專利名稱：水印數(shù)據(jù)的嵌入和提取的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從主信號中提取數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。本發(fā)明也涉及一種向主信號中嵌入數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備，并涉及一種具有嵌入的數(shù)據(jù)的信號。
背景技術(shù)：
盲水印添加(Blind watermarking)是在多媒體主信號中嵌入消息、并在不對原始的非加水印的主信號進(jìn)行訪問的情況下對所述消息解碼的技術(shù)。在2001年5月、于IEEE Transactions on Information Theory的第47卷、第4號中公開的、由B.Chen和G.W.Wornell撰寫的“Quantization Index ModulationA Class of Provably GoodMethods for Digital Watermarking and Information Embedding”中公開了這樣一個水印添加方案的范例。已知的水印添加方案是基于量化的水印添加方案。使用量化步長、通過對主信號的量化來將消息嵌入主信號中，所述量化步長將輸入采樣映射為一個輸出采樣，該輸出采樣唯一地標(biāo)識被嵌入該輸出采樣中的消息符號。
已經(jīng)在文獻(xiàn)中知道，盲水印添加同樣抵抗加性高斯白噪聲(AWGN)攻擊，就好像解碼器可訪問原始主信號一樣。然而，在實(shí)際的水印添加應(yīng)用中，攻擊并不只限于AWGN攻擊。一個格外讓人注意的攻擊類別是振幅修改。這類攻擊包括對加水印的信號進(jìn)行縮放，例如降低圖像數(shù)據(jù)的對比度，或者添加恒定的DC值。與通常被認(rèn)為是經(jīng)受得住這樣的攻擊而沒有顯著損失的擴(kuò)展頻譜水印添加方案不同，基于量化的水印添加方案易于受到振幅修改的攻擊。這一問題在還使用抖動(dither)的基于量化的水印添加方案中格外顯著。抖動是對加水印的信號的不同采樣分配不同的偏移量，以避免通過簡單地觀察加水印的信號的結(jié)構(gòu)就能夠檢測出嵌入數(shù)據(jù)的過程。抖動值的數(shù)列(“抖動向量”)是為接收器所知的保密密鑰。在未獲知抖動向量的情況下，不可能以可靠的方式提取出該消息。
發(fā)明目的和概要本發(fā)明的一個目的是提供一種方法和設(shè)備，其即使在加水印的信號的振幅已經(jīng)被修改的情況下，也能夠提取數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明，這是通過根據(jù)所選取的具有預(yù)定范圍的抖動值的信號采樣的直方圖來計算所接收的媒體信號的量化器步長來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明利用了這一知識在振幅縮放攻擊的情況下，由水印嵌入算法使用的量化器步長已由同一因子縮放。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的是能夠按照由解碼器計算的步長相對嵌入器使用的步長的比率，來計算(或者至少是估計)振幅縮放因子。這允許所接收的水印信號被重新縮放，并且允許由常規(guī)解碼器從所述重新縮放的信號中提取嵌入的消息。解碼器的一個實(shí)施例是基于計算出的量化器步長來提取嵌入的消息，即使原始的量化器步長(以及由此的縮放因子)是未知的。
