JP3897825B2 - 情報信号のウオーターマーク - Google Patents

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Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報信号をウオーターマークしたり、ウオーターマークを検出する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウオーターマークは、マルチメディア材料、例えば音声、静止画、アニメーション又はビデオのような情報信号に埋め込まれた知覚的に見えないメッセージである。ウオーターマークは、情報の著作権所有者を識別するために用いることができる。これらは、著作権者のウオーターマークがこれら著作物のコピーに存在するかどうかを調べることにより、当該著作物の不法なコピーを追跡できる。
【０００３】
ウオーターマークは、信号のデ−タサンプル（例えば音声信号の音声サンプル、画像ピクセル、変換符号化された信号の変換係数等）を、オリジナルが知覚的に影響を受けないように変形することにより情報信号内に埋められる。ウオーターマークする種々の方法は従来技術で知られている。例えば、オリジナル画像のピクセルは、バイナリのウオーターマークパターンの対応するビットにより僅かに増えるか減る。
【０００４】
情報信号が埋められたウオーターマークを持つかどうかを検出するために、信号は統計的解析にさらされる。この統計的解析は、これ以降「決定変数」と呼ばれるパラメータを生じ、このパラメータはウオーターマークが信号内に存在する程度を示す。例えば、ウオーターマークパターンにしたがってそのピクセルを増減させることにより、画像信号がウオーターマークされるならば、決定変数は、前記ウオーターマークの適用される参照コピーと前記信号との間の相関性の総計でもよい。画像が選択されたピクセルを変形することによりウオーターマークされるならば、前記ピクセルに対する予想が時間的に又は空間的に隣接するピクセルから計算される。この決定変数は、このときこの予想から充分に異なるピクセルの数であってもよい。
【０００５】
ウオーターマーク検出器は、「ウオーターマーク発見」又は「ウオーターマーク発見されず」を示すバイナリの出力信号を生成する。このことは、決定変数を既定のしきい値と比較することで達成される。決定変数の値が当該しきい値を越えるならば、ウオーターマークが信号内にあるだろうと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、信号内のマルチビットウオーターマーク値の存在を検出するための方法及び装置を提供することである。本発明の目的はまた、ビデオ信号の画像内にこのようなマルチビットのウオーターマーク値を収容するための方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このことは、マルチビットのウオーターマークの各ビットがそれぞれウオーターマークのサブパターンにより表されて、信号内のマルチビットのウオーターマークを検出する方法であって、各ウオーターマークのサブパターンに対して、前記サブパターンが信号内に存在する程度を示す関係値を決定するステップと、ウオーターマークがそのマルチビット値にかかわりなく信号内にあるかどうかを検出するために前記関係値を組み合わせるステップと、検出されたウオーターマークが適用されたマルチビット値を持つ程度の指標を得るために、適用されたマルチビット値の対応ビットと前記関係値とを比較するステップとを有する方法により達成される。
【０００８】
本発明は、信号内にマルチビットのウオーターマークを埋め込むことが所望されていることに基づいている。このことは、それぞれウオーターマークサブパターンによりウオーターマークの各ビットを表すことにより達成される。ウオーターマークを検出する直裁的な方法は、対応するサブパターンの存在を検出することによりウオーターマークの各個別のビットに対する、従来のウオーターマーク検出器を使用することを含むだろう。しかしながら、既に上述したように、ウオーターマークを検出することは統計的解析であり、誤った決定となるかもしれない。各個別の検出の信頼性は弱い。信号の強さが全体のウオーターマークにおけるエネルギーの１／ｎ（ｎはビット数）であるからである。
【０００９】
