TW200536328A - Watermark detection - Google Patents

Description

200536328 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一資訊訊號中偵測於一浮水印。 【先前技術】 浮水印處理作業疋一種將一某種標籤加入至一資訊訊號 中的技術。被加入該浮水印的該資訊訊號可表示一資料檔 案、一靜止影像、視訊、音訊或任何其它種類的媒體内容 。在散發该資訊訊號之前，會先將該標籤嵌入於該資訊訊 鲁 號中。為了使該標籤不會使該資訊訊號的品質惡化，通常 會以常態狀況下無法察覺該標籤的方式來加入該標籤，例 如，在常態聆聽狀況下應不會聽見一被加入至一音訊檔案 的浮水印。然而，在該資訊訊號已在傳輸期間歷經常態處 理（例如，編碼或壓縮、調變等等）之後，該浮水印應具有仍 然可偵測的充分強固性。 迕多浮水印處理機制採用關聯性作為偵測技術，促使一 測試中的訊號相關聯於一含一已知浮水印的訊號。在彼等 系統中，一夺水印是否存在係藉由關聯結果中的一或多個 尖峰予以指示。1999年丨月25日美國維吉尼亞州Bellingham ，Proceedings of the SPIEf 3657卷第 l〇3 ii2頁由 τ〇η Kir等人發表的「A Vide〇system如

Broadcast M〇nitoringj論文中，描述—種偵測廣播視訊内 容中是否有一浮水印存在之機制。 在大。P 應用中’含有浮水印的内容會在將—浮水印欲 入在該内容時與彳貞測該浮水印存在時之間歷經各種處理作 99434.doc 200536328 業。一項常見的内容處理失真壓縮（lossy compressi〇n)，例 如MPEG編碼。通常，處理將減少通常預期在浮水印偵測期 間發生的關聯尖峰。因此，基於尋找關聯尖峰之浮水印偵 測技術的效能會相當大幅降低。 【發明内容】 本發明企圖提供一種用於偵測一資訊訊號中的一浮水印 之改良方式。 據b本^明第一態樣提供一種用於债測一資訊訊號中 的一浮水印之方法，包括： 對於該資訊訊號相對於一浮水印的複數個相對位置中之 每個相對位置，使該資訊訊號相關聯於該浮水印，藉以導 出一組關聯結果； 刀析忒組關聯結果，以便識別超過一預先決定臨限值的 關聯結果叢集，該叢集表示一可能的關聯尖峰。 已發現，當嘗試藉由關聯性來偵測浮水印時，許多資訊 訊號所歷經的處理具有使關聯尖峰模糊的效應。藉由識別 夕個具有多個適當大小之關聯結果的叢集，能夠識別含浮 水印之内容，甚至如果處理或其它攻擊已使浮水印品質惡 化，而使關聯尖峰高度減低至低於通常用於偵測的臨限值 。這改良浮水印偵測器效能以及浮水印酬載之擷取。 偵測僅弱存在於媒體内容中一項目中之浮水印的能力， 還提供了允許在該内容中嵌入更弱浮水印的選項，藉此降 低浮水印被潛在盜取者檢驗時的可見度，或降低浮水印在 常態檢視狀況下的可辨識度。 99434.doc 200536328 較佳方式為，如果分析該組關聯結果之步驟識別出複數 個關聯結果叢集’豸方法進一步包括：處理該等叢集，以 識別最可能表示真實關聯尖峰的叢集4項處理可被限定 於處理該等關聯結果叢集，而不是處理整組關聯結果。這 能夠相當減少所需的計算量，導致較快速分析且較 較便宜）的偵測器需求。

^ "結果叢集及其值提供有關該關聯尖峰之形狀的， 訊’可用於進—步改良該浮水印偵測器之效能。檢視圖: 广更瞭解尖峰形狀’其中關聯值㈣ 、、曰马同於圖表基線的高度。 可以使用硬體、軟體 的功能。據此，本發明 軟體。 或軟硬體組合來實施本文中所描述 另-項態樣提供用於執行該方法的 顯而易見，可以在設備運作期間的任何時間點，在 置上安裝軟體。軟體可被儲存在—電子記憶心置、硬碟 機或其它機器可讀型儲存媒體上。軟 ’、 , 體可被父付為機器可 -型載體上的電腦程式產品’或可 載至^。 ㈣錢直接下 本發明進-步態樣提供-種用於執行該方法之 & 的淨水印偵測器，以及一種用 Ψ品g 應°亥，予水印偵測器之聋

