JP4829891B2 - デジタル電子透かしを読み出すための方法および装置、コンピュータプログラム製品および相応の記憶手段 - Google Patents

Description

１．１ 本発明の背景
本発明は、デジタルビデオ電子透かしの分野に関する。

詳細には、本発明は電子透かしを読み出す方法に関する。

本発明は、（たとえばＭＰＥＧ ２形式の）ビデオファイルの電子透かしの読み出し等の、数多くのアプリケーションを有する。これによってたとえば、スクリーン複製（「ＤＶＤスクリーナ」）、すなわちいわば違法な記録によって映画スクリーンを作成することによる映画海賊行為からの保護が可能になる。

より一般的には本発明は、処理すべきデータを一定の深さにわたって記憶し、該データの処理中に巻き戻せるようにできるすべてのケースで適用することができる。

本発明は、すべての種類のサポートデータ（ビデオ、画像、オーディオ、テキスト、３Ｄデータ等）に適用することができる。

さらに本発明は、サポートデータのフォーマットに依存せずに適用でき、ストリームの形態（たとえば、テレビチャンネルでピックアップされたビデオ信号）、ファイルの形態、レコーディングの形態（カセット、ＤＶＤ等）等で適用できる。

簡略化して読み手が分かりやすいようにするため、本発明の背景を以下で詳細に、ビデオ形式のデータの系列のケースを例として取り上げて説明する。しかし、本発明は任意の種類のデータセットに適用できることを述べておく。

電子透かしの読み出しは、電子透かし付きのビデオに施された変更によって困難になってしまう。したがって、低ビットレートでの圧縮（ＭＰＥＧ ２）または非常に低いビットレートでの圧縮（ＤｉｖＸ，ウィンドウズメディア）は一般的に、電子透かし信号の品質を非常に大きく劣化してしまう。本来の参照フレームにおいて画像をレジストレーションする先行のステップが行われない場合、幾何的な変形（シフトおよびスプリット、スケールの変化等）が電子透かしを読み出し不能にしてしまう場合がある。

スクリーン複製の海賊行為（「スクリーナ」）からの保護のアプリケーションでは、各ＤＶＤに異なる番号で電子透かしを埋め込み、これによって各受領者が一意に識別される。その後、海賊行為に気づいた場合（インターネット上の映画の転送、オークションサイト上のＤＶＤの転売）、そのソースを識別して訴訟手続きをとることが可能である。こうするためには、電子透かしがビデオの改ざんに対してロバストであり（典型的には、インターネット上の転送のための低ビットレートのＤｉｖＸ符号化）、とりわけ、最大の信頼性で読み出すことが可能である必要がある（誤って告発することが絶対にないように）。

１．２ 電子透かしシステムの一般的な原理の説明
電子透かしシステムは情報伝送システムである。したがって、電子透かしシステムは図１に示されているように、サポートビデオを修飾して電子透かしメッセージを挿入する（少なくとも１つの）送信側１（適切な「電子透かし埋め込み側」）と、任意のビデオの受領で該ビデオが電子透かし付きであるか否かを検出する（少なくとも１つの）受信側（「電子透かし読み出し側」）２とを有する。該ビデオが電子透かし付きである場合、該受信側２は挿入されたメッセージが何であるかを検出する。

図２に示されているように、送信側（電子透かし埋め込み側）１は入力として、「サポート」データセット（典型的にはビデオデータ）と特定の数のパラメータとをとる。Ｍ個の２進エレメント（Ｍ≧１）の系列によって表される電子透かしメッセージ（「キャリア電子透かし」とも称される）は一般的に、とりわけパラメータの中でも重要な役割を有する。一般的に、特定のセーフティレベルを保証する鍵、マーキング効力（force）等の別のパラメータも考えられる。このようなパラメータおよびビデオ自体に依存して、電子透かし埋め込み側はビデオを修飾することによって、電子透かし付きのビデオが形成される。

図３に示されているように、受信側（電子透かし読み出し側）２は入力として、ビデオと、場合によっては特定の数のパラメータ（たとえば鍵）とをとる。オプションとして、受信側は入力として本来のビデオもとり、この本来のビデオは、該本来のビデオと被検査ビデオ（電子透かしを読み出そうとしているビデオ）との比較によってチャネルパラメータの検出を行うために使用することができる。本来のビデオは、電子透かしメッセージの読み出しを行うためにも使用することができる。たとえば、被検査ビデオから本来のビデオを減算することにより、電子透かしに及ぼされるノイズの影響を低減し、とりわけ本来のビデオ自体によって生成されたノイズの影響を低減することができる。このようなデータを基礎として一般的には、ビデオが電子透かし付きであるか否かを検出する検出ステップが行われる。この検出結果が肯定的である場合、電子透かしメッセージ（サポートデータが複合化演算に由来する場合、たとえば複数のビデオシーケンスの組立、画像の平均化、複数のサポートデータを使用して行われる組立またはモザイクの形成等に由来する場合、複数の電子透かしメッセージを有する場合がある）を検出（または復号化）するステップが行われる。検出された電子透かしメッセージは、補助的な情報を伴うことがあり、たとえば、信頼性指数（推定された電子透かしメッセージがエラーを有する可能性の推定）、電子透かしの位置に関する情報（複合化の場合、時間的位置および／または空間的位置）を伴うことがある。読み出しプロセスに含まれるステップはすべて、ビデオデータ自体で直接実施するか、またはビデオデータの変換された表現（フーリエ変換、離散コサイン変換‐ＤＣＴ‐、ウェーブレット変換等）で実施できることに留意されたい。

電子透かしの位置は有利であるか、または不可欠でさえある。詳細には、電子透かしは一般的に、サポートデータと関連づけされることによってのみ、たとえば伝送された抽出物を識別できるようにするために関心対象となる。したがって、同一のサポートデータセットで複数の電子透かしメッセージを探索する場合、サポートデータのどのサブセットに各電子透かしメッセージが相応するかを可能な限り精確に把握することが重要である。

