KR20060123280A - 신호 내 워터마크를 검출하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알려진 검출을 사용하여 워터마크를 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 임베딩된 워터마크를 잠재적으로 갖는 제 1 신호는 원 신호(original signal)에 대응하는 제 2 신호와 마찬가지로 수신된다(601). 그 신호들은 심볼 세그먼트들로 분할된다(605). 각각의 심볼 세그먼트에 대해, 제 1 및 제 2 섹션들 내 상기 제 1 및 제 2 신호들에 응답하여 제 1 특징은 상기 제 1 섹션에 대해 결정되고(607), 제 2 특징은 상기 제 2 섹션에 대해 결정된다(609). 구체적으로는, 평균 엔벨로프들(average envelopes) 사이의 비율들이 결정된다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 특징은 워터마크 심볼 동안 그 엔벨로프의 편차들을 표시한다. 워터마크 심볼 추정은 상기 제 1 및 제 2 특징으로부터 결정된다(611). 추정된 워터마크 심볼들의 시퀀스는 기준 워터마크 심볼들과 비교되고, 워터마크 심볼의 존재는 그러한 비교에 의존하여 결정된다(615). 본 발명은 배수적 워터마크의 향상된 검출에 특히 적절하다.
워터마크, 엔벨로프, 심볼 세그먼트, 바이페이즈 윈도우 심볼 정형, 프레임
Description
본 발명은 신호 내 워터마크를 검출하는, 보다 구체적으로는, 이에 배타적이지는 않지만 배수적 워터마크(multiplicative watermark)를 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
저작권 자료의 불법 유포는 소유자에게서 이러한 자료에 대한 저작권의 합법적 로열티들을 박탈하며, 이러한 불법적으로 유포된 자료의 공급자에게 계속되는 불법 유포들을 조장하는 이득들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 인터넷에 의해 제공되는 전송의 용이함에 견주어, 제한된 유포 권한들을 갖는 예술적 렌더링들 또는 다른 자료들과 같이 저작권 보호되도록 의도되는 콘텐츠 자료는 대규모의 불법 유포에 영향받기 쉽다.
특히, 음악 또는 비디오 아이템들과 같은 콘텐츠 아이템들은 현재 엄청난 양의 승인되지 않은 유포 또는 복사를 발생시키고 있다. 이것은 부분적으로, 유포의 증가하는 실용성 및 가능성과, 새로운 테크놀로지들에 의해 제공되는 복사에 기인한다. 예를 들어, 압축된 오디오 파일들을 저장하고 송신하는 MP3 포맷은 오디오 레코딩들의 대규모 유포를 가능하게 했다. 예를 들어, 30 또는 40 메가바이트 디지 털 PCM(Pulse Code Modulation) 오디오 레코딩의 노래는 3 또는 4 메가바이트 MP3 파일로 압축될 수 있다. 인터넷으로의 전형적인 56 kbps 다이얼 업 접속을 사용하여, 이러한 MP3 파일은 몇 분 내에 사용자 컴퓨터에 다운로딩될 수 있다. 이것은 예를 들어 악의적인 당사자가 MP3 인코딩된 노래를 다운로딩하는 동안 직접적 다이얼 인 서비스(direct dial-in service)를 제공하도록 허용할 수 있다. 더욱이, 방송대역 인터넷 접속들의 유입은 MPEG 비디오와 같은 심지어 더 큰 파일들의 다운로드를 유인하고 있다. MP3 인코딩된 노래의 불법 카피는 소프트웨어 또는 하드웨어 디바이스들에 의해 계속해서 렌더링될 수 있거나, 종래의 CD 플레이어 상에서 재생을 위해 기록가능한 CD상에 압축해제 또는 저장될 수 있다.
여러 기술들이 카피 보호된 콘텐츠 자료의 재생을 제한하도록 제안하여 왔다. SDMI(Secure Digital Music Initiative) 및 다른 사람들은 승인되지 않은 복사를 방지하도록 "디지털 워터마크들(digital watermarks)"의 사용을 주장하고 있다.
디지털 워터마크들은 상기 언급된 시나리오들에 따라 카피 보호를 위해 사용될 수 있다. 그러나, 디지털 워터마크들의 사용은, 워터마크들이 예로써 전자 콘텐츠 전달 시스템을 통해 유포되는 파일들에 임베딩되어 인터넷상에서 불법적으로 카피된 콘텐츠와 같은 것을 추적하도록 사용되는 경우, 카피 방지뿐만 아니라 이른바 법적 추적을 위해 사용될 수 있다. 워터마크들은 더욱이 방송국들(예로써, 광고 방송들)을 모니터링하거나, 인증 목적들 등등을 위해 사용될 수 있다.
기술들이 코딩된 비트 스트림 내 직접적으로 워터마크들을 임베딩하도록 제안되어 왔다. 이러한 기술은 비트스트림 워터마킹으로 주로 언급된다. 비트스트림 워터마킹의 추가적인 기술은 PCT 특허 출원 WO 01/49363 A1, '압축된 오디오에 대한 디지털 워터마킹의 방법 및 시스템(Method and System of Digital Watermarking for Compressed Audio)', 또는 2000년 2월, 파리, preprint 5101, Audio Engineering Society, 108번째 AES Convention, Christian Neubauer 및 Jurgen Herre에 의한 'MPEG-2 AAC 비트스트림들의 오디오 워터마킹(Audio Watermarking of MPEG-2 AAC Bitstreams)'에서 찾을 수 있다.