在最佳實(shí)施例中，所選擇的信號采樣是已經(jīng)嵌入了預(yù)定數(shù)據(jù)符號的預(yù)定信號采樣。這一實(shí)施例要求已經(jīng)在其中嵌入了預(yù)定數(shù)據(jù)符號的采樣的知識。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的嵌入器在主信號的預(yù)定采樣中嵌入所述預(yù)定數(shù)據(jù)符號。
附圖的簡短說明

圖1示出包括數(shù)據(jù)嵌入器、信道和數(shù)據(jù)檢測器的系統(tǒng)，圖2和3示出用于舉例說明使用了抖動量化索引調(diào)制的概念的數(shù)據(jù)嵌入的圖表，圖4和5分別示出數(shù)據(jù)嵌入器和提取器的示意圖，圖6、7A和7B示出用于舉例說明數(shù)據(jù)提取的圖表，圖8示出用于舉例說明圖1所示系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)提取的圖表，圖9示出用于舉例說明根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)提取器的一個實(shí)施例的操作的圖表，圖10示出用于舉例說明根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)提取器的進(jìn)一步實(shí)施例的操作的圖表，圖11示出包括根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)嵌入器和數(shù)據(jù)解碼器的系統(tǒng)的示意圖，圖12示出包括根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)嵌入器以及數(shù)據(jù)解碼器的進(jìn)一步的實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖，
圖13示出用于舉例說明圖11和12中所示的直方圖分析電路的一個實(shí)施例說明我們將數(shù)字水印添加作為通信問題來考慮。水印消息被編碼為水印字母或符號dn的序列。所述元素dn屬于一個大小為D的D元字母表{0，1，...，D-1}。在許多實(shí)際情況中，將使用二元的水印符號(D＝2)。
圖1示出一個包括水印嵌入器(或者編碼器)71和檢測器(或者解碼器)73的系統(tǒng)的一般示意圖。水印編碼器根據(jù)編碼的水印消息d和主數(shù)據(jù)x而導(dǎo)出適當(dāng)?shù)乃⌒蛄衱，該水印序列w被添加給所述主數(shù)據(jù)，以便產(chǎn)生加水印的數(shù)據(jù)s。選擇水印w，以便使x和s之間的失真是可以忽略的。解碼器73必須能夠從接收的數(shù)據(jù)r中檢測出該水印消息。圖1示出“盲”水印添加方案。這意味著解碼器73不可獲得主數(shù)據(jù)x。由水印編碼器和解碼器使用的密碼本被根據(jù)安全密鑰k而隨機(jī)化，以便實(shí)現(xiàn)水印通信的保密。信號x、w、s、r和k是具有等同長度的向量。圖1中的索引n指的是它們的相應(yīng)的第n個元素(或者采樣)。
在實(shí)踐中，加水印的信號已經(jīng)經(jīng)受了信號處理，已經(jīng)經(jīng)由通信信道傳遞，和/或它已經(jīng)是攻擊的主題。這在圖1中被表示為嵌入器71和檢測器73之間的攻擊信道72。攻擊使用因子g(通常g＜1)來縮放加水印的信號s的振幅，并且添加噪聲v。該信道可能還在受攻擊信號r中引入了額外的偏移量roffset。接收器能夠通過將受攻擊信號r除以g以產(chǎn)生s+v/g，，來對縮放進(jìn)行補(bǔ)償。因此，水印編碼器71和檢測器73的設(shè)計能夠被轉(zhuǎn)化為僅僅需要抵抗噪聲的系統(tǒng)的設(shè)計，條件是縮放因子g為接收器所知。
