JPH11284843A - ウォ―タマ―クをディジタル画像シ―ケンスのビットストリ―ム表現に組み込むための方法及び装置 - Google Patents

ウォ―タマ―クをディジタル画像シ―ケンスのビットストリ―ム表現に組み込むための方法及び装置

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JPH11284843A
JPH11284843A JP10373517A JP37351798A JPH11284843A JP H11284843 A JPH11284843 A JP H11284843A JP 10373517 A JP10373517 A JP 10373517A JP 37351798 A JP37351798 A JP 37351798A JP H11284843 A JPH11284843 A JP H11284843A
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Dinei A Florencio
エー． フローレンシオ ディネイ
Michael A Isnardi
エー． イスナーディ マイケル
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォータマーク情報を、符号化されたビデオ
ビットストリームに直接挿入する方法と装置を提供す
る。 【解決手段】この方法は、符号化されたビデオビットス
トリームの特定ブロック又はマクロブロックを識別し
て、これらの選択されたブロックがウォータマーク情報
を含むかウォータマーク情報を付加されたブロックで置
換されるように、ウォータマーク情報をビットストリー
ムに直接挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は画像処理システムに関
し、より詳細には、本発明はデジタル画像シーケンスの
デジタルウォータマーキングを実行するための方法と装
置に関する。
【０００１】
【発明の背景】画像のデジタル化、デジタル画像の配
信、及びデジタルビデオの可用性の到来とともに、この
ようなデジタル画像の著作権保護が画像発信者（publis
her）と画像著作者にとって重要な問題となっている。
デジタルビデオの所有権を確認するために使用される技
術の一つは、画像シーケンスに埋め込まれる「ウォータ
マーク」である。このウォータマークは、確実で、故意
の変造及び圧縮処理に強く、埋め込み（embed：組み込
み）と抽出に対して過度の複雑さがなく、従来の画像処
理システムに互換性を有するとともに相互運用可能(int
eroperable)でなければならない。認証用途に対して、
ウォータマークは一般に、解読された画像シーケンスの
視聴者には見えない。しかしながら、用途によっては、
認証された画像デコーダでは除去できるが、認証されて
いないデコーダでは除去できない可視のウォータマーク
を生成することが望ましい場合もある。
【０００２】成功のレベルは様々だが、静止画像及びビ
デオ画像の両者に対する各種のデジタルウォータマーキ
ング技術が試みられてきた。スペクトラム拡散(spread-
spectrum)技術の使用が、Hartung他の“Digital Waterm
arking of Raw and Compressed Video”, Systems for
Video Communication, October 1996, pp. 205-213、及
びHartung他の“Watermarking of MPEG-2 Encoded Vide
o Without Decoding and Re-encoding”, Proceedings
of SPIE 3020, Multimedia Computing and Networking
97 (MMCN 97), February 1997 に開示されている。これ
らの論文の最初のものは、疑似ノイズ信号を使って「ウ
ォータマーキング」すべきビデオシーケンス全体にウォ
ータマーク画像のエネルギを拡散させる技術を開示して
いる。疑似ノイズ信号がビデオシーケンス内に埋め込ま
れると、システムはウォータマークを含むビデオシーケ
ンスを符号化する。このようにして、ウォータマーキン
グはピクセルドメインで達成される。かくして、ビデオ
コーディングプロセスの全てのコーディングロスが、ビ
デオシーケンスの画像とともにウォータマークにも与え
られる。デコーダでは、拡散されたウォータマークがビ
デオシーケンスから相関されて抽出される。スペクトラ
ム拡散技術の使用は、ウォータマークとビデオの回復を
容易にするために、エンコーダとデコーダの両者におけ
る実質的な同期と信号処理のハードウェアを必要とす
る。かくして、ピクセルドメイン・ウォータマークプロ
セスは一般には回避される。
【０００３】前記の論文の２番目は、ビデオシーケンス