出而呈現一資訊訊號的設備。 I 介面或視訊訊號 音訊或任何其它 雖然所描述之具體實施例係提出處理一 ，顯而易見，該資訊訊號可能是用於表示 種類媒體内容的資料。 99434.doc 200536328 【實施方式】 藉由背景，並且為了瞭解本發明，將參考圖i來簡短說明 -種用於m水印之程序n或多個基本浮水印 圖案w來建構-浮水印圖案w(K)。如果要利用該浮水印來 運載-酬載資料，則使用數個基本浮水印圖案。依據要被 嵌入之該酬載（一種多位元碼K)來選擇該浮水印圖案W(K) 。該代石馬的表#方式為，選擇數個基本圖案w，ϋ且使該等 基|圖案w按-特定距離及方向互相位移。該組合之浮㈣ 圖案w(K)表示一可被加入至内容的雜訊圖案。該浮水印圖 案w(K)的大小為μ x M個位元，且通常相較於内容項目而 言為極少量。於是，該M x M圖案被重複（並排）（方塊丨句成 為一匹配該内容資料格式的較大圖案。就一影像而言，該 圖案w(K)被並排（方塊14)，促使其大小等於其所要組合之 影像的大小。 一内容訊號被接收及緩衝處理（方塊丨6)。在每個像素位 φ 置推導出（方塊1 8)該内容訊號的區域活動測量值λ(χ)。這項 作業提供附加雜訊的可見度測量值，並且係用於縮放該浮 水印圖案w(K)。以此方式防止察覺到内容中有浮水印，例 如’一影像中相等亮度的區域。在乘法器22處將一整體縮 放因數s套用至該浮水印，並且據此決定該浮水印的整體強 度。選用的s是必要的強固程度及應如何可察覺該浮水印的 需求之間的折衷結果。最後，將該浮水印訊號W(k)加入 (方塊24)至該内容訊號。接著，產生的訊號（具有内嵌的浮 水印）將歷經作為正常散發該内容部分的各種處理步驟。 99434.doc 200536328 收= 二浮Λ印侦測器100的概要圖。該浮水印侦測器接 影像或視訊二=容。在下列說明+，假設該内容是 ^ 合可針對個別訊框或針對訊框群組來執杆 /予水印谓測。累積的訊框被分割成ΜχΜ(例如，μ==128) 區塊接著被摺疊至Μ χ Μ大小之緩衝器 步驟如方塊50所干姑— 攸寺起始 立葉轉換Γ方抽…該緩衝器中的資料歷經快速傅 ' 、▲ 52)。偵測程序的下一步驟，決定該緩衝器中 保存的貝料是否有浮水印存在m貞測該緩衝器中是否 包各特定料印圖案w，該緩衝器内容與預期之浮水印 圖案歷經建立互相關聯性處理。由於内容資料可包括多個 〉予水印圖案，所以圖中緣示數個並行分支60、61、62，每 個分支各執行與基本浮水印圖案w〇、W1、W2之一的關聯 性。同時計算一基本圖案㈣的所有可能位移向量之關聯值 。該基本浮水印圖案會先歷經一快速傅立葉轉 換（Fast Fourier Transform ; FFT)，之後才與資料訊號互相 關聯。接著，該組關聯值歷經逆快速傅立葉轉換（方塊Ο) 美國專利6,505,223 B1中描述關聯性作業的完整細節。 關聯性中使用的傅立葉係數是含一實部及一虛部的複數 ，用於表示一量值及一相位。經證實發現，如果丟棄量值 資訊且僅考慮相位，則會顯著改良偵測器的可靠度。可以 在逐點乘法運算之後且在逆傅立葉轉換（方塊63)之前，執行 I值正規化作業。正規化電路作業包括以逐點方式將每 個係數除以其量值。前述技術廣泛稱為對稱式純相位匹配 濾波（Symmetrical Phase Only Matched Filtering ; SPOMF)。 99434.doc 200536328 ，得自：前述處理的該組闕聯結果被錯存在—緩衝 内^妾Γ藉由—叢集搜尋作^ 65予以分析。含有浮水印之 今糸猎由關聯結果資料中的一或多個尖峰予以指示。純 同斯雜訊中極不可能出現彼等尖峰。