通常，水印編碼器71和解碼器72涉及兩端均可獲得的隨機(jī)密碼本。在編碼器71中，密碼本將輸入采樣xn映射到輸出采樣sn，輸出采樣值取決于消息符號dn和密鑰kn。解碼器73使用同一密碼本來根據(jù)采樣sn重建消息符號dn。該系統(tǒng)的次佳、但是更實(shí)際的形式是基于抖動的均勻標(biāo)量量化(uniform scalar quantization)，正如將在下文中說明的。
在標(biāo)量量化的最簡單的形式中，通過將信號采樣xn(所有采樣或者選取的多個采樣)量化為多組離散電平中的被選取的一組，而將消息數(shù)據(jù)嵌入媒體信號中，所選擇的組是由待嵌入的數(shù)據(jù)符號所確定的。在圖2中圖示出了這種最簡單形式的水印嵌入。在該圖中，可以假定左邊縱軸表示媒體信號x的信號采樣xn的一系列的值。待嵌入該媒體信號中的消息被編碼為數(shù)據(jù)元素dn的序列，所述數(shù)據(jù)元素dn屬于D元字母表D∈{0，1，..D-1}。在圖2中，作為一般范例，舉例說明了三元字母表(D＝3)。在實(shí)際的系統(tǒng)中，往往使用D＝2。信號媒體采樣xn(其中的一個是由圖中左邊縱軸上的符號X標(biāo)明)被舍入(round)為最接近的(Dm+dn)×δ的倍數(shù)，其中δ是給定的量化步，而m＝...，-2，-1，0，1，2，...。商數(shù)xn/δ，也就是通常所說的量化索引，被使用待嵌入的數(shù)據(jù)調(diào)制。一種公知的數(shù)據(jù)嵌入技術(shù)—低比特調(diào)制是一個特殊的例子。低比特調(diào)制器簡單地將數(shù)字信號采樣xn的最低有效位替換為數(shù)據(jù)比特dn。
可以通過觀察離散信號值sn，而容易地檢測出加水印的信號中容納的數(shù)據(jù)。在低比特調(diào)制方案中，甚至觀察sn的最低有效位便足夠了。如果它是0，則dn＝0。如果它是“1”，則dn＝1。為了提供消息的安全傳輸，不同的偏移量被分配給不同的輸出信號采樣sn。這被稱為抖動。在圖2中，偏移量被表示為vnδ，其中vn是乘法因子。被用于在信號采樣xn序列中嵌入數(shù)據(jù)的抖動值vn的集合構(gòu)成一個安全抖動向量，在下文中也被稱為保密密鑰。在沒有該密鑰的知識的情況下，在采樣sn中看不到任何結(jié)構(gòu)，并且不可能檢測出該數(shù)據(jù)消息。
抖動的均勻標(biāo)量量化嵌入過程的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以如下導(dǎo)出。輸出信號sn可以被寫作sn＝(Dm+dn)×δ+vnδ(1)該值sn必須盡可能接近輸入值xn，其可以表示為xn≅sn]]>xn≅(Dm+dn)×δ+vnδ]]>m≅xn-(dn+vn)×δDδ]]>如果m=round{xn-(dn+vn)×δDδ}---(2)]]>則滿足這一條件。
將(2)代入(1)得到
sn=Dδ×round{xn-(dn+vn)×δDδ}+(dn+vn)×δ---(3)]]>可以通過引入Δ＝Dδ和kn=vnD]]>獲取替代的表達(dá)式，并且通過運(yùn)算符QΔ{·}表示操作Δ×round{•Δ}.]]>后一運(yùn)算符表示使用步長Δ的常規(guī)標(biāo)量均勻量化，這一實(shí)際的嵌入方案由此得名。數(shù)據(jù)嵌入過程現(xiàn)在可以表示為sn=QΔ{xn-Δ(dnD+kn)}+Δ(dnD+kn)---(4)]]>數(shù)據(jù)嵌入過程甚至可以被進(jìn)一步歸納。將xn投影到sn軸的離散點(diǎn)上并不是必需的。如在圖3中已經(jīng)示出的，數(shù)據(jù)符號dn同樣可以由值sn的不同范圍表示?？梢杂稍搱D容易地導(dǎo)出，輸出信號sn現(xiàn)在可以被描述為sn＝xn+α(zn-xn)其中zn表示根據(jù)上面等式(4)定義的離散點(diǎn)。因此sn=xn+α×(QΔ{xn-Δ(dnD+kn)}+Δ(dnD+kn)-xn)---(5)]]>圖4示出根據(jù)等式(5)的嵌入器71的示意圖。此處，附圖標(biāo)記30表示具有步長Δ＝Dδ的標(biāo)量均勻量化器。
