KR20040019371A

KR20040019371A - 신호내에 보조 데이터 삽입

Info

Publication number: KR20040019371A
Application number: KR10-2004-7001205A
Authority: KR
Inventors: 잡 에이. 하이츠마; 안토니우스 에이. 씨. 엠. 칼컬; 알폰스 에이. 엠. 엘. 브루이컬스; 민네 반덜빈
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-03-05
Also published as: JP2004522384A; WO2003012739A1; BR0205803A; CN1476588A; CN1319027C; EP1415274A1; US20030021443A1

Abstract

본 발명은 정보 신호내에 보조 데이터를 삽입하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보조 데이터를 나타내는 노이즈 신호의 단지 일부가 삽입되지만 완성 노이즈 신호가 검출될 수 있다. 이것은 삽입된 신호의 큰 패이로드를 허용한다. 또한 본 발명은 정보 신호 내의 보조 데이터를 검출하는 대응하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

신호내에 보조 데이터 삽입{Embedding auxiliary data in a signal}

보조 데이터는 양호하게는 예를 들어 멀티미디어 컨텐츠, 비디오, 오디오, 등을 포함하는 정보/호스트 신호에 삽입/부가되는 인식할 수 없는 라벨인(그러나 필수적인 것은 아님) 예를 들면 디지털 워터마크일 수 있다. 라벨은 예를 들어 저작권 정보, 자료의 소유자의 이름, 사용자에 대한 권리 등을 포함할 수 있다. 워터마크에 저장되거나 이에 기초하여 유도될 수 있는 정보의 양은 패이로드로 통상 불리며 비트들로 표현된다.

대부분의 워터마크 스킴들에서 워터마크는 의사 랜덤 노이즈 시퀀스(pn-시퀀스)이며, 이는 시간, 공간 또는 전송된 도메인(예를 들어 푸리에, 이산 여현 또는 웨이브렛 도메인)에서 호스트 신호/정보 신호에 부가된다. 그러면 워터마크 검출은 통상적으로 워터마크와 삽입된 호스트 신호 사이의 상관에 기초된다. 이 경우에, 우리는 워터마크에 대한 1비트 패이로드를 갖는데 예를 들면 노이즈 시퀀스는 존재하거나 이것이 존재하지 않는다.

더 높은 패이로드를 얻기 위해 하나의 옵션은 미리 정해진 노이즈 시퀀스들의 세트로부터 하나의 노이즈 시퀀스를 삽입하는 것이다. 검출동안 호스트 신호는 이 세트의 모든 가능한 노이즈 시퀀스들과 상관된다. 예를 들어 8-비트 패이로드에 대해 2^8=256 노이즈 시퀀스들과 상관될 필요가 있다. 이 경우 검출기의 복잡성은 패이로드의 비트들의 수와 지수적으로 증가한다.

특허 명세서 US 5,748,783은 신호 노이즈 시퀀스를 삽입하는 대신에 정보 신호내에 다중 노이즈 시퀀스들을 삽입하는 것을 개시한다. 패이로드의 각각의 비트는 하나의 노이즈 시퀀스와 연관된다. 그러면 "1"비트는 연관된 노이즈 시퀀스를 호스트 신호에 부가하여 나타날 수 있으며 그 다음 "0"비트는 호스트 신호로부터 노이즈 시퀀스를 부가하거나 대안적으로 감산하는 것을 억제하여 나타날 수 있다. 8-비트 패이로드에 대해서는 노이즈 시퀀스와 상관할 필요만이 존재한다. 검출기의 복잡성은 패이로드 내의 비트들의 수와 선형적으로 증가한다.

그러나, 이 접근의 단점은 실무 워터마크 시스템들에서 바람직한 튼튼함과 불인식능력이 얻어져서 패이로드가 단지 몇몇 수의 비트들로 제한한다면 단지 몇몇 노이즈 시퀀스들이 호스트 신호에 부가될 수 있다는 것이다.

특허 명세서 WO 99/45705(대리인 문서 PHN 17.317), 칼컬 등, 복잡성과 튼튼함/불인식능력 사이의 좋은 거래를 갖는 방법을 개시한다. 이 명세서는 노이즈 시퀀스들의 한 세트로부터 하나의 노이즈 시퀀스를 삽입하는 것을 개시한다. 그러나, 이 노이즈 시퀀스들은 하나의 노이즈 시퀀스의 순환적 쉬프트된 버전들 만을 구성한다. 패이로드를 검색하기 위해 호스트 신호가 노이즈 시퀀스의 순환적 쉬프트된 버전들과 상관된다. 8-비트 패이로드에 대해 기리 256의 노이즈 시퀀스가 필요하다. 하나의 노이즈 시퀀스의 순환적 쉬프트된 버전들을 사용하는 장점은 상관이 고속 푸리에 변환(FFT)을 사용하여 푸리에 도메인에서 계산될 수 있다는 사실이다. 칼컬 등의 접근의 패이로드의 사이즈에 대한 제한은 상당히 자주 노이즈 시퀀스의 사이즈가 물리적(예를 들어 이미지 사이즈) 및/또는 인식적인 이유들에 기인하여 제한된다는 것이며, 예를 들어 J.A. Haitsma 및 A.A.C. Kalker, 푸리에 도메인 기반 오디오 워터마킹 방법, 조기공개되지 않은 PCT 특허 출원 EP01/00356(대리인 문서 PHNL000042)을 보라. 특허 명세서 WO99/45705는 그 전체가 참조로서 포함된다.

