KR20060112687A - 워터마크 검출 - Google Patents

Abstract

검출기(100)는 정보신호에서 워터마크의 존재를 검출한다. 정보신호는 한 세트의 상관결과들(64)을 도출하기 위해서 워터마크에 관하여 정보신호의 복수의 상대적 위치들 각각에 대한 예상 워터마크(W_i)와 상관된다. 상관결과들(64)의 일부는 결과들에서 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보(81)와 교차-상관된다(82). 이것은 검출기(100)의 감도를 향상시킬 수 있다. 교차-상관 결과(84)는 피크 검출유닛(85)에서 임계값과 비교된다. 이 비교(85)에서 사용되는 임계값은 예상 형상에 따라 적응형으로 설정된다. 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보(81)는 정보신호에 적용된 혹은 적용될 것으로 예상되는 처리 동작들의 지식 혹은 이전 상관결과들의 형상에 기초할 수 있다.

상관 피크, 정보신호, 교차-상관, 워터마크, 검출기

Description

워터마크 검출{Watermark detection}

본 발명은 정보신호에서 워터마크를 검출하는 것에 관한 것이다.

워터마킹은 어떤 종류의 레이블(label)이 정보신호에 부가되는 기술이다. 워터마크가 부가되는 정보신호는 데이터 파일, 정지 이미지, 비디오, 오디오 혹은 이외 어떤 다른 종류의 미디어 콘텐츠를 의미할 수 있다. 레이블은 정보신호가 분배되기 전에 정보신호 내 내장된다. 레이블은 일반적으로, 정보신호를 열화시키지 않게, 예를 들면 오디오 파일에 부가된 워터마크가 정규 청취 상태 하에서 들리지 않도록, 정규 상태 하에선 감지할 수 없게 부가된다. 그러나, 워터마크는 정보신호가 이를테면 코딩 혹은 압축, 변조 등과 같은, 송신 중에 정규 프로세스들을 거친 후에도 검출될 수 있는 상태에 있을 정도로 강건해야 할 것이다.

대부분의 워터마킹 방법들은 검출기술로서 상관을 채용하는데, 테스트되는 신호는 기지의 워터마크를 내포한 신호와 상관된다. 이들 시스템들에서, 워터마크가 있음은 상관결과들에서 하나 이상의 피크들에 의해 표시된다. 논문 "A Video Watermaking System for Broadcast Monitoring", Ton Kalker et al,. Proceedings of the SPIE, Bellingham, Virginia vol.3657, 25 January 1999, p.103-112는 방송 비디오 콘텐츠 내에 워터마크의 유무를 검출하는 방법을 기술하고 있다. 이 논문에서, 결과로 나타난 상관 피크들의 크기는 오디오/비디오 콘텐츠가 워터마크되어 있는지 여부를 결정하기 위해 임계값과 비교된다. 임계값은 오 확신 확률(실제로 오디오/비디오가 워터마크되어 있지 않을 때, 워터마크가 있다고 단언할 확률)이 적합하게 낮게 되도록 선택된다. 전형적인 임계값은 5σ(상관결과들의 표준편차의 5배)이다.

대부분의 애플리케이션들에서, 워터마크된 콘텐츠는 워터마크가 콘텐츠에 내장된 점과 워터마크 있음이 검출된 점 사이에서 다양한 처리 조작들을 받을 것이다. 콘텐츠 처리의 공통적인 예는 MPEG 코딩과 같은 유실성 압축이다. 통상적으로, 처리의 효과들은 정규로 워터마크 검출 프로세스 동안 발생할 것으로 예기되는 상관 피크들을 낮추는 것이다. 따라서, 상관 피크 발견에 기초한 워터마크 검출기술의 수행은 이러한 프로세스들을 받은 콘텐트에서 워터마크들을 검출하려고 할 때 상당히 감소된다.

본 발명은 정보신호에서 워터마크를 검출하는 향상된 방법을 제공하고자 하는 것이다.

따라서, 본 발명의 제 1 특징은, 정보신호에서 워터마크를 검출하는 방법에 있어서,

워터마크에 관하여 상기 정보신호의 복수의 상대적 위치들 각각에 대해 상기 워터마크와 상기 정보신호를 상관시킴으로써 한 세트의 상관결과들을 도출하는 단계; 및

상기 한 세트의 상관결과들의 적어도 일부를 상기 결과들에서 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보와 비교함으로써 워터마크가 있는지를 판정하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법을 제공한다.

상관 피크의 예상 형상에 관한 정보를 사용하는 것은 검출기의 감도를 향상시킬 수 있다. 이것은 검출기가 어떤 크기 이상의 점의 발생에만 의존하기보다는, 특정 형상의 피크를 찾을 수 있기 때문이다.