本発明者らは、最大の信頼性で、マルチビット値に関わりなくウオーターマークの存在を検出し、中間結果（すなわち個別のサブパターンが信号内に存在する程度）と調べられるべきマルチビット値との間の（ハミング）距離を比較することが有利であることに気づいた。マルチビット検出の前記信頼性は、全体のフルのストレングスのウオーターマークの検出の信頼性と比較できる。
【００１０】
本発明は更に、前記ビデオ画像と前記ウオーターマークパターンとをブロックに分割するステップであってこのウオーターマークパターンのブロックはサブパターンを構成するステップと、サブパターンを対応する画像ブロックに加えるか加えないかによりマルチビット値の各ビットを表すステップとを有して、ウオーターマークパターンを前記画像に加え、ビデオ画像内にマルチビットウオーターマークを埋め込む方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明はウオーターマーク検出器を参照して述べられ、この検出器内で、ウオーターマークが信号内に存在する程度を示す決定変数が、解析される信号と検出されるべきウオーターマークの参照コピーとの間の関係の総量となる。しかしながら、この説明は、本発明をこのような実施例に制限されるものと解釈されるべきではない。
【００１２】
第１図は、ウオーターマーク埋め込み器１とウオーターマーク検出器２とを有する従来のウオーターマーク検出器を示す。このウオーターマーク埋め込み器は、オリジナルの情報信号ｐ及びウオーターマーク信号ｗを受ける。この情報信号ｐは、８ビット輝度ピクセル値ｐ（ｉ）を有するデジタル化された画像とする。前記ウオーターマークｗは、w(i)=1又はw(i)=-1の値である特定のビットパターンであるとする。このようなウオーターマークパターンの例は第２図に示され、この図では白及び黒のドットはそれぞれw(i)=-1及びw(i)=1を表す。前記ウオーターマーク埋め込み器は、ウオーターマーク値w(i)を前記入力画像の空間的に対応するピクセルｐ（ｉ）に加える加算部１０を有する。このことが、画像の視認できる状態に影響を与えないことは理解されるだろう。埋め込まれたウオーターマークは、したがって知覚的には見えない。
【００１３】
情報信号ｑが、伝送又は蓄積（図示しない）の後で、ウオーターマーク検出器２に与えられる。当該ウオーターマーク検出器は、集まって関係回路を構成する加算回路２２と乗算部２１とを有する。当該乗算部は、信号ｑ内で存在が検出されるべきウオーターマークｗの参照コピーと情報信号ｑとを受ける。受けた画像のピクセル値ｑ（ｉ）と参照ウオーターマークの対応する値ｗ（ｉ）とは、入力信号ｑとウオーターマークｗとの間系の総量を表す決定変数ｙを得るために、個別に乗算されそれから加算される。数式で表すと、
【数１】
Figure 0003897825
であり、ここでＩはピクセルの全体の数である。
【００１４】
前記関係値ｙはしきい値ythrと比較するために比較器２３に与えられる。この比較器は、（ウオーターマークが見つかったとき）y>ythrで出力Ｄ＝１、（ウオーターマークが見つからなかったとき）y<ythrで出力Ｄ＝０を作る。前記ウオーターマークパターンｗと前記しきい値ythrとは、前記検出器があまり頻繁に間違った決定をすることを避けるために注意深く選ばれる。
【００１５】
第３図は、本発明によるウオーターマーク埋め込み器及び検出器を有するシステムを示す。同じ参照番号が、第１図に既に示された素子に対応する回路素子に対しても用いられる。この例では、適用されたウオーターマークｗは１６ビット値とする。したがって、入力画像は、ブロック分割手段１１により１６ブロック(n=16)に分割される。他のブロック分割手段１２により、ウオーターマークパターンｗは１６個のサブパターンに分割される。マルチビット値w1,…,wnはサブパターンが画像に加えられるかどうかを制御する。このことが第４図に示され、この図では、ブランクの長方形は、対応する画像ブロックがウオーターマークされていないことを示す。全ての画像ブロックをウオーターマーキングするわけではないことにより生じる低減したウオーターマーク「エネルギー」に対して補償するために、他のブロックはより濃密に、例えば前に説明したように１の代わりに値２によりそれぞれのピクセルを増やしたり減らしたりしてウオーターマークされる。
【００１６】
