專利名稱：用于檢測(cè)信號(hào)中的水印的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)信號(hào)中的水印的方法和設(shè)備，具體地然而并非排它地講，涉及倍增水印的檢測(cè)。
背景技術(shù)：
版權(quán)資料的非法發(fā)布使版權(quán)所有者喪失了對(duì)這個(gè)資料的合法版稅，并且可能會(huì)給這種違法發(fā)布的資料的供應(yīng)商帶來(lái)促使繼續(xù)非法發(fā)布的利潤(rùn)?？紤]到例如因特網(wǎng)所帶來(lái)的傳送簡(jiǎn)易性，想要受到版權(quán)保護(hù)的內(nèi)容資料，比如藝術(shù)再現(xiàn)或具有受限發(fā)布權(quán)利的其它資料，易遭到大規(guī)模的非法發(fā)布。
特別是，諸如音樂(lè)或視頻項(xiàng)之類的內(nèi)容項(xiàng)目前招引了大量的未經(jīng)授權(quán)的發(fā)布和拷貝。這在一定程度上是由于新技術(shù)帶來(lái)了發(fā)布和拷貝的實(shí)用性及可行性的提高。例如，用于存儲(chǔ)和傳輸壓縮音頻文件的MP3格式能夠進(jìn)行大規(guī)模的可用錄音的發(fā)布。舉例來(lái)說(shuō)，一首歌曲的30或40兆字節(jié)的數(shù)字PCM(脈沖編碼調(diào)制)錄音能夠被壓縮成3或4兆字節(jié)的MP3文件。利用標(biāo)準(zhǔn)的56kbps撥號(hào)連接到因特網(wǎng)，在幾分鐘后就能將這個(gè)MP3文件下載到用戶的計(jì)算機(jī)上。這例如可能會(huì)使惡意方能夠提供直接的撥號(hào)服務(wù)以供下載MP3編碼的歌曲。此外，寬帶因特網(wǎng)連接的傳入促使了諸如MPEG視頻之類的甚至更大文件的下載。MP3編碼的歌曲的非法拷貝隨后能夠利用軟件或硬件設(shè)備來(lái)再現(xiàn)或是能被解壓縮并存儲(chǔ)在可記錄的CD上以供在常規(guī)的CD播放器上播放。
已經(jīng)提供了許多用于限制防止拷貝的內(nèi)容資料的再現(xiàn)的技術(shù)。安全數(shù)字音樂(lè)創(chuàng)始(SDMI)等等主張使用″數(shù)字水印″來(lái)防止未經(jīng)授權(quán)的拷貝。
根據(jù)上述情況，可以使用用于防止拷貝的數(shù)字水印。然而，數(shù)字水印的使用不限于防止拷貝而是還可以被用于所謂的法庭追蹤，其中將水印嵌入在例如經(jīng)由電子內(nèi)容傳送系統(tǒng)發(fā)布的文件中，并被用于例如追蹤因特網(wǎng)上非法拷貝的內(nèi)容。此外，水印還能夠用于監(jiān)視廣播電臺(tái)(例如，商業(yè)廣告節(jié)目)；或者用于驗(yàn)證目的等。
已經(jīng)提供了用于直接在編碼的比特流中嵌入水印的技術(shù)。這種技術(shù)時(shí)常被稱為比特流水印。此外，在PCT專利申請(qǐng)WO 01/49363A1的‘method and System of Digital Watermarking for CompressedAudio(用于壓縮音頻的數(shù)字水印的方法和系統(tǒng))’中或者在Christian Neubauer和Jurgen Herre所著的‘Audio Watermarkingof MPEG-2AAC Bitstreams(MPEG-2AAC比特流的音頻水印)’(第108次會(huì)議，巴黎，2000年2月，美國(guó)聲頻工程學(xué)會(huì)，預(yù)印版本5101。)中可以找到比特流水印的說(shuō)明。
還已經(jīng)提出了用于直接在未壓縮的信號(hào)(也稱為基帶信號(hào))中嵌入水印的技術(shù)，并且存在幾種用于在原始的未壓縮信號(hào)中嵌入水印的已知技術(shù)。例如，可以將水印直接嵌入在隨后可以被編碼的PCM(脈沖編碼調(diào)制)信號(hào)中。
在A.N.Lemma、J.Aprea、W.Oomen和L.van de Kerkhof所著的″A temporal domain audio watermarking technique(時(shí)間域音頻水印技術(shù))″(有關(guān)信號(hào)處理的IEEE學(xué)報(bào)，第51卷，第4期，2003年4月，第1088-1097頁(yè)，電子和電氣工程師協(xié)會(huì))中可以找到用于在基帶信號(hào)中嵌入水印的水印系統(tǒng)的例子。
當(dāng)然，水印檢測(cè)過(guò)程的性能和特性是基于水印的系統(tǒng)成功的主要因素。根據(jù)上面所述的解決方案的用于檢測(cè)嵌入式水印的方法包括兩階段的解決方案，其中在第一階段估計(jì)單獨(dú)的水印符號(hào)，多個(gè)所估計(jì)的水印符號(hào)與第二階段中的已知水印圖案相關(guān)，并且依據(jù)相關(guān)度來(lái)作出檢測(cè)判斷。在A.N.Lemma、J.Aprea、W.Oomen和L.vandeKerkh所著的″A Temporal Domain Audio Watermarking Technique(時(shí)間域音頻水印技術(shù))″(有關(guān)信號(hào)處理的IEEE學(xué)報(bào)，第51卷，第4期，2003年4月，第1088-1097頁(yè)，電子和電氣工程師協(xié)會(huì))中可以找到這種水印檢測(cè)方法的更多細(xì)節(jié)。