内の画像フレームの「ブロック」がコーディングされた
後、コーディングされたウォータマーク信号と組み合わ
される、ビットストリームドメイン・ウォータマーキン
グ技術を開示している。具体的には、ブロックは一般に
画像フレームの８×８ピクセル部分である。ブロックは
離散的余弦変換（ＤＣＴ）を使ってコーディングされ
て、コーディングされたブロックを形成する。ウォータ
マーク画像は同様にブロックに分割されて、ＤＣＴコー
ディングされる。コーディングされたウォータマークブ
ロックと、コーディングされた画像ブロックとを表すＤ
ＣＴ係数は次に互いに加算されて、組合せブロックを形
成する。組合せブロックは量子化されてエラーコーディ
ングされる。その後、符号化されたビデオシーケンスの
転送に必要なビットレートを増加させない「ウォータマ
ーク入り（watermarked）」係数のみを転送するため
の、選択プロセスが実行される。この選択プロセスは、
組合せブロックの係数を符号化するのに必要なビット数
を、画像ブロックのみの係数を符号化するのに必要なビ
ット数と比較する。組合せブロックビットの数が画像ブ
ロックビットの数より大きい場合、システムは画像ブロ
ックビットを転送するが、そうでない場合は、組合せブ
ロックが転送される。明らかに、そのような選択プロセ
スはウォータマーク情報の一部を消去するので、ウォー
タマークに歪みが出る。極端な場合は、ウォータマーク
情報が全く転送されないか、さもなければ転送される情
報量が少なくてウォータマークが無効になることもあ
る。また、各ビットを転送したり転送しなかったりとい
う不規則性によって、この技術はスペクトラム拡散その
他の高度に冗長なウォータマーキング技術に制限され
る。冗長度はウォータマークを探索、除去するためにア
タッカーによって使用されるかもしれない。
【０００４】従って、当技術分野では、画像シーケンス
の符号化されたビットストリーム表示にウォータマーク
を挿入することにより、ウォータマーク信号を些かも除
かないウォータマーキング技術に対するニーズが存在す
る。
【０００５】
【発明の概要】従来技術に伴う欠点は、ウォータマーク
情報を、符号化されたビデオビットストリームに直接挿
入する方法と装置に関する本発明によって克服される。
本発明は、符号化されたビデオビットストリームの一定
ブロック又はマクロブロックを識別するとともに、これ
らの一定ブロック又はマクロブロックがウォータマーク
情報を含むブロック又はマクロブロックで置換されるよ
うに、ウォータマーク情報をそのビットストリームに直
接挿入する。その最も広い意味で、本発明は、何れのマ
クロブロック又はマクロブロック内のブロックのビデオ
情報であっても、ウォータマーク情報を含むマクロブロ
ック又はブロックで置換できる。ウォータマーク情報で
置換可能なマクロブロックの一形式は「スキップト(ski
pped)」マクロブロックである。いわゆるスキップト・
マクロブロックは、解読プロセスにとって重要でないと
思われるビデオ情報のマクロブロックであり、従って、
符号化及び転送されてはならない、すなわちスキップさ
れるマクロブロックとして、エンコーダによって識別さ
れる。更に、マクロブロックは「スキップ」可能な情報
のブロックを含むかもしれないので、マクロブロック自
体はスキップされないが、そのマクロブロック内のブロ
ックはスキップすることができる。従って、本発明はウ
ォータマーク情報を上記のスキップト・ブロックに挿入
できる。
【０００６】ＭＰＥＧ符号化等のブロックベースの符号
化技術では、ビデオは定義されたピクチャグループとし
て符号化され、そこではピクチャの各グループは、Ｉ、
Ｐ、及びＢフレームとして知られる特定タイプのフレー
ムを含む。ウォータマーク情報がＢフレーム内のブロッ
クだけに入れられる場合、ウォータマークは一般に不可
視になる。Ｂフレームは解読中、他のフレームを予測す
るために使用されないので、ウォータマークは数分の１
秒間しか画面上に現われない。しかしながら、ウォータ
マーク情報がＩ又はＰのフレームに入れられる場合、そ
こではフレーム情報は解読中に他のフレームを予測する
ために使用されるので、ウォータマーク情報は、ウォー
タマークが「認証された」デコーダによってビットスト
リームから除去されない限り、解読されたビデオの中で
可視になる。ウォータマークの可視性を更に調節するた
めに、ウォータマークＤＣＴ係数の量子化のために使用
される量子化スケールと同じく、ウォータマークを含む
離散的余弦変換(discretecosine transform)係数の振幅
が調節される。
【０００７】
【実施形態の詳細な説明】図１は、ブロックベースのエ
ンコーダ１０２、ウォータマークプロセッサ１０４、及
びオプションのトランスポートストリーム発生器１０６
を含むブロックベースのビデオエンコーダシステム１０
