專利名稱：水印檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)信息信號(hào)中的水印。
加水印是一種把某種標(biāo)簽加到信息信號(hào)的技術(shù)。在其上加上水印的信息信號(hào)代表數(shù)據(jù)文件、靜止圖像、視頻、音頻或任何其它種類的媒體內(nèi)容。標(biāo)簽在信息信號(hào)被分發(fā)之前嵌入到信息信號(hào)。標(biāo)簽通常以在正常條件下不可感知的方式被加上，以使得它不惡化信息信號(hào)，例如被加到音頻文件上的水印在正常收聽條件下應(yīng)當(dāng)是聽不見的。然而，水印應(yīng)當(dāng)是足夠魯棒的，即使在信息信號(hào)在傳輸期間經(jīng)受諸如編碼或壓縮、調(diào)制等的正常的處理時(shí)仍舊是可檢測(cè)的。
許多加水印方案利用相關(guān)作為檢測(cè)技術(shù)，在測(cè)試中的信號(hào)與包含已知的水印的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)。在這些系統(tǒng)中，水印的存在由相關(guān)的結(jié)果中一個(gè)或多個(gè)峰表示。Ton Kalker等，“A Video WatermarkingSystem for Broadcast Monitoring”，Proceedings of the SPIE，Bellingham，Virginia vol.3657，25 January 1999，pp.103-112的論文描述用于檢測(cè)廣播視頻內(nèi)容中水印的存在的方案。在該論文中，把最終得到的相關(guān)峰的高度與閾值進(jìn)行比較，以決定音頻視頻內(nèi)容是否加水印。閾值被選擇為使得假陽性概率(當(dāng)事實(shí)上音頻視頻未加水印時(shí)聲稱存在水印的概率)適當(dāng)?shù)氐?。典型的閾值?σ(即，相關(guān)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差的5倍)。
在大多數(shù)應(yīng)用中，加水印的內(nèi)容將經(jīng)受在水印被嵌入在內(nèi)容中的點(diǎn)與水印的位置被檢測(cè)出的點(diǎn)之間的各種處理操作。內(nèi)容處理的通常的例子是有損壓縮，諸如MPEG編碼。典型地，處理的影響是降低通常預(yù)期在水印檢測(cè)處理期間出現(xiàn)的相關(guān)峰。因此，當(dāng)試圖檢測(cè)經(jīng)受這樣的處理的內(nèi)容中的水印時(shí)，基于尋找相關(guān)峰的水印檢測(cè)技術(shù)的性能大大地降低。
本發(fā)明尋求提供一種檢測(cè)信息信號(hào)中的水印的改進(jìn)的方法。
因此，本發(fā)明的第一方面提供一種檢測(cè)信息信號(hào)中的水印的方法，包括
通過把信息信號(hào)與水印，對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置，進(jìn)行相關(guān)而得到一組相關(guān)結(jié)果；計(jì)算基于從總的結(jié)果組選擇的結(jié)果的集群的一個(gè)度量值；以及把計(jì)算的度量值與表示代表相關(guān)峰的集群的集群閾值進(jìn)行比較。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)試圖通過使用相關(guān)技術(shù)來檢測(cè)水印時(shí)許多信息信號(hào)在分發(fā)期間的經(jīng)歷會(huì)具有模糊相關(guān)峰的影響。通過使用基于相關(guān)結(jié)果的集群的度量值而不是孤立的結(jié)果，有可能識(shí)別加水印的內(nèi)容，即使在處理或其它攻擊已惡化水印的質(zhì)量，減小相關(guān)峰的高度到低于通常被用于檢測(cè)的閾值的情形下。這改進(jìn)水印檢測(cè)器的性能和水印有用負(fù)荷的提取。
檢測(cè)在一項(xiàng)媒體內(nèi)容中僅僅很弱地存在的水印的能力也提供允許水印更弱地嵌入在內(nèi)容中的任選項(xiàng)，由此減小其在潛在的欺詐方的監(jiān)視下的可視度，或減小其在正常的觀看條件下的感知度。