ここで、電子透かし埋め込みチャネルのコンセプトを紹介する。電子透かし埋め込み側１と読み出し側２との間で、サポートデータ（ビデオ）は一般的に、一連の変換全体を施される。このような変換は画像の寿命の技術的なコンティンジェンシーに関連し（伝送、記憶、使用等）、また、電子透かしを使用不能にすることを狙いとする、可能性のある意図的な攻撃にも関連する。伝送の分野のように、電子透かし信号に施されるすべての修飾は、サポートデータを修飾することから「電子透かし埋め込みチャネル」と称される。このような修飾により、電子透かし信号の変更（ノイズ）を形成することができ、これによって読み出しをより困難かつ／またはエラーしやすくすることができる。

電子透かし埋め込みチャネルによる変更のうち、最も頻度が高いものを挙げる（排他的なリストではない）：
・圧縮損失（ＪＰＥＧ，ＭＰＥＧ，ｄｉｖＸ等）。これらはすべて、圧縮レートが高くなるほど作用が有害になる。

・幾何的な変換：シフトおよびスプリット、スケールの変化、変形等。

・時間的な変換：再組立、カットオフ、画像周波数の変化（ＰＡＬ／ＮＴＳＣ標準方式）。

・時間的および／または空間的な複合化。

・比色変換または輝度変換。

電子透かし埋め込みチャネルによって形成された修飾は一般的に、電子透かしの読み出し中は未知（ランダム）である。このような修飾によって読み出しエラーが発生したり、読み出し不能になることがないようにするためには、２つの基本的なファミリーのストラテジーが可能である。

・電子透かし埋め込みプロセス中に、電子透かし信号（または該電子透かし信号の特性のうち幾つかの特性）が、電子透かし埋め込みチャネルに入った後に内在的に不変であるように試行するストラテジー（変調技術の選択、冗長的な符号化等）。

・電子透かしの読み出し中に、電子透かし埋め込みチャネルによって形成された変更の値（チャネルパラメータ）を予め推定し、可能である場合には、電子透かし埋め込みチャネルによって実行された変換を「逆変換」する。

この第２のストラテジーは、電子透かし埋め込みチャネルによって引き起こされた幾何的な変換のパラメータを推定するのに多用される。このストラテジーはしばしば、補助的な電子透かし信号（「併用電子透かし（co-watermarking）」とも称される）を使用する。

１．３ 電子透かし読み出し側によって推定される種々のパラメータ
図４に示されているように、読み出しプロセスは一般的に、３つの主要なステップで行われる。

・チャネルパラメータのうち幾つか（典型的には幾何的な変形）を、場合によっては併用電子透かし信号を使用して検出するステップ（４１）。

・予め推定されたチャネルパラメータに基づいてビデオのレジストレーションを行うステップ（４２）。電子透かし埋め込みチャネルに相応する変換が推定された後、この推定された変換が（可能な場合には）逆変換され、最終的には「推定された逆変換」がテストビデオに適用される。

・レジストレーションされたテストビデオで電子透かしメッセージを検出するステップ（４３）。

併用電子透かし信号（参照信号または参照電子透かし、同期信号、補助信号、トレーニング信号、サービス信号とも称される）は、電子透かし埋め込み側１によって挿入される。これは読み出し側２に既知であり、ビデオに施された特定の変更（チャネルパラメータ）を推定するのを可能にする。しかし、変更を推定するステップ（４１）を行わない（該ステップが特定のアプリケーションで必要ない）ことを理由に、または、変更を推定するステップ（４１）がいかなる補助的な電子透かしも使用しないことを理由に、同期電気透かしを不要にするシステムの設計が可能であることに留意されたい。

２． 従来技術
２．１ デジタル電子透かしの公知技術
以下の文献に、デジタル電子透かしの第１の公知技術が記載されている。S. Baudry, J.F. Delaigle, B. Sankur, B. Macq, H. Maitreによる『Analyses of error correction strategies for typical communication channels in watermarking』（Signal Processing, Vol 81, No 6, June 2001）第１２３９〜１２５０頁。

この文献では、画像またはビデオに含まれるキャリア電子透かし信号を符号化および復号化するための手順が提案されている。補正コードを使用し、これはＢＣＨコードと繰り返しコードとの連結によって形成される。便利な映画復号化の点で検出性能を向上できるフレキシブルな復号化手順が提案されている。しかし、このような復号化は画像ごとに行われ、ビデオ全体は考慮しない。

以下の文献に、デジタル電子透かしの第２の公知技術が記載されている。J.P.M.G. Linnartz, A.A.C. Kalker, J. Haitsmaによる『Detecting electronic watermarks in digital video』（Paper 3010, Invited paper for special session at ICCASP '99, Phoenix, AR, March 1999）。

この著者は該文献で、加算形式（スペクトラム拡散）の電子透かしの検出手順を提案している。これによって、誤った警告の率（マーキングなしの画像で検出された電子透かし）と検出率とを同時に制御することができる。しかし、電子透かし付きメッセージは１ビットしか有さず、読み出しでは単に電子透かしの有無を検出するだけである。有意な数のビットを有するメッセージが挿入される場合、この手順はもはや適さなくなってしまう。というのも、該手順は余剰個数の演算を必要とするからである（以下の網羅的な復号化に関する考察を参照されたい）。

以下の文献に、デジタル電子透かしの第３の公知技術が記載されている。Y. Zhao, R. Lagendijk による『video watermarking scheme resistant to geometric attacks』第１４５〜１４９頁（proceedings of ICIP, vol. 2, Rochester, NY, Sept. 2002）。

この著者は、系列の画像の平均輝度の時間的な変調による電子透かし埋め込み手順を提案している。この手順の利点は、画像で実行される幾何的な変換に対してロバストであることだ。しかしこの手順では、低い情報密度（分あたり数ビット）の電子透かししか埋め込むことができない。さらに、系列がアップロードされる場合、または衝突による攻撃を受けた場合（複数のユーザが、電子透かしをスクランブルしたいがために、異なるメッセージを有するそれぞれの電子透かし付きの系列をマージする場合）、この提案された検出手順では、電子透かしを精確に復号化することができない。

