JP2005537731A - マルチメディアコンテンツ識別のためにフィンガープリントを埋込む方法 - Google Patents

Abstract

メディアコンテンツを識別するフィンガープリントを、当該メディアコンテンツの伝送に用いられるメディア伝送信号に埋め込む方法である。埋め込まれたフィンガープリントが、圧縮等のあらゆる種類のアナログ及びディジタル処理を越えて存続することを達成するよう、コンテンツは、コンテンツの伝送に用いられるのと同じ信号形式へ変換される。例えば、セキュリティ・カメラによって発生されたビデオ信号から得られたフィンガープリントは画像の画素へ変換される。フィンガープリントは、続いて、コンテンツの伝送のために与えられるが、使用されない信号の部分に入れられる。例えば、ビデオ画像のフィンガープリントは、テレビジョン信号の垂直帰線消去期間に入れられる。変換されたフィンガープリントはまた、元のコンテンツの小さい部分を置き換えうる。

Description

本発明は、メディアコンテンツを識別するフィンガープリントをメディアコンテンツの伝送に用いられるメディア伝送信号に埋め込む方法に関連する。

本発明はまた、メディアコンテンツの伝送用に用いられるメディア伝送信号からフィンガープリントを取り出す方法及び配置、並びに、メディアコンテンツの信頼性を確かめる方法及び配置に関連する。

従来の文献ではしばしば署名又はハッシュとも称されるフィンガープリントは、例えば音声の歌、画像、ビデオクリップ等のマルチメディアコンテンツから導出されるビット列であり、当該マルチメディアコンテンツを要約又は識別する。

フィンガープリントは、特に、受信したコンテンツがオリジナルであるかどうかを確かめること、又は、コンテンツが改竄されていないかを検出することが望まれる認証分野で用いられる。このために、受信したコンテンツから導出したフィンガープリントは、元のコンテンツのフィンガープリントと比較される。本願では、元のフィンガープリントを、それが導出されたコンテンツとともに伝送することが望まれる。

特許文献１は、ディジタルデータ作成物のフィンガープリントをコンテンツと共に伝送する多数の公知の方法を要約している。フィンガープリントは、別個のファイルとして、又はディジタルデータ作成物のデータファイル中に埋め込まれて伝送されうる。埋め込まれる場合、フィンガープリントは、ファイルのヘッダに入れられてもよく、ファイルの終わりに添付されてもよく、埋め込まれた透かしの形でコンテンツに埋め込まれてもよい。フィンガープリントは、望ましくは暗号化される。

透かし技術によりコンテンツをフィンガープリントに埋め込むことは、既存の処理の流れを通してフィンガープリントを運ぶことを可能とするという利点がある。透かしは、注意深く設計することにより、十分にロバストなものとなり、圧縮及びアナログ／ディジタル変換後でさえも埋め込まれたフィンガープリントの抽出を補正することを可能とする。しかしながら、フィンガープリントのサイズは、コンテンツの表現の精度が向上するにつれて急速に増す。認証といった用途は、コンテンツの改竄された部分の局所化を高めるために、比較的大きいフィンガープリントを必要とする。ロバストな透かし技術は、一般的には、限られたペイロードを有する。
国際公開第０１／２３９８１号パンフレット

本発明は、メディアコンテンツを識別するフィンガープリントを、当該のメディアコンテンツの伝送用のメディア伝送信号に埋め込む改善された方法を提供することを目的とする。

このために、本発明の方法は、フィンガープリントを、メディア伝送信号がメディアコンテンツの伝送用に与える形式へ変換する段階と、変換されたフィンガープリントをメディア伝送信号のうちメディアコンテンツの伝送に用いられない所定の部分に入れる段階とを有する。

本発明によれば、フィンガープリントは、当該の信号形式の如何なる変更を必要とすることなく、また、信号の長さを増加させることなく、既存の標準的なメディア伝送形式に入れられ得る。方法は、従来技術の透かし埋込み方法と同じ利点（既存の処理の流れを通じたフィンガープリントの搬送を可能とすること）を有するが、ペイロードの制限を受けない。