一個(gè)優(yōu)選的度量值是集群的均方值，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它提供相關(guān)峰的存在的特別好的指示。
可以對(duì)于從總的結(jié)果組中選擇的多個(gè)不同的集群中的每個(gè)計(jì)算度量值。實(shí)際上，可以對(duì)于在相關(guān)結(jié)果組中其中心為每個(gè)相關(guān)結(jié)果的結(jié)果的集群計(jì)算度量值。然而，更有效的方法使用識(shí)別可能代表相關(guān)峰的候選的結(jié)果集群的初始級(jí)。度量值只需要對(duì)于候選的集群進(jìn)行計(jì)算，由此大大地減小計(jì)算量。
這里描述的功能可以以軟件、硬件或它們的組合被實(shí)施。因此，本發(fā)明的另一個(gè)方面提供用于執(zhí)行方法的軟件。將會(huì)看到，軟件可以在設(shè)備的工作期限期間的任意點(diǎn)被安裝在主機(jī)設(shè)備。軟件可被存儲(chǔ)在電子存儲(chǔ)器裝置、硬盤、光盤或其它機(jī)器可讀的存儲(chǔ)媒體。軟件可以作為在機(jī)器可讀的媒體上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品被傳遞或它可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接被直接下載到設(shè)備。
本發(fā)明的另外的方面提供用于執(zhí)行該方法的任何步驟的水印檢測(cè)器，和用于呈現(xiàn)響應(yīng)于水印檢測(cè)器的輸出的信息信號(hào)的設(shè)備。
雖然所描述的實(shí)施例引用處理圖像或視頻信號(hào)(包括數(shù)字影院內(nèi)容)，但將會(huì)看到，信息信號(hào)可以是代表音頻或任何其它種類的媒體內(nèi)容的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參照附圖僅僅作為例子描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1顯示把水印嵌入到一項(xiàng)內(nèi)容中的已知方法；圖2顯示用于檢測(cè)在一項(xiàng)內(nèi)容中水印的存在的第一裝置；圖3顯示在檢測(cè)方法中使用的相關(guān)結(jié)果的表和結(jié)果的集群的選擇；圖4顯示相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)的曲線圖；圖5和6顯示說明檢測(cè)器和方法的性能的曲線圖；圖7顯示用于檢測(cè)在一項(xiàng)內(nèi)容中水印的存在的第二裝置；圖8和9顯示相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)的表和識(shí)別重大的集群的處理過程；圖10顯示用于呈現(xiàn)體現(xiàn)水印檢測(cè)器的內(nèi)容的設(shè)備。
作為基礎(chǔ)知識(shí)，并且為了理解本發(fā)明，參照?qǐng)D1概略地描述嵌入水印的處理過程。水印圖案w(K)通過使用一個(gè)或多個(gè)基本水印圖案w被構(gòu)建。在數(shù)據(jù)的有用負(fù)荷要由水印載送的場(chǎng)合下，使用多個(gè)基本水印圖案。水印圖案w(K)根據(jù)要被嵌入的有用負(fù)荷--多比特代碼K--進(jìn)行選擇。代碼通過選擇多個(gè)基本圖案w和把它們互相偏移特定的距離和方向而被代表。組合的水印圖案w(K)代表可以加到內(nèi)容的噪聲圖案。水印圖案w(K)具有M×M比特的大小，以及典型地比起該項(xiàng)內(nèi)容小得多。因此，M×M圖案被重復(fù)(貼片)14成較大的圖案，它匹配于內(nèi)容數(shù)據(jù)的格式。在圖像的情形下，圖案w(K)被拼貼14成使得它等于它將與其組合的圖像的大小。