米国特許第６５１６０７９号に、発明の名称『Digital watermarking screening and detecting strategies』で、デジタル電子透かしの第４の公知技術が記載されている。

この特許ＵＳ６５１６０７９には、電子透かしを２つ以上のステップで検出する方法が記載されている。ステップはそれぞれ、異なって計算される存在（検出値）の確率の測定から成る。とりわけ著者は、２種類の測定を提案している。一方の測定は絶対的測定であり、検出スコア（相関関係）と閾値との比較から成り、他方の測定は相対的測定であり、最大の絶対的なスコアと別のスコアとの比較から成る。各ステップで、信号の拒絶される電子透かしなしの部分をだんだん大きくすることができる（または、適切である場合には信号全体を拒絶することもできる）。したがってこれは、電子透かし無しと見なされる特定の部分を迅速に拒絶することによって電子透かしの読み出しを高速化し、計算資源を、電子透かしが埋め込まれた可能性があると見なされる別の部分に集中することを目的としている。

２．２ 網羅的な復号化および不完全な復号化に関する説明
電子透かし埋め込みチャネルはノイズを有し、電子透かし信号にエラーを入れてしまうので、電子透かしメッセージは一般的に、エラー補正コードを使用して符号化される。ｋ個のメッセージビットに基づいて、このようなコードはｎビット（ｎ＞ｋ）のワードを供給する。ｋビットの可能なすべてのワードの符号化に基づいて得られるｎビットのワードのセットをコード（コードワードのセット）と称する。ｎ＞ｋであるから、ｎビットのワード全てがコードに所属するわけではない。

復号化時にｎビットワードが受け取られる。後者は、必ずしもコードワードである必要はない（特定のビットは、チャネルエラーに起因して変更されている場合がある）。これによって、最も「現実的」なチャネルでは、（復号化エラーの確率が最小である）最適な復号化はＭＡＰ（Maximum A Posteriori）復号化であることを示すことができる。ＭＡＰ復号化ではコードワードのセットの中でも、受け取ったワードとのハミング距離の点でどれが最近傍であるかを探索する。２つのワードｍ１およびｍ２間のハミング距離は、該ワードｍ１およびｍ２間の異なるビットの数であることを述べておく。この復号化の信頼性は、受け取られたワードと復号化されたワードとの間のハミング距離の関数として得ることができる。

ＭＡＰ復号化を、単に網羅的な復号化の実行によってのみ実現することができる。こうするためには、コードワードのセットを生成した後（２^ｋ個の可能なワード）、各コードワードごとに、各コードワードと受け取られたワードとの間のハミング距離を計算する。復号化されたワードは、受け取られたワードとの距離が最小であるコードワードである。

しかし、このようなアルゴリズムは実用的でない。というのも、ｋが１０ビットを超えただけで、計算時間が極端に長くなってしまうからである。たとえばｋ＝６４（電子透かしアプリケーションでは典型的なオーダである）のコードでは、コードワードは１．８×１０^１９個になる。網羅的な復号化に影響するのに必要な演算の数は、ｋとともに指数関数的に増加する。この問題を統計的な観点からとらえる場合、網羅的な復号化に影響するということは、２^ｋ個の仮説（または、「電子透かし無しのビデオ」という帰無仮説が含まれる場合、２^ｋ＋１個の仮説）でテストを行うのと等価である。

それゆえ、網羅的な復号化より高速の復号化アルゴリズムが提案されている。しかし残念なことに、大部分の補正コードに関しては、このアルゴリズムは不完全である。このことは、このアルゴリズムによって所与の受信されたワードに最も近いワードを見つけることはできるが、特定の条件でしかできないことを意味する。大部分の補正コードでは、受信されたコードとコードワードとの間の間隔が所定の間隔ｄ_ｍｉｎより小さい場合、復号化アルゴリズムはこの最も近いコードを供給するだけである。この効果は、とりわけチャネルのエラー率が高い場合（このことは、電子透かしアプリケーションにしばしば当てはまる）、検出率が網羅的な復号化より低いことである。

図５は、不完全な電子透かし復号化を幾何的に表す図である。これらの復号化領域は半径ｄ_ｍｉｎの球であり、それぞれ別個のコードワードＣ_ｉに中心決めされている。受信されたワードＲ_２は復号化球に位置するので、Ｃ_３で復号化することができる。また、受信されたワードＲ_１は復号化領域外にあるので、復号化できない。実際には、可能なワードのセットに関する復号化球の密度は非常に低い。このことはランダムなワードでは、復号化の成功するチャンスは非常に小さいことを意味する。チャネルが非常に多くのノイズを含む場合、電子透かしの復号化率もまた非常に低くなる。

３． 本発明の課題
本発明の課題はとりわけ、従来技術の前記の種々の問題を解消することである。

さらに詳細には、本発明の課題の１つは、少なくとも１つの実施形態では、網羅的な復号化と不完全な復号化それぞれの欠点を解消すると同時に、網羅的な復号化の利点と不完全な復号化の利点とを組み合わせる電子透かし読み出し技術を提供することである。

換言すると本発明の少なくとも１つの実施形態では、網羅的な復号化に基づく従来の手法より高速な電子透かし読み出し技術を実現すると同時に、不完全な復号化に基づく従来の手法に対して高い検出率を実現してエラー率を低減する。

また、本発明の課題は１つの実施形態では、実施される復号化の信頼性の尺度を容易に得ることができるこの種の技術を提供することである。

本発明の別の課題は、少なくとも１つの実施形態では、電子透かしメッセージの値の他に付加的に、特定のアプリケーションでは不可欠である補完的な情報が得られるこの種の技術を提供することである。このような補完的な情報は典型的には、読み出された電子透かしの信頼性の評価、サポートデータにおける電子透かしの位置である。