본 발명은 예를 들어 비디오 신호, 오디오 신호, 또는 더 일반적으로 멀티미디어 컨텐츠와 같은 정보 신호내에 보조 데이터를 삽입하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 보조 데이터를 검출하기 위한 방법 및 장치와 정보 신호를 기록 및/또는 재생하기 위한 장치에 관한 것이다.

도 1a는 본 발명에 따른 삽입 장치의 실시예를 보여준다.

도 1b는 삽입 장치의 대안적인 실시예를 보여준다.

도 2는 본 발명에 따른 검출기의 개략적인 다이어그램을 도시한다.

도 3은 본 발명에 따른 검출기의 대안적인 실시예를 도시한다.

도 4는 삽입된 워터마크를 갖는 정보 멀티미디어 비트 스트림을 기록 및/또는 재생하기 위한 디바이스를 보여준다.

본 발명의 목적은 정보 신호내에 부가적인/보조 데이터를 삽입하는 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 이 방법 및 장치는 상기 종래의 기술의 문제점들을 해결한다.

이것은 정보 신호내에 보조 데이터를 삽입하는 방법( 및 대응하는 장치)에 의해 성취되는데, 이 방법은 워터마크 신호(W_i,p(k))를 삽입하는 단계를 포함하며, 여기서 W_i,p(k)의 샘플들은 워터마크 신호 W_i로부터의 보조 데이터(k)에 따라 선택되며, 여기서 W_i,p(k)는 보조 데이터를 나타낸다. 정보 신호 내의 보조 데이터를 검출하는 대응하는 방법( 및 대응하는 장치)은 다음의 단계들을 포함한다: 삽입된 워터마크 신호(W_p)를 검출하는 단계로서, 삽입된 워터마크 신호(W_p)의 샘플들은 워터마크 신호 (W_i)로부터 선택되며, 여기서 상기 워터마크 신호(W_p)는 보조 데이터(k)를 나타내는, 상기 검출하는 단계; 미리 정해진 신호(S)와 워터마크(W_p)를 결합하여 제 1 신호(W_p')가 되는 결합 단계; 및 상기 제 1 신호(W_p')에 기초하여 보조 데이터(k)를 결정하는 단계. 본 발명의 양호한 실시예들은 종속 청구항들에서 정의된다.

여기서, 단지 워터마크/노이즈 신호의 일부가 삽입된다 해도 완전한 워터마크/노이즈 신호가 검출/식별될 수 있어서 더 큰 패이로드를 허용한다.

부가적으로, 종합 노이즈 시퀀스의 부분만이 호스트 신호내에 삽입되기 때문에 워터마크 시스템의 보안이 증가된다.

편리함을 위해 본 발명은 양호하게는 인간의 눈에 보이지 않는 라벨들을 비디오 컨텐츠에 삽입/부착하는 시스템으로 설명될 것이지만, 이 교시는 오디오 및멀티미디어를 포함하는 어떤 다른 컨텐츠들에 명백하게 적용될 수 있다. 부가적으로, 하나 이상의 라벨들을 검출하는 실시예가 또한 설명된다.

도 1a는 본 발명에 따른 삽입 장치의 실시예를 보여준다. 보여지는 것은 보조 정보/워터마크와 삽입될 정보 신호(P)를 제공하는 소스(101)이다. 이 소스는 예를 들어 이미지, 오디오 신호, 멀티미디어 컨텐츠를 갖는 신호 등을 제공할 수 있다. 다음에서 사용되는 예로서 정보 신호(P)는 이미지를 나타낸다. 또한, 보이는 것은 워터마크(W_i,p)를 정보 신호/이미지(P)에 부가하는 부가기(107)이다. 워터마크(W_i,p)는 양호하게는 예를 들어 수평으로 N₁픽셀들과 수직으로 N3픽셀들인 이미지와 같은 사이즈를 갖는 랜덤 노이즈 패턴이다. 대안적으로, 워터마크(W_i,p)는 양호하게는 오디오 신호의 부분/프레임과 같은 길이를 갖는 랜덤 노이즈 패턴이다.