內(nèi)容信號(hào)被接收和被緩存16。在內(nèi)容信號(hào)中的局部活動(dòng)性λ(X)的測(cè)量在每個(gè)像素位置處被得到18。這提供對(duì)于加性噪聲的可視度的測(cè)量，以及該測(cè)量被使用來縮放水印圖案W(K)。這防止水印在內(nèi)容中是感知的，諸如在圖像中相等亮度的區(qū)域?？偟目s放因子s在乘法器22處加到水印上，以及這確定水印的總的強(qiáng)度。s的選擇是在所需要的魯棒程度與對(duì)于水印應(yīng)當(dāng)可感知的程度的要求之間的折衷。最后，水印信號(hào)W(K)被加到24內(nèi)容信號(hào)。最終得到的、具有被嵌入在其中的水印的信號(hào)然后經(jīng)受作為該內(nèi)容的正常分布的一部分的各種不同的處理步驟。
圖2顯示水印檢測(cè)器100的示意圖。水印檢測(cè)器接收可以加水印的內(nèi)容。在以下的說明，該內(nèi)容被假設(shè)為圖像或視頻內(nèi)容。水印檢測(cè)可以對(duì)于各個(gè)幀或?qū)τ趲慕M被執(zhí)行。積累的幀被劃分成大小M×M的塊(例如M＝128)，然后被折疊到大小M×M的緩存器。這些初始步驟被顯示為塊50。在緩存器中的數(shù)據(jù)然后經(jīng)受快速傅立葉變換52。檢測(cè)處理的下一個(gè)步驟確定在緩存器中保存的數(shù)據(jù)中水印的存在。為了檢測(cè)緩存器是否包括特定的水印圖案W，將緩存器內(nèi)容和預(yù)期的水印圖案進(jìn)行相關(guān)。由于內(nèi)容數(shù)據(jù)可包括多個(gè)水印圖案，顯示多個(gè)并行的支路60，61，62，每個(gè)支路執(zhí)行與基本水印圖案W0，W1，W2之一的相關(guān)。其中的一個(gè)支路被詳細(xì)地顯示。同時(shí)計(jì)算對(duì)于基本圖案Wi的所有可能的位移向量的相關(guān)值。基本水印圖案Wi(i＝0，1，2)在與數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行相關(guān)之前經(jīng)受快速傅立葉變換(FFT)。該組相關(guān)值然后經(jīng)受逆快速傅立葉變換63。相關(guān)運(yùn)算的全部細(xì)節(jié)在US 6,505,223B1中描述。
在相關(guān)運(yùn)算中使用的傅立葉系數(shù)是具有實(shí)部與虛部的復(fù)數(shù)，代表幅度和相位。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果摒棄幅度信息而只考慮相位，則檢測(cè)器的可靠度被大大地提高?？梢栽诎袋c(diǎn)乘法以后和在逆傅立葉變換63之前執(zhí)行幅度歸一化運(yùn)算。歸一化電路的運(yùn)算包括把每個(gè)系數(shù)按點(diǎn)除以它的幅度。這個(gè)總的檢測(cè)技術(shù)被稱為僅僅對(duì)稱相位的匹配濾波(SPOMF)。
來自以上的處理的該組相關(guān)結(jié)果被存儲(chǔ)在緩存器64中。小的示例組的相關(guān)結(jié)果被顯示于圖3。加水印的內(nèi)容通過相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)中存在峰來表示。通過觀看曲線圖形式的相關(guān)結(jié)果，可以更好地了解峰的形狀，相關(guān)值被畫出為在曲線圖的基線以上的高度，如圖4所示。在本例中，該峰是具有-4.23的數(shù)值的相對(duì)較陡峭的峰。
該組相關(guān)結(jié)果被檢查，以便識(shí)別可能是由于在內(nèi)容數(shù)據(jù)中存在水印而出現(xiàn)的峰。水印的存在可以由陡峭的孤立的、很大高度的峰來表示，雖然大多數(shù)孤立的峰趨于代表由于噪聲造成的虛假匹配。更可能地，在內(nèi)容分發(fā)期間的先前處理操作將使得由于水印引起的相關(guān)峰在相關(guān)結(jié)果中幾個(gè)相鄰的位置上變得模糊不清。