然而，盡管這樣的檢測(cè)器具有水印檢測(cè)的用途，但是它對(duì)可能影響性能的噪聲敏感。噪聲例如可以包括例如公共信號(hào)處理(例如，音頻壓縮，動(dòng)態(tài)振幅壓縮，等等)所引入的失真或廣播鏈中所引入的噪聲。噪聲可能會(huì)令檢測(cè)器表明信號(hào)包括水印不過(guò)呈現(xiàn)不出任何東西或者所述檢測(cè)器可能沒(méi)能檢測(cè)嵌入在信號(hào)中的水印。所以，如果能夠?qū)崿F(xiàn)性能改善特別是檢測(cè)精確度提高則它將是有利的。
此外，在實(shí)際的實(shí)施方式中，重要的是使水印檢測(cè)的復(fù)雜度和計(jì)算要求最小化。然而，性能改善和檢測(cè)的可靠性通常是以增加處理和復(fù)雜度為代價(jià)而實(shí)現(xiàn)的。
因此，改進(jìn)后的水印檢測(cè)的系統(tǒng)將是有利的并且特別是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)性能改善、復(fù)雜度降低和/或?qū)嵤┓绞胶?jiǎn)化的系統(tǒng)將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明優(yōu)選地設(shè)法單獨(dú)地或以任何組合方式減輕、減少或除去上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明的特征，提供了一種檢測(cè)第一信號(hào)中的水印的方法，所述方法包括下列步驟接收可能具有嵌入在原始信號(hào)中的水印的第一信號(hào)；接收與原始信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)；將所述信號(hào)分成多個(gè)片段，每一個(gè)片段都與水印符號(hào)相對(duì)應(yīng)；并且對(duì)于每一個(gè)片段執(zhí)行下列步驟響應(yīng)于所述片段的第一部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合和第一部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合來(lái)確定第一部分的第一特性，響應(yīng)于所述片段的第二部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合和第二部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合來(lái)確定第二部分的第二特性，以及響應(yīng)于第一特性和第二特性來(lái)確定所述片段的水印符號(hào)估計(jì)值；以及通過(guò)將水印符號(hào)估計(jì)值與參考水印符號(hào)圖案相比較來(lái)判斷水印是否被嵌入。
發(fā)明人的當(dāng)前發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，性能改善可以通過(guò)使用所通知的水印檢測(cè)、特別是通過(guò)使用與水印符號(hào)相對(duì)應(yīng)的片段的不同部分中的原始信號(hào)的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。
具體地說(shuō)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在有噪聲的情況下水印檢測(cè)的可靠性提高。此外，與原始信號(hào)相關(guān)的信息的使用可以在沒(méi)有不能接受的復(fù)雜度或計(jì)算資源增加的情況下實(shí)現(xiàn)，并且水印檢測(cè)非常適合于實(shí)際的實(shí)施方式。
第二信號(hào)可以從任何適當(dāng)?shù)脑茨抢锝邮詹⑶铱梢砸匀魏芜m當(dāng)?shù)母袷絹?lái)提供與原始信號(hào)相關(guān)的信息。具體地說(shuō)，第二信號(hào)可以是相同的或者與全部或部分原始信號(hào)相似。第二信號(hào)的源還可以是外部或內(nèi)部的源。此外，第一和第二信號(hào)可以被一起或獨(dú)立地接收。
水印符號(hào)估計(jì)值與參考水印符號(hào)圖案之間的比較具體地說(shuō)可以包括水印符號(hào)估計(jì)值與參考水印符號(hào)圖案之間的相關(guān)性。
根據(jù)本發(fā)明的特征，確定第一特性的步驟包括確定第一部分中的第一信號(hào)的包絡(luò)特性。