중간 워터마크(W_i(K))는 제 1 선택 수단(105)에 의해 키/패이로드(K)에 기초하여 N 워터마크들(W₁,...,W_N)의 미리 정해진 세트로부터 발생/선택된다. 각각의 워터마크 Wi, i∈[1,...,N]은 수신/검출 말단에서 검색될 주어진 키(K)를 나타낸다. 이 세트는 단일 워터마크 신호(W)( 및 이로서 또한 신호(W) 자체)의 N 순환적 쉬프트된 버전들(W₁,...WN)을 포함하며 각각은 N 비트들/샘플들의 사이즈를 갖는다. 각각의 가능한 키가 주어진 스킴, 규칙, 등에 따른 세트로부터 특정 워터마크와 연관되기 때문에 키/패이로드는 또한 N비트들이다.

예로서, 단일 워터마크 신호(W)는 1024 비트들을 포함하며 이에 의해 이 세트는 1024 순환적 쉬프트된 버전들(W를 포함)을 포함한다. 그러면 패이로드는 log2(1024)=10비트들의 정보를 나타낼 것이다.

제 1 선택 수단(105)은 예를 들어 특정 쉬프트된 버전이 나타내는 제공되는 키(K)에 따라 주어진 횟수로 저장된 또는 제공된 워터마크(W)를 쉬프트하는 쉬프트 수단(도시 안됨)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 모든 쉬프트된 버전은 저장될 수 있으며 키(K)는 키(K)를 나타내는 적절한 버전을 선택하는 인덱스로서 사용될 수 있다.

정보 신호(P)에 삽입될 수 있는 노이즈 시퀀스의 사이즈가 물리적(예를 들어 이미지 사이즈) 및/또는 인식 문제들에 기인하여 제한될 수 있기 때문에 선택된 워터마크(W_i(K))의, M 샘플들의 사이즈를 갖는, 부분 W_i,p(K)가 제 2 선택 수단(108)에 의해 선택되며 여기서 M 샘플들은 제한들을 만족시키며 삽입될 수 있는 정보의 양이다. 선택된 부분 W_i,p(K)은 예를 들어 워터마크(W_i(K))의 제 1 M 샘플들일 수 있거나 일반적으로 M 샘플들/비트들의 길이를 갖는 워터마크(W_i(K))의 어떤 부분일 수 있다. 이 부분은 예를 들어 이는 이것이 인코더 및 대응하는 디코더에 대한 동일한 방법으로 예를 들어 매 4번째 샘플을 선택하여 동일 또는 다른 사이즈의 수많은 분리된 부분들을 결합하는 등으로 이루어지는 한, 연속적일 수 있거나 M 임의 샘플들을 포함할 수 있다.

예로서, 위에서 언급한 것과 같은 제한들에 기인하여 정보 신호내에 예를 들어 M=256 샘플들의 워터마크를 삽입하는 것만이 가능할 것이다. 그러면 256 비트들/샘플들의 길이를 갖는 연속적인 부분이 예를 들어 1024 비트들/샘플들의 주어진 선택된 순환적 쉬프트된 버전으로부터 선택될 수 있을 것이다.

양호한 대안으로서, 중간 워터마크(W_i(K))가 입력으로서 N 개의 비트들/샘플들을 포함하는 단일 노이즈 시퀀스를 사용하고 예를 들어 제 1 선택 수단(105)에 의해 키/패이로드(K)에 따른 시작 포인트로서 특정 비트/샘플을 선택하고 시작 포인트로서 선택된 특정 비트/샘플로부터 시작하여 예를 들어 위에서 설명한 것과 같은 제한들에 기인하여 M 샘플들/비트들의 길이를 갖는, 예를 들어 제 2 선택 수단(106)에 의해, 워터마크(W_i(K))의 부분(W_i,p(K))을 선택하여 삽입될 수 있을 것이다. M이 시작 포인트와 마지막 샘플 사이의 샘플들의 수보다 더 큰 경우 순환적인 랩-어라운드(cyclic wrap-around)가 사용되며, 즉 제 1 샘플이 마지막 옆인 것으로 '보이며' 그 역으로도 마찬가지다. 패이로드는 N 시작 포인트들이 있으면 log2(N)비트들을 나타낼 것이다.

선택된 워터마크 부분(W_i,p(K))은 위에서 설명한 바와 같이 부가기(107)에 의해 정보 신호(P)에 부가되어 뒤에 설명될 적절한 검출을 사용하여 N비트들의 패이로드를 '운반'하는 워터마킹된/호스트 신호(Q)의 결과가 된다.

대안적으로, 관련된 순환적 쉬프트된 버전(W_i(K))의 관련된 부분(W_i,p(K))이 한번의 진행에서 발생/선택될 수 있도록 제 1 선택(105) 및 제 2 선택 수단(108)의 기능은 적합한 수단에 통합될 수 있다.

도 1b는 삽입 장치의 대안적인 실시예를 보여준다. 이 실시예는 다음에서 설명될 소자들(102,103,104,및106)을 제외하고 도 1a의 실시예와 대응한다.