在下一個(gè)步驟，集群計(jì)算單元67從在緩存器中的該組結(jié)果形成結(jié)果集群，并且計(jì)算集群的均方值。作為例子，通過圍繞被標(biāo)記為101的結(jié)果取一系列結(jié)果，形成一個(gè)這樣的集群。這里，集群是3×3方塊的結(jié)果102。計(jì)算該集群的均方值。通過圍繞點(diǎn)103取3×3的結(jié)果集群，形成另一個(gè)集群。計(jì)算該集群的均方值。方法繼續(xù)進(jìn)行，直至已對(duì)于緩存器中每個(gè)可能的結(jié)果集群計(jì)算均方值為止。集群的大小C可以事先設(shè)置，或它可以在使用中變化。在生成該組相關(guān)結(jié)果64時(shí)，使用循環(huán)相關(guān)。因此，在底部行中的項(xiàng)是與頂部行中的項(xiàng)相鄰的。查看圖3，以及取-3.8172的頂部行數(shù)值作為集群的中心，這個(gè)集群中的其它結(jié)果是從緩存器的頂部行、第二行和底部行取得的。
在比較器68處把該組均方值與閾值h進(jìn)行比較。如果均方值之一超過閾值，則該集群被取為代表相關(guān)峰的位置。通過把閾值設(shè)置為適當(dāng)?shù)臄?shù)值，幾乎不可能一個(gè)以上的均方值將超過閾值。然而，如果找到多個(gè)峰，則應(yīng)當(dāng)根據(jù)它們的由于水印造成的概率，在多個(gè)峰之間作出判決。輸出69表示相關(guān)峰的位置。
現(xiàn)在描述均方技術(shù)的簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)例子?？紤]通過使用前面描述的SPOMF技術(shù)已把一項(xiàng)內(nèi)容與感興趣的水印圖案進(jìn)行相關(guān)以及已把相關(guān)結(jié)果存儲(chǔ)在緩存器64中。緩存器64中的相關(guān)結(jié)果是相關(guān)值的向量y，每個(gè)元素相應(yīng)于水印圖案相對(duì)于內(nèi)容信號(hào)的不同的(循環(huán))移位。為了簡(jiǎn)明起見，假設(shè)y是一維的，雖然將會(huì)看到，對(duì)于大多數(shù)內(nèi)容，緩存器64中的相關(guān)結(jié)果將是相應(yīng)于水平和垂直方向的移位的二維矩陣。在未加水印材料(HW)的情形下，已經(jīng)顯示，y的元素是近似獨(dú)立的白色高斯噪聲(WGN)。在加水印材料(HW)的情形下，實(shí)驗(yàn)示出，緩存器結(jié)果再次是近似高斯噪聲，但還存在峰。假設(shè)相關(guān)峰的形式包括C個(gè)相鄰的點(diǎn)，以使得峰的形狀向量Sτ是sτ(k)=AΣi=0C-1αiδ(k-τ-i)...(1)]]>峰的形狀由參數(shù)的向量控制a＝[a0a1.....aC-1]T使用峰形狀的這個(gè)具體模型的的動(dòng)力在于，它比起假設(shè)特定的數(shù)學(xué)形狀(例如，正弦函數(shù))是更通用的，以及它使用關(guān)于峰是在大的緩存器內(nèi)的小的特性的知識(shí)，即，峰的程度C比起緩存器y的長(zhǎng)度N小得多。
檢測(cè)準(zhǔn)則是的點(diǎn)最高集群，而不是單個(gè)最高點(diǎn)。判決法則是Σi=0C-1y2(τ^+i)>h⇒HWelseHW‾]]>
其中 被選擇為在y中的、具有C個(gè)相鄰點(diǎn)的最高集群的位置τ^=argmaxk[Σi=0C-1y2(k+i)]]]>這代表·尋找在相關(guān)存儲(chǔ)器結(jié)果64中擁有最高的平方高度和值的C點(diǎn)的集群的位置 ·把在位置 處的平方高度的和值與閾值h進(jìn)行比較。
對(duì)于達(dá)到α的想要的假陽性概率所需要的檢測(cè)閾值h可以如下地找出。首先，定義χ為x(k)=Σi=0C-1y2(k+i)]]>對(duì)于未加水印的內(nèi)容，χ具有階數(shù)C的Chi-平方概率分布階數(shù)。h的適當(dāng)?shù)闹悼梢酝ㄟ^使用Chi-平方分布的表從下式被確定Pr[x<h]=(1-α)1N]]>這個(gè)檢測(cè)準(zhǔn)則和閾值設(shè)置在附錄中推導(dǎo)。
不同的集群大小(C)導(dǎo)致Chi-平方分布的不同的階數(shù)，這將導(dǎo)致不同的閾值設(shè)置。
圖5顯示對(duì)于水印檢測(cè)所需要的閾值h，這是對(duì)于使用由Philips開發(fā)的WarteCastTM加水印方案的PAL視頻所需要的。閾值h提供與單個(gè)5σ峰相同的虛警率。圖6顯示為了水印被聲稱為存在的而對(duì)于這C個(gè)點(diǎn)的需要的最小RMS高度?？梢钥吹剑瑢?duì)于非常擴(kuò)散的峰形狀，即，大的C點(diǎn)集群，水印可以在比起由當(dāng)前的檢測(cè)器所需要的5σ電平低得多的峰高度下被檢測(cè)。