미디어 콘텐츠의 아이템 내 단지 약하게 존재하는 워터마크들을 검출하는 능력은 워터마크가 콘텐츠에 보다 약하게 내장될 수 있게 하는 옵션을 제공하고, 그럼으로써 잠재적 부정한 당사자들에 의한 조사에서 그의 가시성을 감소시키고, 혹은 정상 시청 상태들에서 그의 인지성을 감소시킨다.

여기 기술된 기능은 소프트웨어, 하드웨어 혹은 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 면은 방법을 수행하는 소프트웨어를 제공한다. 소프트웨어는 장비의 수명 동안 임의의 시점에서 호스트 장치에 설치될 수 있음을 알 것이다. 소프트웨어는 전자 메모리 디바이스, 하드디스크, 광학 디스크 혹은 이외 머신 독출가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 소프트웨어는 머신 독출가능 캐리어 상에 컴퓨터 프로그램 제품으로서 전달되거나, 네트워크 접속을 통해 장치에 직접 다운로드될 수 있다.

본 발명의 다른 특징들은 방법의 단계들 중 한 단계를 수행하는 워터마크 검출기 및 워터마크 검출기에 출력에 응답하는 정보신호를 제공하는 장치를 제공한다.

기술된 실시예는 이미지 혹은 비디오 신호(디지털 시네마 콘텐츠를 포함)를 처리하는 것을 참조하나, 정보신호는 오디오 혹은 이외 임의의 다른 종류의 미디어 콘텐츠를 나타내는 데이터일 수 있음을 알 것이다.

본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 단지 예로서 기술한다.

도 1은 콘텐츠의 아이템 내 워터마크를 내장시키는 공지의 방법을 도시한 도면.

도 2는 콘텐츠의 아이템 내 워터마크의 존재를 검출하는 제 1 구성을 도시한 도면.

도 3 및 도 4는 검출기 및 방법에서 사용하기 위한 상관결과들의 테이블들을 도시한 도면.

도 5는 상관 결과 데이터의 그래프를 도시한 도면.

도 6은 도 2의 구성에서 사용되는 저장된 형상 데이터의 예를 도시한 도면.

도 7은 형상 데이터를 저장하기 위한 유닛을 도시한 도면.

도 8은 콘텐츠의 아이템 내 워터마크의 존재를 검출하기 위한 제 2 구성을 도시한 도면.

도 9는 검출이 상관 결과들의 클러스터들에 기초한 결과를 도시한 그래프를 도시한 도면.

도 10은 워터마크 검출기를 실현하는 콘텐츠를 제공하는 장치를 도시한 도면.

배경으로서, 그리고 본 발명을 이해하기 위해서, 워터마크를 내장시키는 프로세스를 도 1을 참조하여 간략히 기술한다. 워터마크 패턴(W(K))은 하나 이상의 기본 워터마크 패턴들(w)을 사용하여 구성된다. 데이터의 페이로드가 워터마크에 의해 실린 경우에는, 다수의 기본 워터마크 패턴들이 사용된다. 워터마크 패턴(w(K))은 내장시킬 페이로드 -복수 비트 코드 K- 에 따라 선택된다. 코드는 다수의 기본 패턴들(w)을 선택하고 이들을 서로간에 특정의 거리 및 방향으로 오프셋시켜 표현된다. 결합된 워터마크 패턴(w(K))은 콘텐츠에 부가될 수 있는 잡음을 나타낸다. 워터마크 패턴(w(K))은 M x M 비트의 크기를 가지며 통상적으로 콘텐트의 아이템보다 훨씬 작다. 결국, MxM 패턴은 콘텐츠 데이터의 포맷에 부합하는 보다 큰 패턴으로 반복된다(틸트된다)(14). 이미지의 경우에, 패턴(w(K))은 결합될 이미지의 크기와 동일하게 되도록 틸트된다(14).

콘텐트 신호가 수신되어 버퍼된다(16). 콘텐츠 신호에서 국부적 활동도 λ(X)의 측정값이 각 화소 위치에서 도출된다(18). 이것은 부가성 잡음의 가시성에 대한 측정을 제공하며 워터마크 패턴(W(K))을 스케일링하는데 사용된다. 이것은 이 미지 내 동일 밝기의 영역들과 같이, 워터마크가 콘텐츠에서 감지되는 것을 방지한다. 총 스케일링 율(s)이 곱셈기(22)에서 워터마크에 적용되고 이것은 워터마크의 총 강도를 결정한다. s의 선택은 요구되는 강건도와 워터마크가 얼마나 감지될 수 있을 것인가에 대한 요건간의 절충이다. 마지막으로, 워터마크 신호(W(K))가 콘텐츠 신호에 부가된다(24). 결과로 나타난 신호 내에 워터마크가 내장되어 이 신호는 이 콘텐츠의 정규 분배의 일부로서의 다양한 처리단계들이 행해질 것이다.