いくつかの伝送形式は、メディアコンテンツを入れるための予備の容量を有する。例えば、テレビジョン信号は、コンテンツが伝送されうる垂直帰線消去期間を有するが、かかるコンテンツは標準的なテレビジョン受像機によっては表示されない。本発明による方法の実施例では、一枚のビデオ画像又は一連のビデオ画像のフィンガープリントは、垂直帰線消去期間のライン中に、おそらくは周知のテレテキストデータ伝送と互換性のある方法で入れられる。

伝送形式がこのような予備の容量を与えない場合、メディアコンテンツのわずかな部分を犠牲にしてフィンガープリント用の空間を作成することができる。例えば、ビデオ画像の情報及び／又は下方の境界における数本のラインが、ビデオ画像の（残りの）変換されたフィンガープリントを入れるのに使用されうる。当該の数本のラインは、通常は、標準的なテレビジョン受像機の画面上では目に見えない。このために、本発明による方法の実施例は、メディアコンテンツを第１の部分及び第２の部分へ分割する段階と、メディアコンテンツの第１の部分からフィンガープリントを導出する段階と、変換されたフィンガープリントによりメディアコンテンツの第２の部分を置き換える段階とを更に有する。

本発明の上述の及び他の面については、図面に示す実施例を参照して明らかとなろう。本発明について、ビデオ監視システムを参照して説明する。図１は、かかるシステムの典型的なレイアウトを概略的に示す図である。これは、１つ又はそれ以上の監視カメラ１を含み、各カメラは標準アナログ（ＰＡＬ，ＮＴＳＣ）信号形式でビデオ信号を供給する。各ビデオ信号は、フィンガープリント抽出・埋込ユニット２に印加される。ディジタル・レコーダ３は、信号を圧縮形式で記録する。コンピュータ４は、検索するため、見るため、及び認証するために、格納されたビデオ信号へのアクセスを可能とする。カメラによって捕捉された画像を認証する可能性は、法廷での証拠としてのこれらの画像の価値を高める。

フィンガープリント抽出・埋込ユニット２は、各ビデオ画像からフィンガープリントＦＰを導出し、これをカメラ信号に埋め込む抽出回路２１を有する。ユニット２は、望ましくは、フィンガープリント計算前の画像コンテンツの改竄を防止するようカメラ１の内部に配置される。フィンガープリントＦＰは、画像コンテンツを要約するビット列である。これは、同じ画像の改竄されたバージョンがかなり異なったフィンガープリントを与えるが、圧縮等の許可できる操作によって処理された画像はかなり異なったフィンガープリントを与えないような方法で発生される。オーディオ及びビデオ素材からフィンガープリントを導出する多くの方法が、従来技術で知られている。システムで使用されうる抽出回路２１の実際的な実施例は、ジョブ・オオストヴェーン（Job Oostveen）、トン・カルカー（Ton Kalker）、及びジャアプ・ハイツマ（Jaap Haitsma）著、「Visual Hashing of Digital Video: Applications and Techniques」、ＳＰＩＥ、Applications of Digital Image Processing XXIV, ２００１年７月３１日〜８月３日、米国サンディエゴ、に記載されている。抽出されたフィンガープリントＦＰは、暗号化回路２２によって暗号化される。暗号化されたフィンガープリントは、変換器段２３により、ビデオ画像の伝送に用いられるのと同じ形式へ変換される。本例では、変換器段２３は、フィンガープリントを画像の画素へ変換し、当該画素を１つ又はそれ以上の従来のアナログ・テレビジョン・ライン上に入れる。フィンガープリントは、続いて、挿入回路２４によりテレビジョン信号に挿入される。図１中、挿入回路２４は、記号により加算器として示されている。