包絡(luò)特性具體地說(shuō)可以是第一信號(hào)的絕對(duì)振幅值的總和和/或平均數(shù)和/或變化。這可以提供特別適宜的用于估計(jì)水印符號(hào)的參數(shù)。另外或作為選擇，第二特性包括確定第二部分中的第一信號(hào)的包絡(luò)特性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，確定第一特性的步驟包括確定第一部分中的第二信號(hào)的包絡(luò)特性。
包絡(luò)特性具體地說(shuō)可以是第二信號(hào)的絕對(duì)振幅值的總和和/或平均數(shù)和/或變化。這可以提供特別適宜的用于估計(jì)水印符號(hào)的參數(shù)。另外或作為選擇，第二特性包括確定第二部分中的第一信號(hào)的包絡(luò)特性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，確定第一特性的步驟包括將第一特性確定為第一部分中的第一信號(hào)的包絡(luò)特性與第一部分中的第二信號(hào)的包絡(luò)特性之間的第一關(guān)系。
與所接收的信號(hào)和原始無(wú)水印嵌入的信號(hào)相關(guān)聯(lián)的包絡(luò)特性之間的關(guān)系可以提供特別有利的水印符號(hào)指示。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，第一關(guān)系是比率。這個(gè)關(guān)系可以提供特別有利的性能以及可接受的資源復(fù)雜度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，確定第二特性的步驟包括將第二特性確定為第二部分中的第一信號(hào)的包絡(luò)特性與第二部分中的第二信號(hào)的包絡(luò)特性之間的第二比率，并且確定水印符號(hào)估計(jì)值的步驟包括將水印符號(hào)估計(jì)值確定為第一比率和第二比率的數(shù)學(xué)函數(shù)。
不同部分中的包絡(luò)特性的比率之間的關(guān)系可以為適當(dāng)?shù)乃》?hào)形狀提供特別適宜且準(zhǔn)確的存在水印的指示。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，所述數(shù)學(xué)關(guān)系包括減法。這可以為確定的水印符號(hào)形狀提供特別適宜的數(shù)學(xué)關(guān)系，特別是對(duì)于基本上雙相窗符號(hào)形狀。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，所述方法還包括響應(yīng)于水印符號(hào)的符號(hào)形狀來(lái)確定第一特性的屬性的步驟。
作為選擇或者另外，所述方法包括響應(yīng)于水印符號(hào)的符號(hào)形狀來(lái)確定第二特性的屬性的步驟。
例如，取決于水印符號(hào)的符號(hào)形狀，作為選擇或者另外考慮振幅特性或能量特性可能是有利的。因此，水印檢測(cè)對(duì)于給定的符號(hào)形狀來(lái)說(shuō)可能尤其是用戶化的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，所述方法還包括提取第一信號(hào)的第一部分并且通過(guò)僅僅處理第一部分來(lái)執(zhí)行分段和水印符號(hào)估計(jì)值的步驟。優(yōu)選地，提取第一部分的步驟包括濾波第一信號(hào)。例如，水印檢測(cè)可以包括第一信號(hào)的帶通濾波器。這可以提供改善的檢測(cè)性能，特別是第一部分的提取可以與水印嵌入中所執(zhí)行的相似過(guò)程相兼容。
優(yōu)選地，所述水印是倍增水印。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于檢測(cè)第一信號(hào)中的水印的設(shè)備，所述方法包括用于接收可能具有嵌入在原始信號(hào)中的水印的第一信號(hào)的裝置；用于接收與原始信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)的裝置；用于將所述信號(hào)分成多個(gè)片段的裝置，每一個(gè)片段都與水印符號(hào)相對(duì)應(yīng)；和作用于每一個(gè)片段的裝置，對(duì)于每一個(gè)片段，該裝置響應(yīng)于所述片段的第一部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合和第一部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合來(lái)確定第一部分的第一特性，響應(yīng)于所述片段的第二部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合和第二部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合來(lái)確定第二部分的第二特性，以及響應(yīng)于第一特性和第二特性來(lái)確定所述片段的水印符號(hào)估計(jì)值；和用于通過(guò)將水印符號(hào)估計(jì)值與參考水印符號(hào)圖案相比較來(lái)判斷水印是否被嵌入的裝置。