０を示す。ブロックベースのエンコーダ１０２は、ビデ
オ画像シーケンスエンコーダ等のための Moving Pictur
es ExpertsGroup（ＭＰＥＧ）規格を満たすエンコーダ
を図説したものである。つまり、このエンコーダは一般
にＭＰＥＧエンコーダと称される。このＭＰＥＧエンコ
ーダ１０２は、ピクチャヘッダ（単数又は複数）と、画
像（ビデオ）のシーケンス内のフレーム（ピクチャ）を
表すピクセルの符号化されたブロックのシーケンスとを
含む「ブロックレベル」のビットストリームを生成す
る。エンコーダはまた、符号化されたフレームに関係し
てビットストリーム内に埋め込まれる複数のモーション
ベクトル（ＭＶ）も生成する。符号化されたフレームは
一般にＩ、Ｐ、及びＢフレームとして分類され、ここ
で、Ｉフレームは他の何れのフレームからも予測され
ず、Ｐフレームは参照フレーム、すなわちＩフレーム情
報又は別のＰフレームからの情報、を使って符号化さ
れ、Ｂフレームは２つの参照フレーム、すなわちＩフレ
ームとＰフレームからの情報又は２つのＰフレームから
の情報、を使って符号化されるフレームである。ＭＰＥ
Ｇエンコーダが使用する符号化プロセスの詳細な説明
は、ＩＳＯ／ＩＥＣ国際規格１３８１８−２、１９９５
年１月２０日、に記載され、その内容は引用によって本
明細書に組み込まれている。
【０００８】本発明は、ＭＰＥＧエンコーダによって操
作されるものとして検討されるが、本発明のウォータマ
ーキング装置は、言うまでもなく、ブロックベースの解
読技術、例えばＨ．２６１、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−
２等を使用する何れの画像シーケンス符号化プロセスに
も適用できる。
【０００９】本発明のウォータマーキング技術を利用す
るブロックベースのコーディングシステムの特徴の一つ
は、転送帯域を維持するために情報の一定選択ブロック
の転送をスキップするという特徴である。例えば、ＭＰ
ＥＧ符号化において、ビデオフレームは、各マクロブロ
ックが複数のブロックから構成される複数のマクロブロ
ックに分割される。４：２：０クロミネンス・フォーマ
ットでは、マクロブロックは４つの８×８ブロックの輝
度データと、２つの８×８ブロックのクロミネンス・デ
ータとを含む。４：２：２クロミネンス・フォーマット
では、４ブロックのクロミネンス・データが存在し、
４：４：４クロミネンス・フォーマットでは、８ブロッ
クのクロミネンス・データが存在する。各マクロブロッ
クは、各８×８ブロックに離散的余弦変換（ＤＣＴ）を
行なうことによって符号化される。次にＤＣＴ係数が量
子化(quantized)されて、量子化ＤＣＴ係数ブロックを
含む複数の８×８ブロックを形成する。画像の或る部
分、例えば「フラット」領域については、ブロックは殆
ど或いは全くＤＣＴ情報を含まない。これらのブロック
は解読技術にとって重要でない情報を含むので、エンコ
ーダはこれらのブロックを、エンコーダシステムによっ
て転送（又は格納）される必要がないとしてマーキング
する。かくして、それらは「スキップト」とマーキング
される。マーキングは、先のマクロブロックに対する特
別なマクロブロックの関係を識別する「マクロブロック
・アドレス・インクリメントフィールド」を使って達成
される。インクリメントが或る数をスキップする場合、
そのスキップされた数がスキップト・マクロブロックで
ある。例えば、第１マクロブロックがアドレス「１５
８」に関連し、次のマクロブロックが、マクロブロック
・アドレス「１６０」として識別するための整数「２」
を含むインクリメントフィールドを持つ場合、１５９番
目のマクロブロックがスキップト・マクロブロックであ
る。マクロブロック・アドレス・インクリメントフィー
ルドはＭＰＥＧ規格１３８１８−２に定義される。
【００１０】更に、スキップト・ブロックはマクロブロ
ック内にあって、マクロブロックが関連情報のいくつか
のブロックと、無関連情報のいくつかのブロックとを含
むようになっている場合がある。そのような例では、無
関連情報を持つブロックはコーディングされずにスキッ
プされる。マクロブロック中のこれらのスキップト・ブ
ロックは、フレームヘッダ内の「コーディングされたブ
ロックパターン」（ＣＢＰ）フィールドによって識別さ
れる。一般にＣＢＰは、マクロブロックの各ブロックに
対して一つずつの多重ビットワードを含む（例えば、
４：２：０クロミネンス・フォーマットでは各マクロブ
ロックのＣＢＰ中に６ビットが存在し、「１」はそのブ
ロックがコーディングされるべきことを示し、「０」は
そのブロックがスキップされるべきことを示す）。本発
明は、マクロブロック又はブロックのレベルのいずれ
か、或いはその両者のビットストリームにウォータマー
クを挿入する。
【００１１】本発明の図説の実施態様では、ウォータマ
ーク情報はスキップト・ブロック又はマクロブロックの
