JP2010527201A - 埋め込まれた透かしを使用した障害検出 - Google Patents

Abstract

伝送された信号ストリームにおける障害の検出は、伝送前にストリームに埋め込まれた透かしを情報ストリームから回復することによって行われる。埋め込まれた透かしは、ストリーム品質特有のデータを有する。その後、受信された情報ストリームにおける障害を検出するために、少なくとも１つの透かし特性が解析される。

Description

本出願は、その教示を本明細書及び特許請求の範囲に援用する、西暦２００７年５月１０日付出願の米国特許仮出願第６０／９２８５６６号明細書の優先権を米国特許法第１１９（ｅ）条の下で主張する。

本発明は、情報の伝送に関する障害を検出する手法に関する。

通常、ディジタル・ビデオ・コンテンツの配信は、通常更なる配信に先行してコンテンツがトランスコーディングを経るダウンストリーム局に、多くの場合、衛星を介して伝送するために、まず、ヘッド・エンドでコンテンツを圧縮する。ヘッド・エンドとダウンストリーム局との間のコンテンツの伝送の過程で、現在、トランスコードされたコンテンツ・ストリームの人間の監視を介してのみ検出可能な１つ又は複数の障害が生じ得る。現在の監視手法には、変更されたチャネルの手作業の検査、及び、前述の手作業の検査によって生じた誤りがあった場合のその誤りの通知が関係する。現在、リンク品質を監視するためのツールが存在している。

しかし、リンク品質は、衛星／チャネルの切り換えに関連付けられた問題の間接的な指標をもたらすに過ぎない一方、正確なビデオ信号の受信を潜在的に阻止し得る、伝送層及び上位信号層に存在し得る他の問題の高精度の指標としての役目を担うものでない。

簡潔には、本願の原理の第１の例証的な実施例によれば、伝送された信号ストリームにおいて生じる障害を検出する方法が提供される。上記方法は、伝送に先行して、ストリームに埋め込まれた透かしを情報ストリームから回復することによって始まる。埋め込まれた透かしは、ストリーム品質特有のデータを有する。その後、受信された情報ストリームにおける障害を検出するために、少なくとも１つの透かし特性が解析される。例えば、その特性の中でも、透かしはプログラム識別子（例えば、プログラムＩＤ）を含み得る。回復された透かしにおけるプログラムＩＤを、期待されたプログラムＩＤと比較することにより、正しいプログラムが受信されているか否かを判定することが可能である。考えられる別の透かし特性は、受信されたフレーム又はフレーム群とともに順次増加するカウントである。よって、カウントが増加しないことは、復号化の障害を示す。更に、透かし自体の信号強度も、受信信号ストリームの品質を示す特性を構成し得る。信号強度が最小値を超えない場合、受信信号ストリームは損なわれている可能性が高い。

本願の原理の第２の好ましい実施例によれば、ダウンストリーム受信器に情報ストリームを伝達する方法を提供する。上記方法は、ストリーム品質特有のデータを有する透かしを伝送前に情報ストリームに埋め込む工程を含む。透かしを回復し、埋め込まれた透かしを解析する工程は、受信に続いて、情報ストリームにおける障害を検出する機構を提供する。

情報通信システムを示す概略ブロック図である。 図１の通信システムの一部を備える、従来技術による伝送システムを示す概略ブロック図である。 本願の原理による、伝送信号ストリームに透かしを埋め込んで障害検出を可能にする、図１の通信システムに使用するための伝送システムの第１の好ましい実施例を示す概略ブロック図である。 本願の原理による、埋め込まれた透かしを解析することにより、受信信号ストリームにおける障害を検出する、図１の通信システムに使用するための受信器の第１の好ましい実施例を示す概略ブロック図である。 本願の原理による、伝送信号ストリームに透かしを埋め込んで障害検出を可能にするために、図１の通信システムに使用するための伝送システムの第２の好ましい実施例を示す概略ブロック図である。 本願の原理による、埋め込まれた透かしを解析することにより、受信信号ストリームにおける障害を検出するために図１の通信システムに使用するための受信器の第２の好ましい実施例を示す概略ブロック図である。 本願の原理による、埋め込まれた透かしを解析することにより、受信信号ストリームにおいて障害を検知するために図１の通信システムに使用するための受信器の第３の好ましい実施例を示す概略ブロック図である。