기술들은 추가로 (또한 기저 대역 신호로도 언급되는) 압축되지 않은 신호들 내 직접적으로 임베딩되도록 제안되어 왔고, 최초 압축되지 않은 신호 내 워터마크들을 임베딩하기 위한 몇 가지 알려진 기술들이 존재한다. 예를 들어, 워터마크는 계속해서 인코딩될 수 있는 펄스 부호 변조(PCM: Pulse Coded Modulation) 신호 내 직접적으로 임베딩될 수 있다.
기저 대역 신호 내 워터마크를 임베딩하기 위한 워터마킹 시스템의 예는 Institute of Electrical and Electronic Engineers, 2003년 4월, Vol51, No 4, 페이지 1088-1097, IEEE Transactions on signal processing, A.N. Lemma, J. Aprea, W. Oomen, 및 L. van de Kerkhof에 의한 "일시적 도메인 오디오 워터마킹 기술(A temporal domain audio watermarking technique)"에서 찾을 수 있다.
원래 워터마크 검출 프로세스의 성능 및 특징들은 워터마크 기반 시스템의 성공에 있어서 주요 요인이다. 상기 기술된 접근 방식에 따라 임베딩된 워터마크들을 검출하는 방법은 2 단계 접근 방식들을 포함하며, 여기서 개별적 워터마크 심볼들은 제 1 단계에서 추정되고, 복수의 추정된 워터마크 심볼들은 제 2 단계에서 알 려진 워터마크 패턴과 상관되며, 검출 결정은 그 상관의 등급에 의존하여 구성된다. 이러한 워터마크 검출 방법의 추가적인 세부 사항들은 2003년 4월, Institute of Electrical and Electronic Engineers, Vol 51, No 4, 페이지 1088-1097, IEEE Transactions on signal processing, A.N. Lemma, J. Aprea, W. Oomen, 및 L. van de Kerkhof에 의한 "일시적 도메인 오디오 워터마킹 기술(A Temporal Domain Audio Watermarking Technique)"에서 찾을 수 있다.
그러나, 그러한 검출기가 워터마크 검출을 위해 유용할지라도, 그 성능에 영향을 미칠 수 있는 노이즈에 민감하다. 노이즈는 예로써 공통 신호 프로세싱(예로써, 오디오 압축, 동적 진폭 압축 등)에 의해 유입되는 왜곡들 또는 방송 체인에서 유입되는 노이즈를 포함할 수 있다. 노이즈는 어느 것도 존재하지 않거나 검출기가 신호 내 임베딩된 워터마크 검출에 실패할지라도, 신호가 워터마크를 포함한다는 것을 검출기에 표시하도록 할 수 있다. 따라서, 향상된 성능, 특히 향상된 검출 정확도가 달성될 수 있는 경우에 유리할 것이다.
더욱이, 실제 구현에 있어서, 워터마크 검출의 복잡도 및 계산 요구들이 최소화된다는 것이 중요하다. 그러나, 검출의 향상된 성능 및 신뢰도는 전형적으로 증가된 프로세싱 및 복잡도의 비용에 따라 달성된다.
그러므로, 워터마크 검출을 위한 향상된 시스템, 특히 향상된 검출 성능, 감소된 복잡도 및/또는 용이해진 구현을 허용하는 시스템에서 유리할 것이다.
따라서, 본 발명은 단독으로 또는 어떠한 조합으로 상기 언급된 단점들 중 하나 또는 그 이상을 완화, 경감, 또는 제거하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 특성에 따라, 제 1 신호 내 워터마크를 검출하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 원 신호(original signal) 내에 임베딩된 워터마크를 잠재적으로 갖는 상기 제 1 신호를 수신하는 단계와, 상기 원 신호에 대응하는 제 2 신호를 수신하는 단계와, 상기 신호를 워터마크 심볼에 각각 대응하는 복수의 세그먼트들로 분할하는 단계와, 각각의 상기 세그먼트들에 대해, 제 1 섹션 내 상기 제 1 신호의 데이터 값들의 세트 및 상기 제 1 섹션 내 상기 제 2 신호의 데이터 값들의 세트에 응답하여 상기 세그먼트의 상기 제 1 섹션에 대한 제 1 특징을 결정하는 단계와, 제 2 섹션 내 상기 제 1 신호의 데이터 값들의 세트 및 상기 제 2 섹션 내 상기 제 2 신호의 데이터 값들의 세트에 응답하여 상기 세그먼트의 상기 제 2 섹션에 대한 제 2 특징을 결정하는 단계와, 상기 제 1 특징 및 상기 제 2 특징에 응답하여 상기 세그먼트에 대한 워터마크 심볼 추정을 결정하는 단계와, 기준 워터마크 심볼 패턴과 상기 워터마크 심볼 추정들을 비교하여 워터마크가 임베딩되는지의 여부를 결정하는 단계를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 발명가들은 향상된 성능이 워터마크들의 알려진 검출을 사용하여, 특히 워터마크 심볼들에 대응하는 세그먼트들의 서로 다른 섹션들 내 원 신호의 정보를 사용하여 달성될 수 있다는 것을 인식하고 있다.