檢查該組關聯值，以便識別可能是由於一浮水印而導致 ^ :峰/予水印存在可藉由顯著高度的尖形孤立尖峰予以 私不然而孤立尖峰傾向於表示由於雜訊而導致的假性匹 、更可此的情況為，在該關聯結果中數個鄰近位置，由 於* /予水印而導致的尖峰將變成模糊。如下文所述的演算 法藉由搜哥數個由具有顯著高度之間隔緊密的點所組成的 叢集’以識別項多個可能的浮水印關聯尖峰。旨在尋找出 賴低可能性的點叢集。叢集演算法形成數個點叢集，任 一點叢集對應於真實關聯尖峰。比較彼等叢集的可能性 (likelihood)，並且假設最低可能性的叢集就是所要的關聯 尖峰。該演算法包括下列步驟： 1·設定一臨限值，並且尋找關聯資料中具有高於該臨限 值之絕對值的所有點。符合此項準則的所有點被儲存在一 清單ptsAboveThresh中。一建議的臨限值為33σ(σ=緩衝器 64中之該等結果的標準偏差），然而臨限值可被設定為任何 幸乂佳值。較佳範圍為2.5至4σ。如果設定的該臨限值太低， 則會在清單中儲存大量非對應於一浮水印存在的點。反之 ’如果設定的該臨限值太高，則會有相對應於一有效但模 糊之尖峰的點未被加入至清單中的風險。 2.尋找絕對值最高的值。 99434.doc -10- 20053.6328 3.形成候選叢集，即，關聯點叢集。候選叢集係藉由收 集多個點予以形成，該等點不僅具有「最有效」值（大於該 臨限值的值）’且還位於極接近具有最有效值之至少另一點 。達成方式如下： ⑴從該ptsAboveThresh清單移除第—個點，並且將該第 一個點輸入為一新叢集的第一個點p ; 人 ⑼搜尋PtsAb〇VeThresh中在點p之距離d範圍内的點。從 該PtsAb〇VeThresh清單移除所有搜尋到的點，並且將彼等點 加入至該叢集中； (111)採用該叢集中的下 s做現行點P。重複步驟（ii) ’以便將ptsAb0veThresh中㈣該新點P之距離d範圍内的所 有點加入至該叢集中。 (iv)重複步驟（in)，直到 j已針對该叢集中的所有點處理該 ptsAboveThresh ；

(V)如果產生的叢集僅由—單—點所組成，並且該點不等 於前述步驟2中所尋找到的點，則捨棄此叢集； ⑽重複步驟⑴至⑺，直到昨編㈣心是空的。 已指派給一叢隼，4 f ^ 〜s亥叢集包含來自該ptsAboveThresh 清單之接近該等點的其它點；或 被捨棄’因為該蓉赴 寺點不具有相似高度的鄰近點，且因 此不屬於一叢集之部分。 此項程序結束時’在前述步驟1中原先已輸入至 昨編邊1^中所有點的處理結果為下列兩項之-： 僅限於下列條件下才 允_ 一叢集包含一單一點··如果該 99434.doc 20053-6328 點的絕對高度是該關聯性緩衝器中所有點的最高絕對古戶 。這是為了防止尖形非模糊之關聯尖峰被捨棄，但是：： 使用其它表示真實雜訊的孤立尖峰。 一最後階段（有效尖峰偵測66)判定該等結果叢集中最可 能表示由於—浮水印存在而導致之真實關聯尖峰的叢集。 有四種方式達成此目的…項技術（說明於共同等審的專利 申請案中）峰該等結果叢集與所儲存之詩表示一預期 尖峰形狀的資料。可以藉由交又關聯性技術來執行比較^ 如果有數個候選叢集，則針對每個候選叢集執行比較，並 且選擇呈現出最接近匹配的叢集作為用於表示該真實關聯 尖峰的叢集。 ' 圖3及4呈現屬於將㈣測器計算之類型的某些示範性關 聯資料集合。在圖3所示的該組資料中，彼等值在 與4.919G範圍内。請注意，可能被嵌人的浮水印具有負振 幅。框線130内標示最高值4·919〇。雖然該最高值低於典型 偵測臨限值5,但是該最高值被其它具有類似值的關聯值所 圍繞。這指示出一已由於散發鏈期間之處理而模糊的尖峰 。按照如上文所述之程序，並且設定一臨限值丁為3.3及一 距離為1，得以證實框線140内的該等關聯值符合此項準則 。請注意，該臨限值是一絕對值，並且結果_3.8172及_3 4377 也被包含。運用此項處理程序，多個具有有效值的結果都 位於互相並排之位置。於處理期間，一孤立點（點中繪示為 點142)由於沒有高於該臨限值的任何鄰近點而被捨棄，並 且點142本身不是該緩衝器内的最高點。 99434.doc -12- 20053-6328 請查看圖4所示的資料，彼等值在_3 73_ι〇·7652範圍 内。套用相同㈣測準則’僅有一個點160超過該臨限值。 點之值明確超過該臨限值，且因此被視為-有效尖峰。 才欢驗4近值’可得知該點表示—尖形關聯尖峰。