도 2는 워터마크 검출기(100)의 개략도이다. 워터마크 검출기는 워터마크될 수 있는 콘텐츠를 수신한다. 다음 설명에서 콘텐츠는 이미지들 도는 비디오 콘텐츠인 것으로 가정한다. 워터마크 검출은 개개의 프레임들마다 혹은 다수 그룹들의 프레임들에 대해 수행될 수 있다. 누적된 프레임들은 MxM 크기의 블록들(예를 들면 M=128)로 분할된 후 MxM 크기의 버퍼에 넣어진다. 이들 초기 단계들은 블록(50)으로서 도시하였다. 버퍼 내 데이터에 고속 푸리에 변환(52)이 행해진다. 검출 프로세스에서 다음 단계는 버퍼 내 보존된 데이터 내 워터마크들의 유무를 판정한다. 버퍼가 특정 워터마크 패턴(W)을 포함하는지 여부를 검출하기 위해서, 버퍼 콘텐츠 및 예상 워터마크 패턴에 상관이 행해진다. 콘텐츠 데이터가 복수의 워터마크 패턴들을 포함할 수 있어, 다수의 병렬 브랜치들(60, 61, 62)이 도시되었고, 그 각각은 기본 워터마크 패턴들(W0, W1, W2) 중 하나와의 상관을 수행한다. 브랜치들 중 하나가 보다 상세히 도시되었다. 기본 패턴(Wi)의 모든 가능한 시프트 벡터들에 대한 상관값들이 동시에 계산된다. 기본 워터마크 패턴(Wi(i=0,1,2)는 데이터 신호의 상관되기 전에 고속 푸리에 변환(FFT)된다. 한 세트의 상관값들에 역 푸리에 변 환(63)을 행한다. 상관연산의 완전한 상세는 미국특허 6,505,223 B1 호에 기재되어 있다.

상관에서 사용되는 푸리에 계수들은 크기와 위상을 나타내는 것으로 실수부와 허수부를 가진 복소수들이다. 검출기의 신뢰도는 크기 정보는 놔두고 위상만을 고려한다면 현격히 향상됨을 알았다. 크기 정규화 조작은 점별로 곱셈 후에 그리고 역 푸리에 변환(63) 전에 수행될 수 있다. 정규화 회로의 동작은 크기로 각 계수를 점별로 나누는 것을 포함한다. 이 총체적 검출기술은 SPOMF(Symmetrical Phase Only Matched Filtering)로서 알려져 있다.

위의 처리로부터 이 한 세트의 상관결과들이 버퍼(64)에 저장된다. 예로서 작은 한 세트의 상관결과들이 도 3에 도시되었다. 워터마크된 콘텐츠는 상관 결과 데이터에서 피크들의 존재에 의해 나타난다. 피크의 형상은 그래프 형태로 상관 결과들을 살펴봄으로써 더 잘 이해될 수 있는데, 상관값은 도 5에 도시한 바와 같이 그래프의 기준선 위에 크기로서 작성된다. 한 세트의 상관결과들을 조사하여 콘텐츠 데이터 내 워터마크의 존재에 기인하여 있을 수도 있을 피크들을 확인한다. 워터마크의 존재는, 대부분의 분리된 피크들이 잡음에 기인한 가 매치들을 나타내는 경향이 있긴 하나, 첨예하고 분리된 피크의 현격한 크기에 의해 표시된다. 콘텐츠의 분배 동안 이전의 처리 동작들은 워터마크에 기인한 상관 피크가 상관결과들에 몇 개의 인접 위치들을 불명료하게 할 것이다. 초기 처리 스테이지(65)는 상관 피크들을 나타낼 수 있는 상관 결과 데이터의 후보 클러스터들을 확인한다. 후보 피크들을 확인하는 기술은 후술한다.

일단 후보 피크들이 확인되었으면, 이들 각각은 워터마크에 기인한 상관 피크를 어느 것이 나타내는지를 판정하기 위해 테스트된다. 클러스터 내 상관 결과들은 저장소(80)로부터의 데이터(81)와 교차-상관되어(82), 예상 피크 형상을 나타낸다. 이 교차-상관의 결과는 버퍼(64)에 저장된 데이터의 형상과 예상 형상 간의 유사도를 나타낸다. 교차-상관 결과는 피크 검출 유닛(85)에서 임계값과 비교된다. 이 비교(85)에서 사용되는 임계값은 상수 값은 아니지만, 예상 형상에 따라 적응형으로 설정된다. 임계값은, 예상 피크 형상의 에너지라 칭할 수도 있을, 예상 피크 크기의 제곱들의 합에 따른다. 이것은 교차-상관 결과를 정규화하는 효과를 준다. 이 단계는 예상 형상이 큰 에너지를 가지기 때문에 결과들의 실제 클러스터와 결과들의 예상 형상 간에 오 매치들의 발생을 감소시킨다. 사실상, 이것은 예상 피크 형상이 단위 에너지를 가질 것을 요한다.