구체적으로는, 본 발명은 노이즈의 존재에 따라 워터마크 검출의 증가된 신뢰도를 허용한다. 더욱이, 원 신호에 관한 정보의 사용은 수용가능하지 않은 복잡도 또는 계산 리소스 증가 없이 달성될 수 있으며, 워터마크 검출은 실제 구현들에 대해 매우 적절하다.
상기 제 2 신호는 어떠한 적절한 소스로부터 수신될 수 있고, 원 신호에 관한 정보를 제공하기 위한 어떠한 적절한 포맷일 수 있다. 구체적으로, 상기 제 2 신호는 원 신호의 모두 또는 일부와 동일하거나 유사할 수 있다. 상기 제 2 신호의 리소스는 추가로 외부 또는 내부 소스일 수 있다. 더욱이, 상기 제 1 및 제 2 신호들은 함께 또는 별개로 수신될 수 있다.
워터마크 심볼 추정들 및 기준 워터마크 심볼 패턴 사이의 비교는 구체적으로는 워터마크 심볼 추정들 및 기준 워터마크 심볼 패턴 사이의 상관 관계를 포함한다.
본 발명의 특성에 따라, 상기 제 1 특징을 결정하는 단계는 상기 제 1 섹션 내 제 1 신호의 엔벨로프 특징(envelope characteristic)을 결정하는 단계를 포함한다.
엔벨로프 특징은 구체적으로 상기 제 1 신호의 절대 진폭 값들의 합 및/또는 평균 및/또는 편차들일 수 있다. 이것은 워터마크 심볼을 추정하기 위해 특별히 적절한 파라미터를 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 제 2 특징은 상기 제 2 섹션 내 상기 제 1 신호의 엔벨로프 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특성에 따라, 상기 제 1 특징을 결정하는 단계는 상기 제 1 섹션 내 상기 제 2 신호의 엔벨로프 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
엔벨로프 특징은 구체적으로 상기 제 2 신호의 절대 진폭 값들의 합 및/또는 평균 및/또는 편차일 수 있다. 이것은 워터마크 심볼을 추정하기 위한 특별히 적절한 파라미터를 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 제 2 특징은 상기 제 2 섹션 내 상기 제 1 신호의 엔벨로프 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 상기 제 1 특징을 결정하는 단계는 상기 제 1 섹션 내 상기 제 1 신호의 엔벨로프 특징 및 상기 제 1 섹션 내 상기 제 2 신호의 엔벨로프 특징 사이의 제 1 관계에 따라 상기 제 1 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
상기 수신된 신호 및 원 워터마크 임베딩되지 않은 신호와 연관되는 엔벨로프 특징들 사이의 관계는 워터마크 심볼의 특별히 유리한 표시를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특성에 따라, 상기 제 1 관계는 비율이다. 이러한 관계는 수용가능한 리소스 복잡도뿐만 아니라 특별히 유리한 성능을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 상기 제 2 특징을 결정하는 단계는 상기 제 2 섹션 내 상기 제 1 신호의 엔벨로프 특징 및 상기 제 2 섹션 내 상기 제 2 신호의 엔벨로프 특징 사이의 제 2 비율에 따라 상기 제 2 특징을 결정하는 단계를 포함하고, 워터마크 심볼 추정을 결정하는 단계는 상기 제 1 비율 및 제 2 비율의 수학적 함수에 따라 상기 워터마크 심볼 추정을 결정하는 단계를 포함한다.
서로 다른 섹션들에서 엔벨로프 특징들의 비율들 사이의 관계는 적절한 워터마크 심볼 정형들에 대해 워터마크의 존재의 특별히 적절하고 정확한 표시들을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 수학적 관계는 감산을 포함한다. 이것은 어떠한 워터마크 심볼 정형들에 대해, 특히 실질적으로 바이페이즈 윈도우 심볼 정형(bi-phase window symbol shape)에 대해 특별히 적절한 수학적 관계를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특성에 따라, 상기 방법은 상기 워터마크 심볼들의 심볼 정형에 대응하여 상기 제 1 특징의 속성을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 상기 방법은 상기 워터마크 심볼들의 심볼 정형에 대응하여 상기 제 2 특징의 속성을 결정하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 상기 워터마크 심볼들의 심볼 정형에 의존하여, 진폭 특징들 또는 에너지 특징들을 대안적으로 또는 추가적으로 고려하는 것이 유리할 것이다. 따라서, 워터마크 검출은 제시된 심볼 정형에 대해 특별히 커스터마이징될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특성에 따라, 상기 방법은 상기 제 1 신호의 제 1 부분을 추출하는 단계와, 상기 제 1 부분만을 프로세싱하여 세그먼테이션 및 워터마크 심볼 추정을 수행하는 단계를 더 포함한다. 상기 제 1 부분을 추출하는 단계는 상기 제 1 신호를 필터링하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 워터마크 검출은 상기 제 1 신호의 대역 베이스 필터링 단계를 포함할 수 있다. 이것은 향상된 검출 성능을 제공할 수 있고, 특히 상기 제 1 부분의 추출이 워터마크 임베더에서 수행되는 유사한 프로세스와 호환가능할 수 있다.