ロケーションでビットストリームに挿入されるが、本発
明を利用して、ウォータマーク情報をビットストリーム
中の任意のブロック又はマクロブロックに挿入できる。
特に、一定の基準（criteria）を使って特定のブロック
又はマクロブロックを選択するとともに、ウォータマー
クＤＣＴ係数を、ブロックのそれらの代わりに置換する
ことにより、ウォータマークＤＣＴ係数値をブロックの
それらに加えることにより、或いは、そうでなければ、
ウォータマークのＤＣＴ係数をビットストリーム中のブ
ロックのそれらと組み合わせることによって、ウォータ
マーク情報を挿入することができる。ブロック選択基準
は、利用可能な何れの基準の一つであってよい。一例
は、ビデオ画像の「ビジー」又は複雑な領域内でブロッ
クを識別して、ウォータマーク情報をその領域に挿入す
ることである。そのような領域は、ビデオフレーム内の
高周波ＤＣＴ係数の振幅をモニタするか、或いは１９９
６年１０月１５日出願の米国特許出願第 08/730,275号
に記載されて本明細書に引用によって組み込まれたJust
Noticeable Differnces (JND)技術等の主観的（subjec
tive）標準を使って識別できる。ウォータマークをビジ
ー領域に挿入することによって、ウォータマーキングプ
ロセスによって生じる画像歪みは何れも、ビジー領域が
その歪みをマスクするので、目立たなくなる。
【００１２】本発明はウォータマークプロセッサ１０４
で具体化される。このプロセッサはウォータマークを発
生し、そのウォータマークを処理してビットストリーム
に適合する表示を生成し（すなわち、ＭＰＥＧエンコー
ダでは、ウォータマークはブロックに分割された後、Ｄ
ＣＴ処理及び量子化されて複数の適合マクロブロックを
形成する）、「スキップト」・マクロブロック又はブロ
ックのいくつかを選択し、その選択されたスキップト・
マクロブロック又はブロックをウォータマーク・マクロ
ブロック又はブロックで置換して、ウォータマーク入り
ビットストリームを出力する。次にウォータマーク入り
ビットストリームは、必要に応じて、オプションのトラ
ンスポートストリーム発生器１０６によって更に処理さ
れて、ＭＰＥＧ適合トランスポートストリームを形成す
る。
【００１３】可視のウォータマークを挿入するために、
ウォータマーキング技術が一般的にＢフレームに適用さ
れる。かくして、ウォータマーク入りフレームは他のフ
レームを再構築するためにデコーダによって使用される
ことはないので、ウォータマークは数分の一秒の間、画
面上に現われるに過ぎないだろう。ウォータマークは、
単一フレーム又は解読シーケンス全体に分布する多重フ
レームに現われるだけだが、解読されたビデオは探索可
能で、ウォータマークは転送の認証のために容易に識別
できるだろう。他方、ウォータマークが見えるようにし
ようとする場合は、ウォータマークを一つ又はそれ以上
のＩ又はＰフレームに挿入できる。かくして、ウォータ
マーク入りフレームは、他のフレームを再構築するため
にデコーダによって使用されるので、長期間、画面上に
現われるだろう。更に、ウォータマークは、ウォータマ
ークのＤＣＴ係数の振幅を調節するとともに、ウォータ
マークＤＣＴ係数を量子化するために使用される量子化
スケールを調節することによって、ディスプレイで多少
とも目立たせることができる。
【００１４】図２は、本発明のウォータマークプロセッ
サ１０４の詳細なブロック図を示す。プロセッサ１０４
は、フレーム・ブロックセレクタ(frame and block sel
ector)２２０、ウォータマークエンコーダ２１０、ウォ
ータマーク発生器２０８、エンコード／スキップ・コー
ド発生器、ユーザデータプロセッサ２１６、及びコンプ
ライアンス・テスタ２１８を備えている。フレーム・ブ
ロックセレクタは更に、記憶装置２００、ブロックプロ
セッサ２０２、ブロックセレクタ２０４、及びアドレス
発生器２１２を備えている。ブロックレベルのビットス
トリームはセレクタ２２０内の記憶装置２００に接続さ
れ、そこで、ピクチャヘッダとその付属データ、例えば
マクロブロックと、量子化ＤＣＴ係数のそれらの構成ブ
ロックとが連続的に格納される。用語「ブロック」は一
般に、画像の一部の中の情報を表すＤＣＴ値（又は量子
化ＤＣＴ値）の任意のサイズ又は形状のグループを意味
するために使用され、この用語はマクロブロック内のブ
ロックとともに、マクロブロックも含むように意図され
ることに注目したい。ブロックが格納されると、ブロッ
クプロセッサ２０２は、選択されたフレーム内で「スキ
ップ」されるブロックを識別する。スキップト・マクロ
ブロックは、マクロブロック・アドレス・インクリメン
トフィールドを読み取ることによって識別され、スキッ
プト・ブロックはＣＢＰフィールドを使って識別され
る。ブロックプロセッサ２０２は、各ブロックのための