저장된 형상 데이터는 후보 탐색 스테이지(65)의 일부로서도 사용된다. 예를 들면, 비교적 평탄한 형상이 예상됨을 알았을 때, 후보 탐색 스테이지(65)는 상관결과들에서 낮은 피크들이 배제되지 않도록 후보 클러스터들을 선택하기 위해 사용하는 임계값을 낮출 수 있다.

저장된 형상 데이터가 수집될 수 있는 다양한 방법들이 있다. 형상 데이터는, 검출기(100)에 동반되고 검출기와 함께 설치되는 파일로서 제공될 수 있다. 업데이트들이 주기적으로 제공될 수 있다. 대안적으로, 혹은 데이터의 초기 설정에 더하여, 사용시 검출기가 관찰하는 상관결과들에 기초하여 검출기가 형상 데이터를 획득하는 것이 가능하다.

형상 데이터 테이블이 저장될 수 있고, 이 테이블은 분배시 콘텐츠 신호에 행해진 프로세스들, 콘텐츠 신호의 유형, 혹은 분배 채널의 유형들에 따라 배열된다. 분배시 콘텐츠 신호에 행해지는 처리의 각 유형은 그 신호의 데이터를 불명료하게 할 것이며, 이것은 워터마크 유무에 대해 검출기(100)가 테스트할 때 상관 피크의 형상을 불명료하게 할 것이다. 각 프로세스의 결과가 관찰되어 형상 정보 유닛(80)에 저장될 수 있다. 분배시 콘텐츠 신호에 어떤 프로세스들이 행해졌는지를 정량화하는 것이 가능한 경우, 검출기의 교차-상관 스테이지(82)에서 적합한 형상을 적용하는 것이 가능하다. 신호가 복수의 프로세스들을 받을 때 (예를 들면, MPEG 코딩 및 무선 채널을 통한 전송을 위한 코딩), 복수의 형상 데이터가 결합될 수 있고, 혹은 프로세스들의 한 특정의 조합에 대응한 적합한 템플레이트가 검색될 수 있다. 템플레이트들은 한 범위의 공통으로 사용되는 콘텐츠 유형들 혹은 분배 방법들, 예를 들면 방송채널로 수신된 MPEG 비디오, 유선 접속을 통해 수신된 MP3 오디오 콘텐츠, 무선 접속을 통해 수신된 콘텐츠에 대한 템플레이트들이 저장될 수 있다. 콘텐츠 유형 혹은 분배에 관한 정보는 유닛(80)에의 입력(40)으로서 제공되고, 이 정보(40)는 수신기의 또 다른 부분으로부터 얻어진다. 서로 다른 콘텐츠 비트 레이트들, 예를 들면, MPEG 2Mbps, 4Mbps, 6Mbps 등, 포맷 변환, 예를 들면 PAL -> NTSC, NTSC -> PAL, 및 MPEG와 포맷 변환과의 조합들을 위한 템플레이트들이 제공될 수 있다. 이 데이터 테이블은 워터마크 검출기 제조업자에 의해 결정될 것이며, 관계된 설정들은 설치시 검출기에 프로그램된다. 템플레이트들은 검출기에 업데이트들에 의해 변경될 수 있다.

형상 데이터는 예상 피크의 형상을 정의하는 한 세트의 수치값들을 포함한다. 형상은 세트 내 수치값들의 상대적 크기로부터 형성된다. 이 한 세트의 값들은 임의의 크기로 스케일링될 수 있다. 이에 따라, 교차-상관 스테이지(82)에서 비교되는 것은 크기가 아니라 피크의 형상이다. 도 6은 유닛(80)에 의해 저장될 수 있는 형상 정보 테이블의 종류의 예를 도시한 것이다. 각 유형의 콘텐츠, 프로세스 혹은 프로세스들(102)의 조합은 형상 데이터(103) 및 유닛(85)에 의한 사용을 위한 검출 임계값(104)에 연관된다. 형상 데이터(103)가 여기서는 그래픽 형태로 도시되었지만, 실제로는 예상 피크 형상을 정의하는 한 세트의 수치값들을 포함할 것이다.