少なくとも１つの実施形態において、本発明の補完的な課題は、電子透かし読み出し側における実装のために必要な記憶空間を削減できるこの種の技術を提供することである。

４． 本発明の重要な特徴
前記の種々の課題も、下記の別の課題も、本発明では次のような電子透かし読み出し方法によって解決される。すなわち、
データセットに含まれる少なくとも１つの電子透かしメッセージを、場合によっては、該データセットに施された電子透かし埋め込みチャネルのパラメータの少なくとも１組を検出するステップの後に検出するステップ
を特徴とする電子透かし読み出し方法によって解決される。チャネルパラメータの組はそれぞれ、少なくとも１つのチャネルパラメータを含む。少なくとも１つの電子透かしメッセージの検出ステップおよび／またはチャネルパラメータの少なくとも１組を検出する先行のステップは、以下のことを行う：
・前記データセットのデータを含むデータの少なくとも１つのバッチを処理し、Ｎ個の推定エレメントを得る推定フェーズ。Ｎ≧０。

・前記データセットの少なくとも１つのサブセット全体に関して、各推定エレメントを有効化または無効化する確認フェーズ。

推定された各エレメントは、少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップでは、推定された電子透かしメッセージであり、少なくとも１組のチャネルパラメータを検出する先行のステップでは、推定チャネルパラメータの組である。

このようにして本発明により、電子透かし読みだし方法に通常含まれる２つのステップ、すなわち（図４参照）、少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップ（４１）と少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップ（４３）のうち、少なくとも１つの実施を改善することが可能になる。

より詳細には、本発明の全般的な原理は、前記２つの検出ステップ（４１，４３）のうち一方および／または他方において、単一の系統で実行されデータ全体に関連する通常の処理メカニズムを、２つの連続するフェーズで実行される新規の発明的な処理メカニズムに置換することである。該２つの連続するフェーズは、以下の通りである。まず、データセットの１つまたは複数のデータバッチに関連するだけの推定フェーズと、その後に、データセットのデータのうちすべてまたは１つまたは複数のサブセットに関連する確認フェーズ。

このようにして本発明は、チャネルパラメータの検出と電子透かしメッセージの読み出しとの間に類似性を提供する。詳細には、電子透かしメッセージの読み出し中に電子透かし埋め込みシステム（「送信側」）の、電子透かしメッセージ自体である「パラメータ」を推定しようというものである。

一般的には本発明は、電子透かし復号化方法および／または「オンザフライ」で（すなわち、リアルタイム読み出しに相応して）行われるチャネルパラメータの推定方法を、（非常に効率的な処理手段が存在しない限りは）「巻き戻し」が可能である非リアルタイムのコンテクストに適合することと見なすことができる。

本発明の特定の実施形態では、各データバッチは前記データセットの一部のみを有する。

本発明による電子透かし読み出し方法は全体的に、各データバッチのサイズが小さくなるほど高速になる。

有利には、前記推定フェーズでは少なくとも２つのデータバッチを処理することにより、各データバッチごとにＮｉ個の推定エレメントが得られる。Ｎｉ≧０。

データバッチの数の増加により、データセットの未変更（またはほとんど未変更）の部分の処理の確率と、ひいては、該データセットの部分に基づいてチャネルパラメータの組または電子透かしメッセージを精確に推定する確率は増大する。詳細には、データセットの異なる部分は異なって変更される。

有利には前記データセットは、複数の連続的な画像を含むビデオ形式のデータの系列であり、各データバッチは、以下のバッチを含むグループに所属する：
・それぞれが画像の一部から成るバッチ
・それぞれが画像から成るバッチ
・それぞれが画像のグループから成るバッチ
本発明の１つの有利な実施形態では、前記確認フェーズは、
・各推定エレメントごとに、前記データセットのうち全体または一部を１つまたは複数のデータサブセットに分割するステップ
・各サブセットごとに、
＊前記推定エレメントの事後確率を、条件付きで前記サブセットで計算するステップ。
＊条件付きで該サブセットで計算された該事後確率を、所定の第１の閾値と比較するステップ。
＊条件付きで該サブセットで計算された事後確率が所定の該第１の閾値より大きい場合、該当のサブセットに関して推定されたエレメントを有効化し、そうでない場合には、該当のサブセットに関して推定されたエレメントを無効化するステップ。

推定されるエレメントの事後確率は、実行された復号化の信頼性（すなわち、該エレメントの推定結果の信頼性、チャネルパラメータの組の推定結果の信頼性、または電子透かしメッセージの推定結果の信頼性）の尺度を成すことに留意されたい。

有利には、条件付きで所与のサブセットで推定された前記エレメントの事後確率を計算する前記ステップは、以下のステップを含む：
・該エレメントの事後確率を、条件付きで、該サブセットを構成する少なくとも２つの下位部分で中継的に計算するステップ。

・該少なくとも２つの下位部分に対して中継的に計算する前記ステップの完了で得られた結果を組み合わせることにより、条件付きで該サブセット全体で推定された該エレメントの事後確率を得るステップ。

有利には上記の確認フェーズによって、推定された該エレメントが有効化された各サブセットで推定された各エレメントを位置決定する。

有利には前記データセットは、複数の連続的な画像を含むビデオ形式のデータの系列であり、各部分系列は１つまたは複数の画像を有する。

たとえば、グループに所属する前記データセットは以下のものを含む：
・ビデオ形式のデータセット
・画像形式のデータセット
・オーディオ形式のデータセット
・テキスト形式のデータセット
・３Ｄデータ形式のデータセット
有利には上記の推定フェーズおよび／または確認フェーズによって、少なくとも１つの推定エレメントに関連して信頼性尺度も得られる。

本発明の有利な実施形態では、本方法はさらに、前記データセットをレジストレーションデータセットとしてレジストレーションするステップを有する。このレジストレーションステップは、少なくとも１組のチャネルパラメータを検出するステップの実行中に検出された少なくとも特定の組のチャネルパラメータに対して実施される。さらに、少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出する前記ステップは、前記レジストレーションステップの異なる実施から得られたレジストレーションされた各データセットによって実施される。