図２は、変換器段２３によって実行されるステップを示すフローチャートである。ステップ２３１において、フィンガープリントのビットは、１シンボル当たりＭビットのシンボルへとまとめられる。ステップ２３２において、シンボルは、最大でＮシンボルのブロックへまとめられる。任意のステップ２３３において、追加的な誤り検出及び補正シンボルが各ブロックに付加される。ステップ２３４において、シンボルの各ブロックの始まりにプレアンブル及び同期語が配置される。プレアンブルは、シンボルのエッジのタイミングを識別するクロック信号を導出する際に受信器にとって役立つよう受信端で必要とされうる。これは、一般的には、それらの間の最大の差があるような交互のシンボルのパターンであり、例えば、Ｍ＝１について１０１０１０であり、Ｍ＝３について７０７０７０である。同期語は、プレアンブルの末尾及びフィンガープリントの先頭をマークするのに用いられる良い自己相関性質を有するシンボルのパターンである。更に、同期語は、アナログリンクを介した伝送によって導入されるラインジッタによって生ずる問題を防止し、なぜならばこれはデータがビデオラインの始めの方へ相対的に移動されても、データの先頭を識別するからである。ステップ２３５において、各シンボル列を、その大きさがビデオ信号のレンジ内に当てはまる連続的な信号へマップするパルス整形が適用される。一般的に選ばれるパルス形状は、「二乗余弦」パルスである。パルス整形は、データシンボル間の遷移を平滑化し、信号の帯域幅を減少させ、信号が帯域制限されたチャネルを通じて伝送される場合はシンボル間干渉を減少させるのに役立つ。

パラメータＭ及びＮの選択は、埋め込まれたフィンガープリントに対して行われ、それを受けても埋め込まれたフィンガープリントが存続すべき処理演算に依存する。テレビジョンライン当たりのシンボル数Ｎは、信号帯域幅が十分に狭いように選ばれる。シンボル当たりのビット数Ｍは、データレートとビット誤り率の間の釣り合いを調整する。

図３は、変換器段２３によって共有されるフィンガープリント信号の典型的な波形を示す。この例では、フィンガープリントのビット対００、０１、１０、１１に対応するシンボル値０、１、２、３（Ｍ＝２）についての４つの信号値が認められる。プレアンブル３０３０３０３０３０及び同期語３３３０００３００３０が、実際のフィンガープリントデータに先行する。

フィンガープリント信号は、最終的に、挿入回路２４により、画像データの伝送に適しているが使用されないテレビジョン信号のラインに挿入される。従来のＰＡＬ又はＮＴＳＣテレビジョン信号の場合、フィンガープリント信号は、テレテキストにおいて知られている方法で、垂直帰線消去期間のラインに入れられうる。Ｍ＝１及びＮ＝３２０のとき、フィンガープリント信号は、ＰＡＬテキストデータ信号と同一である。これは、フィンガープリントが、従来のテレテキスト回路によって容易に取り出されうるという利点がある。

いくつかの状況では、垂直帰線消去期間のライン中にフィンガープリントを埋め込むことは適切ではないかもしれない。例えば、ＭＰＥＧ圧縮中、これらのラインは抜けてしまう。これらの場合、フィンガープリントデータは、ビデオの可視の部分に埋め込まれ、実際の画像コンテンツを置き換える。実際上、フィンガープリントのサイズは十分に小さいため、データは、画像の小さい部分のみを占め、例えばＰＡＬフィールドの２８８本のラインのうちの４本のみを占める。その例は図４に示されており、参照番号４０は、元のビデオ画像領域を示す。この実施例では、元の画像領域の小さい領域４１は、元の画像領域の残る部分４２によって占められる画像から抽出されるフィンガープリントＦＰを入れるのに用いられる。領域４１は、通常は、従来のテレビジョン受像機の画面の可視の領域よりも外となる。領域４１が可視であれば、フィンガープリントは、一般的には「スノー」と称される黒、グレー、及び白の画素として明らかとなる。埋め込まれたフィンガープリントの可視性は、有利でありうる。これは、ユーザに、コンテンツが改竄から保護されていることについての視覚的な保証を与える。