양호하게는, 완성 이미지(P)의 사이즈를 갖는 2D 워터마크(W_i,p ^*(K))는 반복하여 그리고 필요하다면 더 작은 워터마크 유닛들/타일들을 절단하여 (104)에서 발생되며, 각각은 칼컬 등에서 설명된 바와 같이 이미지의 연장 상으로 선택된/발생된 관련 순환적 쉬프트된 버전(W_i(K))의 관련 부분(W_i,p(K))을 포함하며, 따라서 워터마크 검출 프로세스가 전체 이미지 공간(N₁xN₂) 상으로 워터마크를 찾지 않아도 되며 M₁이 양호하게는 M₂와 같은 경우 예를 들어 M₁xM₂인 유닛/타일의 고정된 사이즈와 동일한 공간 상으로만 워터마크를 찾으면 된다.

부가적으로, 로컬 깊이 맵/가시성 마스크(λ(P) ; local depth map/visibility mask)는 (102)에서 발생/유도된다. 깊이 맵λ(P)은 이미지(P)의 각각의 픽셀 위치에 대해 부가적인 노이즈의 가시성에 대한 측정을 제공한다. 워터마크(W_i,p ^*(K))들은 깊이 맵으로 픽셀-레벨에서 변조(103)되며, 즉, W_i,p ^*(K)의 각각의 픽셀이 그 특별한 픽셀에 대해 개별적인 깊이 맵 값으로 곱셈되어 이미지(P) 및 키(K)에 의존하는 노이즈 시퀀스(W_i,p(K))의 결과가 된다. 양호하게는, 1의 평균값을 갖기 위해 깊이 맵 또는 가시성 마스크λ(P)가 유도된다.

마지막으로, 최종 워터마크의 강도는 글로벌 깊이 파라메터(d)에 의해 결정되며, 이는 W_i,p(P,K)의 글로빙 스케일링(106)을 제공하여 스케일링된워터마크(W_i,p(P,K,d))의 결과가 되며, 예를 들어 이는 정수 픽셀 값들로 어림수하고/또는 허용된 픽셀 값 범위로 삭감하는 이미지(P)에 부가(107)되어 워터마킹된 이미지(Q)의 결과가 된다. d의 큰 및 작은 값은 튼튼한 및 가능한 가시 워터마크와 약하지만 거의/실질적으로 인식불가능한 워터마크에 각각 대응한다. 또한, 이것은 1Dtls호에 대해 적응될 수 있으며 여기서 프레임의 길이를 갖는 1D 워터마크(W_i,p ^*(K))는 반복 및 필요하다면 더 작은 워터마크 유닛을 잘라서 (104)에서 발생되며, 각각은 프레임의 연장 상으로 선택된/발생된 관련 순환적 쉬프트된 버전(W_i(K))의 관련 부분(W_i,p(K))을 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 검출기의 개략적인 다이어그램을 도시한다. 보여지는 것은 정보/호스트 신호(Q)이며, 이는 예로서 검출될 워터마크/보조 데이터를 가능하게 포함하는 이미지/를 나타낸다. 주어진 길이(M)의 샘플/프레임(W_i,p)은 정보/호스트 신호(Q)로부터 추출/유도된다. 미리 정해진 신호(S)는 워터마크(W_i,p)에/와 머지되거나, 연결되거나, 연장되거나 결합되어(202) 제 1 신호 W_i'의 결과가 된다. 양호하게는, 미리 정해진 신호(S)는 0 비트 값들만을 포함하고 N-M의 길이를 갖는 신호이며, 여기서 N은 (단지 그 부분만이 호스트/정보 신호내에 삽입되는) 워터마크의 순환적 쉬프트되는 버전의 길이이며 M은 샘플(W_i,p)의 길이이다. 이것이 인코더 및 디코더에서 동일한 방식으로 이루어지는 한 어떻게 S가 연장되고, 머지되고, 연결되고, 결합되는지 등등은 문제가 되지 않는다. 예로서, 신호(W_i,p(K))는 워터마크 신호(W_i)의 주기적인 버전의 연속적인 세그먼트이며, 즉, W_i,p(K)는 W_i[i₀+k]형식일 수 있으며, 여기서 i₀은 주어진 시작 포인트이며, k는 인덱스 값들의 연속적인 세그먼트 상의 범위들이고 여기서 순환적 랩-어라운드가 사용된다. 대안적으로, W_i,p(K)의 샘플들은 순환적 랩-어라운드를 사용하여 주어진 시작 포인트(i₀)로부터 시작하고 서브-샘플 계수(d)로 스킵하는 수많은 샘플들을 선택하여 워터마크 신호(W_i)로부터 선택되며, 즉, W_i,p(K)는 W_i[i₀+k^*d]형식일 수 있으며, 상기 주어진 시작 포인트(i₀), 서브-샘플 계수(d), 및 워터마크 신호 인덱스(i)는 보조 데이터(k)의 주어진 값을 나타낸다. 그러면 검출기는 따라서 배열되어야하며, 이에 의해 이중(tuple)(i₀,i) 또는 삼중(i₀,d,i)이 보조 데이터(K)를 나타내기 위해 각각 시작 포인트와 서브-샘플링을 사용하고 시작 포인트를 사용하는 보조 데이터(K)의 주어진 값을 나타낸다. 부가적으로, (d)를 갖는 서브-샘플링(W_i)이 사용되면, 결합 방법은 W_p의 연속적인 샘플들 사이의 (d-1) 0들로 충전(padding)됨에 따라 (그리고 가능하게는 0들로 연장하면서) 취해질 수 있다. 제 2 방법(i,i₀,d)은 제 1(i,i₀)의 일반화 방법이다.