有利には前記レジストレーションステップは、関連の信頼性尺度が所定の第２の閾値より大きい推定されたチャネルパラメータの組に対してのみ行われる。

本発明はまた、電子透かしを読み出すための次のような形式の装置にも関する。すなわち、
データセットに含まれる少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するためのモジュールと、
場合によっては、該データセットに施される電子透かし埋め込みチャネルのパラメータの少なくとも１組を検出するためのモジュール
とを有し、
チャネルパラメータの各組は、少なくとも１つのチャネルパラメータを含む
形式の装置にも関する。少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するための前記モジュールおよび／またはチャネルパラメータの少なくとも１組を検出するための前記モジュールは、以下のものを有する：
・前記データセットのデータを含むデータの少なくとも１つのバッチを処理し、Ｎ個の推定されたエレメントを得る推定手段。Ｎ≧０。

・前記データセットの全体または少なくとも１つのサブセットに関して、推定された各エレメントを有効化または無効化する確認手段。

推定された各エレメントは、少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するためのモジュールでは、推定された電子透かしメッセージであり、少なくとも１組のチャネルパラメータを検出するためのモジュールでは、推定チャネルパラメータの組である。

本発明はまた、コンピュータプログラム製品にも関する。このコンピュータプログラム製品は、プログラムがコンピュータ上で実行される場合には、前記発明による方法のステップを実行するためのプログラムコード命令を包含する。

本発明はさらに、コンピュータによって読み出し可能である次のような記憶手段にも関する。すなわち、場合によっては全体的または部分的に取り外し可能であり、本発明による前記方法を具現化するために該コンピュータによって実行可能な命令の組を記憶する記憶手段にも関する。

５． 図面の簡単な説明
本発明の有利な実施形態と添付図面の以下の説明を読めば、本発明の別の特徴および利点を理解できる。この実施形態は例として挙げられているのであって、本発明を限定するものではない。

図１ 電子透かしシステムの包括的な図である。
図２ 図１に示された電子透かし埋め込み側の動作を示す包括的な図である。
図３ 図１に示された電子透かし読み出し側の動作を示す包括的な図である。
図４ 電子透かし読み出しプロセスの包括的な図である。
図５ 不完全な電子透かし復号化を幾何的に表す図である。
図６ 本発明による２段階の包括的な処理メカニズム（推定フェーズ、その後に確認フェーズ）の原理を示す。これは、電子透かしを読み出す方法で具現化することができ、詳細には、少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップおよび／または少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップにおいて具現化することができる。
図７ 少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップにおける図６の包括的なメカニズムの具現化を示す。
図８ 少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップにおける図６の包括的なメカニズムの具現化を示す。
図９ 図６の包括的なメカニズムが少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップと少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップとで具現化される本発明の特定の実施形態を示す。

６． 本発明の実施形態の説明
図１〜５は、本発明の分野および技術的背景に関する図である。これらはすでに上記で説明したので、再度説明しない。

図６〜９は、本発明に特有のものである。これらの図を詳細に以下で説明する。

以下の実施形態の説明では、データ形式のデータセットの事例を例とする。しかし、本発明は任意の種類のデータセット（画像、オーディオ、テキスト、３Ｄデータ等）に適用できることを念のために述べておく。

ここで、最良の候補を推定するフェーズ６１とその後に該推定された最良の候補を確認するフェーズ６２とを有する本発明の２段階の包括的な処理メカニズムを、図６を参照して説明する。本発明のこのメカニズムは、電子透かし読み出し方法において具現化することができる。換言すると、本発明は電子透かしシステムの「読み出し」部分に適用され、この「読み出し」部分は本発明によってより効率的にされる。

詳細には、本発明によるメカニズムは、
少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップ（併用電子透かし読み出し側（補助的な同期信号）によって行われるか、または補助的な同期信号を全く使用しない別の技術を実施することによって行われるステップ）、および／または、
少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップ（キャリア電子透かし読み出し側によって行われるステップ）
において具現化することができる。

推定ステップ６１（第１段階）では、所望のパラメータ（エレメントとも称される）をビデオをベースにして推定する。キャリア電子透かしの場合、このようなパラメータ（またはエレメント）は電子透かしメッセージ（電子透かし埋め込み側のパラメータ）である。チャネルパラメータの検出の場合、このようなパラメータはチャネルパラメータ自体である（たとえば、幾何的な変換のパラメータ）。推定フェーズ６１中に推定されたパラメータ（またはエレメント）は、確認フェーズ６２の事後パラメータとなる。

確認フェーズ６２（第２段階）では、ビデオをベースに、先行のフェーズ６１から得られた事後パラメータのセットを統合して確認する。確認フェーズ６２中に、付加的な情報を計算するか、または、より精確に種々のパラメータの位置決定を実現することができる（たとえば、どの詳細な画像が電子透かしメッセージの所与の値に関連するかを見つける）。この付加的な情報はたとえば、推定されたパラメータの信頼性の推定結果である。このようにして、（場合によっては第１段階のバッチと異なる）新規の画像サブセットが検出され、各画像サブセットは電子透かし値に相応するか、またはチャネルパラメータの組の値に相応する。

本発明によるメカニズムは、チャネルパラメータの検出の場合にのみ、レジストレーションフェーズ６３（第３段階）を含むことができる。このレジストレーションフェーズ６３では、第２段階６２中に検出されたチャネルパラメータを系列全体に適用するか、または画像の各セットに適用する（上記のパラグラフに記載された画像のサブセットのコンセプトを参照されたい）。

より詳細には、図４を参照してすでに上記で説明したように（ステップ４２参照）、ビデオのレジストレーションでは、推定されたチャネルパラメータに基づいて電子透かし埋め込みチャネルに相応する変換を推定した後、この推定された変換を（可能であれば）逆変換し、最後にこの「推定された逆変換」をビデオに適用する。このようにして、電子透かし埋め込みチャネルによる修飾前と同一の空間的および幾何的なパラメータを有することを前提として、レジストレーションされたビデオが得られる。これはこのケースでは、少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップに含まれる推定フェーズ６１および確認フェーズ６２を実施するためにキャリア電子透かし読み出し側によって使用されるレジストレーションされたビデオである。