圖5示出用于從信號采樣sn中提取數(shù)據(jù)消息比特dn的檢測器73的示意圖。在該圖中，附圖標(biāo)記40表示與圖4中的量化器30一樣的具有步長Δ的標(biāo)量均勻量化器。該檢測器根據(jù)下列數(shù)學(xué)運(yùn)算而生成中間信號ynyn＝QΔ{sn-knΔ}-(sn-knΔ)(6)正如圖6所示出的，這一運(yùn)算令采樣sn被移轉(zhuǎn)到范圍-Δ2<yn<+Δ2]]>圖7A示出以D＝3的傳輸符號dn為條件的中間信號采樣yn的概率密度函數(shù)(PDF)。更具體來講，實(shí)線60表示以加水即的符號dn＝0為條件的加水印的元素的PDF p(yn|dn＝0)，虛線61表示p(yn|dn＝1)，而點(diǎn)-虛線62表示p(yn|dn＝2)。為了比較和完整性，圖7B示出D＝2的yn的PDF，其更可能被用于實(shí)際系統(tǒng)中。此處，數(shù)字60和61分別表示dn＝0和dn＝1時的PDF。
圖7A和7B示出可以容易地通過適當(dāng)?shù)南薹徒獯a電路、來根據(jù)yn重構(gòu)數(shù)據(jù)符號dn。后一電路在圖5中被表示為41。對于D＝3，這一電路校驗yn是否充分地接近于0，+Δ/3或者-Δ/3(參見圖7A)。對于D＝2，它校驗yn是否充分地接近于0，或者±Δ/2(參見圖7B)。
應(yīng)被注意的是，圖4和5中所示的嵌入器和檢測器的示意圖分別是數(shù)學(xué)等式(5)和(6)的物理實(shí)現(xiàn)。其他的實(shí)際實(shí)施例也是可能的。例如，檢測器可以被設(shè)計來實(shí)現(xiàn)下列等式d=mod(round{sn-vnδδ},D)---(7)]]>如果考慮到，m=round{sn-vnδδ}]]>是步長δ滿足sn-vnδ(參見圖1)以及dn＝mod(m，D)的次數(shù)、，則可以理解等式(7)。
在任何情況下，可靠的檢測均要求除安全密鑰kn(或者vn)之外，步長Δ(或者δ)也是已知的。然而，如圖1中已經(jīng)示出的那樣，可能已經(jīng)對加水印的信號施加了攻擊72。圖8示出了在具有加性高斯白噪聲(AWGN)v和縮放因子g的攻擊的情況中，檢測器的中間信號yn對于D＝2的PDF(見等式7)。按照與圖7B中類似的方式，實(shí)線80表示條件為加水印的符號dn＝0的PDF p(yn|dn＝0)，并且虛線81表示條件為加水印的符號dn＝1時的p(yn|dn＝1)。陰影區(qū)域89表示錯誤概率(在dn＝0被嵌入時檢測到dn＝1)。已經(jīng)選擇了嵌入器系統(tǒng)的參數(shù)α和Δ，以致實(shí)現(xiàn)對于噪聲v的給定噪聲方差σv2的期望錯誤概率。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)由下式給出了良好的近似Δopt=12(σw2+2.71σv2)]]>和αopt=σw2σw2+2.71σv2]]>其中σw2表示嵌入失真。
這里應(yīng)重新回顧一下，中間信號yn的產(chǎn)生要求量化器步長和安全密鑰kn的知識。由于通過因子g縮放而導(dǎo)致的、現(xiàn)在是Δr＝gΔ的受攻擊信號r的量化器步長不得不根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)r來估計。注意，當(dāng)Δ是已知的時候，估計Δr相當(dāng)于估計g。這里，采用了更一般的觀點(diǎn)，并且考慮Δr的估計。