상기 워터마크는 배수적 워터마크인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 측면에 따라, 제 1 신호 내 워터마크를 검출하기 위한 장치가 제공되고, 상기 장치는 원 신호 내에 임베딩된 워터마크를 잠재적으로 갖는 상기 제 1 신호를 수신하는 수단과, 상기 원 신호에 대응하는 제 2 신호를 수신하는 수단과, 상기 신호를 워터마크 심볼에 각각 대응하는 복수의 세그먼트들로 분할하는 수단과, 각각의 상기 세그먼트들에 대해 제 1 섹션 내 상기 제 1 신호의 데이터 값들의 세트 및 상기 제 1 섹션 내 상기 제 2 신호의 데이터 값들의 세트에 대응하는 상기 세그먼트의 상기 제 1 섹션에 대한 제 1 특징을 결정하고, 제 2 섹션 내 상기 제 1 신호의 데이터 값들의 세트 및 상기 제 2 섹션 내 상기 제 2 신호의 데이터 값들의 세트에 응답하여 상기 세그먼트의 상기 제 2 섹션에 대한 제 2 특징을 결정하고, 상기 제 1 특징 및 상기 제 2 특징에 응답하여 상기 세그먼트에 대한 워터마크 심볼 추정을 결정하는 수단과, 기준 워터마크 심볼 패턴과 상기 워터마크 심볼 추정들을 비교하여 워터마크가 임베딩되는지의 여부를 결정하는 수단을 포함한다.
본 발명의 이러한 측면들, 특성들, 및 장점과 그러한 다른 것들은 이하 기술되는 실시예(들)를 참조로 하여 명확하게 설명될 것이다.
본 발명의 실시예는 도면들을 참조로 하여 단지 예시적으로 기술될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따라 배수적 워터마크를 임베딩하는 워터마크 임베더를 도시한 도면.
도 2는 워터마크 심볼들로부터 워터마크 샘플들을 생성하는 시스템을 도시한 도면.
도 3은 도 1의 워터마크 임베더에 대해 적절한 상승 코사인 윈도우 심볼 정형을 도시한 도면.
도 4는 도 1의 워터마크 임베더에 대해 적절한 바이페이즈 윈도우 심볼 정형을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 워터마크 검출기를 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 워터마크를 검출하는 방법을 도시한 도면.
다음의 기술은 배수적 워터마크의 검출에 적용가능한 본 발명의 실시예에 초점을 맞추고 있지만, 본 발명이 이러한 특정한 애플리케이션에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
초기에, 배수적 워터마크를 임베딩하는 시스템이 기술될 것이다. 상기 시스템은 Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2003년 4월, Vol 51, No 4, 페이지 1088-1097, IEEE Transactions on signal processing, A.N. Lemma, J. Aprea, W. Oomen, 및 L. van de kerkhof에 의한 "일시적 도메인 오디오 워터마킹 기술(A temporal domain audio watermarking technique)"에 기술된 시스템과 호환가능하고, 추가적인 세부 사항들을 찾을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 배수적 워터마크를 임베딩하기 위한 워터마크 임베더를 도시하고 있다.
워터마크 임베더는 워터마킹될 기저 대역 신호의 샘플들 x[n]을 수신한다. 그 샘플들은 임펄스 응답 h[n]을 갖는 기저 대역 필터(101)에 공급된다. 따라서, 필터링된 신호 xb[n]=x[n]*h[n]이고, 여기서 *는 콘볼루션 동작이 생성되는 것을 규 정한다. 필터링된 신호 xb[n]는 곱셈기(103)에 공급되고, 값 α만큼 샘플들을 스케일링하는 스케일링 유닛에 공급되는 샘플들 xb[n]·w[n]을 생성하기 위해 워터마크 샘플들 w[n]에 곱해진다. 결과적인 샘플 값들은 가산기(107) 내 원 샘플들 x[n]에 더해진다. 따라서, 워터마크 임베더에 의해 생성된 신호는,
y[n]=x[n]+α·xb[n]·w[n]
이다.
구체적으로, α는 사이코 어쿠스틱 모델(psycho-acoustic model)에 의해 동적으로 제어될 수 있는 워터마크의 임베딩 강도에 대응한다.
워터마크 w[n]는 xb[n]와 그것을 곱한 것이 xb[n]의 짧은 시간의 엔벨로프를 수정하는 것으로 선택된다.
도 2는 워터마크 심볼들로부터 워터마크 샘플들을 생성하는 시스템을 도시하고 있다.
우선적으로, 유한한 길이, 0 평균, 균일하게 분포된 랜덤 시퀀스 wdi[k]는,
k=0, 1, ..., Lw-1, 에 대해 wdi[k]∈[-1, 1]
이고, 여기서 Lw는 워터마크 내 심볼들의 수이다. 워터마크 패턴은 길이 Lw·Ts의 주기적으로 느리게 변화하는 협대역 신호 wi[n]로 변환되고, 여기서 Ts는 도 2의 시스템에서 샘플들 내 심볼 길이이다.