ウオーターマーク検出器２は、部分的アキュムレータ22.1,22.2,…,22.nを有し、これらはウオーターマークｗの各ビットに対するものである。これらの出力は、比較器２３に与えられる前記決定変数ｙを得るために最終の加算部２４内で組み合わされる。前記部分的アキュムレータの個別の出力は、個別の関係値y1,…,ynを表す。正規化後、これらは０（関係なし）と１（関係の最大値）との間の値を持つ。後続の評価回路２５は、各関係値に対して、チェックされるべきマルチビット値の対応するビットとの差を計算し、下記の式
【数２】
Figure 0003897825
で表される前記差の自乗の和を計算する。このように前記評価回路は例えば以下のように計算する。例えば、チェックされるべきウオーターマークが４ビット値１００１であり、対応する関係値がy1=0.8, y2=0.3, y3=0.1及びy4=0.6であるならば、当該評価回路は、
Ｍ＝（０．２）2＋（０．３）2＋（０．１）2＋（０．４）2
を計算する。この結果は、検出されたウオーターマークが所与のマルチビット値に似ている程度を示す。
【００１７】
要約すると、信号（例えばビデオ画像）内のマルチビットウオーターマークを検出するための方法と装置とが、開示された。当該マルチビット値の各ビットは、当該信号内の埋め込まれたウオーターマークサブパターンにより表される。従来のやり方のように各個別のサブパターンの存在を検出すること（すなわち、各個別ビットを検出すること）の代わりに、本発明の検出は、マルチビット値にかかわりなく信号内の全体のウオーターマークの存在を検出するステップ（２４，２３）と、サブパターンの存在がチェックされるべきマルチビット値に対応する程度を検出するステップ（２５）とを含む。ウオーターマーク検出の信頼性はこれにより改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ウオーターマーク埋め込み器とウオーターマーク検出器とを有する従来のシステムを示す。
【図２】第１図に示されるシステムの動作を示すためのウオーターマークパターンを示す。
【図３】本発明によるウオーターマーク埋め込み器及び検出器を有するシステムを示す。
【図４】第３図に示されるシステムの動作を示すためのウオーターマークパターンを示す。

Claims (4)

  1. 信号内の、マルチビットウオーターマークの各ビットがそれぞれのウオーターマークサブパターンにより表されるマルチビットウオーターマークを検出する方法であって、前記サブパターンが前記信号内に存在する程度を示す関係値を、各ウオーターマークのサブパターンに対して決定するステップと、マルチビット値に関わりなく前記信号内に前記ウオーターマークが存在するかどうかを検出するために前記関係値を組み合わせるステップと、前記検出されたウオーターマークが適用されたマルチビット値を持つ程度の指標を得るために、前記適用されたマルチビット値の対応するビットと前記関係値とを比較するステップとを有する方法。
  2. 前記適用されたマルチビット値の前記対応するビットと各関係値との間の差の自乗の和を計算するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記信号はビデオ画像の信号であって、当該ビデオ画像にウオーターマークパターンを加えることによりウオーターマークされ、当該ビデオ画像と前記ウオーターマークパターンとがブロックに分割され、前記ウオーターマークパターンのブロックが前記サブパターンを構成し、前記マルチビット値の各ビットが、サブパターンと対応する画像ブロックに加えられたかどうかにより表されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 信号内の、マルチビットウオーターマークの各ビットがそれぞれのウオーターマークサブパターンにより表されるマルチビットウオーターマークを検出する装置であって、前記サブパターンが前記信号内に存在する程度を示す関係値を、各ウオーターマークのサブパターンに対して決定する手段と、マルチビット値に関わりなく前記信号内に前記ウオーターマークが存在するかどうかを検出するために前記関係値を組み合わせる手段と、前記検出されたウオーターマークが適用されたマルチビット値を持つ程度の指標を得るために、前記適用されたマルチビット値の対応するビットと前記関係値とを比較する手段とを有する装置。
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