在剛才描述的實(shí)施例中，對(duì)于結(jié)果緩存器64中的每個(gè)位置計(jì)算均方值。有可能通過在集群計(jì)算級(jí)67之前識(shí)別可能代表模糊的相關(guān)峰的、一個(gè)或多個(gè)候選的結(jié)果集群，而大大地減小計(jì)算量。均方值計(jì)算然后只施加到這些候選的集群。圖7顯示集群搜索級(jí)65的添加，以及現(xiàn)在將描述這一點(diǎn)。集群算法形成多個(gè)點(diǎn)的集群，其中任意的點(diǎn)的集群可相應(yīng)于真正的相關(guān)峰。算法包括以下步驟1.設(shè)置閾值和找出在相關(guān)數(shù)據(jù)中大于這個(gè)閾值的所有的點(diǎn)。滿足這個(gè)準(zhǔn)則的所有的點(diǎn)被存儲(chǔ)在表--ptsAboveThresh中。建議的閾值是3.3σ(σ＝緩存器中的結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差)，雖然這可被設(shè)置為任何優(yōu)選值。優(yōu)選的范圍是2.5-4σ。如果閾值被設(shè)置得太低，則不相應(yīng)于水印的存在的大量的點(diǎn)將被存儲(chǔ)在表中。相反，如果閾值被設(shè)置得太高，則有相應(yīng)于有效的、但模糊的峰的點(diǎn)將沒有加到表中的風(fēng)險(xiǎn)。
2.找出具有最高絕對(duì)值的點(diǎn)。
3.形成候選集群，即相關(guān)點(diǎn)的集群。候選集群是通過收集不單具有重大的值(大于閾值的值)而且還與至少一個(gè)另外的具有重大值的點(diǎn)非常接近的點(diǎn)而形成的。這是如下地達(dá)到的(i)從表ptsAboveThresh中去除第一點(diǎn)，并輸入它作為新的集群的第一點(diǎn)p；(ii)搜索表ptsAboveThresh，尋找處在點(diǎn)p的距離d內(nèi)的點(diǎn)。從表中去除所有這樣的點(diǎn)，并把它們加到集群中；(iii)取集群中下一個(gè)點(diǎn)作為當(dāng)前的點(diǎn)p。重復(fù)步驟(ii)，以便把在表ptsAboveThresh中的、處在新的點(diǎn)p的距離d內(nèi)的所有的點(diǎn)加到集群中；(iv)重復(fù)步驟(iii)，直至表ptsAboveThresh對(duì)于集群中的所有的點(diǎn)都被處理為止；(v)如果最終得到的集群只包含單個(gè)點(diǎn)并且該點(diǎn)不等于在上述的步驟2中找到的最高峰，則丟棄這個(gè)集群；(vi)重復(fù)步驟(i)到(v)，直至表ptsAboveThresh為空為止。
在這個(gè)程序過程結(jié)束時(shí)，在以上步驟1中原先進(jìn)入表ptsAboveThresh的所有的點(diǎn)或者被-分配給包含來自表ptsAboveThresh的、接近于它的其它點(diǎn)的集群，或者-被丟棄，因?yàn)樗鼈儧]有類似的高度的鄰居，所以不是集群的一部分。
集群僅僅允許包括單個(gè)點(diǎn)，如果該點(diǎn)具有在相關(guān)緩存器中所有的點(diǎn)的最大的絕對(duì)值高度的話。這避免陡峭的、非模糊的相關(guān)峰被丟棄，但避免代表真正的噪聲的其它的孤立的峰被使用。
參照?qǐng)D8和9，圖上顯示由檢測(cè)器計(jì)算的那種類型的相關(guān)數(shù)據(jù)的某些示例組。圖8顯示對(duì)于模糊的峰的一組結(jié)果，數(shù)值范圍為在-3.8172與4.9190之間。水印可以用負(fù)的幅度被嵌入，給出負(fù)的相關(guān)峰。4.9190的最高值被顯示在方塊130內(nèi)。雖然這是低于5的典型的檢測(cè)閾值，但最高值由類似的數(shù)值的其它的相關(guān)值包圍。這表示通過在分發(fā)期間處理而被模糊的峰。在上述的程序過程和設(shè)置3.3的閾值T和1的距離后，可以發(fā)現(xiàn)在環(huán)140內(nèi)的相關(guān)值滿足這個(gè)準(zhǔn)則。在處理工作后，重大值的結(jié)果都是互相并靠的。查看圖9所示的數(shù)據(jù)，數(shù)值的范圍在-3.7368與10.7652之間。應(yīng)用同一個(gè)檢測(cè)準(zhǔn)則，只有一個(gè)點(diǎn)160超過閾值。這個(gè)點(diǎn)的數(shù)值明顯地超過閾值，因此可被看作為有效的峰。通過檢查相鄰的數(shù)值，可以看到，這代表陡峭的相關(guān)峰。