워터마크 심볼들 wdi[k]은 업샘플러(upsampler)(201) 내 인수 Ts에 의해 업 샘플링된다.
n=0, Ts, 2Ts...에 대해 wdi[n]=wdi[n/Ts]
이고, 다른 것들은 0이다.
그 후에, 업샘플링된 신호는 콘볼루션 요소(203)에서 윈도우 정형 함수 s[n]에 의해 필터링된다.
wi[n]=wdi[n]*s[n]
따라서, 윈도우 정형은 워터마크 심볼에 대한 심볼 정형에 대응한다. 그에 따라, wi[n]는 도 1의 워터마크 임베더의 워터마크 샘플들 w[n]로 사용될 수 있다.
워터마크 시스템의 성능은 윈도우 정형 함수 및 그에 따른 워터마크 심볼 정형에 의존적인 것으로 알려져 왔다. 도 3은 도 1의 워터마크 임베더에 대해 적절한 상승 코사인 윈도우 심볼 정형을 도시하고 있고, 도 4는 도 1의 워터마크 임베더에 대해 적절한 바이페이즈 윈도우 심볼 정형을 도시하고 있다. 다음의 기술은 바이페이즈 윈도우 심볼 정형을 활용하는 실시예에 초점을 맞추고 있지만, 다른 실시예들이 다른 윈도우 정형들을 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 워터마크 검출기(500)를 도시한 블록도이다.
워터마크 검출기(500)는 제 1 신호를 수신하는 제 1 수신기(501)를 포함한다. 상기 제 1 신호는 워터마크를 포함할 수 없고, 워터마크 검출기(500)는 상기 제 1 신호가 워터마크를 포함하는지의 여부를 검출하도록 배열된다. 구체적으로는, 상기 제 1 신호는 상기 기술된 신호로 임베딩되는 배수적 워터마크를 포함할 수 있다.
워터마크 검출기(500)는 워터마크가 임베딩되기 이전에 상기 제 1 신호의 원 신호에 대응하는 제 2 신호를 수신하도록 동작가능한 제 2 수신기(503)를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 제 2 신호는 원 신호의 신호 샘플들 x[n]로 구성될 수 있다.
제 1 수신기(501)는 제 1 세그먼터(segmenter)(505)에 연결된다. 몇 가지 실시예들에 있어서, 제 1 세그먼터(505)는 상기 제 1 신호의 특정한 부분을 추출하도록 상기 제 1 신호를 프로세싱하는 수단을 포함한다. 구체적으로, 원 신호 x[n]가 워터마크 임베더 내 필터 h[n]에 의해 필터링된 경우, 제 1 세그먼터(505)는 워터마크 임베더의 필터와 동일한 주파수 범위를 추출하기 위한 유사한 필터를 포함한다.
제 1 세그먼터(505)는 복수의 세그먼트들로 수신된 신호를 분리하도록 동작가능하고, 여기서 각각의 세그먼트는 하나의 워터마크 심볼에 대응한다. 다음에 있어서, 최신 기술은 명확성과 단순성을 위해 실시예에 초점을 맞출 것이고, 여기서 워터마크 임베더 및 워터마크 검출기(500)가 동기화된다. 그러나, 워터마크 검출기(500)는 다른 실시예들에서 제 1 세그먼터(505)가 적절한 심볼 세그먼트들로 상기 제 1 신호를 분할할 수 있는 것과 같이 워터마크 임베더로 워터마크 검출기(500)를 동기화하는 추가적인 기능을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러한 기능은 예를 들어 본 기술 분야에 알려진 지문 기술들에 기초할 수 있다.
워터마크 검출기(500)는 더욱이 제 2 수신기(503)에 연결되고 워터마크 심볼들에 대응하는 세그먼트들 내 상기 제 2 신호를 분할하도록 동작가능한 제 2 세그먼터(507)를 포함한다. 따라서, 제 1 및 제 2 세그먼터(505, 507)는 각각의 워터마크 심볼에 대해 동기화된 샘플 세트들을 생성한다.
제 1 및 제 2 세그먼터(505, 507)는 섹션에 대한 제 1 특징 또는 각각의 워터마크 심볼의 간격을 결정하도록 동작가능한 제 1 섹션 프로세서(509)에 연결된다.
기술된 실시예에서, 제 1 섹션 프로세서(509)는 한번에 하나의 워터마크 심볼을 프로세싱한다. 처음에, 제 1 섹션 프로세서(509)는 최신 워터마크 심볼의 특별한 섹션에 대응하는 최신 워터마크 심볼들에 대한 샘플들의 세트를 선택한다. 그 후에, 제시된 부분 내 제 2 신호의 데이터 값들 뿐만 아니라 제시된 부분 내 제 1 신호의 데이터 값들에 응답하여 이러한 섹션에 대한 제 1 특징을 결정하도록 진행한다. 구체적으로는, 제 1 섹션 프로세서(509)는 상기 제 1 섹션 내 2개 신호들의 엔벨로프 특징들을 표시하는 제 1 특징을 생성한다. 따라서, 상기 제 1 특징은 워터마크 심볼 주기의 특정한 간격에서 잠재적으로 워터마킹된 신호 및 원 신호의 상대적 엔벨로프 특징들을 표시한다.