ここで、少なくとも１つの電子透かしメッセージ（キャリア電子透かしとも称される）を検出するステップで図６の包括的なメカニズムを具現化する一例を、図７を参照して詳述する。

このケースでは本発明によるメカニズムは、キャリア電子透かし値を推定するフェーズ７１と、先行のフェーズ７１中に推定されたキャリア電子透かし値を確認するフェーズ７２とを有する。

キャリア電子透かし値を推定するフェーズ７１では、キャリア電子透かしの連続する復号化を実施し、各復号化はビデオの画像のバッチで行われる。画像のバッチは１つの画像から成るか、または画像の一部から成るか、または画像のグループから成る（グループあたりの画像の数は、固定するかまたは可変とすることができる）。異なる画像バッチを解体または交差することができる（この場合、信号の一部が２つの異なるバッチの一部を構成することができる）。この復号化は、（たとえば画像バッチが有意なサイズである場合には）不完全とすることができ、また、（たとえば画像バッチが小さいサイズである場合、かつ／または、電子透かしメッセージの可能な値の数が少数である場合には）網羅的とすることができる。復号化では、テストされるビデオのみを使用するか、またはテストされるビデオと本来のビデオとを使用できることに留意されたい。たとえば、テストされるデータから本来のデータを減算することにより、電子透かしによる本来のデータの干渉に起因するノイズを低減することができる。

バッチでの復号化が完了すると、キャリア電子透かしの値の特定の数の推定結果が得られる。推定結果の数は、ゼロであるか（バッチの復号化が成功しなかった）、１に等しいか、または１を上回る（複数の可能な推定結果が存在する）ことができる。

推定結果はそれぞれ、信頼性尺度を伴うことができる（たとえば推定エラー確率、電子透かし信号が存在すると推定されるバッチの比率、等）。第１段階７１が完了すると、キャリア電子透かしの推定値のセットが、場合によってはそれぞれ信頼性尺度を伴って得られる。

確認フェーズ７２では、キャリア電子透かしに関して推定された値ｍ_ｉのセットを考慮する。この値ｍ_ｉのセットは、場合によってはそれぞれ信頼性指数を伴う。値ｍ_ｉのうちいくつかは、（たとえばビデオ全体が同一のメッセージによってマーキングされ、該ビデオがあまり大きく変更されていない場合）複数の異なるバッチで検出された可能性がある。

ビデオ全体またはビデオの１つまたは複数の部分系列で、前記値ｍ_ｉそれぞれの存在を確定または否定することができる。このことは、有無のテスト、または検出、または２つの仮説でのテストと同等である。この２つの仮説は、ｍ_ｉが無の場合にはＨ０、ｍ_ｉが有の場合にはＨ１である。

このためには、条件付きで受信された信号ｒにおける各値ｍ_ｉの事後確率Ｐ（ｍ_ｉ／ｒ）を計算する（ｒはビデオ系列全体とするか、ビデオの単一の部分系列とするか、またはビデオの複数の部分系列のうち１つとすることができ、それぞれ１つまたは複数の画像を有する）。その後、この事後確率と予め求められた閾値Ｓ_１とを比較する。事後確率の方が大きい場合、値ｍ_ｉの電子透かしメッセージが存在することが決定され（Ｈ１が承諾される）、そうでない場合には値ｍ_ｉの電子透かしメッセージが存在しないことが決定される（Ｈ０が承諾される）。

事後確率はたとえば、２つの信号（ｍ_ｉおよびｒ）間の相関関係の尺度によって計算することができる。この尺度はたとえば、２つの信号間のハミング距離の尺度から成り、場合によっては、推定値ｍ_ｉのビットそれぞれの信頼性の尺度によって重みづけされる。

条件付きでビデオ系列全体で確率を計算する第１のケースでは、事後確率を大局的にビデオ全体で計算するか、またはビデオの部分系列（各部分系列は、１つまたは複数の画像を含む）で計算することができる。

条件付きでビデオ系列の所与の部分系列で確率を計算する第２のケースでは、事後確率を大局的に該所与の部分系列で計算するか、または該所与の部分系列の一部（それぞれ、１つまたは複数の画像を含む）で計算することができる。

（前記の第１のケースではビデオ系列の部分系列で、前記の第２のケースでは所与の部分系列の一部で）中継的な計算を行う場合、その後に、この中継的な計算で得られた測定結果の系列をマージする必要がある。たとえば、計算された確率が閾値Ｓ_２を上回る画像の数をカウントし、この数が別の閾値Ｓ_３を上回る場合にはｍ_ｉが存在すると決定することができる。

このような第２段階（確認フェーズ７２）の利点は、検出を行うのが復号化より格段に高速であることだ。実際、各推定値ｍ_ｉごとにテストすべき仮説は２つしか存在しないのに対し（１つの事後確率の計算）、網羅的な復号化では２^ｋ個存在する（２^ｋ個の事後確率の計算）。

さらに、本方法の完了時点で、得られる復号化の信頼性の尺度（事後確率）が得られるのが保証されるのに対し、不完全な復号化では、復号化が失敗した場合には情報が突き止められない。

このようにして、第１段階（推定フェーズ７１）中に復号化が失敗したビデオの部分において電子透かしメッセージの存在を補強することができる。たとえば、ｄｉｖＸ低ビットレート圧縮の後にビデオが非常に多くのノイズを含むと仮定しよう。このような圧縮は、ビデオの種々の部分の不均等な変更の影響を受けていることが多い。それゆえ、一時的にのみ、系列の少数の画像にわたって電子透かしが復号化できる事態が発生することがある。他の画像では、電子透かしが常に存在するのに、直接復号化するにはノイズを多く含みすぎる（たとえば、図５の復号化球の外側限界に位置する）。それに対して、第１段階７１に推定された電子透かしメッセージｍ_ｉを把握しており第２段階中に画像に適用される検出テストは、間違いなく肯定的な結果を供給し、考慮される画像の数が大きくなるほど、この結果全体が真になる。したがって第２段階７２により、電子透かしメッセージｍ_ｉが存在する系列の部分をより良好に位置決定することができる。