그러면 제 1 신호(W_i')는 삽입과 연결하여 위에서 설명된 세트와 동일한 단일 워터마크 신호(W)의 순환적 쉬프트된 버전들(W_i,...WN)의 세트들에 속하는 모든 가능한 순환적 쉬프트된 버전(W_i; i∈[1,...,N])과 상관(203)된다. 이것은 예를 들어 각각의 순환적 쉬프트된 버전이 저장되도록 하거나 하나의 버전을 저장하고 순환적으로 제 1 신호(W_i')와 상관시켜 이루어 질 수 있다. 이 상관(203)은 N 상관 값들(d_i,k; i∈[1,...,N])의 결과가 되며, 즉, 각각의 가능한 삽입된 노이즈 신호당 하나이다. 주어진 임계값 위의 상관 값은 특별한 노이즈 신호가 정보 신호(Q)의 프레임 내에 존재함을 의미한다. 워터마크/노이즈 신호의 단지 일부가 삽입되기 때문에 이 신호에 대한 상관 값은 완성 신호가 삽입되었다면 그것보다 더 작을 것이다. 그러나 상관 값은 제 1 신호(W_i')를 사용하여 계산될 수 있으며, 상기 상관 값은 존재하지 않는 워터마크들/노이즈 신호들의 상관 값들로부터 식별 가능하다.

정보 신호(Q)의 샘플, 프레임, 부분 등(W')과 특별한 워터마크(W) 사이의 상관을 계산하는 것은 예를 들어 정보 신호 값들에 대한 내적 d_k=<W',W>과 워터마크 패턴/노이즈 신호의 대응하는 값들을 계산하는 것을 포함할 수 있다. N의 샘플 길이를 갖는 예를 들어 오디오 신호인 정보 신호 및 1-차원 워터마크에 대해, 상기 내적은 다음에 의해 주어질 수 있다:

사이즈 NixN2를 갖는 예를 들어 이미지인 정보 신호와 2-차원 워터마크에 대해, 상기 내적은 다음에 의해 기술될 수 있다:

제 1 신호(W_i')와 각각의 가능한 삽입된 워터마크(W_i,...,WN)의 세트 사이의 상관 값을 얻기 위한 폭력 방법(brute force method)은 N 상관 값들(d_k)의 계산을 요구한다.

N 계산된 상관 값들(d_i,k; i∈[1,...,N])은 있다면 임계값 위인 상관 값(들)을 결정하기 위해 평가 회로(204)에 의해 미리 정해진 임계값에 비교되어서 대응하는 워터마크가 정보 신호(Q)내에 존재한다는 것을 의미한다. 결정된 워터마크는 워터마크가 도 1a 및 1b와 연결하여 앞서 설명한 것과 같이 삽입되었을 때 패이로드/보조 데이터(K)를 직접적으로 나타낸다.

예로서, 1024 버전들의 세트로부터 미리 정해진 스킴에 따라 예를 들어 번호 32, 32번 쉬프트되고, 샘플/비트 32로 시작하는 등의 워터마크의 특정 순환적 쉬프트된 버전이 정보 신호(P)에 도 1a 및 1b에 따라서 삽입되었다고 말한다. 이것은 패이로드/보조 데이터가 값32를 갖는 것을 의미한다. 제한들에 기인하여, 특정 순환적 버전의 총 1024 샘플들의 256 샘플들을 삽입하는 것만이 가능하다. 그러면 본 발명에 따른 검출기는 삽입된 워터마크로 정보 신호의 예를 들어 256 샘플들의 서브-부분, 프레임 등을 취할 것이고 1024-256=768 0들의 제 1 신호를 서브-부분에 연결시키고 그후 1024 상관 값들을 계산하며, 각각의 가능한 순환적 쉬프트된 버전의 세트에 대해 하나이다. 특정 순환적 버전에 대한 상관 값은 임계값 위일 것이며 이로서 이 예에서 어떤 특별한 버전이 삽입되었고 번호 즉, 32를 얻는지를 결정하며, 이로서 패이로드의 값을 얻는다. 이 방식으로 비록 단지 256 샘플들이 실제로 삽입된다 해도 패이로드에 대한 정보의 log2(1024) 비트들이 유도될 수 있다. N 샘플들 대신에 M 샘플들의 삽입은 현재 워터마크에 대한 더 작은 상관 값들을 희생하여 패이로드를 연장하며, 그래서 실무적으로 M은 N에 대해 주어진 사이즈를 가져야 한다.