通過(guò)參考下文中所述的實(shí)施例進(jìn)行闡述，本發(fā)明的這些及其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


將參照附圖僅僅按舉例的方式來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1舉例說(shuō)明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于嵌入倍增水印的水印嵌入器；圖2舉例說(shuō)明了用于根據(jù)水印符號(hào)來(lái)生成水印樣本的系統(tǒng)；
圖3舉例說(shuō)明了適合于圖1的水印嵌入器的升余弦窗符號(hào)形狀；圖4舉例說(shuō)明了適合于圖1的水印嵌入器的雙相窗符號(hào)形狀；圖5舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的水印檢測(cè)器的框圖；和圖6舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)水印的方法。
具體實(shí)施例方式
下列描述集中在適用于探測(cè)倍增水印的本發(fā)明的實(shí)施例，但是將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，本發(fā)明不限于這個(gè)特定的應(yīng)用。
最初，將描述用于嵌入倍增水印的系統(tǒng)。該系統(tǒng)與A.N.Lemma、J.Aprea、W.Oomen和L.van de Kerkhof所著的″A temporal domainaudio watermarking technique(時(shí)間域音頻水印技術(shù))″(有關(guān)信號(hào)處理的IEEE學(xué)報(bào)，第51卷，第4期，2003年4月，第1088-1097頁(yè)，電子和電氣工程師協(xié)會(huì))中所述的系統(tǒng)相兼容，在其中可以找到更多細(xì)節(jié)。
圖1舉例說(shuō)明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于嵌入倍增水印的水印嵌入器。
水印嵌入器接收待加水印的基帶信號(hào)的樣本x[n]。所述樣本被饋送到具有脈沖響應(yīng)h[n]的基帶濾波器101。因此，濾過(guò)信號(hào)xb[n]＝x[n]*h[n]，其中*表示發(fā)生卷積運(yùn)算。濾過(guò)信號(hào)xb[n]被饋送到乘法器103，其中它乘以水印樣本w[n]以產(chǎn)生樣本xb[n]·w[n]，其被饋送到按某一數(shù)值α縮放所述樣本的定標(biāo)單元105。加法器107中將所得的樣本值加到原始樣本x[n]上。因此，水印嵌入器所產(chǎn)生的信號(hào)為y[n]＝x[n]+α·xb[n]·w[n]具體地說(shuō)，α相當(dāng)于可由音質(zhì)模型動(dòng)態(tài)控制的水印的嵌入強(qiáng)度。
選擇水印w[n]，使得其與xb[n]的相乘主要地修改xb[n]的短時(shí)間包絡(luò)。
圖2舉例說(shuō)明了用于根據(jù)水印符號(hào)來(lái)生成水印樣本的系統(tǒng)。
首先，有限長(zhǎng)度、零均值、均勻分布的隨機(jī)序列wdi[k]Wdi[k]∈[-1，1]其中k＝0，1，…，Lw-1，其中Lw是水印中符號(hào)的數(shù)量。照?qǐng)D2的系統(tǒng)將水印圖案轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度為L(zhǎng)w·Ts的周期性、緩慢變化的窄帶信號(hào)wi[n]，其中Ts是樣本中的符號(hào)長(zhǎng)度。
水印符號(hào)wdi[k]在上采樣器201中按因數(shù)Ts被向上采樣。
wdi[n]＝wdi[n/Ts]，其中n＝0，Ts，2Ts…否則為0。
繼而，由卷積元件203中的窗口成形函數(shù)s[n]來(lái)濾波上采樣信號(hào)wi[n]＝wdi[n]*s[n]因此，窗口形狀對(duì)應(yīng)于水印符號(hào)的符號(hào)形狀。繼而，wi[n]被用作為圖1的水印嵌入器的水印樣本w[n]。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)水印系統(tǒng)的性能取決于窗口成形函數(shù)，由此將要取決于水印符號(hào)形狀。圖3舉例說(shuō)明了適用于圖1的水印嵌入器的升余弦窗符號(hào)形狀，而圖4舉例說(shuō)明了適用于圖1的水印嵌入器的雙相窗符號(hào)形狀。下列描述將集中在采用雙相窗符號(hào)形狀的實(shí)施例，不過(guò)將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，其它實(shí)施例也可以使用其它的窗符號(hào)形狀。