多くの用途では、埋め込まれたフィンガープリントデータは、不可逆的な圧縮を受けても存続することが要求されうる。このことは、水平方向（パラメータＭ及びＮ、並びに、二乗余弦フィルタの設計を適切に選択することによる）だけでなく、垂直方向にも、埋め込まれたフィンガープリント信号の帯域制限を必要とする。データの埋め込まれたラインが垂直方向に低周波数を示すことを保証することが可能な技術は、（ｉ）埋め込まれたフィンガープリントデータのラインを複製すること、及び、（ｉｉ）連続するライン間に平滑な遷移を与えるようラインを挿入することである。

図５は、受信した画像の信頼性を確かめるようコンピュータ４（図１参照）によって実行されるステップを示すフローチャートである。ステップ５１において、フィンガープリントが挿入されているテレビジョン信号の部分（即ち、垂直帰線消去期間又は図４中の画像領域４１）が選択される。ステップ５２において、埋め込まれたフィンガープリントＦＰが取り出される。上述の埋め込みの実施例を参照するにこのステップ５２は、付加されたプレアンブル及び同期語が、テレビジョンラインに沿った、フィンガープリントシンボルを表わす「画素」が配置される位置を決定するのに用いられるステップ５２１と、画素値が、スライシング（画素値を夫々の閾値と比較すること）によって夫々のシンボル値（図３に示すように、Ｍ＝２のとき０、１、２又は３）へ変換されるステップ５２２を含む。ステップ５３において、画像領域が選択される（例えば、図４中の画像領域４２）。ステップ５４において、フィンガープリントＦＰは、上述の方法でこの領域から導出される。埋め込まれたフィンガープリントＦＰ及び受信した画像から導出されたフィンガープリントＦＰ’は、続いて、ステップ５５において比較される。これらが実質的に一致する場合、受信した画像は、信頼性があると宣言される（ステップ５６）。そうでなければ、画像は改竄されているという結論が得られる（ステップ５７）。

本願には、マルチメディアコンテンツを識別するフィンガープリントを当該マルチメディアコンテンツの伝送用のメディア伝送信号に埋め込む方法が開示されている。埋め込まれたフィンガープリントが、圧縮等の全ての種類のアナログ及びディジタル処理を受けても存続することを達成すよう、コンテンツから抽出される（２１）フィンガープリント（ＦＰ）は、コンテンツの伝送に使用されるのと同じ信号形式へ変換される（２３）。例えば、セキュリティカメラ（１）によって発生されるビデオ信号から導出されるフィンガープリントは、画像の画素へ変換される。フィンガープリントは、続いて、コンテンツの伝送用に与えられているが、使用されていない信号の一部に入れられる（２４）。例えば、ビデオ画像のフィンガープリントは、テレビジョン信号の垂直帰線消去期間に入れられる。変換されたフィンガープリントはまた、元のコンテンツの小さい部分を置き換えうる。

本発明によるフィンガープリントを埋め込む配置を含むビデオ監視システムを概略的に示す図である。 図１に示す変換回路によって実行される動作を示すフローチャートである。 本発明による方法の実施例の動作を示す図である。 本発明による方法の実施例の動作を示す図である。 本発明によるメディアコンテンツの信頼性を確かめる配置によって実行される動作を示すフローチャートである。

Claims (16)