一旦在-或多組關聯資料中識別到―有效尖峰，隨即比 對出現的該等不同組資料’以便尋找介於該等浮水印圖案 之間的—向量，即，識別不同圖案wQ、wl、w2互相位移的 距離，方向。在最終步驟75，先前步驟7q中所識別到的該 等向1被轉換成-用於表示該浮水印之該酬載的代碼。 為了解說-關聯尖峰形狀的含意，圖5呈現標繪成圖表的 一組關聯結果。在此實例中，繪示一_4 23尖峰。 如果已知一内|訊號可能具有一特殊關聯尖峰形狀，則 可以據此改變階段56使用的該臨限值。例>，如果已知該 關聯大峰將疋南尖形尖峰，則可將該臨限值為高值 ’反之S已知該關聯尖峰可能是平坦的尖蜂，則可減 / »亥I限值，以便不要防止用於表示真實尖峰的任何關聯 結果㈣除。如失真壓縮、調變及編碼等處理都會使關聯 尖峰形狀平坦化或失真。 表示為酬載碼K的内嵌資訊可識別該内容的（例如）版權 擁有人或描述。在DVD防止複製保護中，允許將資料標示 為「限複製-次」、「禁止複製」、「無複製限制」、「不再允 許複製」##。圖6繪示一種用於操取及呈現一内容訊號之 設備，該内容訊號被儲存在一儲存媒體2〇〇(例如，光碟、 圮憶體裝置或硬碟機）上。一内容擷取單元2〇1擷取該内容 99434.doc -13- 200536328 訊號。該内容訊號202被供應至一處理單元2〇5，由該處理 單元205解碼且轉譯資料，以供呈現211、213。該内容訊號 202也被供應至一屬於如上文所述類型的浮水印偵測單元 220 亥處理單元2〇5被配置，以促使僅限於在該内容訊號 中偵測到一預先決定浮水印情況下，才允許該處理單元2〇5 處理該内容訊號。一自該浮水印偵測單元22〇傳送的控制訊 號225通知該處理單元2〇5是否允許或拒絕該處理單元2〇5 處理孩内谷，或通知該處理單元2〇5關於該内容所相關聯的 任何複製限制。或者，該處理單元2〇5可被配置，以促使僅 限於未在该内容訊號中偵測到一預先決定浮水印情況下， 才允許該處理單元205處理該内容訊號。 在刖文的說明内容中，已考慮到一組三個浮水印。但是 應明白，可應用該技術來尋找僅載有一單一浮水印之内容 資料中的一關聯尖峰，或將該技術應用於載有任何數量之 多個浮水印的内容資料。 在前文的說明内容中，並且參考附圖，已描述一種偵測 一資訊訊號中的一浮水印之浮水印偵測器1〇〇。對於該資訊 訊號相對於一預測浮水印Wi的複數個相對位置中之每個相 對位置，使5亥 > 訊訊號相關聯於該浮水印，藉以導出一組 關聯結果64。 分析該等關聯結果64，以便識別超過一臨限值的關聯結 果叢集，該叢集表示一可能的關聯尖峰。如果識別出多個 叢集，則選擇要進一步處理的最可能叢集，同時捨棄其它 結果。該結果叢集可識別一關聯尖峰，該關聯尖峰可能由 99434.doc -14- 20053-6328 於該資訊訊號散發期間失真處理而導致變模糊。 【圖式簡單說明】 ' 明具體

