電子透かしとの畳み込みを、フーリエ・ドメインでの掛け算として理解することができるので、周波数成分を整数倍に変更することによる利点が保たれている。従って、以上の本発明の方法により、ロバスト性及び非感知性の高い電子透かしが得られる。
【００１３】
また、以上の本発明の方法によれば、電子透かしの検出が、電子透かしの埋め込み及び検出の際のフレーム同期性との関連が少なく、これにより、信頼性よく検出できる電子透かしを提供できる。
【００１４】
また、以上の本発明の方法によれば、サンプルの変更が選択されたフレームの境界と独立であるので、この変更は、例えば、音声信号の最初に、サンプル除去と挿入の処理に影響されない。
【００１５】
好適に、前記所定の基本数列は、所定の電子透かし数列に対する変換を計算することにより生成される。この変換は、例えば、逆フーリエ変換である。また、離散コサイン変換（DCT：Discrete Cosine Transformation）、又は、ウエーブレット変換(wavelet transform）など他の変換方法を用いても良い。
【００１６】
また、以上の本発明の方法は、電子透かし数列を周波数ドメインで成形することができる利点がある。人間の聴覚システムのモデルは周波数ドメインでよく表わされているので、電子透かし数列の適切な成形は、時間ドメインでなく、周波数ドメインにおいて行うことが一般的である。
【００１７】
また、以上の本発明の方法は、周波数ドメインでの電子透かし数列は、そのまま電子透かしの検出に用いることができる利点がある。
【００１８】
畳み込み数列と情報信号とを結合する工程は、さらに畳み込み数列の各サンプルに所定のスケーリング因子を掛け、スケーリングされた畳み込み数列を生成する工程と、該スケーリングされた畳み込み数列を情報信号に重畳する工程とを備える場合は、該埋め込まれた電子透かしのエネルギーをこのスケーリング因子により制御することができる。従って、所定の電子透かしの応用において、電子透かしの埋め込みを制御し、ロバスト性及び非感知性の要求を満たすことができる。
【００１９】
情報信号と電子透かしとの畳み込みを計算する工程は、さらに重ね合わせ高速フーリエ変換畳み込みを行う工程を備える場合、効率的な畳み込みの計算方法を提供することができる。重ね合わせ高速フーリエ変換畳み込みの方法の具体例として、信号処理の分野では、いわゆる重ね合わせ法（overlap-add）と重ね合わせ保存法（overlap-save）が周知されている。
【００２０】
また、本発明の方法において、元の情報信号をスケーリングして畳み込み数列のスペクトル密度を設定する、なぜなら、周知のように、安全性の観点からは、情報信号と電子透かし数列とが類似することが有利である。
本発明はさらに電子透かしを減じる装置、電子透かしを埋め込む及び減じる装置、電子透かしを埋め込んだ情報信号、このような情報信号を記録した記録媒体、このような情報信号における電子透かしを検出する装置、上記の電子透かしを埋め込む装置を含み、情報信号を送信する送信装置、及び上記の電子透かしを減じる装置を含み、マルチメディア・コンテンツを処理する装置を提供する。本発明のこれらの観点は、独立請求項において開示されている。本発明のこれらの観点の効果と特徴が前述した本発明の電子透かし埋め込み方法と同様であるので、以降には、重複する説明を省略する。
【００２１】
［好ましい実施例の詳細な説明］
次に、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を概略的に示すブロック図である。
【００２３】
図１（ａ）に示す電子透かし埋め込み方法は、情報信号ｘ(n)とキー数列ｖ(n)との畳み込みx(n)〇v(n)を計算する工程を備えている。ここで及び以降は、演算子“〇”は畳み込み演算を示す、即ち、x(n)〇v(n)は次のように表すこととなる。
【００２４】
【数１】
Figure 2004526207
x(n)及びv(n)は、周期関数であると要求されていないので、x(n)〇v(n)は、非周期畳み込み(non-cyclic convolution、或は、aperiodic convolution)、若しくは、線形畳み込み(linear convolution)と呼ばれる。
【００２５】
情報信号ｘ(n)はインデックスnを付けた信号サンプル列で表されている。例えば、音声信号の場合、nは分離した時間を表す。従って、ここで、インデックスnを付けた信号を時間ドメインにおける信号と称する。ただし、他の種類の情報信号の場合は、nは他の座標、例えば、空間座標を示すことになる。
【００２６】
電子透かしは、時間ドメインにおけるキー数列v(n)で表されている。好ましくは、該キー数列v(n)は次のような特性を有する：
好ましくは、v(n)は擬似乱数からなる、有限な台を有するキー数列である。v(n)の長さは、例えば、５００サンプルから５０００サンプルの範囲にある、例えば、１０２４又は２０４８サンプルである。長いキー数列は、高い電子透かしペイロード(payload)を可能にするものの、その一方、信号の歪み、埋め込み装置の遅延と複雑さを増大させる恐れもある。また、可聴度の観点によれば、v(n)の長さの好ましい選択は情報信号のサンプリング・レートにも依存する。