圖5舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的水印檢測(cè)器500的框圖。
所述水印檢測(cè)器500包括接收第一信號(hào)的第一接收器501。第一信號(hào)可能或者可能不包括水印，并且所述水印檢測(cè)器500被設(shè)置成檢測(cè)第一信號(hào)是否包括水印。具體地說(shuō)，如上所述，第一信號(hào)可能包括嵌入到信號(hào)中的倍增水印。
所述水印檢測(cè)器500還包括可操作用于接收第二信號(hào)的第二接收器503，所述第二信號(hào)相當(dāng)于在嵌入水印之前的第一信號(hào)的原始信號(hào)。具體地說(shuō)，第二信號(hào)可能存在于原始信號(hào)的信號(hào)樣本x[n]中。
第一接收器501耦合于第一分段器505。在一些實(shí)施例中，第一分段器505包括用于處理第一信號(hào)以便提取該第一信號(hào)的特定部分的裝置。具體地說(shuō)，如果原始信號(hào)x[n]被水印嵌入器中的濾波器h[n]所濾波，則第一分段器505包括相似的用于提取與水印嵌入器的濾波器相同頻率范圍的濾波器。
第一分段器505可操作用于將所接收的信號(hào)劃分成多個(gè)片段，其中每一個(gè)片段都對(duì)應(yīng)于一個(gè)水印符號(hào)。在下文中，為清楚和簡(jiǎn)明起見，當(dāng)前描述將集中在其中使水印嵌入器和水印檢測(cè)器500同步的實(shí)施例。然而，將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，在其它實(shí)施例中，水印檢測(cè)器500可以包括用于使水印檢測(cè)器500與水印嵌入器達(dá)到同步以便第一分段器505可以將第一信號(hào)分段成適當(dāng)?shù)姆?hào)片段的進(jìn)一步功能。這種功能例如可以基于本領(lǐng)域眾所周知的指紋技術(shù)。
所述水印檢測(cè)器500進(jìn)一步包括耦合于第二接收器503且可操作用于將第二信號(hào)分段成與水印符號(hào)相對(duì)應(yīng)的片段的第二分段器507。因此，第一和第二分段器505、507為每一個(gè)水印符號(hào)產(chǎn)生同步的樣本集合。
第一和第二分段器505、507耦合于可操作用于確定每一個(gè)水印符號(hào)的部分或間隔的第一特性的第一部分處理器509。
在所描述的實(shí)施例中，第一部分處理器509每次處理一個(gè)水印符號(hào)。最初，第一部分處理器509選擇對(duì)應(yīng)于當(dāng)前水印符號(hào)的特定部分的當(dāng)前水印符號(hào)的樣本集合。然后，繼續(xù)響應(yīng)于給定部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值以及給定部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值，確定這個(gè)部分的第一特性。具體地說(shuō)，第一部分處理器509產(chǎn)生表明第一部分中的兩個(gè)信號(hào)的包絡(luò)特性的第一特性。因此，第一特性表示在水印符號(hào)周期的特定間隔中可能加水印的信號(hào)和原始信號(hào)的相對(duì)包絡(luò)特性。
類似地，第一和第二分段器505、507耦合于可操作用于確定與不同的第二部分或每一個(gè)水印符號(hào)的間隔相關(guān)的第二特性的第二部分處理器511。
在所描述的實(shí)施例中，第二部分處理器511每次也處理一個(gè)水印符號(hào)。類似于第一部分處理器509，第二部分處理器511也選擇對(duì)應(yīng)于當(dāng)前水印符號(hào)的特定(但不同)部分的當(dāng)前水印符號(hào)的樣本集合。然后，繼續(xù)響應(yīng)于給定部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值以及給定部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值，確定這個(gè)部分的第二特性。具體地說(shuō)，第二部分處理器511產(chǎn)生表明第二部分中的兩個(gè)信號(hào)的包絡(luò)特性的第二特性。因此，第二特性表示在水印符號(hào)周期的特定間隔中可能加水印的信號(hào)和原始信號(hào)的相對(duì)包絡(luò)特性。
具體地說(shuō)，在所描述的實(shí)施例中，第一和第二部分處理器509、511執(zhí)行相同的處理，但是對(duì)水印符號(hào)的不同部分執(zhí)行的。因此，第一和第二特性表示給定參數(shù)(或參數(shù)組合)可能怎樣在水印符號(hào)的不同部分中變化。因此，取決于水印符號(hào)形狀，如果水印呈現(xiàn)而不是如果沒(méi)有水印呈現(xiàn)，則可以假定第一和第二特性以確定的方式變化。通過(guò)響應(yīng)于原始信號(hào)的已知參數(shù)確定第一和第二特性，可以預(yù)期更可靠且可預(yù)測(cè)的變化。