記憶アドレス（ＡＤＤＲ）も備えている。かくして、ブ
ロックプロセッサ２０２はスキップト・ブロックを記憶
アドレスと相関させ、各スキップト・ブロックの記憶ア
ドレスをブロックセレクタ２０４に提供する。
【００１５】ブロックセレクタ２０４はレジスタ２０６
を含み、そこでスキップト・ブロックの記憶アドレスが
一時的に格納される。ブロックセレクタ２０４は、ウォ
ータマークブロックとして使用するために選択されたフ
レーム内でいくつのブロックが利用できるかを決定す
る。言い換えれば、ブロックセレクタは、マクロブロッ
ク・インクリメントフィールド及び／又はＣＢＰフィー
ルドをモニタすることによって、選択されたフレーム内
のスキップト・ブロックの数をカウントする。ブロック
セレクタ２０４は、ウォータマーキングのために利用可
能なブロックの数（ＮＵＭ）をウォータマークエンコー
ダ２１０に提供し、ウォータマーキングすべき第１スキ
ップト・ブロックの第１アドレスをアドレス発生器に提
供する。アドレスは一般にアドレス発生器２２０のアド
レス・ロードポート（ＡＤＤＲ ＬＯＡＤ）に提供され
る。
【００１６】ウォータマークエンコーダ２１０はウォー
タマーク発生器２０８に接続される。ウォータマーク発
生器は、決定論的又は疑似ランダムないずれのウォータ
マークコードも提供できる。決定論的ウォータマーク
は、デジタル化したロゴか、或いはＡＳＣＩＩ文字列に
変換された後で二進数列に変換された会社名でよい。疑
似ランダム・ウォータマークは、確実なウォータマーク
として使用できる疑似ランダムに生成された二進数列で
ある。この２つの形を組み合せたものは、画像領域全体
にロゴのエネルギを拡散させるために疑似ランダムコー
ド発生器を使用してもよい。要するに、どのような形の
ウォータマークその他の識別用コードもウォータマーク
として使用可能である。
【００１７】ウォータマークエンコーダ２１０は、ウォ
ータマークを複数のブロックに分割することによって、
ウォータマークを符号化する。ブロックの数は、ブロッ
クセレクタ２０４によって選択されたスキップト・ブロ
ックの数（ＮＵＭ）によって定義される。ウォータマー
クブロックはＤＣＴ処理及び量子化されて、ビットスト
リームに含まれるものに整合したブロックを形成する。
ビットストリームにウォータマークを適合させるため
に、デシメーション(decimation)、フィルタリング、ス
ケーリング等の他の周知の処理を行なってもよい。これ
らの符号化されたウォータマークブロックは、選択され
たスキップト・ブロックのアドレスで記憶装置に格納さ
れる。記憶アドレスはブロックセレクタ２０４によって
アドレス発生器２１２に提供される。アドレス発生器が
イネーブル化されたときは、アドレス・ロードポートに
おけるアドレスは記憶装置２２０のアドレスライン（Ａ
ＤＤＲ）に接続される。従って、ウォータマークブロッ
クは記憶装置のそのアドレスロケーションに格納され、
そのロケーションの、先に格納されたブロックを置換す
る。これは利用可能な各ウォータマークに対して、選択
されたスキップト・ブロックがすべて置換されるまで繰
り返される。
【００１８】、フレームがウォータマーク入りブロック
を使って更新されると、アドレス発生器が初期化され
て、ビットストリームが格納順序で記憶装置から検索さ
れるように、シーケンシャルアドレスを発生する。検索
されたビットストリームは、更新されたＣＢＰフィール
ドとウォータマーク・インクリメントフィールドの情報
を記憶装置２００に提供するエンコード／スキップ・コ
ード発生器２１４に接続される。この新フィールド情報
は、符号化されたブロックとしてウォータマーク入りブ
ロックを識別するために、ピクチャヘッダに挿入され
る。
【００１９】次いで、ビットストリームはユーザデータ
プロセッサ２１６に接続され、そこで、ビットストリー
ム内のユーザデータが、ウォータマークを画像から解読
及び／又は除去するために必要な何れかの情報を使って
更新される。この情報はウォータマーク発生器２０８に
よって提供されて、ユーザデータプロセッサ２１６に接
続される。例えば、ウォータマークが疑似ランダムコー
ドの場合、そのコードの「シード」は、デコーダがウォ
ータマークを解読してそれを解読されたビデオストリー
ムから除去できるように、ユーザデータとして転送して
もよい。
【００２０】最後に、結果としてのビットストリーム
は、そのビットストリームが、ウォータマークされた状
態でＭＰＥＧ規格に適合することを確保するべく、コン
プライアンス・テスタ２１８を使ってコンプライアンス
試験がなされる。例えば、コンプライアンス・テスタ
は、特定スライス内で達成されたブロック挿入数をモニ
タして、ピクチャ情報の各スライスの端部でのバイト・
アラインメントをチェックし、仮想バッファ・ベリファ
イア(verifier)は、ウォータマークブロックがビットス
トリームに挿入されたときにバッファのオーバーフロー