저장된 데이터의 이러한 식의 사용은 예를 들면 검출기가 콘텐츠에 어떤 프로세스들이 행해졌는지에 관한 정보(40)를 수신하지 못한 경우, 혹은 수신장비 자체가 이러한 정보를 알지 못하는 경우엔 가능하지 않을 수도 있다. 이 경우, 예상 피크 형상을 추정하기 위해서 각종의 기술들이 사용될 수 있다. 도 7은 일정 기간에 걸친 형상 데이터의 움직임 평균을 구하는 실시예를 도시한 것이다. 상관 결과 버퍼(혹은 후보 탐색 유닛(65))로부터의 새로운 피크 형상 정보(83)가 평균화 기능(91)에 보내진다. 이전의 수행한 평균과 같은 이전의 형상 데이터를 저장된 데이터(90)로부터 가져와서, 새로운 평균을 계산하고, 업데이트된 평균을 저장을 위해 리턴한다(93). 움직임 평균은 이전 D 검출들에 대해 계산될 수 있다. D의 값은 애플리케이션에 따라 다르고 콘텐츠/처리가 일정한 그대로 인 기간에 대해 초당 수행되는 검출들의 수에 따를 것이다. 이러한 방식은 콘텐츠에 적용된 처리가 몇몇의 검출 기간들에 대해 일정한 그대로 인 경우 특히 성공적일 수 있다. 콘텐츠의 유형, 혹은 분배 프로세스들 혹은 콘텐츠를 위한 채널에 관한 정보를 알고 있는 경우, 일정 기간에 대해 복수의 저장된 템플레이트들이 획득될 수 있고, 그 각각은 상기 프로세스들 혹은 채널들에 연관된다. 다시 도 7에서, 유닛(80)은 정보(40)를 수신하고 저장소(90)로부터 적합한 형상 데이터 및 임계값을 가져오는 적합한 인터페이스(95)를 포함한다. 형상 데이터(81)는 교차-상관기(82)에 보내지고 결정 임계 데이터(86)는 피크 검출 유닛(85)에 보내진다.

도 8은 본 발명의 다른 예를 도시한 것이다. 검출기(100)의 각 브랜치(60, 61, 62)는 도시된 특징들, 브랜치(60)에 상세하게 나타낸 특징들을 포함한다. 유닛(80)은 각 브랜치(60, 61, 62)의 버퍼들(64)로부터의 형상 데이터를 획득하여 데이터를 조합해서 전체 형상 템플레이트를 도출한다. 결합된 데이터 및 결정 임계 데이터는 브랜치들(60, 61, 62) 각각에 상관 유닛들(82)에 적용될 수 있다.

형상 매칭 프로세스의 간단한 수학적 예를 기술한다. 앞에서 기술한 SPOMF 기술 및 버퍼(64)에 저장된 상관결과들을 사용하여 콘텐츠의 아이템이 해당 워터마크 패턴과 상관된 것을 고찰한다. 버퍼(64) 내 상관 결과들은 콘텐츠 신호에 대해 워터마크 패턴의 상이한(순환) 시프트에 대응하는 각 원소와의 상관값들의 벡터 y이다. 명료하게 하기 위해서, y는 1차원이라고 가정하나, 대부분의 콘텐츠에 있어서 버퍼(64) 내 상관결과들은 수평 및 수직방향들로 시프트들에 대응하여 2차원 매트릭스가 될 것임을 알 것이다. 워터마크되지 않은 소재(

)의 경우, y의 원소 들은 대략 독립 화이트 가우시안 잡음(WGN)임을 보였다. 워터마크가 된 소재(Hw)의 경우, 실험은 버퍼 결과들이 대략 가우시안 잡음임을 보였으나 피크도 존재함을 보였다. 페이로드 시프트 τ에 대해서 상관 피크의 형태는 다음으로 기술될 수 있는 것으로 가정한다.

이것은 상관 피크의 정도를 다음에 의해 결정된 형상을 가지고, 버퍼에서 C 주위의 위치들인 것으로 하고 그의 크기는 스케일 팩터 A에 의해 주어지는 것으로 간주하는 상관 피크의 매우 일반적인 모델이다.

기지의 (예상) 피크 형상 a는 버퍼 콘텐츠 y와 교차-상관되고, 이어서 임계값과 비교되어 워터마크가 있는지(Hw), 아니면 없는지(

)를 판정한다. 페이로드 시프트 추정

는 교차 상관을 최대화하는 위치로서 취해진다.

이 검출 기준의 도출은 부록에 제공되어 있다.

피크 형성 정보를 사용하는 잇점의 간단한 예로서, 다음과 같이 피크 형상이 평탄한 것으로 알려진 경우를 고찰한다.

도 9는 워터마크가 있는 것으로 단언되게 하기 위해서 워터마크 피크에 대응하는 위치에 버퍼 결과들 y_i에 요구된 최대 평균 높이를 도시한 것이다. 이들은 5σ의 간단한 임계값에 의한 기존의 검출방법과 동일한 오 확실 확률을 달성하기 위해서 계산되었다. 넓게 퍼진 피크 형상들, 즉 C 점들의 큰 클러스터들의 경우, 워터마크는 현 검출기들에 의해 요구되는 5σ 레벨보다 훨씬 낮은 피크 높이들에서 성공적으로 검출될 수 있음을 알 수 있다.

도 2 및 도 8의 유닛(65)에서 사용하기 위해, 상관결과들에서 후보 상관 피크들을 확인하는 프로세스를 설명한다. 클러스터링 알고리즘은 다수 클러스터들의 점들을 형성하고, 이들 중 어느 것이 사실상의 상관 피크에 해당할 수 있다. 이들 클러스터들의 가능도들이 비교되고, 가장 낮은 가능도를 가진 클러스터가 원하는 상관 피크인 것으로 취해진다. 알고리즘은 다음의 단계들을 포함한다.