【實施方式】參考僅作為實例之_來說明本發 實施例，圖中： X 圖1繪示一種礙入一浮水印於一 式； 内容之項目中的已知方 中是否有一浮水印 果表； 用於呈現尖峰形狀 圖2繪示一種用於偵測一内容之項目 存在的配置；

圖3及4繪示偵測方法中運用的關聯結 圖5呈現標繪成圖表的一組關聯結果， ;以及 圖6繪示用於呈現内容之設備，該設備包含該浮水印 設備。 、" 【主要元件符號說明】 W 基本浮水印圖案 w(K) 浮水印圖案 14 圖案重複（並排） 16 内容訊號接收及緩衝處理 18 推導測量值 22 乘法器 24 加入浮水印訊號 40 内容類型或散發資料 50 累積，重新塑形，摺疊 52 快速傅立葉轉換 99434.doc -15- 20053-6328 60, 61，62 分支 63 逆快速傅立葉轉換 64 緩衝器（關聯結果） 65 叢集搜尋作業 66 有效尖峰偵測 70 向量擷取階段 75 酬載計算單元 100 浮水印偵測器 200 儲存媒體 201 内容擷取單元 202 内容訊號 205 處理單元 211， 213 呈現 220 浮水印偵測單元 225 輸出 99434.doc -16-

Claims (1)

1. 200536328 十、申請專利範圍： 一種用於偵測一資訊訊號中一浮水印之方法，包括： 對於該資訊訊號相對於一浮水印（Wi)的複數個相對位 置中之每個相對位置，使該資訊訊號相關聯於該浮水印 藉以導出一組關聯結果（64);以及 分析（65)該組關聯結果，以便識別超過一臨限值的關聯 、、、口果叢集’該叢集表示一可能的關聯尖锋。 2. 3.

   5. 如請求項1之方法，其中分析（65)該組結果之步驟包括， 判定該組中超過該臨限值的所有關聯結果，並且接著判 定哪一些關聯結果位於一預先決定之相互距離内。 如μ求項1之方法，其中如果分析該組關聯結果之步驟識 別出一超過該臨限值的孤立關聯結果，該方法進一步包 括·判定該孤立關聯結果是否是該組關聯結果内具有最 高值的關聯結果。 如請求項1之方法，其中如果分析該組關聯結果之步驟識 別，後數個關聯結果叢集，該方法進_步包括：處理⑽) 4等叢集，以識別最可能表示真實關聯尖峰的叢集。 ，、員4之方法’其中該處理⑽）包括··比較該關聯結 果叢集形狀與儲存之形狀資料，並且選擇最佳匹配於該 儲存之形狀資料的叢集。 6. 如請求項4之方法 叢集皆被捨棄。 其中除該選擇為最可能之叢集的所有

   如前述請求項中任一項之方法， 峰形狀及/或高度來改變該臨限值 其中依據一預期關聯尖 99434.doe 200536328 3 · 一種用於執行如前述請求項中任一項之方法的軟體。 9. 一種用於偵測一資訊訊號中一浮水印之浮水印偵測器， 包括： 導出構件，用於對於該資訊訊號相對於一浮水印的複 數個相對位置中之每個相對位置，使該資訊訊號相關聯 於該浮水印，藉以導出一組關聯結果；以及 分析構件，用於分析該組關聯結果，以便識別超過一 預先決定臨限值的關聯結果叢集，該叢集表示一可能的 關聯尖峰。 10. 如請求項9之浮水印偵測器，進一步包括用於執行如請求 項2到7項之方法中任一步驟之構件。 11 ·如請求項9或10之浮水印偵測器，其中該用於導出一組關 聯結果之構件以及該用於分析該組關聯結果之構件包括 一處理器，該處理器被配置以執行用於實行彼等功能之 軟體。

   -種用於呈現-資訊訊號之設備，該設傷包括用於依據該 資訊訊號中有一有效浮水印存在而停用該設備運作之構件 ，其中該設備包括一如請求項9至11之浮水印偵測器。 99434.doc