대안적으로, 각각의 가능한 워터마크 패턴이 도 3에 도시된 바와 같은 고속 푸리에 변환(FFT)을 사용하여 다른 것의 순환적 쉬프트된 버전들이기 때문에 N 상관 값들은 동시에 계산될 수 있다. 제 1 신호(W_i')와 가능한 삽입된 워터마크들(W₁,...,WN)의 세트는 각각 변환 회로들(301 및 304)에서 FFT를 겪게된다. 이들 동작들은 다음을 준다:

및

상관을 계산하는 것은 Wi'의 A 컨벌루션과의 공액을 계산하는 것과 유사하며, 이는 변환 도메인에서 다음에 대응한다:

여기서은 포인트 지향 곱셈을 나타내고 conj(...)은 인자의 가상 부분의기호를 역수하는 것을 나타낸다. 공액 회로(303)는의 A 공액을 수행하고 포인트 지향 곱셈은 곱셈기(305)에 의해 수행된다. 그러면 상관값들(d_k)의 세트는 다음과 같이 곱셈의 결과를 변환하는 역 푸리에를 적용하여 얻어진다:

d=IFFT(d_k),

이것은 역 FFT 회로(302)에 의해 수행된다. 위에서 설명한 것과 유사하게 워터마크 패턴(W_i,...W_N중 어떤 것)이 상관 값(dk)이 주어진 임계값보다 크다면 존재하는 것으로 12 검출된다.

또한, 도 3에는 또 다른 유리한 실시예가 보여지며 여기서 워터마크 검출이 각각의 프레임/샘플에 대해 이루어지지 않지만 프레임들/샘플들의 그룹들에 대해 이루어진다. 다수의 프레임들을 축적(306)하여 검출의 통계들이 개선되며 따라서 또한 검출의 신뢰성이 개선되며, 이는 특히 유리한데 그 이유는 현재 워터마크에 대한 상관값들의 값이, 노이즈 신호/워터마크의 부분만이 실제로 삽입되기 때문에, 10 보다 작기 때문이다. 축적된 프레임들은 적합한 사이즈의 블록들로 다음순서에서 파티션(307)되고 예를 들어 모든 블록들은 사이즈 M₁xM₂의 버퍼에 스택(308)되며, 여기서 M₁은 양호하게는 M₂와 동일하다(그리고 양호하게는 삽입동안 한 실시예에서 사용된 타일들/유닛들의 사이즈와 동일). 1D 신호에 대해 M₁=1이고 M₂=주어진 프레임의 길이이다. 그러면 버퍼는 (201)로의 입력으로서 사용된다. 대안적으로, (306,307,308)는 (202)과 (203) 사이에서 사용될 수 있다. 블록들(306-308)및/또는(301-305)은 본 발명에 따른 검출기와 연결하여 독립적으로 구현될 수 있으며, 즉, 블록들(306-308) 또는 (301-305) 각각이 구현될 수 있거나 둘 다 구현될 수 있다. 블록들(306-308)이 사용되면 계산된 상관값들(d_k)은 완성 이미지(Q)에 기초하여 계산되는 것이 아니라 부분/타일 만에 기초하여 계산된다.

삽입된 정보는 예를 들어 저작권 보유자, 컨텐츠의 설명, 및/또는 컨텐츠의 사용과 연관된 권리들을 식별할 수 있다. DVD 복제 방지에서 이것은 자료가 '1회 복사', '항상 복사', '더 이상 복사 금지', 등과 같이 라벨될 수 있도록 할 것이다. 도 4는 삽입된 워터마크를 갖는 MPEG 인코딩된 비트 스트림을 기록 및/또는 재생하는 예를 들어 DVD 플레이어인 디바이스를 보여준다. 비트 스트림은 DVD 디스크(401)와 같은 정보 매체 상에 기록/저장된다. 기록된 신호는 스위치(402)를 통해 출력 단자(403)에 인가된다. 출력 단자(403)는 외부 MPEG 디코더 및 디스플레이 디바이스(도시 안됨)에 연결된다. DVD 플레이어는 본 발명에 관련되지 않는 다른 조건들이 만족되지 않는 한 미리 정해진 삽입된 워터마크를 갖는 비디오 신호들을 재생할 수 없을 것임을 가정한다. 대안적으로, 재생된 오디오 및/또는 비디오의 품질은 열화될 수 있다. 예를 들어, 워터마킹된 신호들은 매체(401)가 소위 "워블(wobble)"키를 포함한다면 단지 재생될 수 있다. 워터마크를 검출하기 위해, DVD 플레이어는 위에 설명된 바와 같은 워터마크 검출기(404)를 포함한다. 검출기는 기록된 신호를 수신하고 워터마크가 검출되는지의 여부 및/또는 보조 데이터/패이로드의 값이 무엇을 의미하는지에 응답하여 스위치(403)를 제어한다.