【００２７】
さらに好ましくは、キー数列v(n)が奇数個のサンプルからなり、具体的に、キー数列v(n)を構成するサンプルのインデックスnは、n＝−M、．．．、０、．．．、Mであり、例えば、Mが５１１或は１０２３である。
【００２８】
好ましくは、信号v(n)はエネルギーが１となるように生成される。この条件により、畳み込みx(n)〇v(n)のエネルギーがx(n)のエネルギーと一致する仮定が良い近似で成立する、そのため、埋め込んだ電子透かしのエネルギーの制御を簡略化することができる。
【００２９】
好ましくは、v(n)は実数であり、これにより、電子透かし信号も実数になる。
【００３０】
好ましくは、v(n)は対称関数であり、即ち、v(−n)＝v(n)。v(n)を対称関数にすることにより、電子透かし信号の位相歪みを回避することができ、さらに、埋め込み処理の必要な操作回数を減らすことができ、よって、埋め込みを実行する回路の複雑さとコストを低減することができる。
【００３１】
好ましくは、v(0)＝0、かつ、Σnv(n)=0、即ち、v(n)はDC成分を含まない。
【００３２】
引き続き図１（ａ）を参照し、ステップ１０２には、畳み込み信号x(n)〇v(n)が情報信号x(n)と結合され、電子透かし信号y(n)が生成される。
【００３３】
図１（ｂ）は、本発明の第二の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を概略的に示すブロック図である。第二の実施形態はより効率的な電子透かし埋め込み方法に関する。
【００３４】
第二の実施形態によれば、電子透かし信号y(n)は、次の式で示されたように計算される。
【００３５】
【数２】
Figure 2004526207
ここで、λは所定の埋め込み強度であり、電子透かしの応用によるロバスト性及び非感知性の制約を満たすために、埋め込まれた電子透かしのエネルギーを制御することに用いることができる。
【００３６】
それに応じて、図１（ａ）を参照して説明した畳み込み信号x(n)〇v(n)と情報信号x(n)とを結合するステップ１０２は、さらに、畳み込み信号x(n)〇v(n)の各サンプルに埋め込み強度λを掛けるステップ１０２ａを含む。ステップ１０２ｂにおいて、得られた次の式に示すような電子透かし信号wx(n)=λx(n) 〇v(n)を信号x(n)に重畳し、電子透かしの埋め込んだ信号y(n)が生成される。
【００３７】
【数３】
Figure 2004526207
若しくは、畳み込み信号x(n)〇v(n)と情報信号x(n)とを結合するステップ１０２は、減算処理を含んでも良い。この減算処理は、λ＜０の場合に相当する。或いは、ステップ１０２は他の演算を含んでも良い、例えば、１ビット音声フォーマットの場合は、排他的論理和（XOR：exclusive OR）などを用いてもよい。
【００３８】
従って、v(n)が有限な台を有し、これによって、［−M、．．．、０、．．．、M］に属しないすべてのnに対してv(n)＝０である場合は、サンプルx(n)の変更はキー数列v(n)、埋め込み強度λ、及びn周辺所定範囲での情報信号x(n-M)、．．．、x(n)、．．．、x(n+M)のみに依存する。
【００３９】
なお、電子透かし信号wx(n)のスペクトル密度は、元の情報信号x(n)をスケーリングして得られたものである。さらに、特別な音響条件で、電子透かし信号wx(n)を聞く聴者は、この信号と元の情報信号x(n)とが類似であると感知する。周知のように、安全性の観点から信号wx(n)とx(n)のこのような類似性は有利である。
【００４０】
また、本実施形態によれば、畳み込みx(n)〇v(n)を計算するステップ１０１に先立って、電子透かし列ｗ(k)の逆フーリエ変換を計算し、ｗ(k)からキー数列v(n)を導出するステップ１０３を行う。情報信号x(n)が時間ドメインにおける音声信号である場合は、電子透かし列ｗ(k)はキー数列v(n)の周波数成分に対応する。従って、人間の聴覚システムのモデルに基づく電子透かし信号の成形は好適に周波数ドメインにおいて行われるので、ｗ(k)を起点とすることが有利である。また、後程図４を参照して説明するように、周波数ドメインにおける電子透かし列ｗ(k)をそのまま電子透かし検出装置の入力とし、信号に電子透かしの有無を検出することに用いることができる。好ましくは、ｗ(k)は次のような特性を有する。
【００４１】
好ましくは、ｗ(n)は実数であり、対称であり、有限な台を有する擬似乱数からなる、これにより、v(n)は実数で対称関数であり、有限な台を有するものであることを保証できる。
【００４２】
好ましくは、w(n)はDC成分を含まない、即ち、Σkw(k)=0。これにより、v(0)＝0であることを保証できる。