Δr的估計(以及偏移量roffset的估計，如果有的話)可以通過分析接收的采樣rn的直方圖來獲取。然而，如在前面提及的，已經(jīng)施加了抖動，來避免通過簡單地觀察信號采樣就能夠容易地檢測出嵌入數(shù)據(jù)。由于該抖動，所以在接收的采樣中沒有結(jié)構(gòu)。接收的采樣的直方圖在實(shí)踐中大體上是連續(xù)的圖形。圖9以舉例的方式示出了這樣一種直方圖90。
重新回顧一下，已經(jīng)通過對采樣sn分配偏移量knΔ(或者vnδ)而創(chuàng)建了抖動。由于通過因子g進(jìn)行了縮放，所以已接收采樣rn的偏移量是knΔr(或者vnδr)。這些偏移量在接收器端是未知的，因為g是未知的。然而密鑰kn是已知的。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，直方圖僅僅是根據(jù)這樣一些采樣導(dǎo)出的，即所述采樣具有分配給其的給出的預(yù)定密鑰值kn。圖9中的附圖標(biāo)記91是采樣的直方圖的范例，其中kn＝0。直方圖的局部極大值之間的相對距離是步長δr＝Δr/D。該圖還圖示出了分別具有嵌入的數(shù)據(jù)符號d＝0和d＝1的采樣的各直方圖92和93，它們合起來構(gòu)成直方圖(這里假定D＝2；與信號采樣r相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)符號d被顯示在圖9的頂部)。直方圖的“脈沖寬度”取決于嵌入器的參數(shù)α(其在輸出值范圍內(nèi)散布一個輸入值)和攻擊信道的噪聲方差σv2。
僅僅根據(jù)那些具有分配給其的給出預(yù)定密鑰kn的采樣來創(chuàng)建統(tǒng)計上可靠的直方圖，會要求收集大量的具有該密鑰的采樣。這可能花費(fèi)太長時間。這一缺點(diǎn)在一個實(shí)施例中得到緩和，在該實(shí)施例中，為具有在以下范圍內(nèi)的密鑰kn的信號采樣創(chuàng)建了一個或多個直方圖mM≤kn<m+1M,]]>對于m∈{0，1，...，M-1}并且M＞1(8)由此獲得的該直方圖(或者多個直方圖)將表現(xiàn)出帶有相對距離δr的更寬的峰值。此外，因為偏移量范圍是正的，所以峰值右移。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，直方圖是根據(jù)具有嵌入其中的預(yù)定數(shù)據(jù)符號dn的采樣rn而創(chuàng)建的。這樣一種實(shí)施例有下列好處，即峰值將具有更大的相對距離Δr(是前一實(shí)施例的距離δr的D倍)，并且具有更大的最大值-最小值比。這一實(shí)施例允許更精確地計算步長Δr。為了使得有可能讓接收器能夠選擇具有預(yù)定數(shù)據(jù)符號的采樣，嵌入器被設(shè)置為在信號中嵌入所述數(shù)據(jù)符號的“引導(dǎo)”序列。該預(yù)定的引導(dǎo)符號(進(jìn)一步被稱為dpllot)是可用數(shù)據(jù)符號{0，1，..D-1}中的一個，例如dpilot＝0。類似于常規(guī)信號采樣那樣去抖動該引導(dǎo)序列，并由此而安全地嵌入該引導(dǎo)序列。在沒有獲知該安全密鑰k的情況下，加水印的信號中的任何結(jié)構(gòu)均不可見。