Claims

정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 방법에 있어서,

워터마크 신호(W_i,p(k))를 삽입하는 단계를 포함하며,

상기 W_i,p(k)의 샘플들은 워터마크 신호(W_i)로부터의 보조 데이터(K)에 따라 선택되며, 상기 W_i,p(k)는 상기 보조 데이터(K)를 나타내는, 정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 신호(W_i,p(k))는 상기 워터마크 신호(W_i)의 순환적으로 연장된 버전의 연속적인 세그먼트인, 정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 신호(W_i,p(k))는 상기 워터마크 신호(W_i)의 주기적으로 서브-샘플링된 버전의 연속적인 세그먼트인, 정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 W_i는 미리 정해진 워터마크 신호들{W₁,...,W_N}의 세트로부터 선택되며,상기 N은 1과 동일할 수 있으며, 주어진 워터마크 신호(W_i)의 상기 선택은 상기 보조 데이터(K)의 주어진 값들의 세트를 나타내는, 정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 W_i,p(k)의 샘플들은 순환적 랩-어라운드(cyclic wrap-around)를 사용하여 주어진 시작 포인트로부터 시작하는 복수의 샘플들을 선택하여 상기 워터마크 신호(W_i)로부터 선택되며, 상기 주어진 시작 포인트 및 상기 워터마크 신호 인덱스(i)는 상기 보조 데이터(K)의 주어진 값을 나타내는, 정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 방법.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 W_i,p(k)의 샘플들은 순환적 랩-어라운드를 사용하여 주어진 시작 포인트(i₀)로부터 시작하고 서브-샘플링 계수(d)로 스킵하는 복수의 샘플들을 선택하여 상기 워터마크 신호(W_i)로부터 선택되며, 상기 주어진 시작 포인트(i₀), 상기 서브-샘플링 계수(d), 및 상기 워터마크 신호 인덱스(i)는 상기 보조 데이터(K)의 주어진 값을 나타내는, 정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 신호(W_i,p(k))의 길이는 상기 워터마크 신호(W_i)의 길이보다 작거나 같은, 정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 방법.
정보 신호(Q)내의 보조 데이터(K)를 검출하는 방법에 있어서,

삽입된 워터마크 신호(W_p)를 검출하는 단계로서, 상기 삽입된 워터마크 신호(W_p)의 샘플들은 워터마크 신호(W_i)로부터 선택되며, 상기 워터마크 신호(W_p)는 상기 보조 데이터(k)를 나타내는, 상기 검출하는 단계;

미리 정해진 신호(S)와 상기 워터마크(W_p)를 결합하여 제 1 신호(W_p')가 되는 결합 단계; 및

상기 제 1 신호(W_p')에 기초하여 상기 보조 데이터(K)를 결정하는 단계를 포함하는, 정보 신호(Q)내의 보조 데이터(K)를 검출하는 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 워터마크 신호(W_i)는 미리 정해진 워터마크 신호들(W₁,...W_N)의 세트 사이에서 선택되며, N은 1과 동일할 수 있으며, 주어진 워터마크 신호(Wi)의 상기 선택은 상기 보조 데이터(K)의 주어진 값들의 세트를 나타내며,

상기 보조 데이터(K)를 결정하는 상기 단계는 상기 제 1 신호(W_p')와 상기미리 정해진 세트(W₁,...,W_N)내의 각각의 신호와 상관시켜 이루어지며,

미리 정해진 임계값 보다 위인 상관 값(d_i,k)이 (W₁,...,W_N)내의 신호의 대응하는 부분(W_p)이 상기 정보 신호(P)에 삽입됨을 나타내는, 정보 신호(Q)내의 보조 데이터(K)를 검출하는 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 W_i,p(K)의 샘플들은 주어진 시작 포인트(i₀)에서부터 시작하는 순환적인 연속 샘플들을 선택하여 상기 워터마크 신호(W_i)로부터 선택되며, 이중(i₀,i)은 상기 보조 데이터(K)의 주어진 값을 나타내며,

상기 보조 데이터(K)를 결정하는 상기 단계는 상기 제 1 신호(W_p')와 상기 워터마크 신호(W_i)의 순환적인 상관을 포함하는, 정보 신호(Q)내의 보조 데이터(K)를 검출하는 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 W_i,p(K)의 샘플들은 주어진 시작 포인트(i₀)에서부터 시작하고 계수(d)로 순환적으로 스킵하는 샘플들을 선택하여 상기 워터마크 신호(W_i)로부터 선택되며, (d)는 1과 동일할 수 있으며, 삼중(i₀,d,i)은 상기 보조 데이터(K)의 주어진 값을 나타내며,