1. 임계값을 설정하고 이 임계값 이상의 상관 데이터의 모든 점들을 찾는다. 이 기준을 만족하는 모든 점들은 ptsAboveThresh 리스트에 저장된다. 제시되는 임계값은 3.3σ(σ=버퍼 내 결과들의 표준편차)이지만 이것은 어떤 바람직한 값으로 설정될 수 있다. 바람직한 범위는 2.5-4σ이다. 임계값이 너무 낮게 설정된다면, 많은 수의 점들은 워터마크의 있음에 해당되지 않고 리스트에 저장되지 않을 것이다. 반대로, 값이 너무 높게 설정되면 유효하나 불명료하게 된 피크에 대응하는 점들이 리스트에 부가되지 않을 위험이 있다.

2. 가장 큰 절대값을 가진 점을 찾는다.

3. 후보 클러스터들, 즉 상관 점들의 클러스터들을 형성한다. 후보 클러스터들은 '유효' 값을 가질 뿐만 아니라(임계값보다 큰 값), 유효값의 적어도 한 다른 점에 매우 가까이 놓인 점들을 수집함으로써 형성된다. 이것은 다음과 같이 하여 달성된다:

(i) ptsAboveThresh 리스트로부터 제 1 점을 제거하고 이를 새로운 클러스터의 제 1 점 p에 넣는다;

(ii) 점 p의 거리 d 내에 있는 점들에 대해서 ptsAboveThresh를 탐색한다. ptsAboveThresh 리스트에서 이러한 모든 점들을 제거하고 이들을 클러스터에 추가한다.

(iii) 클러스터 내 다음 점을 현재의 점 p로서 취한다. 새로운 점 p의 거리 d 내에 있는 ptsAboveThresh 내 모든 점들을 클러스터에 추가하기 위해서 단계 (ii)를 반복한다.

(iv) ptsAboveThresh가 클러스터 내 모든 점들에 대해 처리될 때까지 단계 (iii)을 반복한다.

(v) 결과적인 클러스터가 단지 하나의 점으로 구성되고 이 점이 위의 단계 2에서 발견된 가장 큰 피크와 같지 않다면 이 클러스터를 폐기한다.

(vi) ptsAboveThresh가 빌 때까지 단계 (i) 내지 단계 (v)를 반복한다.

이 절차의 끝에서, 단계 1에서 ptsAboveThresh에 처음에 넣었던 모든 점들은,

- 클러스터에 가까운 ptsAboveThresh 리스트로부터 다른 점들을 포함하는 클 러스터에 할당되거나,

- 이들이 유사 높이의 이웃들을 갖지 않아 클러스터의 부분이 아니기 때문에 폐기되었다.

클러스터는 단일 점이 상관 버퍼 내 모든 점들의 가장 큰 절대 크기를 갖는다면 이 점을 포함하게 허용될 뿐이다. 이것은 첨예하고 불명료해지지 않은 상관 피크가 폐기되는 것을 방지하고, 사실상의 잡음을 나타내는 그 외 다른 이격된 피크들이 사용되는 것을 방지한다.

도 3 및 도 4로 가서, 이들은 검출기에 의해 계산하게 될 유형의 상관 데이터의 어떤 예로서의 세트들이 도시되었다. 도 3은 -3.8172 내지 4.9190 범위의 값들을 가진 불명료해지지 않은 피크에 대한 한 세트의 결과들을 도시하고 있다. 워터마크들은 음의 상관 피크를 주는 음의 진폭을 갖고 내장될 수도 있다. 4.9190의 가장 큰 값이 박스 130 내에 있다. 이것이 5의 전형적인 검출 임계값 미만이긴 하나, 가장 큰 값은 유사 값의 다른 상관 값들에 의해 둘러싸여 있다. 이것은 분배 체인동안 처리에 의해 불명해지지 않은 피크를 나타낸다. 위에 기술한 절차에 이어 3.3의 임계값 T와 1의 거리를 설정하여, 고리 140 내의 상관값들이 이 기준을 충족함이 발견될 수 있다. 프로세스를 계속 진행하면, 의미 있는 값의 결과들은 모두가 서로 간에 옆에 놓여진다. 도 4에 도시한 데이터를 보면, 값들은 -3.7368 내지 10.7652의 범위이다. 동일 검출 기준을 적용하면, 한 점(160)만이 임계값을 초과한다. 이 점의 값은 명백히 임계값을 초과하고 따라서 유효한 피크인 것으로 간주된다. 이웃한 값들을 조사하여, 이것인 첨예한 상관 피크를 나타냄을 알 수 있다.