やアンダーフローを生じないことを強制的に確保する。
アンダーフローやオーバーフロー状態が切迫している場
合、フィードバックをエンコーダに供給して、ウォータ
マーク挿入を補償するために符号化される次のマクロブ
ロックで使用されるビットを増減できる。
【００２１】本発明のウォータマークプロセッサを使用
する結果、ウォータマークコードや符号化されたウォー
タマーク画像がビットストリームに直接挿入される。Ｍ
ＰＥＧ適合ビットストリームは今や、デコーダへの転送
のためにトランスポートストリーム中にオプションでパ
ケット化する用意ができている。
【００２２】図３は、マクロブロック内のスキップト・
ブロックにウォータマーク情報を挿入する、図２のウォ
ータマークプロセッサ１０４の動作方法３００を要約す
るフロー図を示す。方法３００は、ステップ３０２で開
始してステップ３０４に進み、そこでスキップト・ブロ
ック数が識別される。ステップ３０６で、一定数のスキ
ップト・ブロックがウォータマーキングのために選択さ
れる。選択は一般に、ウォータマークを入れるのに必要
なブロック総数と、画像内のブロックのロケーション、
例えばフレームの「ビジー」領域内のウォータマークの
配置をベースにする。ウォータマークがかなり単純なコ
ードである場合、必要なブロック数は少なくなるが、ウ
ォータマークが画像やロゴの場合は、ウォータマークデ
ータを入れるのに必要なブロック数は多くなる。
【００２３】例えば、ＭＰＥＧエンコーダでは、ビット
ストリームを走査して、全てのＹブロックはコーディン
グされるがＵとＶブロックはコーディングされないマク
ロブロックを表す次のビット１１１１００を持つＣＢＰ
フィールドを含むＢフレームを発見できる。マクロブロ
ック内のＵとＶブロックはスキップしなければならな
い。
【００２４】ステップ３０８で、スキップト・ブロック
をスキップすべきブロックとして識別するＣＢＰフィー
ルドは、これらのブロックを符号化すべきことを示すた
めに更新される。単純な例では、先にスキップされたブ
ロックのうち一つのブロックであるＵブロックが今や符
号化データを含むことを示すために、ＣＢＰが１１１１
１０に変更される。マクロブロックレベル上にウォータ
マーク情報を挿入するためのシステムでは、ステップ３
０６は、スキップト・マクロブロックを識別するために
マクロブロック・アドレス・インクリメントフィールド
をモニタするとともに、ステップ３０８は、今やウォー
タマーク情報を含むマクロブロックを識別するために、
マクロブロック・アドレス・インクリメントフィールド
を更新する。
【００２５】ステップ３１０で、選択されたブロック
は、ウォータマーク情報を含むブロックで置換される。
一般に、ウォータマーク情報は、Huffman コーディング
され、ジグザグ走査され、量子化されたＤＣＴ係数のア
レイとして符号化される。適切な数のゼロを、ウォータ
マークブロックを含むスライスの端部に挿入しなければ
ならないかもしれない。このゼロ挿入はバイト・アライ
ンメントを保護する。
【００２６】オプションのステップ３１２では、方法
は、必要に応じて、ビットストリームのユーザデータに
ウォータマーク解読情報を挿入する。このステップは、
ウォータマークの探索及び解読時にデコーダを支援する
情報を追加する。このようなデータは、デコーダが解読
済画像シーケンスからウォータマークを容易に除去でき
るように、ウォータマークのベースを形成する疑似ラン
ダムコード用のシード、及び／又は各ウォータマーク用
のロケーション識別子でもよい。かくして、認証された
デコーダは可視ウォータマークを除去して「クリーン」
画像シーケンスを生成できるが、未認証のデコーダは、
可視ウォータマークを含む歪んだ画像シーケンスを生成
するだろう。ウォータマークを挿入するためにストリー
ムから何れかのビデオ信号が除去された場合、認証され
たデコーダがウォータマーク情報搬送ブロックをビデオ
信号情報搬送ブロックで置換して歪みのないフレームを
生成できるように、情報を「ユーザデータ」としてデコ
ーダに送信できる。
【００２７】ステップ３１４で、方法は、符号化規格、
例えばＭＰＥＧに対するコンプライアンスに関してウォ
ータマーク入りビットストリームを試験する。結果とし
てのビットストリームは、ストリームの一定選択フレー
ムから成る一定選択ブロック中にウォータマークを含む
コンプライアントビットストリームである。ビットスト
リームが、例えばストリーム用のビット予算を侵すと見
られる場合（すなわち、多過ぎるビットが画像のコード
化に使われるので、デコーダが画像シーケンスを正確に
解読できなくなる）、ストリームを調節して、ストリー
ム中に存在するウォータマーク情報によって追加された
余剰ビットを調整して補償することができる。この補償
は、ビットレートが限界範囲内になるまで、ストリーム