유사하게는, 제 1 및 제 2 세그먼터(505, 507)는 각각의 워터마크 심볼의 서로 다른 제 2 섹션 또는 간격에 관한 제 2 특징을 결정하도록 동작가능한 제 2 섹션 프로세서(511)에 연결된다.
기술된 실시예에서, 제 2 섹션 프로세서(511)는 또한 한번에 하나의 워터마크 심볼을 프로세싱한다. 제 1 섹션 프로세서(509)와 유사하게, 제 2 섹션 프로세서(511)는 또한 최신 워터마크 심볼의 특별한 (그러나 서로 다른) 섹션에 대응하는 최신 워터마크 심볼들에 대한 샘플들의 세트를 선택한다. 그 후에, 제시된 부분 내 제 2l 신호의 데이터 값들 뿐만 아니라 제시된 부분 내 제 1 신호의 데이터 값들에 대응하는 이러한 섹션에 대해 제 2 특징을 결정하도록 진행한다. 구체적으로, 제 2 섹션 프로세서(511)는 제 2 섹션 내 2개 신호들의 엔벨로프 특징들을 표시하는 제 2 특징을 생성한다. 따라서, 상기 제 2 특징은 워터마크 심볼 주기의 특정한 간격에서 잠재적으로 워터마킹된 신호 및 원 신호의 상대적 엔벨로프 특징들을 표시한다.
구체적으로는, 기술된 실시예에서 제 1 및 제 2 섹션 프로세서(509, 511)는 워터마크 심볼의 서로 다른 섹션들을 제외한 동일한 프로세싱을 수행한다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 특징들은 제시된 파라미터(또는 파라미터들의 조합)이 워터마크 심볼의 서로 다른 섹션들에서 변경될 수 있는 방법을 표시한다. 따라서, 워터마크 심볼 정형에 의존하여, 상기 제 1 및 제 2 특징은 워터마크가 존재하지 않는 경우를 제외한 워터마크가 존재하는 경우 어떠한 방식에 따라 변경하도록 가정될 수 있다. 원 신호의 알려진 파라미터들에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 특징을 결정함으로써, 보다 신뢰성이 있고 예측 가능한 편차가 기대될 수 있다.
제 1 및 제 2 섹션 프로세서들(509, 511)은 워터마크 심볼 추정기(513)에 연결되어 이것에 상기 제 1 및 제 2 특징을 공급한다. 워터마크 심볼 추정기(513)는 상기 제 1 및 제 2 특징에 응답하여 최신 워터마크 심볼을 추정한다. 프로세스는 복수의 워터마크 심볼들에 대해 반복되어 이것들이 결정 유닛(515)에 공급된다.
결정 유닛(515)은 기준 워터마크 심볼 패턴과 워터마크 심볼 추정들을 비교하도록 동작가능하다. 구체적으로, 워터마크 심볼 추정들은 기준 워터마크 심볼 패턴과 상관되고, 그 상관 관계가 충분히 높은 경우, 결정 유닛(515)은 워터마크가 상기 제 1 신호 내 임베딩된다는 것을 결정하며, 다른 경우에 워터마크가 임베딩되지 않는다는 것이 결정된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 워터마크를 검출하는 방법을 도시하고 있다. 상기 방법은 도 5의 워터마크 검출기에 적용가능하며, 엔벨로프 특징들을 사용하는 특정한 실시예와 관련하여 기술될 것이다. 상기 방법은 도 1의 워터마크 임베더와 관련하여 기술된 방법에 의해 임베딩된 워터마크를 잠재적으로 갖는 신호와 관련하여 추가로 기술될 것이다.
단계(601)에서, 워터마크를 잠재적으로 포함하는 제 1 신호가 수신된다. 상기 제 1 신호는 필터링된 신호 yb[n]를 생성하도록 필터(hb)에 의해 필터링된다. 필터(hb)는 워터마크 임베더(100)의 필터(h)에 대응하고, 구체적으로 h와 동일한 주파수 응답을 갖는 대역통과 필터이다. 따라서, hb는 워터마크 임베딩을 위해 사용되는 것과 같은 동일한 주파수 대역을 간단히 추출한다. 따라서,
yb[n]
y[n]=(1+α·w[n])·xb[n]
이다.
단계(603)에서, 워터마킹 이전에 원 신호 x[n]에 대응한 제 2 신호는 가능한 한 내부 소스로부터 수신된다.
단계(603) 다음으로 단계(605)가 따르고, 여기서 (필터링된) 제 1 및 제 2 신호들은 워터마크 심볼에 대응하는 개별적 세그먼트들로 분할된다. 따라서, 필터링 후에, 상기 제 1 신호는 길이 Ts의 프레임들로 분할된다. k로 프레임 수를 규정하고, wk[n]=wdi[k]s[n]을 워터마크 심볼 wdi[k]에 대한 워터마크 심볼의 n번째 샘플이라 하면, 세그먼트 k에서 워터마킹된 신호는,
yb ,k[n]=(1+α·wdi[k]s[n])·xb ,k[n]
로 제시되고, 여기서 s[n]은 도 4의 바이페이즈 윈도우 정형 함수이며, wdi[k]는 임베딩된 워터마크 시퀀스의 k번째 워터마크 심볼의 추정치이다.