페이로드 코드 K로서 나타내어지는 내장된 정보는 예를 들면 저작권 보유자 혹은 콘텐츠의 디스크립션을 확인할 수 있다. DVD 복사방지에서, 소재가 '1회만 복사', '복사불가', '무제한 복사', '더 이상 복사 불가' 등으로서 레이블되게 한다. 도 10은 광학 디스크, 메모리 디바이스 혹은 하드디스크와 같은 저장매체(200)에 저장된 콘텐츠 신호를 검색 및 표현하는 장치를 도시한 것이다. 콘텐츠 신호는 콘텐츠 검색 유닛(201)에 의해 검색된다. 콘텐츠 신호(202)는 처리 유닛(205)에 인가되고, 이 유닛은 데이터를 디코딩하여 이를 표현(211, 213)하기 위해 렌더링한다. 콘텐츠 신호(202)는 또한 앞서 기술한 유형의 워터마크 검출유닛(220)에 인가된다. 처리유닛(205)은 미리 결정된 워터마크가 신호에서 검출된 경우에만 콘텐츠 신호를 처리하는 것이 허용되게 구성된다. 워터마크 검출유닛(220)으로부터 보내진 제어신호(225)는 콘텐츠의 처리가 허용될 것인지 아니면 거절될 것인지를 여부를 처리유닛(205)에 알리거나, 콘텐츠에 연관된 어떤 복제 제약을 처리유닛(205)에 알린다. 대안적으로, 처리유닛(205)은 미리 결정된 워터마크가 신호에서 검출되지 않을 경우에만 콘텐츠 신호를 처리하는 것이 허용되게 구성될 수 있다.

위의 설명에서, 한 세트의 3개의 워터마크들이 고찰되었다. 그러나, 단일 워터마크만을 가진 콘텐츠 데이터에서 상관 피크를 발견하기 위해서, 혹은 어떤 다수의 복수의 워터마크들을 가진 콘텐츠 신호에 기술이 적용될 수 있음을 알 것이다.

위의 설명에서, 그리고 도면들을 참조하여, 정보신호에 워터마크의 존재를 검출하는 검출기(100)를 기술하였다. 정보신호는 한 세트의 상관결과들(64)을 도출하기 위해 워터마크에 관하여 정보신호의 복수의 상대적 위치들 각각에 대한 예상 워터마크(Wi)와 상관된다. 상관결과들(64)의 일부는 결과들에서 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보(81)와 교차-상관된다(82). 이것은 검출기(100)의 감도를 향상시킬 수 있다. 교차-상관 결과(84)는 피크 검출유닛(85)에서 임계값과 비교된다. 이 비교(85)에 사용되는 임계값은 예상 형상에 따라 적응형으로 설정된다. 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보(81)는 정보신호에 적용된 혹은 적용될 것으로 예상되는 처리 동작들의 지식 혹은 이전 상관결과들의 형상에 기초할 수 있다.

부록

여기서는 앞서 주어진 예로서의 검출 알고리즘을 도출하고 원하는 오 확실 확률을 달성하기 위해 검출 임계값을 설정하는 방법을 기술한다.

워터마크된 콘텐츠(H_W)에 대해서, 상관결과들은 워터마크 및 WGN에 기인해서 피크인 것으로 가정한다. 이것은 피크 자체는 제외하고, 워터마크된 콘텐트의 경우 상관결과들은 다시 근사적으로 가우시안 분포된다는 관찰에 의해 지지된다. 다음 전제의 테스트는 워터마크의 존재를 검출하기 위해 기재될 수 있다.

여기서 n은 독립 WGN 값들의 길이 N 벡터이고, s _τ 는 상관 버퍼 내에 τ 위치들만큼 순환 시프트된, 워터마크 상관 피크 형상에 대응하는 길이 N 벡터이다. 다음에, 잡음은 단위 표준편차를 갖는 것으로 가정한다. 이것은 워터마크 검출에 앞서 상관결과들을 정규함으로써 달성된다. 잠시 피크 형상 s와 페이로드 시프트 τ 둘 다를 알고 있다고 가정하고, 각 전체 하의 PDF들은 다음과 같다.

하에서 y의 값들은 PDF를 가진 순 WGN이다:

H _W 하에서 버퍼는 피크와 이에 더해진 WGN을 내포하고 PDF를 갖는다:

두 전제들 간의 결정은 가능도 비 테스트(likelihood ratio test)를 사용하여 행해질 것이다:

로그-가능도 비(log-likelihood ratio)는:

이다. 워터마크 상관 피크 s _τ 의 다음의 모델을 취한다.

이것은 형상을 알고 있는 전체 크기를 모르고 스케일 팩터 A로 주어지는 피크 스패닝 C 점들을 기술한다. C는 알고 있다고 가정한다. 실제로, 추정된 값은 워터마크 상관 점들의 전형적인 확산 정도에 기초하여 사용될 필요가 있을 것이며, 혹은 C의 값은 앞에서 기술한 클러스터 검출 기술을 사용하여 얻어질 수 있다. 식(6)을 식(5)의 로그-가능도 식에 대입하면,

과 같다.