からデータブロックを除去することによって達成でき
る。
【００２８】解読されると、ウォータマークは可視又は
不可視のいずれかになるが、それは、ウォータマークが
挿入されたフレームのタイプと、ウォータマークの「強
さ」、すなわちウォータマークＤＣＴ係数の大きさと、
ウォータマークＤＣＴ係数の量子化のために使用される
量子化スケールによって決まる。一般に、不可視のウォ
ータマークを持つには（認証用にウォータマークを使用
しなければならないときに好ましい条件）、ウォータマ
ーク情報は一つ以上のＢタイプフレームのスキップト・
ブロック内に入れられる。かくして、解読すると、ウォ
ータマーク情報は、Ｂフレームが他のフレームの予測の
ために使用されないので、他のフレームに伝播しない。
従って、ウォータマークは解読されたＢフレームのフレ
ームタイム中、例えば１／３０秒の間、画面上に現われ
る（点滅する）だろう。更なる不可視が生成されるの
は、低マグニチュードの高周波ＤＣＴ係数がウォータマ
ークを表すために使用されて、ウォータマークがフレー
ムの「ビジー」部分に挿入されるときである。
【００２９】ウォータマークを可視にしなければならな
い用途では、ウォータマーク情報を搬送するためにＩ又
はＰフレームが選択される。Ｐフレームは上記のように
置換可能なスキップト・ブロックを含むが、Ｉフレーム
はスキップト・ブロックを持たず、実際のデータ搬送ブ
ロックは、ウォータマークブロックによって置換されな
ければならないだろう。低周波の高マグニチュードＤＣ
Ｔウォータマーク係数を使用することによって、Ｉフレ
ームとＰフレームが他のフレームの予測のために使用さ
れて解読フレームの多くでウォータマーク画像が画面上
に現われるであろうから、ウォータマークを容易に画面
上で見られるだろう。
【００３０】ウォータマーク情報を搬送するだけの十分
なスキップト・ブロックを利用できない場合、或いはＩ
フレームが情報を搬送しなければならない場合は、本発
明は、ウォータマークブロックと置換するために低エネ
ルギ（例えば、高周波の低マグニチュードＤＣＴ係数）
を持つブロックを選択する。更に、スキップト・ブロッ
クを選択することなく本発明を利用するために、付加情
報として、又は任意の低エネルギブロック内の情報と置
換するように、ウォータマーク情報をビットストリーム
に挿入できるだろう。かくして、ブロックプロセッサ２
０２はスキップト・ブロックではなく低エネルギブロッ
クを識別するだろう。図２のシステムの残りは、スキッ
プト・ブロックを識別するフィールドを更新する必要も
なく上述のように動作するだろう。また、ブロックがウ
ォータマーク情報で置換される場合は、置換されたブロ
ックからの情報を、デコーダが画像再生のためにそのデ
ータを使用できるように、ビットストリームに「ユーザ
データ」として挿入できるだろう。
【００３１】ブロック（単数、複数）に入れられるウォ
ータマーク情報は、全てのブロックに対して同一にでき
るが、ウォータマークを変えようとする未認証の企みと
戦うために、ウォータマーク情報をブロック間やフレー
ム間で変更してもよい。
【００３２】本明細書で説明した本発明の実施態様を使
用して、ウォータマーク情報は画像シーケンスのビット
ストリーム表示に直接挿入される。従って、標準画像シ
ーケンスエンコーダ、例えばＭＰＥＧエンコーダを使っ
て適合するブロックレベルのビットストリームを生成で
きる。このビットストリームはウォータマーク情報を挿
入するために変更される。挿入プロセスは、ウォータマ
ークが挿入されたビットストリーム内のロケーション、
すなわちウォータマークを搬送するために使用されるフ
レームのタイプに依存して、解読時にウォータマークを
選択的に可視又は不可視にできる。従って、本発明は、
画像のシーケンスをウォータマーキングするための柔軟
かつ強力な技術を提供する。
【００３３】本発明の教示を組み込んだ様々な実施態様
を図示するとともに本明細書で詳しく説明したが、当技
術に精通する者は、これらの教示を依然として組み込ん
だ他の多くの様々な実施態様を容易に考案できる。
【図面の簡単な説明】
本発明の教示は、添付の図面とともに下記の詳細説明を
考慮することによって容易に理解できる。
【図１】符号化されたビデオのビットストリームをウォ
ータマーキングするための本発明を組み込んだブロック
ベースのビデオコーダのブロック図である。
【図２】本発明のウォータマークプロセッサの詳細ブロ
ック図である。
【図３】図２のウォータマークプロセッサのためのオペ
レーションの一方法のフロー図である。理解を容易にす
るために、可能な場合は同一符号を使用して、各図面に
共通な同一要素を表示した。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 符号化された画像のシーケンスを含むブ
    ロックレベルのビットストリームにウォータマークを挿