［実施例］
図１は、本願の原理の障害検出手法を実施する例示的な情報通信システムを示す。表１に表すように、ヘッド・エンド１００は、コンテンツの所有者又はその代理人の制御の下で、通常、ディジタル化コンテンツ（ビデオ及び／又はオーディオ及び／又はデータ）のストリームの形式で情報ストリームをダウンストリーム局１０２に伝送する。ダウンストリーム局１０２は、その後の配信のためにコンテンツ・ストリームをトランスコードするアフィリエート地域ヘッドの形態を呈し得る。ヘッド・エンド１００からダウンストリーム局１０２へのコンテンツ・ストリームの伝送は衛星１０４を介して行われ得る。本出願の残りの部分は本願の概念を説明するために衛星伝送を使用するが、本明細書及び特許請求の範囲記載の原理は、情報をブロ―ドキャスト／マルチキャストする何れの伝送ネットワークにも及ぶ。

時には、衛星１０４から別の衛星１０６に、又は一トランスポンダから、同じ衛星上の別のトランスポンダにコンテンツ・ストリームの伝送を切り換える必要性が存在している。同期した状態に留めるためには、ヘッド・エンド１００は、切り換えの特定時間前に、特定の情報をダウンストリーム局１０２に伝送する。この情報は通常、切り換えが行われる厳密な時間、新たな衛星の識別情報、及び新たな衛星がストリームを伝送する特定のチャンネルを含む。所要の時間において、ヘッド・エンド１００及びダウンストリーム局１０２は、衛星１０４上の現在のチャネルから、衛星１０６上の特定されたチャネルに同時に切り換える。

新たな衛星１０６上の新たなチャネルに、ヘッド・エンド１００によって首尾良く切り換わったことは、ダウンストリーム局１０２が同様に切り換えを首尾良く行うことを自動的に保証するものでない。現在、人間の操作者は、正しいストリームの復号化を検証するために、ダウンストリーム局１０２の出力を手作業で監視しなければならない。障害を検出すると、ダウンストリーム１０２の局における操作者は通常、新たなチャネル、又は利用可能である場合、別のチャネルの情報の再伝送を要求するメッセージを、低帯域幅チャネル１０８を介してヘッド・エンド１００に送出する。低帯域幅チャネル１０８は、音声メッセージを搬送するための通常の電話サービス（ＰＯＴＳ）回線の形態を呈し得る。

図２は、図１のヘッド・エンド１００に関連付けられた従来技術の伝送２００のシステムを示す概略ブロック図である。伝送システム２００は、記憶されたコンテンツ（例えば、プログラム）のデータベース２１０を含む。制御システム２２０は、スケジューリング情報を利用して、伝送するために、データベース２１０における１つ又は複数のプログラムを選択し、選択されたプログラムを伝送する衛星及び衛星チャネルを選択する。選択されたプログラムは次いで、選択された特定の圧縮標準（例えば、ＭＰＥＧ−２）を使用して、特定されたビットレートでプログラムを圧縮する符号化器２３０により、圧縮符号化を受ける。最後に、圧縮されたプログラムは、送信器２４０（プログラムを、特定された衛星（図１の前述の衛星１０４又は１０６など）に伝送するためにアップリンク局の形態を呈する）による伝送を経る。

本願の原理の一局面によれば、障害の自動的な検出は、伝送コンテンツ・ストリーム（例えば、圧縮されたプログラム）に、特定の情報を含む透かしを埋め込むためのディジタル透かし入れ手法を使用することによって行い得る。前述の情報はプログラムＩＤを含み得る。実際には、図１の低帯域幅チャネル１０８を介して帯域外で、又は衛星（帯域内チャネル）を介して、図１のダウンストリーム局１０２に図１のコンテンツ所有者のヘッド・エンド１００からの別個の送信を経る。よって、図１のダウンストリーム局１０２は、伝送プログラムに埋め込まれたプログラムＩＤとは別にプログラムＩＤを知る。ダウンストリーム局１０２は、別個に送出されたプログラムＩＤと比較するために、受け取られたプログラムからプログラムＩＤを回復する。別個に伝送されたプログラムＩＤと、伝送されたプログラムから回復されたプログラムＩＤが一致しない場合、プログラム切り換えは首尾良く行われていない。