第２段階７２はまた、復号化エラーのリスクを低減するという利点も示す。実際、エラーを有する電子透かし値ｍ_ｅが第１段階７１中に復号化される場合、この値をビデオの残りの部分で「偶然に」再び見つけるということは最もあり得ない。それゆえ、ビデオの大部分にわたってｍ_ｅ事後確率は非常に低くなる。したがって、第２段階７２の完了時点で、このエラーを有するメッセージは削除される。

ここで、少なくとも１つの電子透かし埋め込みチャネルパラメータを検出するステップで図６の包括的なメカニズムを具現化する例を、図８を参照して詳述する。

このケースでは本発明によるメカニズムは、チャネル電子透かしパラメータの少なくとも１組を推定するフェーズ８１と、先行のフェーズ８１中に推定されたチャネルパラメータの該組を確認するフェーズ８２とを有する。

チャネルパラメータの計算を行うフェーズ８１および８２を、電子透かしメッセージの計算を行うフェーズ７１および７２（図７参照）より簡単に説明する。というのも、フェーズ８１および８２の大部分はフェーズ７１および７２に同様であるからだ。

チャネルパラメータの値を推定するフェーズ８１では、ビデオの各画像バッチを処理し、特定の数の組の推定パラメータが得られ、これらはそれぞれ、場合によっては信頼性尺度を伴う。

上記ですでに示したように、チャネルパラメータは併用電子透かし信号に基づいて推定するか、または、補助的な同期信号をまったく使用しない別の技術によって推定できる。たとえば、テストされるビデオの他に付加的に本来のビデオを使用して、２者間を比較することによってチャネルのパラメータを検出することができる。たとえば、チャネルが未知のパラメータの画像の変換から成る場合、本来のビデオの画像とテストされるビデオの画像との間の相互相関を計算することによって、この変換を検出することができる。相互相関最大値の位置によって、チャネルによって実行された変換の値が供給される。

チャネルパラメータを推定するフェーズ８１は自動的であるか、または手動で行うことができ、たとえば、本来の系列と電子透かしを読み出す対象である系列とのレジストレーションによって行うことができる。

推定されたチャネルパラメータの組を確認するフェーズ８２は、推定されたキャリア電子透かし値を確認するフェーズ７２（図７参照）と同様である。

オプションとしてさらに、事後仮説のこの第２段階８２でチャネルパラメータの展開を考慮することもできる。たとえば、幾何的な変形をビデオのスケール上で「非常に低速で」変化することを考慮することができる（そうでない場合には、不所望の「シフト」作用が観察される）。極端には、幾何的な変換がビデオ全体で固定化されているとするならば、信頼性が最大であると思われるパラメータを選択する。このパラメータの組は、ビデオ全体に適用される。

第２段階８２で（または、変形形態では第１段階８１で）パラメータの各組で得られた信頼性尺度は、キャリア電子透かしを推定／確認する後続のステップ（図７において参照番号７１および７２が付与されたフェーズ）で使用することができる。それゆえ、（パラメータの信頼性が十分であると見なされることを前提として）推定されたパラメータの異なる組それぞれを「試行」することによって、ビデオをレジストレーションすることが可能である（レジストレーションフェーズ８３、図６のレジストレーションフェーズ６３と同等）。換言するとこのようにして、いくつかのレジストレーションされたビデオを供給し、後続のキャリア電子透かしの推定ステップ７１／確認ステップ７２を、これらのビデオそれぞれによって実施する。それゆえ公差が使用され、これによって、チャネルパラメータの悪い推定がキャリア電子透かしの推定に及ぼす影響を低減することができる。

図９は、図６の包括的なメカニズムが少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップと少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップとで同時に具現化される本発明の（すでに上記で説明した）特定の実施形態を示す。

本発明のこの特定の実施形態では、電子透かしを読み出す方法は以下のステップを含む：
・少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップ９１。これは、上記で図８を参照して記載したのと同様であり、それゆえ以下のステップを含む：
＊少なくとも１組の電子透かし埋め込みチャネルパラメータを推定するフェーズ８１
＊先行のフェーズ８１中に推定された前記組のチャネルパラメータを確認するフェーズ８２
・少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップ９２。これは、上記で図７を参照して記載したのと同様であり、それゆえ以下のフェーズ７１を含む。
＊少なくとも１つのキャリア電子透かし値を推定するフェーズ７１
＊先行のフェーズ７１中に推定されたキャリア電子透かし値を確認するフェーズ７２。

まとめとして、本発明は従来技術に対して数多くの利点を示す。

詳細には本発明は、完全な復号化の利点と不完全な復号化の利点とを組み合わせると同時に、それぞれの欠点を解消できる。

・完全な復号化に対して、本発明は格段に高速である（とりわけ、上記の第２の公知技術と比較して）。

・不完全な復号化に対して本発明は、より高い検出率を実現し、エラー率を低減することを可能にする（とりわけ、上記の第１の公知技術および第４の公知技術と比較して）。また、実施される復号化の信頼性尺度をより簡単に得られるようにできる。

第３の技術に対しては本発明は、ビデオがアップロードまたは複合化された場合でも、電子透かしメッセージを推定するのを可能にする。このことは第３の技術よりも一般化されており、どのような電子透かし技術にも適用できる。

本発明はさらに、電子透かし付きのメッセージの他に付加的に、特定のアプリケーションでは不可欠である補完的な情報を得ることもできる。このような情報は典型的には、読み出される電子透かしの信頼性の評価、サポートデータにおける電子透かしの位置である。