1. メディアコンテンツを識別するフィンガープリントを前記メディアコンテンツの伝送に用いられるメディア伝送信号に埋め込む方法であって、
   前記フィンガープリントを、前記メディア伝送信号が前記メディアコンテンツの伝送用に与える形式へ変換する段階と、
   前記変換されたフィンガープリントを前記メディア伝送信号のうち前記メディアコンテンツの伝送に用いられない所定の部分に入れる段階とを有する、方法。
2. 前記メディアコンテンツを第１の部分及び第２の部分へ分割する段階と、
   前記メディアコンテンツの第１の部分から前記フィンガープリントを導出する段階と、
   前記変換されたフィンガープリントにより前記メディアコンテンツの第２の部分を置き換える段階とを更に有する、請求項１記載の方法。
3. 前記フィンガープリントを暗号化する段階を更に含む、請求項１記載の方法。
4. 前記メディアコンテンツは一枚のビデオ画像又は一連のビデオ画像であり、前記メディア伝送信号はテレビジョン信号であり、前記変換されたフィンガープリントは垂直帰線消去期間のラインに入れられる、請求項１記載の方法。
5. 前記変換されたフィンガープリントはテレテキストデータ信号である、請求項４記載の方法。
6. 前記メディアコンテンツは一枚のビデオ画像又は一連のビデオ画像であり、前記伝送信号はテレビジョン信号であり、前記フィンガープリントは、ビデオ信号へ変換され、テレビジョン受像機の画面上に表示される領域の境界を構成するテレビジョン信号のオーバースキャンラインに入れられる、請求項２記載の方法。
7. メディアコンテンツを識別するフィンガープリントを、前記メディアコンテンツの伝送に用いられるメディア伝送信号から取り出す方法であって、
   前記メディア伝送信号のうち前記メディアコンテンツの伝送に用いられない所定の部分を、前記メディアコンテンツの伝送に用いられる形式から前記第１のフィンガープリントで表わされる形式へ変換する段階を有することを特徴とする、方法。
8. 前記メディアコンテンツを第１の部分及び第２の部分へ分割する段階と、
   前記メディアコンテンツの第１の部分から前記フィンガープリントを取り出す段階を更に有する、請求項７記載の方法。
9. 前記第１のフィンガープリントを復号化する段階を更に含む、請求項７記載の方法。
10. 前記メディアコンテンツは一枚のビデオ画像又は一連のビデオ画像であり、前記メディア伝送信号はテレビジョン信号であり、
    前記変換する段階は、前記一枚又は複数のビデオ画像の伝送に用いられない前記テレビジョン信号のラインに入っているテレテキスト信号を前記第１のフィンガープリントへデコードすることを含む、請求項７記載の方法。
11. 前記メディアコンテンツは一枚のビデオ画像又は一連のビデオ画像であり、前記メディア伝送信号はテレビジョン信号であり、
    前記変換する段階は、テレビジョン受像機の画面上に表示される領域の境界を構成する前記テレビジョン信号のオーバースキャンラインを前記第１のフィンガープリントへ変換することを含む、請求項８記載の方法。
12. 前記メディアコンテンツを表わすメディア伝送信号及び前記メディアコンテンツを識別する第１のフィンガープリントを受信する段階と、
    前記受信したメディアコンテンツから第２のフィンガープリントを導出する段階と、
    前記第１のフィンガープリント及び前記第２のフィンガープリントが所定の様態で互いに類似していれば前記メディアコンテンツは信頼性があると判定する段階とを有する、
    メディアコンテンツの信頼性を確認する方法であって、
    前記第１のフィンガープリントを受信する段階は、前記メディアコンテンツの伝送に用いられない前記メディア伝送信号の所定の部分を前記メディアコンテンツの伝送に用いられない形式から前記第１のフィンガープリントを表わす形式へ変換することを含むことを特徴とする、方法。
13. メディアコンテンツを識別するフィンガープリントを前記メディアコンテンツの伝送に用いられるメディア伝送信号に埋め込む装置であって、
    前記フィンガープリントを、前記メディア伝送信号が前記メディアコンテンツの伝送用に与える形式へ変換する変換手段と、
    前記変換されたフィンガープリントを前記メディア伝送信号のうち前記メディアコンテンツの伝送に用いられない所定の部分に入れる手段とを有する、装置。
14. メディアコンテンツを識別するフィンガープリントを、前記メディアコンテンツの伝送に用いられるメディア伝送信号から取り出す装置であって、
    前記メディア伝送信号のうち前記メディアコンテンツの伝送に用いられない所定の部分を、前記メディアコンテンツの伝送に用いられる形式から前記第１のフィンガープリントで表わされる形式へ変換する手段を有することを特徴とする、装置。
15. コンピュータ上で実行され、請求項１２に記載のメディアコンテンツの信頼性を確かめる方法をコンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。
16. 所定の伝送形式のメディアコンテンツを含むメディア伝送信号であって、
    前記所定の伝送形式の前記メディアコンテンツの一部は、前記メディアコンテンツから導出され、前記メディアコンテンツの残る部分を識別することを特徴とする、メディア伝送信号。

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