ディジタル透かし入れは、修正されたコンテンツが元のコンテンツと永続的に類似しており、透かしデータはコンテンツが歪んでいても、修正された通りに、コンテンツから、後に回復することが可能であるように透かしデータに埋め込むよう元のコンテンツを修正するための手法の集まりを含む。透かし入れシステムは、元のコンテンツを修正するための埋め込み器、及び透かしデータを回復するための１つ又は複数の検出器を含む。前述の埋め込み器はベースバンド画像を処理する一方、一部は、圧縮されたコンテンツ・ストリームを処理する。同様に、一部の検出器はベースバンド画像を処理する一方、他は、圧縮されたストリームを処理する。一部のシステムは、透かしデータを圧縮ストリームに埋め込むが、ベースバンドで検出することが可能であるように企図される。同様に、一部のシステムは、圧縮ストリームにおける検出及びベースバンドにおける透かし埋め込みを可能にする。本願の原理によれば、コンテンツの透かし入れは、前述のコンテンツのビデオ部分に透かしを入れることによって行われる。あるいは、コンテンツのオーディオ部分は、コンテンツのビデオ部分の代わりに、透かし入れを経ることがあり得る。

図３は、障害検出の目的で、コンテンツに透かしを入れるために、図１のヘッド・エンド１００内に組み入れられるための、本願の原理の第１の実施例による伝送システム３００を示す概略ブロック図である。図３の伝送システム３００は、記憶されたコンテンツ（例えば、プログラム）のデータベース３１０を含む。制御システム３２０は、スケジューリング情報を利用して、伝送するために、データベース３１０における１つ又は複数のプログラムを選択し、選択されたプログラムを伝送する衛星及び衛星チャネルを選択する。最終的に伝送するためにプログラムを選択することに加えて、制御システム３２０は、選択されたプログラムそれぞれを特に識別した、一般に「プログラムＩＤ」の語によって表すプログラム識別子も生成する。図３に表すように、プログラムＩＤは、メモリ又はバッファ３２５における記憶を経る。プログラムＩＤを記憶するメモリ３２５は制御システム３２０とは別個の構成要素として表しているが、メモリは、制御システム自体において存在し得る。

制御システム３２０によって選択されたプログラムは、透かし埋め込み器３２７による処理を経る。透かし埋め込み器３２７は、そのプログラムの対応するプログラムＩＤを含むディジタル透かしを、選択されたプログラムそれぞれに埋め込む。図３の透かし入れ埋め込み器３２７は、全フレーム、又はフレームの部分集合における、選択されたプログラムのベースバンド・ビデオ部分にデータ（例えば、プログラムＩＤ）を挿入する。好ましくは、埋め込まれたデータは、特定の最小頻度で生起する。各プログラムは、その対応するプログラムＩＤを埋め込むと、次いで、選択された特定圧縮標準に使用して、特定されたビットレートにおいてプログラムを圧縮する符号化器３３０による圧縮符号化を得る。
最後に、圧縮されたプログラムは、送信器３４０による送信を経る。送信器３４０は、通常、図１の衛星１０４や１０６などの特定の衛星にプログラムを送信するためのアップリンク局の形態を呈する。送信器３４０は更に、伝送コンテンツ・ストリームに多重化することにより、かつ／又は、図１の低帯域幅チャネル１０８を介した伝送により、図１のダウンストリーム局１０２に伝送するために、メモリ３２５から直接、プログラムＩＤを受信する。プログラムＩＤのこの配信は周期的に繰り返し行われる。