第一和第二部分處理器509、511耦合于水印符號(hào)估計(jì)器513并且給這個(gè)水印符號(hào)估計(jì)器饋送第一特性和第二特性。水印符號(hào)估計(jì)器513響應(yīng)于第一和第二特性來(lái)估計(jì)當(dāng)前水印符號(hào)。對(duì)多個(gè)水印符號(hào)重復(fù)所述過(guò)程并且將這些饋送到判定單元515。
判定單元515可操作用于將水印符號(hào)估計(jì)值同參考水印符號(hào)圖案相比較。具體地說(shuō)，水印符號(hào)估計(jì)值與參考水印符號(hào)圖案相關(guān)，并且所述相關(guān)性是十分高的，所述判定單元515確定水印被嵌入在第一信號(hào)中，否則它確定水印未被嵌入。
圖6舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)水印的方法。所述方法適用于圖5的水印檢測(cè)器并且將參考利用包絡(luò)特性的特定實(shí)施例加以描述。將進(jìn)一步參考可能具有利用參考圖1的水印嵌入器描述的所述方法嵌入的水印的信號(hào)來(lái)描述所述方法。
在步驟601中，接收可能包括水印的第一信號(hào)。利用濾波器hb濾波第一信號(hào)以生成濾過(guò)信號(hào)yb[n]。濾波器hb相當(dāng)于水印嵌入器100的濾波器h，并且具體地說(shuō)，是與h具有相同頻率響應(yīng)的帶通濾波器。因此，hb如用于水印嵌入那樣而簡(jiǎn)單地提取相同的頻帶。因此yb[n]≈y[n]＝(1+α·w[n])·xb[n]在步驟603中，可能從內(nèi)部源接收第二信號(hào)，其相當(dāng)于加水印前的原始信號(hào)x[n]。
步驟603之后是步驟605，在其中(濾波后的)第一和第二信號(hào)被分段成與水印符號(hào)相對(duì)應(yīng)的各個(gè)片段。因此，在濾波之后，第一信號(hào)被分段成長(zhǎng)度為Ts的幀。用k表示幀數(shù)，并且假設(shè)wk[n]＝wdi[k]s[n]是水印符號(hào)Wdi[k]的水印信號(hào)的第n個(gè)樣本，片段k中的加水印的信號(hào)是由下式給出的yb，k[n]＝(1+α·wdi[k]s[n])·xb，k[n]其中s[n]是圖4的雙相窗口成形函數(shù)，而wdi[k]是所嵌入的水印序列的第k個(gè)水印符號(hào)的估計(jì)值。
在進(jìn)一步的步驟中，嘗試估計(jì)給定的已知信號(hào)yb，k[n]的wdi[k]。
下列包絡(luò)值可以根據(jù)與水印符號(hào)k相對(duì)應(yīng)的前半和后半片段來(lái)確定
Σn=0Ts/2-1|yb,k[n]|=Σn=0Ts/2-1|(1+αwdi[k]s[n])xb,k[n]|]]>Σn=Ts/2Ts-1|yb,k[n]|=Σn=Ts/2Ts-1|(1+αwdi[k]s[n])xb,k[n]|]]>圖4的雙相窗的粗略近似值可以由下式給出0for0≤n＜Ts/61forTs/6≤n＜2Ts/6-1s[n]＝0for2Ts/6-1≤n＜4Ts/6-1-1 for4Ts/6-1≤n＜5Ts/6-10for5Ts/6-1≤n＜Ts-1插入這個(gè)近似值得到下列近似值Σn=Ts/62Ts/6-1|yb,k[n]|=(1+αwdi[k])Σn=Ts/62Ts/6-1|xb,k[n]|]]>Σn=4Ts/65Ts/6-1|yb,k[n]|=(1-αwdi[k])Σn=4Ts/65Ts/6-1|xb,k[n]|]]>注意如果|α·w[k]|≤1唯一的近似值是s[n]的近似值。由于yb，k[n](即，帶通濾波的水印信號(hào))和xb，k[n](即，帶通濾波的寄宿信號(hào))都是已知的，水印信號(hào)wdi[k]能夠由下式推導(dǎo)而來(lái)wdi[k]=12α(Σn=Ts/62TS/6-1|yb,k[n]|Σn=Ts/62Ts/6-1|xb,k[n]|-Σn=4Ts/65Ts/6-1|yb,k[n]|Σn=4Ts/65Ts/6-1|xb,k[n]|)]]>在所描述的實(shí)施例中，上述解決方案是用于確定符號(hào)估計(jì)值的。
具體地說(shuō)，步驟605之后是步驟607，在其中按下式處理來(lái)自于Ts/6≤n＜2Ts/6-1的樣本以確定第一特性c1=Σn=Ts/62Ts/6-1|yb,k[n]|Σn=Ts/62Ts/6-1|xb,k[n]|]]>因此，步驟607包括將第一特性作確定為第一和第二信號(hào)的包絡(luò)特性。
步驟607之后是步驟609，在其中按下式處理來(lái)自于4Ts/6-1≤n＜5Ts/6-1的樣本以確定第二特性c2=Σn=4Ts/65Ts/6-1|yb,k[n]|Σn=4Ts/65Ts/6-1|xb,k[n]|]]>因此，步驟609包括將第二特性確定為第一和第二信號(hào)的包絡(luò)特性。