    入する方法であって、 前記ブロックレベルのビットストリーム内で、フレーム
    内の少なくとも一つのブロックを選択されたブロックと
    して選択するステップと、 前記選択されたブロックを、ウォータマーク情報を含む
    ブロックと組み合わせるステップと、を含み、 もって前記ブロックレベルのビットストリームをウォー
    タマーキングする方法。
  2. 【請求項２】 前記選択ステップが更に、 スキップト・ブロックとしてコーディングされてはなら
    ない前記ブロックレベルのビットストリーム内のブロッ
    クを識別するステップと、 スキップト・ブロックを前記選択されたブロックとして
    選択するステップと、を含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記ウォータマーク情報を含む前記ブロ
    ックが、 ウォータマーク画像を提供するステップと、 前記ウォータマーク画像に対して離散的余弦変換を行な
    って、複数のＤＣＴ係数を生成するステップと、 前記ＤＣＴ係数を量子化して、前記ウォータマーク情報
    のブロックを形成する量子化ＤＣＴ係数の少なくとも一
    つのブロックを生成するステップと、により生成される
    請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 ウォータマーク解読情報を含むように前
    記ブロックレベルのビットストリームのユーザデータを
    変更するステップを更に含む請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記選択ステップが更に、 前記フレーム内のビジー領域を識別するステップと、 前記ビジー領域内で前記ブロックを選択するステップ
    と、を含む請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記選択ステップが更に、 主観的基準（subjective criterion）を使って前記フ
    レーム内の一定領域を識別するステップと、 前記一定領域内で前記ブロックを選択するステップと、
    を含む請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記組合せステップが更に、 前記選択されたブロックを、ウォータマーク情報を含む
    ブロックで置換するステップを含む請求項１記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 符号化された画像のシーケンスを含むブ
    ロックレベルのビットストリームにウォータマークを挿
    入するための装置であって、 前記ブロックレベルのビットストリーム内で、フレーム
    内の少なくとも一つのブロックを選択されたブロックと
    して選択するためのフレーム・ブロックセレクタと、 ウォータマーク情報を含むブロックを生成するための、
    前記フレーム・ブロックセレクタに接続されたウォータ
    マークエンコーダと、を備え、 前記フレーム・ブロックセレクタが、前記選択されたブ
    ロックを、ウォータマーク情報を含む前記ブロックと組
    み合わせることによって、前記ブロックレベルのビット
    ストリームをウォータマーキングする装置。
  9. 【請求項９】 前記フレーム・ブロックセレクタが更
    に、スキップト・ブロックとしてコーディングしてはな
    らない前記ブロックレベルのビットストリーム内のブロ
    ックを識別するためのブロックプロセッサと、 スキップト・ブロックを前記選択されたブロックとして
    選択するための、前記ブロックプロセッサに接続される
    ブロックセレクタと、を備える請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記ウォータマークエンコーダが、前
    記ウォータマークエンコーダにウォータマーク画像を提
    供するためのウォータマーク発生器に接続され、前記ウ
    ォータマークエンコーダが更に、 前記ウォータマーク画像に対して離散的余弦変換を行な
    って、複数のＤＣＴ係数を生成するための離散的余弦変
    換ユニットと、 前記ＤＣＴ係数を量子化して、ウォータマーク情報の前
    記ブロックを形成する量子化ＤＣＴ係数の少なくとも一
    つのブロックを生成するための量子化器と、を備える請
    求項８記載の装置。
  11. 【請求項１１】 ウォータマーク解読情報を含むように
    前記ブロックレベルのビットストリームのユーザデータ
    を変更するためのユーザデータプロセッサ、を更に備え
    る請求項８記載の装置。
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