図４は、回復された透かしデータに基づいて障害を検出するための、本願の原理の第１の実施例による受信器システム４００の概略ブロック図を示す。実際には、図４の受信器システム４１０は、図１のダウンストリーム局１０２に存在する。図４の受信器システム４００は、図１の衛星１０４及び１０６のうちの一方などの特定された衛星上の特定のチャネルに同調した受信器４１０を含む。受信器４１０は、同じか、又は別の衛星上の別のチャネルに同調する機能を有する。受信器４１０は、伝送コンテンツ（埋め込まれたプログラムＩＤを含む）、及び低帯域幅チャネルを介して受信されたか、又はコンテンツ・ストリームに多重化された、別個に供給されるプログラムＩＤを回復する役目を担う。別個に供給されるプログラムＩＤは、受信器４１０と一体化されているか、又は別個であり得るメモリ４１５に記憶される。受信器４１０によって回復されたコンテンツ・ストリームは、少なくとも１つのハブ４３０により、地域加入者に配信するための形式への、圧縮トランスコーダ４２０を介した圧縮トランスコーディングを経る。圧縮トランスコーダ４２０は、更に、コンテンツ・ストリームを復号化して、透かし検出器４５０によって後に受信するために、メモリ又はバッファ４４０に記憶されたベースバンド・ビデオを取得する。透かし検出器４５０はベースバンド・ビデオにおいて、プログラムＩＤを含む埋め込まれたデータを回復し、検出の強度を示す値とともに、このデータを障害検出器４６０に転送する。埋め込まれた透かしデータはベースバンド・ビデオにおいて周期的に現れるので、透かし検出器４５０は、障害検出器４６０によって受信するために、前述のデータを周期的に回復する。

障害検出器４６０は、透かし検出器４５０によって回復されたプログラムＩＤと、メモリ４１５に保持されたプログラムＩＤを比較する。２つの値が一致しない場合、障害検出器４６０は、受信されたコンテンツ・ストリームが、期待されたコンテンツ・ストリームに一致しない旨を示す警告を発出する。透かし検出器４５０によって通知される透かし強度が、設定された閾値を超えない場合、障害検出器４６０は更に、受信コンテンツ・ストリームが潜在的に損なわれている旨を示す警告を発出する。

図３の透かし埋め込み器３２７により、コンテンツ・ストリームのビデオ部分に埋め込まれるデータは、連続カウントを含み得る。実際には、図４の透かし検出器４５０が障害検出器４６０に、回復されたデータを転送する都度、カウントの値は、先行する回復で検出されたカウントと比較して増加する。最大値に達すると、カウントは初期値にリセットする。障害検出器４６０は、変わらないカウントの値を検出した場合、圧縮トランスコーダ４２０が「固着」状態になり、現在、静止フレームを出力している旨を示す警告を発出する。

図５は、障害検出の目的で、コンテンツに透かしを入れるために、図１のヘッド・エンド１００内に組み入れられるための、本願の原理の第２の実施例による送信器システム５００を示す概略ブロック図である。図５の伝送システムは、データベース５１０、制御システム５２０、プログラムＩＤメモリ５２５、圧縮符号化器５３０、透かし埋め込み器５３５、及び送信器５４０（それぞれ、図３の送信器システム３００のデータベース３１０、制御システム３２０、圧縮符号化器３３０、透かし検出器３３０、及び送信器３４０それぞれと実質的に同じ機能を行う）を含む。コンテンツのベースバンド・ビデオ部分にデータ（例えば、プログラムＩＤ及び連続カウント）をその透かし埋め込み器３２７が挿入する図３の送信器システム３００と比較すれば、伝送システム５００の透かし埋め込み器５３５は、コンテンツの圧縮ビデオ部分に前述のデータを挿入する。さもなければ、図５の送信器システム５００は、図３の送信器システム３００に関して説明したやり方と同様に動作する。

図６は、回復された透かしデータに基づいて障害を検出するための、本願の原理の第２の実施例による受信器システム６００の概略ブロック図を示す。図６の受信器システム６００は、受信器６１０、プログラムＩＤメモリ６１５、圧縮トランスコーダ６２０、ハブ６３０、透かし検出器６５０、及び障害検出器６６０（それぞれが、受信器４１０、プログラムＩＤメモリ４１５、圧縮トランスコーダ４２０、ハブ４３０、透かし検出器４５０、及び障害検出器４６０それぞれと実質的に同じ機能を行う）を含む。透かし検出器４５０がベースバンド・ビデオで動作する図４の受信器システム４００と比較すれば、受信器システム６００の透かし検出器６５０は、圧縮トランスコーディングに先行してコンテンツ・ストリームを処理する。透かし検出器６５０への入力ストリームは、図４の透かし検出器４５０への入力ストリームと別の形式で存在しているが、出力は同じである。