步驟609之后是步驟611，在其中按下式根據(jù)第一和第二特性來(lái)估計(jì)水印符號(hào)wdi[k]=12α(c1-c2)]]>步驟611之后是步驟613，在其中確定是否已經(jīng)估計(jì)出水印序列的所有水印符號(hào)。如果沒(méi)有，所述方法返回到步驟607。否則，所述方法繼續(xù)步驟615，其中所估計(jì)的水印符號(hào)序列與參考水印符號(hào)圖案相關(guān)。如果所述相關(guān)性超過(guò)閾值，則判定第一信號(hào)包括水印，而如果低于閾值，則判定第一信號(hào)不包括水印。
因此，所描述的實(shí)施例提供了一種用于具有高性能且特別是具有高水印檢測(cè)可靠性的檢測(cè)水印系統(tǒng)。此外，所述方法特別適合于固件或軟件處理單元形式的實(shí)施方式并且可以以較低的復(fù)雜度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
用于估計(jì)水印符號(hào)的確切參數(shù)和特性可能取決于水印符號(hào)的確切符號(hào)形狀。所以，可以響應(yīng)于水印符號(hào)的符號(hào)形狀來(lái)確定第一特性和/或第二特性的屬性。例如，可以確定不同符號(hào)形狀的不同公式和等式，并且取決于所用的特定符號(hào)形狀，可以改變所述操作。
本發(fā)明能夠以任何適宜的形式實(shí)現(xiàn)，包括硬件、軟件、固件或這些的組合任何。然而，優(yōu)選地，本發(fā)明是作為運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理器和/或數(shù)字信號(hào)處理器上的計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明實(shí)施例的元件和組件可以以任何適宜的方式物理地、功能上地和邏輯地實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，所述功能可以以單個(gè)單元、以多個(gè)單元或者作為其它功能單元的一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。照此，本發(fā)明可以以單個(gè)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)或者可以物理地和功能上地在不同的單元和處理器之間發(fā)布。
盡管已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是并不意在限于這里所述的特定形式。相反，本發(fā)明的范圍僅僅由所附的權(quán)利要求加以限定。在權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”不排除其它元件或步驟的存在。此外，盡管分別地列出，多個(gè)裝置、元件或方法步驟可以由例如單個(gè)單元或處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，盡管可以將單獨(dú)的特征包含在不同的權(quán)利要求中，這些可以被優(yōu)選地加以組合，并且不同權(quán)利要求中的包含不意味著特征的組合是不可行的和/或沒(méi)有利的。另外，單獨(dú)的引用不排除多個(gè)。因此，對(duì)″一″、″一個(gè)″、″第一″、″第二″等等的引用不排除多個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)第一信號(hào)中的水印的方法，所述方法包括下列步驟接收(601)可能具有嵌入在原始信號(hào)中的水印的第一信號(hào)；接收(603)與原始信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)；將所述信號(hào)分段(605)成多個(gè)片段，每一個(gè)片段都與水印符號(hào)相對(duì)應(yīng)；并且對(duì)于每一個(gè)片段執(zhí)行下列步驟響應(yīng)于所述片段的第一部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合和第一部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合來(lái)確定(607)第一部分的第一特性，響應(yīng)于所述片段的第二部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合和第二部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合來(lái)確定(609)第二部分的第二特性，以及響應(yīng)于第一特性和第二特性來(lái)確定(611)所述片段的水印符號(hào)估計(jì)值；以及通過(guò)將水印符號(hào)估計(jì)值與參考水印符號(hào)圖案相比較來(lái)判斷(615)水印是否被嵌入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定(607)第一特性的步驟包括確定第一部分中的第一信號(hào)的包絡(luò)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