【００４３】
また、ステップ１０１における畳み込み計算はより有効な方法により行われる。この方法により、畳み込み演算器の実現の複雑さを緩和することができる。直接に畳み込みx(n)〇v(n)を計算することは、計算上にコストが高い。重ね合わせ高速フーリエ変換畳み込みは（重ね合わせFFTフィルタリングとしても知られている）、この複雑さを克服する有効な方法である。該方法によれば、窓関数r(n)が使用される、例えば、r(n)がv(n)より大きいな台を有する矩形の窓関数である。この窓関数を用い、一セットのシフトした窓関数rk(n)=rk(k-N)を定義する。ここで、Nが窓関数の幅である。好適に、rk(n)が１単位の一部分となる、即ち、Σkrk(n)=1。よって、畳み込みx(n)〇v(n)は次のように表すことができる。
【００４４】
【数４】
Figure 2004526207
ここで、xk(n) = x(n)・r(n−k・N)、x’k(n) = xk(n)〇v(n)、即ち、元の大きい畳み込みは狭い台を有する関数の間の畳み込みの和に代替される。
【００４５】
また、r(n−k・N)は、境界で十分に多いゼロを含むように定義される、これにより、周期的な畳み込みにおける周辺にある周期的な項は約される。よって、畳み込みxk(n)〇v(n)は周期的な畳み込みに相当し、それゆえに、該畳み込みを高速フーリエ変換（FFTｓ）と乗算で効率よく計算することができる。例えば、一次元音声信号x(n)と長さがLである電子透かし信号v(n)の場合は、上記の方法を、長さが２Lとなる高速フーリエ変換を用いて実行することができる。
【００４６】
図１（ｂ）に示す実施の形態では、上記の方法はステップ１０１により実行される。具体的に、ステップ１０１は、情報信号x(n)にシフトした窓関数rk(n)を掛け、関数xk(n)を出力するステップ１０１ａを有する。続いて、ステップ１０１ｂにおいて、高速フーリエ変換ＦＦＴsを用い、xk(n)とv(n)の畳み込みが計算される。ステップ１０１ｃにおいて、このように得られた畳み込みが足される。
【００４７】
本実施形態の方法は、周波数ドメインにおいて構成され、しかも、狭い台を有する関数xk(n)を用いる。その結果、特にr(n)は十分に平滑なロールオフ(roll off)を有する場合に、電子透かしの埋め込みを信号xk(n)の周波数スペクトルの局所的な感知特性に適応させることができる。
【００４８】
このように、本実施形態は計算の複雑さを低減すると共に、フレームをベースとせず、グローバルな情報信号に基づいた方法に感知モデルを取り込んだ。
【００４９】
なお、上述の重ね合わせた畳み込みの計算方法は、いわゆる重ね合わせ法（overlap-add）に相当する。その他に、重ね合わせ保存法（overlap-save）を用いることもできる。
【００５０】
図２は、本発明の第三の実施形態に係る電子透かし埋め込み装置を概略的に示すブロック図である。図２に示す装置は、情報信号x(n)を入力し、x(n)とキー数列v(n)の畳み込みを出力する畳み込み回路２０１を備えている。得られた畳み込みの演算結果は乗算回路２０４に入力され、埋め込み強度λと乗算される。乗算回路２０４の出力及び元の情報信号x(n)は加算回路２０３に入力される。加算回路２０３は、電子透かし信号と情報信号x(n)の和となる電子透かし情報信号y(n)を出力する。畳み込み回路２０１において生じた遅延を補償するために、好適には、情報信号x(n)は、加算回路２０３に入力される前に、遅延回路２０２に入力される。畳み込み回路２０１として、インパルス応答係数がv(n)となる有限インパルス応答フィルタ(finite impulse response filter)を用いることができる。或は、v(n)は奇数個のサンプルからなる場合は、有限インパルス応答フィルタ２０１のインパルス応答係数をλv(−M)、．．．、λv(−１)、λv(１)、．．．、λv(M)にすることができる。従って、フィルタ２０１が演算“〇(1+λv(n))”を行い、そのため、図２に示す装置の２つのパスを１つのパスにすることができる。これによって、遅延回路２０２を省ける。
【００５１】
若しくは、乗算回路２０４と加算回路２０３を、図１（ｂ）を用いて説明したように、x(n)とx(n)〇v(n)の異なる結合を実行する回路に置き換えても良い。
【００５２】
また、図２に示す装置はさらに逆フーリエ変換回路を備えても良い。この逆フーリエ変換回路は、図１（ｂ）を用いて説明したように、キー数列v(n)を電子透かし数列w(k)の逆フーリエ変換として生成する。
【００５３】
図３は、本発明の一の実施形態に係る、情報信号を受信するプレイヤを示す概略図である。プレイヤ３０４は、信号源３０１から通信ネットワーク３０２を介して送信された通信信号を受信する受信機３０４ｃを備えている。受信された信号は、電子透かし検出回路３０４ｄを介して、処理ユニット３０４ａに転送され、さらに処理され、又は、記録媒体３０４ｂに記録される。
【００５４】