추가적인 단계에서, 알려진 신호 yb ,k[n]이 제시되는 wdi[k]를 추정하도록 시도된다.
다음의 엔벨로프 값들은 워터마크 심볼 k에 대응하는 세그먼트의 첫번째 1/2 및 두번째 1/2로부터 결정될 수 있다.
도 4의 바이페이즈 윈도우의 대략적인 근사치는,
0≤n<Ts/6에 대해 0
Ts/6≤n<2Ts/6-1에 대해 1
s[n]= 2Ts/6-1≤n<4Ts/6-1에 대해 0
4Ts/6-1≤n<5Ts/6-1에 대해 -1
5Ts/6-1≤n<Ts-1에 대해 0
으로 제시될 수 있다.
이러한 근사치를 대입하는 것은 다음의 근사치를 산출한다.
|α·w[k]|≤1인 경우, 유일한 근사치는 s[n]의 근사치이다. yb ,k[n](즉, 대역 필터링된 워터마크 신호) 및 xb ,k[n](즉, 대역 필터링된 호스트 신호) 모두가 알려져 있기 때문에, 워터마크 신호 wdi[k]는,
로부터 유도될 수 있다.
기술된 실시예에서, 상기 접근 방식은 워터마크 심볼 추정들을 결정하도록 사용된다.
구체적으로는, 단계(605) 다음으로 단계(607)이 따르고, 여기서 Ts/6≤n<2Ts/6-1로부터의 샘플들은,
으로 제시된 제 1 특징을 결정하도록 프로세싱된다.
따라서, 단계(607)는 상기 제 1 및 제 2 신호의 엔벨로프 특징으로 상기 제 1 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
단계(607) 다음으로 단계(609)가 따르고, 여기서 4Ts/6-1≤n<5Ts/6-1은,
에 의해 제시된 제 2 특징을 결정하도록 프로세싱된다.
따라서, 단계(609)는 상기 제 1 및 제 2 신호의 엔벨로프 특징으로 상기 제 2 특징을 결정하는 단계를 포함한다.
단계(609) 다음으로 단계(611)가 따르고, 여기서 워터마크 심볼은,
에 따라 상기 제 1 및 제 2 특징으로부터 추정된다.
단계(611) 다음으로 단계(613)가 따르고, 여기서 워터마크 시퀀스의 모든 워터마크 심볼들이 추정되었는지의 여부가 결정된다. 그렇지 않은 경우, 상기 방법은 단계(607)로 복귀한다. 다른 경우에 있어서, 상기 방법은 단계(615)로 계속되며, 여기서 추정된 워터마크 심볼 시퀀스는 기준 워터마크 심볼 패턴과 상관된다. 그 상관 관계가 상기 문턱인 경우, 상기 제 1 신호가 워터마크를 포함한다는 것이 결 정되고, 그것이 문턱 이하인 경우, 상기 제 1 신호가 워터마크를 포함하지 않는다는 것이 결정된다.
따라서, 상기 기술된 실시예는 높은 성능을 가지며 특히 높은 워터마크 검출 신뢰성을 갖는 워터마크를 검출하기 위한 시스템을 제공한다. 더욱이, 상기 방법은 펌웨어 또는 소프트웨어 프로세싱에서 구현하기에 특히 적절하고, 상대적으로 낮은 복잡도를 통해 구현될 수 있다.
워터마크 심볼들을 추정하기 위해 사용되는 정확한 파라미터들 및 특징들은 워터마크 심볼들의 정확한 심볼 정형에 의존할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 특징 및/또는 제 2 특징의 속성은 워터마크 심볼들의 심볼 정형에 응답하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 공식들 및 방정식들이 서로 다른 심볼 정형들에 대해 결정될 수 있고, 특정 심볼 정형에 의존하여 동작이 수정될 수 있다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이것들의 어떠한 조합을 포함하여 적절한 형태로 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 데이터 프로세서들 및/또는 디지털 신호 프로세서들을 운영하는 컴퓨터 소프트웨어로 구현되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예의 요소들 및 구성요소들은 어떠한 적절한 방식에 따라 물리적, 기능적, 및 논리적으로 구현될 수 있다. 실제로, 기능성은 단일 유닛, 복수의 유닛들, 또는 다른 기능의 유닛들의 일부로 구현될 수 있다. 그와 마찬가지로, 본 발명은 단일 유닛으로 구현될 수 있거나, 서로 다른 유닛들 및 프로세서들 사이에 물리적 기능적으로 분포될 수 있다.