被表示為有用負(fù)荷代碼K的嵌入信息例如可以標(biāo)識(shí)版權(quán)保持者或內(nèi)容的說明。在DVD復(fù)制保護(hù)中，允許把材料被標(biāo)記為‘復(fù)制一次’、‘永不復(fù)制’、‘無限制’、‘不再復(fù)制’等等。圖10顯示用于檢索和呈現(xiàn)被存儲(chǔ)在諸如光盤、存儲(chǔ)器裝置或硬盤的存儲(chǔ)媒體200中的內(nèi)容信號(hào)的設(shè)備。內(nèi)容信號(hào)由內(nèi)容檢索單元201進(jìn)行檢索。內(nèi)容信號(hào)202被加到處理單元205，它譯碼數(shù)據(jù)和使得數(shù)據(jù)用于呈現(xiàn)211，213。內(nèi)容信號(hào)202還被加到先前描述的水印檢測(cè)單元220。處理單元205被安排成使得只允許在信號(hào)中檢測(cè)到預(yù)定的水印的情況下處理內(nèi)容信號(hào)。從水印檢測(cè)單元220發(fā)送的控制信號(hào)225通知處理單元應(yīng)當(dāng)允許還是拒絕內(nèi)容的處理，或把與內(nèi)容有關(guān)的任何復(fù)制限制通知處理單元205。替換地，處理單元205可被安排成使得只允許在信號(hào)中沒有檢測(cè)到預(yù)定的水印的情況下處理內(nèi)容信號(hào)。
在以上的說明中，考慮一組三個(gè)水印。然而，將會(huì)看到，技術(shù)可被應(yīng)用來在只承載單個(gè)水印的內(nèi)容數(shù)據(jù)中或在承載任意數(shù)目的多個(gè)水印的內(nèi)容數(shù)據(jù)中尋找相關(guān)峰。
在以上的說明中，以及通過參照附圖，描述了檢測(cè)在信息信號(hào)中水印的存在的檢測(cè)器100。把信息信號(hào)與預(yù)期的水印Wi對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置進(jìn)行相關(guān)，得到一組相關(guān)結(jié)果64。計(jì)算結(jié)果的集群64的均方值。把均方值與表示代表相關(guān)峰的存在的集群的閾值h進(jìn)行比較。對(duì)于在結(jié)果緩存器64中每個(gè)位置處形成的集群計(jì)算均方值。替換地，可以只對(duì)于被識(shí)別為可能的相關(guān)峰的集群計(jì)算均方值。
附錄這節(jié)推導(dǎo)先前給出的示例性檢測(cè)算法，以及描述如何設(shè)置檢測(cè)閾值，以得到想要的假陽性概率。
假設(shè)對(duì)于加水印的內(nèi)容(HW)，相關(guān)結(jié)果是由于水印造成的峰加WGN。這是通過觀察被支持的，除了峰本身以外，在加水印的內(nèi)容的情形下，相關(guān)結(jié)果再次為近似高斯分布。然后可以對(duì)于檢測(cè)水印的存在寫出下面的假設(shè)測(cè)試 y＝nHWy ＝n+sτ其中n是獨(dú)立的WGN值的長(zhǎng)度N向量以及sτ是相應(yīng)于水印相關(guān)峰形狀的長(zhǎng)度N向量，在相關(guān)緩存器內(nèi)循環(huán)移位τ個(gè)位置。在以后的工作中，假設(shè)噪聲具有1個(gè)單位的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這是通過在水印檢測(cè)先前將相關(guān)結(jié)果歸一化而達(dá)到的。暫時(shí)假設(shè)峰形狀s和有用負(fù)荷移位τ是已知的，在每個(gè)假設(shè)下的PDF為如下。在HW下，y中的數(shù)值是具有PDF的純WGNp(y|HW‾)=Πk=0N-1(2π)-12exp[-12y2(k)]]]>=(2π)-N2exp[-12Σk=0N-1y2(k)]]]>在HW下，緩存器包含峰加WGN以及具有PDFp(y|HW,s,τ)=Πk=0N-1(2π)-12exp[-12(y(k)-sτ(k))2]]]>=(2π)-N2exp[-12Σk=0N-1(y(k)-sτ(k))2]]]>(3)通過使用或然率比值測(cè)試將作出在兩個(gè)假設(shè)之間的判決Likelihood(y|s,τ)=p(y|HW,s,τ)p(y|HW‾)>λ⇒HWelseHW‾...(4)]]>其中對(duì)數(shù)或然率比值是