상기 보조 데이터(K)를 결정하는 상기 단계는 상기 제 1 신호(W_p')와 상기 워터마크 신호(W_i)의 순환적인 상관을 포함하는, 정보 신호(Q)내의 보조 데이터(K)를 검출하는 방법.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상관하는 단계는:

상기 제 1 신호(W_p')를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 제 1 FFT 신호의 결과가 되고, 워터마크 신호들(W₁,...,W_N)의 상기 미리 정해진 세트 또는 워터마크 신호(W_i)의 모든 순환적으로 쉬프트되는 버전을 고속 푸리에 변환하여 제 2 FFT 신호들의 세트의 결과가 되는, 상기 고속 푸리에 변환 단계,

상기 제 1 FFT의 포인트 지향 곱셈과 상기 제 2 FFT 신호들의 공액화(conjugate)가 제 3 FFT 신호들의 세트의 결과가 되는 단계, 및

FFT 신호들의 상기 제 3 세트의 역 고속 푸리에 변환(FFT) 단계를 포함하는, 정보 신호(Q)내의 보조 데이터(K)를 검출하는 방법.
정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 장치에 있어서,

워터마크 신호(W_i,p(K))를 선택하는 수단(105)으로서, 상기 W_i,p(K)의 샘플들은 워터마크 신호(W_i)로부터의 보조 데이터(K)에 따라 선택되는, 상기 수단(105), 및

상기 워터마크 신호(W_i,p(K))를 상기 정보 신호(P)에 삽입하는 수단(107,108)으로서 상기 W_i,p(K)는 상기 보조 데이터(K)를 나타내는, 상기 수단(107,108)을 포함하는, 정보 신호(P)내에 보조 데이터(K)를 삽입하는 장치.
정보 신호(Q)내에 보조 데이터(K)를 검출하는 장치에 있어서,

삽입된 워터마크 신호(W_p)를 검출하는 수단(201,203)으로서, 상기 삽입된 워터마크 신호(W_p)의 샘플들은 워터마크 신호(W_i)로부터 선택되며, 상기 워터마크 신호(W_p)는 상기 보조 데이터(K)를 나타내는, 상기 수단(201,203),

미리 정해진 신호(S)와 상기 워터마크(W_p)를 결합하여 제 1 신호(W_p')의 결과가 되는 결합하는 수단(202), 및

상기 제 1 신호(W_p')에 기초하여 상기 보조 데이터(K)를 결정하는 단계(204)를 포함하는, 정보 신호(Q)내에 보조 데이터(K)를 검출하는 장치.
정보 신호를 기록 및/또는 재생하는 디바이스에 있어서,

상기 디바이스는 상기 정보 신호내에 삽입된 보조 데이터에 따라 상기 정보 신호의 기록 및/또는 재생에 영향을 미치는 수단(402)을 포함하고, 상기 디바이스는 청구항 11항에 따른 상기 보조 데이터(K)를 검출하는 장치(404)를 더 포함하는, 정보 신호를 기록 및/또는 재생하는 디바이스.
정보 신호를 전송하는 디바이스에 있어서,

상기 디바이스는 상기 정보 신호내에 워터마크를 삽입하는 장치를 포함하고, 상기 장치는:

워터마크 신호(W_i,p(K))를 선택하는 수단(105)으로서, 상기 W_i,p(K)의 샘플들은 워터마크 신호(W_i)로부터의 보조 데이터(K)에 따라 선택되는, 상기 수단(105)과,

상기 워터마크 신호(W_i,p(K))를 상기 정보 신호(P)에 삽입하는 수단(107,108)으로서 상기 W_i,p(K)는 상기 보조 데이터(K)를 나타내는, 상기 수단(107,108)을 포함하는, 정보 신호를 전송하는 디바이스.
삽입된 워터마크(W_i,p)의 형식으로 보조 데이터(K)를 갖는 정보 신호(P)에 있어서,

상기 W_i,p(K)의 샘플들은 워터마크 신호(W_i)로부터의 상기 보조 데이터(K)에 따라 선택되며, 상기 W_i,p(K)는 상기 보조 데이터(K)를 나타내는, 정보 신호(P).
삽입된 워터마크(W_i,p)의 형식으로 보조 데이터(K)를 갖는 정보 신호(P)를 그위에 저장한 저장 매체(401)에 있어서,

상기 W_i,p(K)의 샘플들은 워터마크 신호(W_i)로부터의 상기 보조 데이터(K)에 따라 선택되며, 상기 W_i,p(K)는 상기 보조 데이터(K)를 나타내는, 저장 매체.