記録媒体３０４ｂは、次のような記録デバイスを含んでも良い、具体的に、磁気テープ、光ディスク、デジタル・ビデオ・ディスク（DVD）、コンパクト・ディスク（CD、又は、CD−ROM）、ミニ・ディスク、ハード・ディスク、フロッピ・ディスク、強誘電体メモリ、EEPROM（電気的消去・プログラム可能型読取専用メモリ）、フラッシュ・メモリ、EPROM（消去・プログラム可能型読取専用メモリ）、ROM（読取専用メモリ）、SRAM（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ）、DRAM（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）、SDRAM（同期ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）、強磁性体メモリ、光学記録媒体、電荷結合デバイス（CCD）、スマート・カード、などがある。情報信号はマルチメディア・コンテンツを含んでも良い、例えば、音声、ビデオ、動画、画像、静止画などの信号がある。
【００５５】
上記の更なる処理は、再生、記録、マルチメディア・コンテンツの表示、他の信号処理操作、更なる処理のための制御信号３０４ｅの生成、などを含む。電子透かし検出回路３０４ｄは、たとえば、図２を用いて説明した検出方法の実施形態を用いて受信信号に埋め込まれた電子透かしを検出し、得られた電子透かし情報を処理ユニット３０４ａに転送し、又／或は、記録媒体３０４ｂにこの情報を記録する。
【００５６】
この検出した結果に基づいて、処理ユニット３０４ａは、例えば、情報信号の再生、保存、又は、複製を制約する。若しくは、処理ユニット３０４ａはプログラム可能なマイクロ・プロセッサ、また、記録媒体３０４ｂは実行可能なプログラム・コードを含み、該プログラム・コードは、処理ユニット３０４ａにロードされると、電子透かしを検出する方法を実行する。若しくは、処理ユニット３０４ａは、アプリケーション専用の集積回路や、一般的な集積回路や、スマート・カードなどを含んでもよい。
【００５７】
信号源３０１は、例えば、通信ネットワーク３０２を介して信号を送信する送信機３０１ｃ、情報信号に電子透かしを埋め込む処理ユニット３０１ａ、及び元の情報信号や、電子透かしや、関連するシステム・パラメータを記録する記録媒体３０１ｂを含む。
【００５８】
通信ネットワーク３０２は、例えば、無線通信ネットワーク、LAN、WANなどのコンピュータ・ネットワーク、企業内ネットワーク(intranet)、インターネット、テレビジュン放送ネットワーク、又はラジオ放送ネットワークのいずれかを含む。若しくは、もう１つの記録媒体３０３を介して情報信号を送信してもい。この記録媒体３０３は、例えば、磁気テープ、光ディスク、デジタル・ビデオ・ディスク（DVD）、コンパクト・ディスク（CD、又は、CD−ROM）、ミニ・ディスク、フロッピ・ディスク、スマート・カードなどからなる。
【００５９】
図４は、本発明の一の実施形態に係る電子透かし埋め込み装置を概略的に示すブロック図である。
【００６０】
本発明の当該実施形態は、式y=x+λ・v〇xにおける２つの項xとλ・v〇xは統計的に直交である事実を利用している。これによって、電子透かし信号ｙの埋め込み強度λを次の式より見積ることができる。
【００６１】
【数５】
Figure 2004526207
ここで、バー演算子は逆転を意味する、即ち、分離する信号y(n)のインデックスnの順序を反転する。“＜＞”は内積を意味する。
同様に、本発明に従って埋め込んだ電子透かしを検出する方法は、窓化(windowing)、フーリエ変換、電子透かしの解析がされる入力信号y(n)に対して必要な更なる処理を行うステップ４０１を備えている。
【００６２】
続いて、ステップ４０２において、得られたフーリエ係数は電子透かし数列w(k)と相関される。数列w(k)はキー数列v(n)に対してフーリエ変換を行い生成することができる、或は、好適に、キー数列v(n)がw(k)の逆フーリエ変換から導出される場合は、元の数列w(k)をそのまま用いても良い。
【００６３】
続いて、ステップ４０３において、相関スペクトルにおける一つの強いピークを識別し、相関値αを計算する。上記の関係を利用し、続いての後処理ステップ４０４において、埋め込み強度λを推測することができる。最後に、ステップ４０５において、埋め込み強度を所定の閾値ｔと比較し、電子透かしの有無、又／或はその電子透かしのペイロードを示す制御信号４０６を生成する。
【００６４】
なお、本発明に係る電子透かし検出方法は、フーリエ変換以外の他の変換、例えば、離散コサイン変換（DCT：Discrete Cosine Transformation）、又は、ウエーブレット変換(wavelet transform）などを用いることができる。
【００６５】
図５は、本発明の一の実施形態に係る、情報信号から電子透かし差し引き装置を概略的に示すブロック図である。本発明の該実施の形態によれば、推測の埋め込み強度を計算することにより、電子透かしを情報信号から抽出し、或は、実質的に除去することができる。