L(y|s,τ)=exp[-12Σk=0N-1(y(k)-sτ(k))2+12Σk=0N-1y2(k)]]]>=exp[Σk=0N-1y(k)sτ(k)-12Σk=0N-1sτ2(k)]]]>(5)以下的水印相關(guān)峰sτ的模型被假設(shè)為sτ(k)=AΣi=0C-1aiδ(k-τ-i)...(6)]]>峰的形狀由參數(shù)的向量被控制a＝[a0a1.....aC-1]T實(shí)際上，需要根據(jù)水印相關(guān)點(diǎn)的擴(kuò)散的程度來使用估計(jì)的值，或C的數(shù)值可以通過使用先前描述的集群檢測(cè)技術(shù)而得到。
把公式6代入到公式5的對(duì)數(shù)或然率表示式，給出L(y|a,τ)=expΣk=0N-1y(k)(Σi=0C-1aiδ(k-τ-i))-12Σk=0N-1(Σj=0C-1aiδ(k-τ-j))(Σi=0C-1aiδ(k-τ-l))]]>=exp[Σi=0C-1aiy(τ+i)-12Σj=0C-1aj2]...(7)]]>未知的參數(shù)(a，τ)被假設(shè)為取使得觀察數(shù)據(jù)(y)的或然率最大化的數(shù)值。首先，相對(duì)于峰形狀參數(shù)的最大化給出∂L(y|a,τ)∂am=0⇒y(τ+j)-122a^m=0]]>a^m=y(τ+m)]]>即，峰形狀估值被取為圍繞相應(yīng)于有用負(fù)荷移位的點(diǎn)的相關(guān)值緩存器內(nèi)容，以及或然率比值變?yōu)?br> L^ML(y|a,τ)=(Σi=0C-1ai(τ+i))22Σj=0C-1aj2]]>選擇使得或然率最大化的有用負(fù)荷移位的估值 給出L^ML(y|τ)=exp[Σi=0C-1y2(τ+i)-12Σj=0C-1y2(τ+j)]]]>=exp[12Σi=0C-1y2(τ+i)]]]>(8)選擇有用負(fù)荷移位的估值 以使得這個(gè)表示式最大化，相應(yīng)于找出在y上具有C相鄰的點(diǎn)的最高集群的位置τ^=argmaxk[Σi=0C-1y2(k+i)]]]>以及L^ML(y)=exp[12Σi=0C-1y2(τ^+i)]]]>這尋找點(diǎn)的最高集群，而不是單個(gè)最高點(diǎn)。公式4的判決法則變?yōu)?amp;Sigma;i=0C-1y2(τ^+i)>h⇒HWelseHW‾...(9)]]>為得到值α可接受的低的假陽性概率值的所必須的閾值h由下式給出Pr[False positive]=Pr[Σi=0C-1y2(τ^+i)>h|HW‾]=a...(10)]]>在假設(shè)HW下，y的元素是具有零平均值和單位標(biāo)準(zhǔn)偏差的獨(dú)立高斯分布。變量χ被定義為χ(k)=Σi=0C-1y2(k+i)]]>所以也具有階數(shù)C的Chi-平方分布。通過使用這個(gè)符號(hào)表示法，公式10變?yōu)?br> 1-Pr[χ(k)＜h，k]＝α1-(Pr[χ＜h])N＝α⇒Pr[χ<h]=(1-α)1N]]>由此，可以經(jīng)由Chi-平方分布的表確定h的適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)信息信號(hào)中的水印的方法，包括通過把信息信號(hào)與水印(Wi)，對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置，進(jìn)行相關(guān)而得到一組相關(guān)結(jié)果(64)；計(jì)算基于從總的結(jié)果組選擇的結(jié)果(64)的集群(102)的度量值；以及把計(jì)算的度量值與表示代表相關(guān)峰的集群(102)的集群閾值(h)進(jìn)行比較。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中度量值是對(duì)于從總的結(jié)果組(64)中選擇的多個(gè)不同的集群計(jì)算的。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中度量值是對(duì)于集中于在該組相關(guān)結(jié)果(64)中的每個(gè)相關(guān)結(jié)果上的結(jié)果的集群計(jì)算的。