能夠在該信號中容納該引導(dǎo)序列，尤其是通過在輸入信號的每第k個采樣中嵌入引導(dǎo)符號dpilot來進(jìn)行，或者通過(優(yōu)選的是，重復(fù)地)在被嵌入的消息中插入定長的引導(dǎo)符號系列來進(jìn)行。與本發(fā)明有關(guān)的僅僅是接收器知道采樣rn具有嵌入的引導(dǎo)符號。就涉及到直方圖分析而言，在下文中僅僅考慮具有嵌入的引導(dǎo)符號的采樣rn。
再一次，直方圖是根據(jù)那些具有給出的預(yù)定密鑰值kn(例如，kn＝0)或者密鑰值的預(yù)定范圍的采樣生成的，正如由等式(8)所定義的。圖10示出對于D＝2、dpilot＝0、以及范圍索引m＝0(即，0≤kn＜0.33)的引導(dǎo)序列的直方圖100?，F(xiàn)在，峰值具有相對距離Δr。注意，局部極大值與圖9中的直方圖91相比右移了，因為已經(jīng)考慮到正偏移量knΔr的范圍。必定已經(jīng)以偏移量rOffSet的形式、由攻擊信道引入了可能不同的位移。因此也能根據(jù)直方圖100計算所述偏移量。
直方圖100是根據(jù)引導(dǎo)采樣的三分之一(M＝3)導(dǎo)出的?？梢詫τ趍＝1(0.33≤kn＜0.67)和m＝2(0.67≤kn＜1)導(dǎo)出類似的直方圖，以便為該直方圖分析考慮該引導(dǎo)序列的所有采樣。它們在圖10中被表示為101和102。注意，直方圖100、101和102的總和是引導(dǎo)序列中的所有采樣的直方圖，而與它們的密鑰值kn無關(guān)。這一總的直方圖在圖10中被表示為103。
圖11示出一個包括根據(jù)如上所述實(shí)施例的嵌入器和接收器的系統(tǒng)的圖表。完全相同的附圖標(biāo)記被用于表示與圖1中相同的元件和功能?，F(xiàn)在接收器包括直方圖分析電路74，其接收信號采樣rn，并且計算偏移量roffset(如果有的話)和步長Δr。偏移量roffset對所有采樣都是相同的，并且被減法器75從采樣中減去。計算出的步長Δr被直接應(yīng)用于檢測器73，檢測器73根據(jù)等式(6)和(7)以及圖5來重構(gòu)該嵌入的數(shù)據(jù)符號dn。檢測器73中的符號Δr表示等式(6)和(7)以及圖5中的步長Δ要被Δr代替。
如果使用了引導(dǎo)序列，則選擇信號S被施加給直方圖分析電路，以便識別具有嵌入的引導(dǎo)符號dpilot的信號采樣rn。在發(fā)送端，由同一選擇信號S控制的開關(guān)76被用于將消息符號m或者引導(dǎo)符號dpilot施加于嵌入器71。
圖12中所示系統(tǒng)包括接收器的另一實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，加水印的信號通過與g-1＝Δ/Δr相乘而在相乘級76被重新縮放，其中Δ是由檢測器73采用的步長。此實(shí)施例的優(yōu)越性在于能夠為所有的振幅縮放因子g使用相同的檢測器73。步長Δ不一定是嵌入器所使用的原始的步長。
現(xiàn)在將說明直方圖分析電路的實(shí)際實(shí)施例，以應(yīng)用在使用引導(dǎo)序列的實(shí)施例中。它可以是以硬件或者軟件實(shí)現(xiàn)的。首先，采樣值rmin≤rn≤rmax的整個范圍被劃分為Lbin個倉(bin)。對于每一個倉，計算直方圖pr，m(b)，其中b∈{0，1，...，Lbin-1}是倉索引，并且m∈{0，1，...，M-1}指示密鑰值kn的考慮范圍。對于M＝3，這將為每一個倉產(chǎn)生3個“條件”直方圖，它們類似于圖10中所示的直方圖100、101和102。對于每一個倉，還計算了“總的”直方圖pr(b)(參見圖10中的103)?？盏膫}和僅僅包含幾個采樣的倉被分配一個均勻的非零直方圖。隨后所述條件直方圖pr，m(b)被歸一化，并且根據(jù)下式計算每一個歸一化直方圖的離散傅里葉頻譜Am(f)Am(f)=DFT{pr,m(b)pr(b)-1}]]>對于高斯分布的rn、并且也對于其他的典型信號分布，空的以及幾乎空的倉主要發(fā)生在直方圖的尾部。