미지의 파라미터들(A, τ)은 관찰된 데이터(y)의 가능도를 최대화하는 값들에 의해 추정될 것이다. 미지의 피크 크기에 관하여 최대화하면,

이 되고, 로그-가능도는

이 된다. 가능도를 최대화하기 위해서 페이로드 시프트의 추정

를 선택하면,

이 된다. 분모에서 합산은 y에서 상관결과들에 무관한 상수임에 유의한다. 그러므로 가능도 비율 결정 룰은 y와 피크 형상 a 간의 교차-상관의 크기에 대한 임계 테스트로 된다.

여기서

는 교차-상관을 최대화하는 시프트로서 선택된다. 값 α의 수락가능하게 낮은 오 확실 확률(false positive probability)을 달성하기 위해 필요한 임계값 h는 다음 식으로 주어진다.

의 전제 하에서 요소들은 제로 평균과 단위 표준편차를 가진 독립 가우시안 분포이다. 변수 γ는 다음으로서 정의된다.

그러므로 다음의 표준편차를 가진 가우시안 분포를 갖는다.

이를 사용하면, 식(8)은 다음이 된다.

이로부터 h의 적합한 값은

, 여기서 Z는 제로 평균, 단위 표준편차 가우시안 랜덤 변수의 테이블들을 통해 결정될 수 있다. σ_y에서 검출 임계의 의존성은 원하는 오 확실 확률이 얻어지도록, 주어진 피크 형상의 에너지에 따른 조정을 제공한다.

Claims (15)

1. 정보신호에서 워터마크를 검출하는 방법에 있어서,

   상기 워터마크에 관하여 상기 정보신호의 복수의 상대적 위치들 각각에 대해 상기 워터마크와 상기 정보신호를 상관시킴으로써 상관결과들의 세트를 도출하는 단계; 및

   상기 상관결과들의 세트의 적어도 일부를 상기 결과들에서 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보와 비교함으로써 워터마크가 있는지를 판정하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비교는 상기 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보와, 상기 상관결과들의 세트의 적어도 일부와의 교차-상관을 포함하는, 워터마크 검출 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   유효 워터마크가 있는지 판정하기 위해서 비교의 출력을 임계값과 비교하는 단계를 더 포함하는, 워터마크 검출 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 임계값은 상기 상관 피크의 상기 예상 형상에 따라 가변하는, 워터마크 검출 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보는 상기 정보신호에 적용된 혹은 적용될 것으로 예상되는 처리 동작들의 지식으로부터 도출되는, 워터마크 검출 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보는 이전 상관결과들의 형상으로부터 도출되는, 워터마크 검출 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 이전 상관결과들은 동일 유형의 정보신호; 동일 처리단계들이 행해진 정보신호; 동일 채널을 통해 분배된 정보신호에 대한 결과들인, 워터마크 검출 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상관 피크들을 나타낼 수 있을 상관결과들의 클러스터들을 식별하고 상기 결과들의 상기 식별된 클러스터들에만 워터마크가 있는지를 판정하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는, 워터마크 검출 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상관 결과들의 클러스터들을 식별하는 상기 단계는 상기 임계값을 초과하는 세트 내 모든 상관결과들을 결정하고 이어서 이들 상관결과들 중 어느 것이 서로의 미리 결정된 거리 내에 위치되는지를 판정하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    복수의 워터마크들이 사용되며, 상관결과들의 세트를 도출하는 상기 단계가 각각의 워터마크에 대해 반복되고, 상기 방법은 상기 워터마크들 중 하나에 대한 상기 상관결과들에서 상관 피크의 형상에 관한 정보를 결정하고, 상기 워터마크들 중 다른 것에 대한 비교에서 상기 정보를 사용하는 단계를 더 포함하는, 워터마크 검출 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 소프트웨어.
12. 정보신호에서 워터마크를 검출하는 워터마크 검출기에 있어서,

    워터마크에 관하여 상기 정보신호의 복수의 상대적 위치들 각각에 대해 상기 워터마크와 상기 정보신호를 상관시킴으로써 상관결과들의 세트를 도출하는 수단; 및

    상기 상관결과들의 세트의 적어도 일부를 상기 결과들에서 상관 피크의 예상 형상에 관한 정보와 비교함으로써 워터마크가 있는지를 판정하는 수단을 포함하는, 워터마크 검출기.
13. 제 12 항에 있어서,

    제 2 항 내지 제 10 항에 따른 방법의 단계들 중 임의의 단계를 수행하는 수단을 더 포함하는, 워터마크 검출기.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상관결과들의 세트를 도출하는 상기 수단 및 워터마크가 있는지를 판정하는 상기 수단은 이들 기능들을 수행하기 위한 소프트웨어를 실행하도록 구성되는 프로세서를 포함하는, 워터마크 검출기.
15. 정보 신호를 제공하는 장치에 있어서,

    상기 정보신호 내에 유효 워터마크가 있는지에 따라 상기 장치의 동작을 디스에이블링하는 수단을 포함하고, 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 워터마크 검출기를 포함하는, 정보 신호 제공 장치.

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