4.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中度量值是相關(guān)結(jié)果的集群(102)的均方值。
5.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，其中集群閾值是根據(jù)集群(102)的大小而變化的。
6.按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法，還包括初始步驟識(shí)別可能代表相關(guān)峰的至少一個(gè)相關(guān)結(jié)果集群以及對(duì)于每個(gè)識(shí)別的集群只執(zhí)行計(jì)算度量值的步驟。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中識(shí)別相關(guān)結(jié)果集群的步驟包括確定在該組中超過檢測(cè)閾值的所有的相關(guān)結(jié)果，和然后確定這些相關(guān)結(jié)果中的哪些是處在互相預(yù)定的距離內(nèi)的位置。
8.用于執(zhí)行按照前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)的方法的軟件。
9.一種用于檢測(cè)信息信號(hào)中的水印的水印檢測(cè)器，包括用于通過把信息信號(hào)與水印(Wi)，對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置，進(jìn)行相關(guān)而得到一組相關(guān)結(jié)果(64)的裝置；用于計(jì)算基于從總的結(jié)果組選擇的結(jié)果(64)的集群(102)的度量值的裝置；以及用于把計(jì)算的度量值與表示代表相關(guān)峰的集群的集群閾值(h)進(jìn)行比較的裝置。
10.按照權(quán)利要求9的水印檢測(cè)器，還包括用于執(zhí)行按照權(quán)利要求2-7的方法的任一項(xiàng)步驟的裝置。
11.按照權(quán)利要求9或10的水印檢測(cè)器，其中用于得到一組相關(guān)結(jié)果的裝置、用于計(jì)算度量值的裝置和用于比較計(jì)算的度量值的裝置包括被安排來執(zhí)行用于完成這些功能的軟件的處理器。
12.用于呈現(xiàn)信息信號(hào)的設(shè)備，包括用于根據(jù)在信息信號(hào)中有效水印的存在而禁止該設(shè)備的操作的裝置，其中該設(shè)備包括按照權(quán)利要求9-11的任一項(xiàng)的水印檢測(cè)器。
全文摘要
檢測(cè)器(100)檢測(cè)信息信號(hào)中水印的存在。把信息信號(hào)與預(yù)期的水印(Wi)，對(duì)于信息信號(hào)相對(duì)于水印的多個(gè)相對(duì)位置的每個(gè)位置，進(jìn)行相關(guān)，以得到一組相關(guān)結(jié)果(64)。對(duì)于結(jié)果(64)的集群計(jì)算一個(gè)度量值，諸如均方值。把度量值與表示代表相關(guān)峰的存在的集群的閾值h進(jìn)行比較。度量值可以是對(duì)于在結(jié)果緩存器(64)中的每個(gè)位置上被形成的集群被計(jì)算的。替換地，度量值可以僅僅是對(duì)于被識(shí)別為可能的相關(guān)峰的集群被計(jì)算的。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1918598SQ200580004941
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月14日
發(fā)明者D·K·羅伯茨 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司