【００６６】
該実施形態に係る方法は、電子透かし数列w(k)と情報信号y(n)との相関値αを計算するステップ５０１を備えている。好ましくは、図４を用いて説明したように、この計算をフーリエ・ドメインにおいて行う。ここで、w(k)は電子透かし信号v(n)のフーリエ変換であり、また、相関値αを計算するステップ５０１は、さらに情報信号をフレームにセグメント化する処理と、これらのフレームに対してフーリエ変換を行う処理を含む。
【００６７】
図４を用いて説明したように、本発明によれば、相関値αは、元の信号x(n)と電子透かし信号v(n)との畳み込みとして計算された、電子透かし信号の埋め込み強度λに関わっている。ここで、埋め込み強度λと相関値αとの関係を、関係式α＝２λ／（１＋λ２）で表すことができる。それに応じて、図５に示す本実施形態に係る方法は、この関係式を用いて、埋め込み強度の推測値を計算するステップ５０２を備えている。本実施形態に係る方法は、入力信号y(n)と電子透かし信号v(n)の畳み込みを計算するステップ５０３をさらに備えている。好ましくは、この畳み込みの計算は、図１（ｂ）を用いて説明した方法を用いて行われる。続いて、乗算回路５０４において、この畳み込み信号に、計算された埋め込み強度λを掛け、そして、得られた結果を情報信号y(n)から差し引く。
【００６８】
なお、上記の畳み込み信号を差し引く処理は、図２において説明したような装置を用いて行う。この場合、加算回路２０３を減算回路に置き換え、また、λを上記の方法で計算する。
【００６９】
また、以上に説明した実施形態は、本発明の実施の形態の例であり、添付した本発明の特許請求の範囲を逸脱せずに、当業者により種々の変更を加えることが可能である。また、本発明が、異なる要素からなるハード・ウエアにより実施されても良く、或は、コンピュータでプログラムを実行して実施しても良い。
【００７０】
複数の手段が列挙された装置に関する請求項において、幾つかの手段の動作は、一つのハード・ウエア、或は、ハード・ウエアの同じの要素により実施されることがある。また、異なる従属請求項に異なる手段が列挙されている場合は、有利な効果を生ずる限り、これらの手段を組み合わせて用いることができると解すべきである。
［発明の効果］
本発明は、フレームをベースとせず、音声信号などの情報信号x(n)に電子透かしを埋め込む方法及び装置を開示している。この方法は、情報信号x(n)と電子透かし信号v(n)との非周期畳み込みを計算する工程と、この畳み込みと情報信号とを結合する工程を備える。非周期畳み込みの計算は、重ね合わせ高速フーリエ変換フィルタにより行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１ａ】本発明の第一の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を概略的に示すブロック図である。
【図１ｂ】本発明の第二の実施形態に係る電子透かし埋め込み方法を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第三の実施形態に係る電子透かし埋め込み装置を概略的に示すブロック図である。
【図３】本発明の一の実施形態に係る、情報信号を受信するプレイヤを示す図である。
【図４】本発明の一の実施形態に係る電子透かし埋め込み装置を概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明の一の実施形態に係る、情報信号から電子透かし差し引き装置を概略的に示すブロック図である。

Claims (16)

  1. 情報信号に電子透かしを埋め込む方法であって：
    前記情報信号と前記電子透かしを表示する所定の基本数列との畳み込みを計算し、畳み込み数列を生成する工程；及び
    前記畳み込み数列と前記情報信号とを結合する工程；
    から構成されることを特徴とする電子透かし埋め込み方法。
  2. 所定の電子透かし数列に対する変換を計算し、前記所定の基本数列を生成する工程をさらに備える；
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み方法。
  3. 前記畳み込み数列と前記情報信号とを結合する工程は：
    前記畳み込み数列の各サンプルに所定のスケーリング因子を掛け、スケーリングされた畳み込み数列を生成する工程；及び
    当該スケーリングされた畳み込み数列を前記情報信号に重畳する工程；
    をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み方法。
  4. 前記所定のスケーリング因子は局所的に適合される；
    ことを特徴とする請求項３に記載の電子透かし埋め込み方法。