本発明はまた、第１のフェーズ７１，８１中に考慮されるのが画像バッチのみでありビデオ全体でない場合、記憶空間を削減できるようにもする。このようにして、第２段階７２，８２を処理するのに必要な情報（推定パラメータのリスト）のサイズは低減される。

本発明は、読み出された値および／または電子透かし埋め込みチャネルパラメータ（とりわけ空間的変形パラメータ）の計算の高い信頼性を必要とするすべての電子透かしアプリケーションで使用することができる。この電子透かしアプリケーションには、以下のものがある：
・伝送網におけるサポートの追跡
・サポートの複製の宛先の識別
・視聴率測定
・サポートの規定のサービス品質
・サポートに含まれるメタデータまたはダイナミックな情報のトランスポート
・その他
本発明を上記で、特定の実施形態に関連して説明したが、当業者であって本願の記載を読めば、本発明の範囲を逸脱することなく別の実施形態にも想到できることが理解できる。したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。

電子透かしシステムの包括的な図である。 図１に示された電子透かし埋め込み側の動作を示す包括的な図である。 図１に示された電子透かし読み出し側の動作を示す包括的な図である。 電子透かし読み出しプロセスの包括的な図である。 不完全な電子透かし復号化を幾何的に表す図である。 本発明による２段階の包括的な処理メカニズム（推定フェーズ、その後に確認フェーズ）の原理を示す。 少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップにおける図６の包括的なメカニズムの具現化を示す。 少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップにおける図６の包括的なメカニズムの具現化を示す。 図６の包括的なメカニズムが少なくとも１つのチャネルパラメータを検出するステップと少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップとで具現化される本発明の特定の実施形態を示す。

Claims (13)

1. 電子透かしを読み出す方法であって、
   データセットに含まれる少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップを実施し、
   場合によっては、該ステップに先行して、該データセットに施された電子透かし埋め込みチャネルのパラメータの少なくとも１組を検出するステップを実施し、
   該チャネルパラメータの組はそれぞれ、少なくとも１つのチャネルパラメータを含む形式の方法において、
   少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップおよび／またはチャネルパラメータの少なくとも１組を検出する先行のステップは、
   ・該データセットのデータを含む少なくとも１つのデータバッチを処理して、Ｎ個の推定エレメントを得て、Ｎ≧０である推定フェーズと、
   ・該データセットの全体または少なくとも１つのサブセットに関して、推定された各推定エレメントの存在を有効化または無効化する確認フェーズと
   を有し、
   各推定エレメントは、少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出するステップの場合には、推定された電子透かしメッセージであり、チャネルパラメータの少なくとも１組を検出する先行のステップの場合には、推定されたチャネルパラメータの組であり、
   前記確認フェーズは、
   ・各推定エレメントごとに、前記データセットのうち全体または一部を１つまたは複数のデータサブセットに分割するステップと、
   ・各データサブセットごとに、
   ＊条件付きで該データサブセットで該推定エレメントの事後確率を計算し、
   ＊条件付きで該データサブセットで計算された該事後確率と所定の第１の閾値とを比較し、
   ＊条件付きで該データサブセットで計算された該事後確率が所定の該第１の閾値を上回る場合、該当のサブセットに関して推定されたエレメントを有効化し、そうでない場合には、該当のサブセットに関して推定されたエレメントを無効化するステップと
   を有する、
   ことを特徴とする方法。
2. 各データバッチは、前記データセットの一部のみを有する、請求項１記載の方法。
3. 前記推定フェーズでは少なくとも２つのデータバッチを処理することにより、各データバッチごとにＮｉ個の推定エレメントが得られ、Ｎｉ≧０である、請求項１または２記載の方法。
4. 前記データセットは、複数の連続的な画像を含むビデオ形式のデータの系列であり、
   各データバッチは、
   ・それぞれ画像の一部から成るバッチ
   ・それぞれ画像から成るバッチ
   ・それぞれ画像のグループから成るバッチ
   を含むグループに所属する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 条件付きで所与のデータサブセットで推定された前記エレメントの事後確率を計算する前記ステップは、
   ・条件付きで該データサブセットを構成する少なくとも２つの下位部分で、該エレメントの事後確率の中継的な計算を行うステップと、
   ・該少なくとも２つの下位部分で、該中継的な計算の完了で得られた結果を組み合わせ、条件付きで該データセット全体で推定された該エレメントの事後確率を得る、請求項４記載の方法。
6. 前記確認フェーズで、前記推定エレメントが有効化されたそれぞれのデータサブセットで推定された各推定エレメントを位置決定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記データセットは、複数の連続的な画像を含むビデオ形式のデータの系列であり、
   各下位系列は１つまたは複数の画像を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記データセットは、
   ・ビデオ形式のデータセット
   ・画像形式のデータセット
   ・オーディオ形式のデータセット
   ・テキスト形式のデータセット
   ・３Ｄデータ形式のデータセット
   を含むグループに所属する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 前記推定フェーズおよび／または確認フェーズで、少なくとも１つの推定エレメントに関連して信頼性尺度も得られる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 前記データセットをレジストレーションしてレジストレーションされたデータセットとする、レジストレーションステップを有し、
    該レジストレーションステップを、チャネルパラメータの少なくとも１組を検出する前記ステップの実施中に検出されたチャネルパラメータの少なくとも特定の組で実施し、
    少なくとも１つの電子透かしメッセージを検出する前記ステップを、該レジストレーションステップの異なる実施から得られた各レジストレーションされたデータセットによって実施する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 前記レジストレーションステップを、関連の信頼性尺度が所定の第２の閾値より大きい推定されたチャネルパラメータの組に対してのみ行う、請求項９または１０記載の方法。
12. コンピュータプログラムであって、
    プログラムがコンピュータ上で実行される際に、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法のステップを実行するためのプログラムコード命令を含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。
13. 記憶手段であって、
    場合によっては全体的または部分的に取り外し可能に構成され、コンピュータによって読み出し可能である形式のものにおいて、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法を具現化するために該コンピュータによって実行可能な命令の組を記憶することを特徴とする、記憶手段。

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