定(607)第一特性的步驟包括確定第一部分中的第二信號(hào)的包絡(luò)特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定(607)第一特性的步驟包括將第一特性確定為第一部分中的第一信號(hào)的包絡(luò)特性和第一部分中的第二信號(hào)的包絡(luò)特性之間的第一關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中第一關(guān)系是比率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中確定(609)第二特性的步驟包括將第二特性確定為第二部分中的第一信號(hào)的包絡(luò)特性和第二部分中的第二信號(hào)的包絡(luò)特性之間的第二比率，并且確定水印符號(hào)估計(jì)值的步驟(615)包括將水印符號(hào)估計(jì)值確定為第一比率和第二比率的數(shù)學(xué)函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述數(shù)學(xué)關(guān)系包括減法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中水印符號(hào)的符號(hào)形狀基本上是雙相窗符號(hào)形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括響應(yīng)于水印符號(hào)的符號(hào)形狀來(lái)確定第一特性的屬性的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括提取第一信號(hào)的第一部分并且通過(guò)僅僅處理第一部分來(lái)執(zhí)行分段和水印符號(hào)估計(jì)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提取第一部分的步驟包括濾波第一信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水印是倍增水印。
13.一種用于檢測(cè)第一信號(hào)中的水印的設(shè)備，所述方法包括用于接收可能具有嵌入在原始信號(hào)中的水印的第一信號(hào)的裝置(501)；用于接收與原始信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)的裝置(503)；用于將所述信號(hào)分段成多個(gè)片段的裝置(505、507)，每一個(gè)片段都與水印符號(hào)相對(duì)應(yīng)；和作用于每一個(gè)片段的裝置(509、511、513)，對(duì)于每一個(gè)片段，該裝置響應(yīng)于所述片段的第一部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合和第一部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合來(lái)確定第一部分的第一特性，響應(yīng)于所述片段的第二部分中的第一信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合和第二部分中的第二信號(hào)的數(shù)據(jù)值集合來(lái)確定第二部分的第二特性，以及響應(yīng)于第一特性和第二特性來(lái)確定所述片段的水印符號(hào)估計(jì)值；以及用于通過(guò)將水印符號(hào)估計(jì)值與參考水印符號(hào)圖案相比較來(lái)判斷水印是否被嵌入的裝置(515)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于利用通知檢測(cè)來(lái)檢測(cè)水印的系統(tǒng)。接收可能具有嵌入式水印的第一信號(hào)(601)作為與原始信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第二信號(hào)。將所述信號(hào)分段(605)成信條片段。對(duì)于每一個(gè)信條片段，響應(yīng)于這些部分中的第一和第二信號(hào)為第一部分確定第一特性曲線以及為第二部分確定第二特性曲線。具體地說(shuō)，確定平均包絡(luò)之間的比率。因此，第一和第二特性曲線表示在水印信條期間包絡(luò)的變化。根據(jù)第一和第二特性曲線來(lái)確定水印信條估計(jì)值(611)。將所估計(jì)的水印信條的序列同參考水印信條相比較并且依據(jù)比較結(jié)果來(lái)判斷水印信條是否存在(615)。本發(fā)明尤其適用于改進(jìn)的倍增水印的檢測(cè)。
文檔編號(hào)G10L19/018GK1894741SQ200480036988
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
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