図７は、回復された透かしデータに基づいて障害を検出するための、本願の原理の第３の実施例による受信器システム７００の概略ブロック図を示す。図６の受信器システム７００は、受信器７１０、プログラムＩＤメモリ７１５、圧縮トランスコーダ７２０、ハブ７３０、透かし検出器７５０、及び障害検出器７６０（それぞれが、受信器４１０、プログラムＩＤメモリ４１５、圧縮トランスコーダ４２０、ハブ４３０、透かし検出器４５０、及び障害検出器４６０それぞれと実質的に同じ機能を行う）を含む。透かし検出器４５０がベースバンド・ビデオを処理する図４の受信器システム４００と比較して、受信器システム７００の透かし検出器７５０は、圧縮トランスコーダ７２０によって生成されるトランスコードされた圧縮コンテンツ・ストリームを処理する。透かし検出器７５０への入力ストリームは図４の透かし検出器４５０への入力ストリームとは別の形式で存在しているが、透かし検出器７５０の出力は同じである。

伝送されるコンテンツに埋め込まれた、透かしを入れたデータを検査することにより、情報通信システムにおける障害を検出する手法を上述している。更に、フェールセーフのプログラム又はコンテキストの切り換えのための透かし埋め込み手法は、ＩＰネットワークにおけるマルチキャスト群間の切り換えに一般化することが可能である。すなわち、本願の原理の手法は、特定の伝送モードに制限されず、むしろ、コンテンツ・ソース間での移行の際のコンテンツ受信中の障害の検出に対する適用可能性を有する。

Claims (17)

1. 方法であって、
   受信された情報ストリームから、前記ストリームに埋め込まれた透かしを回復する工程であって、前記透かしは、ストリーム品質特有のデータを有する工程と、
   前記透かしを解析して前記受信された情報ストリームの品質を確かめる工程とを含む方法。
2. 請求項１記載の方法であって、透かしデータは、前記情報ストリーム内のプログラムを識別するプログラム識別子を含む方法。
3. 請求項２記載の方法であって、前記解析する工程は、前記プログラム識別子を参照プログラム識別子と比較する工程を含む方法。
4. 請求項１記載の方法であって、透かしデータは、前記透かしデータが埋め込まれたビデオ・フレームを識別する連続カウントを含む方法。
5. 請求項４記載の方法であって、前記解析する工程は、順次回復された透かしの連続したカウントを比較する工程を含む方法。
6. 請求項２記載の方法であって、前記透かしデータは、前記透かしデータが埋め込まれたビデオ・フレームを識別する連続カウントを更に含む方法。
7. 請求項６記載の方法であって、前記解析する工程は、
   （ａ）前記プログラム識別子を参照プログラム識別子と比較する工程と、
   （ｂ）順次回復された透かしの連続カウントを比較する工程とを含む方法。
8. 請求項１記載の方法であって、前記透かしは、前記ストリームの圧縮トランスコーディングに続いて、受信された情報ストリームのベースバンド部分から回復される方法。
9. 請求項１記載の方法であって、前記透かしは、前記ストリームの圧縮トランスコーディングに先行して、前記受信された情報ストリームから回復される方法。
10. 情報ストリームをダウンストリーム受信器に伝達する方法であって、
    ストリーム品質特有のデータを有する透かしを、伝送前に前記情報ストリームに埋め込む工程を含む方法。
11. 装置であって、
    透かしを埋め込ませた情報ストリームを受信する受信器であって、前記透かしはストリーム品質特有のデータを有する受信器と、
    前記透かしから前記データを抽出する透かし検出器と、
    前記抽出されたデータを解析して、前記受信された情報ストリームに障害が存在しているか否かを検出する障害検出器とを備えた装置。
12. 請求項１１記載の装置であって、前記透かしデータは、前記情報ストリーム内のプログラムを識別するプログラム識別子を含む装置。
13. 請求項１２記載の装置であって、前記障害検出器は前記プログラム識別子を参照プログラム識別子と比較する装置。
14. 請求項１１記載の装置であって、前記透かしデータは、前記透かしデータが埋め込まれたビデオ・フレームを識別する連続カウントを含む装置。
15. 請求項１４記載の装置であって、前記障害検出器は、前記連続カウントが変わったかを判定するために、順次回復された透かしの連続カウントを比較する装置。
16. 請求項１２記載の装置であって、前記透かしデータは、前記透かしデータが埋め込まれたビデオ・フレームを識別する連続カウントを更に含む装置。
17. 請求項１６記載の装置であって、前記障害検出器はプログラム識別子を参照プログラム識別子と比較し、順次回復された透かしの連続カウントを比較する装置。

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