본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 기술되었을 지라도, 본 명세서에 설명 된 특정한 형태에 제한되도록 의도되지는 않는다. 오히려, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 특허청구범위에 있어서, 용어 "포함하다"는 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 더욱이, 개별적으로 나열될지라도, 복수의 수단, 요소들, 또는 방법 단계들은 예로써 단일 유닛 또는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 추가적으로, 개별적 특성들이 서로 다른 청구항에 포함될지라도, 이것들은 가능한 한 유리하게 결합될 수 있으며, 서로 다른 청구항에서의 포함은 특성들의 조합이 가능하지 않고/안거나 유리하지 않다는 것을 의미하지는 않는다. 추가로, 단일 레퍼런스는 복수의 것을 배제하지 않는다. 따라서, "하나", "제 1", "제 2" 등에 대한 레퍼런스들은 복수의 것을 배제하지 않는다.
Claims (13)
- 제 1 신호 내 워터마크를 검출하는 방법에 있어서,원 신호(original signal) 내에 임베딩된 워터마크를 잠재적으로 갖는 상기 제 1 신호를 수신하는 단계(601);상기 원 신호에 대응하는 제 2 신호를 수신하는 단계(603);상기 신호를 워터마크 심볼에 각각 대응하는 복수의 세그먼트들로 분할하는 단계(605); 및각각의 상기 세그먼트들에 대해,제 1 섹션 내 상기 제 1 신호의 데이터 값들의 세트 및 상기 제 1 섹션 내 상기 제 2 신호의 데이터 값들의 세트에 응답하여 상기 세그먼트의 상기 제 1 섹션에 대한 제 1 특징을 결정하는 단계(607);제 2 섹션 내 상기 제 1 신호의 데이터 값들의 세트 및 상기 제 2 섹션 내 상기 제 2 신호의 데이터 값들의 세트에 응답하여 상기 세그먼트의 상기 제 2 섹션에 대한 제 2 특징을 결정하는 단계(609); 및상기 제 1 특징 및 상기 제 2 특징에 응답하여 상기 세그먼트에 대한 워터마크 심볼 추정을 결정하는 단계(611); 및기준 워터마크 심볼 패턴과 상기 워터마크 심볼 추정들을 비교하여 워터마크가 임베딩되는지의 여부를 결정하는 단계(615)를 수행하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 특징을 결정하는 단계(607)는 상기 제 1 섹션 내 상기 제 1 신호의 엔벨로프 특징(envelope characteristic)을 결정하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 특징을 결정하는 단계(607)는 상기 제 1 섹션 내 상기 제 2 신호의 엔벨로프 특징을 결정하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 특징을 결정하는 단계(607)는 상기 제 1 섹션 내 상기 제 1 신호의 엔벨로프 특징 및 상기 제 1 섹션 내 상기 제 2 신호의 엔벨로프 특징 사이의 제 1 관계로 상기 제 1 특징을 결정하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 관계는 비율인, 워터마크 검출 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제 2 특징을 결정하는 단계(609)는, 상기 제 2 섹션 내 상기 제 1 신호 의 엔벨로프 특징 및 상기 제 2 섹션 내 상기 제 2 신호의 엔벨로프 특징 사이의 제 2 비율로 상기 제 2 특징을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 워터마크 심볼 추정을 결정하는 단계(615)는 상기 제 1 비율 및 상기 제 2 비율의 수학적 함수로 상기 워터마크 심볼 추정을 결정하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 수학적 관계는 감산을 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 워터마크 심볼들의 심볼 정형은 실질적으로 바이페이즈 윈도우 심볼 정형(bi-phase window symbol shape)인, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 워터마크 심볼들의 심볼 정형에 응답하여 상기 제 1 특징의 속성을 결정하는 단계를 더 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 신호의 제 1 부분을 검출하는 단계와, 상기 제 1 부분만을 프로세싱하여 세그먼테이션(segmentation) 및 상기 워터마크 심볼 추정을 수행하는 단계를 더 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 부분을 추출하는 단계는 상기 제 1 신호를 필터링하는 단계를 포함하는, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 워터마크는 배수적 워터마크(multiplicative watermark)인, 워터마크 검출 방법.
- 제 1 신호 내 워터마크를 검출하는 장치에 있어서,원 신호 내에 임베딩된 워터마크를 잠재적으로 갖는 상기 제 1 신호를 수신하는 수단(501);상기 원 신호에 대응하는 제 2 신호를 수신하는 수단(503);상기 신호를 워터마크 심볼에 각각 대응하는 복수의 세그먼트들로 분할하는 수단(505, 507);각각의 상기 세그먼트들에 대해,제 1 섹션 내 상기 제 1 신호의 데이터 값들의 세트 및 상기 제 1 섹션 내 상기 제 2 신호의 데이터 값들의 세트에 응답하여 상기 세그먼트의 상기 제 1 섹션에 대한 제 1 특징을 결정하고,제 2 섹션 내 상기 제 1 신호의 데이터 값들의 세트 및 상기 제 2 섹션 내 상기 제 2 신호의 데이터 값들의 세트에 응답하여 상기 세그먼트의 상기 제 2 섹션에 대한 제 2 특징을 결정하고,상기 제 1 특징 및 상기 제 2 특징에 응답하여 상기 세그먼트에 대한 워터마크 심볼 추정을 결정하는, 수단(509, 511, 513); 및기준 워터마크 심볼 패턴과 상기 워터마크 심볼 추정들을 비교하여 워터마크가 임베딩되는지의 여부를 결정하는 수단(515)을 포함하는, 워터마크 검출 장치.
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