  5. 前記情報信号と前記電子透かしを表示する所定の基本数列との畳み込みを計算する工程は、重ね合わせ高速フーリエ変換畳み込み(overlapped Fast Fourier Transformation convolution)を行う工程を備える；
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み方法。
  6. 前記所定の基本数列は、所定のエネルギーに対応する；
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み方法。
  7. 前記情報信号は、音声信号、静止画信号、及びビデオ信号を含むマルチメディア信号から選択された一種類の信号を含む；
    ことを特徴とする請求項１に記載の電子透かし埋め込み方法。
  8. 情報信号から電子透かしを減じる方法であって：
    前記電子透かしを表示する第１の電子透かし列と前記情報信号から導出される第１の信号とを相関させ、相関値を生成する工程；
    前記相関値から埋め込み強度の値を計算する工程；
    前記電子透かしを表示する第２の電子透かし列と前記情報信号との畳み込みを計算する工程；及び
    前記計算で得られた畳み込みに前記埋め込み強度の値を掛けて、前記情報信号から減じる工程；
    を備えることを特徴とする方法。
  9. 前記埋め込み強度の値は、前記相関値から、関係式α＝２λ／（１＋λ２）を用い計算される；
    ここで、αとλは、それぞれ前記相関値と前記埋め込み強度の値を示す、
    ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 情報信号に電子透かしを埋め込む装置であって：
    前記情報信号と前記電子透かしを表示する所定の基本数列との畳み込みを計算し、畳み込み数列を生成する手段；及び
    前記畳み込み数列と前記情報信号とを結合する手段；
    を備えることを特徴とする電子透かし埋め込み装置。
  11. 情報信号から電子透かしを減じる装置であって：
    前記電子透かしを表示する第１の電子透かし列と前記情報信号から導出される第１の信号とを相関させ、相関値を生成する手段；
    前記相関値から埋め込み強度の値を計算する手段；
    前記電子透かしを表示する第２の電子透かし列と前記情報信号との畳み込みを計算する手段；及び
    前記計算で得られた畳み込みに前記埋め込み強度の値を掛けて、前記情報信号から減じる手段；
    を備えることを特徴とする装置。
  12. 情報信号を含むマルチメディア・コンテンツを処理する装置であり、前記情報信号から電子透かしを減じる手段を有するマルチメディア・コンテンツ処理装置であって：
    前記電子透かしを表示する第１の電子透かし列と前記情報信号から導出される第１の信号とを相関させ、相関値を生成する手段；
    前記相関値から埋め込み強度の値を計算する手段；
    前記電子透かしを表示する第２の電子透かし列と前記情報信号との畳み込みを計算する手段；及び
    前記計算で得られた畳み込みに前記埋め込み強度の値を掛けて、前記情報信号から減じる手段；
    を備えることを特徴とするマルチメディア・コンテンツ処理装置。
  13. 電子透かしが埋め込まれた情報信号であって：
    前記情報信号は、
    ソース信号と前記電子透かしを表示する所定の基本数列との畳み込みを計算し、畳み込み数列を生成する工程；及び
    前記畳み込み数列と前記ソース信号とを結合する工程；
    により生成されることを特徴とする情報信号。
  14. 請求項１３に記載の情報信号を記録した記録媒体。
  15. 請求項１３に記載の情報信号における電子透かしを検出する電子透かし検出装置。
  16. 情報信号を送信する装置であり、前記情報信号に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置を有する送信装置であって：
    前記電子透かし埋め込み装置は、
    前記情報信号と前記電子透かしを表示する所定の基本数列との畳み込みを計算し、畳み込み数列を生成する手段；及び
    前記畳み込み数列と前記情報信号とを結合する手段；
    から構成されることを特徴とする送信装置。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7313251B2 (en) * 1993-11-18 2007-12-25 Digimarc Corporation Method and system for managing and controlling electronic media
ATE377822T1 (de) * 2003-05-28 2007-11-15 Koninkl Philips Electronics Nv Vorrichtung und verfahren zum einbetten eines wasserzeichens unter verwendung von subbandfilterung
US8891811B2 (en) * 2004-09-17 2014-11-18 Digimarc Corporation Hierarchical watermark detector
US9466307B1 (en) 2007-05-22 2016-10-11 Digimarc Corporation Robust spectral encoding and decoding methods
US8229191B2 (en) * 2008-03-05 2012-07-24 International Business Machines Corporation Systems and methods for metadata embedding in streaming medical data
EP2494516A4 (en) * 2009-10-29 2016-02-17 Optimark L L C DIGITAL WATERMARK MARKING
US9317872B2 (en) 2013-02-06 2016-04-19 Muzak Llc Encoding and decoding an audio watermark using key sequences comprising of more than two frequency components
US20160293181A1 (en) * 2014-01-17 2016-10-06 Intel Corporation Mechanism for facilitating watermarking-based management of echoes for content transmission at communication devices.
US9420351B2 (en) * 2014-06-06 2016-08-16 Google Inc. Systems and methods for prefetching online content items for low latency display to a user
CN110335188B (zh) * 2019-05-21 2023-07-11 青岛尚融数字科技有限公司 一种使用图片储存公私钥的方法及其私钥信息提取方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020009208A1 (en) * 1995-08-09 2002-01-24 Adnan Alattar Authentication of physical and electronic media objects using digital watermarks
US5859920A (en) * 1995-11-30 1999-01-12 Eastman Kodak Company Method for embedding digital information in an image
US5893067A (en) * 1996-05-31 1999-04-06 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for echo data hiding in audio signals
US5835639A (en) * 1996-12-18 1998-11-10 Eastman Kodak Company Method for detecting rotation and magnification in images
US6209094B1 (en) * 1998-10-14 2001-03-27 Liquid Audio Inc. Robust watermark method and apparatus for digital signals
JP3596590B2 (ja) * 1998-11-18 2004-12-02 ソニー株式会社 付随情報付加装置および方法、付随情報検出装置および方法
IL145469A0 (en) * 1999-03-18 2002-06-30 British Broadcasting Corp Watermarking
US6792129B1 (en) * 1999-08-25 2004-09-14 Sharp Laboratories Of America Digital watermarking in a perceptually uniform domain
US6130741A (en) * 1999-09-27 2000-10-10 Eastman Kodak Company Embedding information in a digital image digitized from a developed photographic film

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