因此，使用對尾部給出不同權(quán)重的窗口函數(shù)W(b)對該歸一化的直方圖進(jìn)行加權(quán)也是很有用處的。在那種情況下，傅里葉頻譜是根據(jù)下式計算的Am(f)=DFT{pr,m(b)-pr(b)pr(b)W(b)}]]>可以以雅潔(elegant)的方式組合所有的M個頻譜，因為眾所周知，不同的條件直方圖中的極大值彼此移位了Δr/M。這個移位對應(yīng)于傅里葉域中乘以 以便能夠按照下式得到整體頻譜A(f)=Σm=0M-1Am(f)e-j2πMm]]>圖13示出使用1024長度的離散傅里葉變換的頻譜的模|A(f)|的示例。f0處的主導(dǎo)峰值清楚可見。步長Δr是根據(jù)下式得出的Δr=LDFTf0rmax-rminLbin]]>其中LDFT是離散傅里葉變換的長度。偏移量roffset能夠根據(jù)復(fù)數(shù)傅里葉頻譜的幅角arg{A(f0)}得到。
所公開的是一種方法和設(shè)備，用于使用抖動量化索引調(diào)制(71)在主信號(xn)中嵌入數(shù)據(jù)(dn)，并從加水印的信號中提取所述數(shù)據(jù)。這種嵌入方案(71)的問題是加水印的信號(sn)的振幅可能已經(jīng)被無意地(由通信信道)或者有意地(由黑客)縮放(72)過。這使得接收信號(rn)的量化步長(Δr)對于提取器(73)將是未知的，而所述量化步長對于可靠的數(shù)據(jù)提取是必要的。本發(fā)明提供了制作那些基本上具有相同抖動量的信號采樣的直方圖(74)，并且分析所述直方圖，以便從其中導(dǎo)出步長(Δr)的估計。在一個最佳實(shí)施例中，在主信號的選取(S)采樣中嵌入(76)預(yù)定數(shù)據(jù)符號(dpilot)的引導(dǎo)序列。
權(quán)利要求
1.一種從媒體信號(rn)中提取數(shù)據(jù)符號(dn)的方法，通過使用量化步長(δ)量化主信號(xn)和根據(jù)抖動向量(kn)抖動所述量化的信號(sn)而將所述數(shù)據(jù)符號嵌入到所述媒體信號中，其特征在于，所述方法包括以下步驟根據(jù)具有預(yù)定范圍抖動值的被選擇的信號采樣的直方圖來估計所接收的媒體信號(rn)的量化器步長(δr)、并且使用所述估計的步長從所述媒體信號中提取該數(shù)據(jù)符號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述抖動值的范圍是適用的抖動值的范圍中的預(yù)定部份。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述被選擇的信號采樣(rn)是其中已經(jīng)被嵌入預(yù)定數(shù)據(jù)符號(dpilot)的預(yù)定信號采樣。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述量化器步長是使用所述直方圖的傅里葉變換來計算的。
5.一種在主信號中嵌入數(shù)據(jù)符號的方法，所述嵌入是通過使用量化步長(δ)來量化所述主信號(xn)、并且根據(jù)抖動向量(kn)來抖動所述量化的信號而進(jìn)行的，其特征在于，所述方法包括在主信號的預(yù)定采樣中嵌入預(yù)定的數(shù)據(jù)符號(dpilot)。
6.一種從煤體信號(rn)中提取數(shù)據(jù)符號(dn)的設(shè)備，通過使用量化步長(δ)量化主信號(xn)、使用所述數(shù)據(jù)符號調(diào)制量化索引、和根據(jù)抖動向量(kn)抖動所述量化的信號，而將所述數(shù)據(jù)符號嵌入到所述媒體信號中，其特征在于，所述設(shè)備包括用于制作具有預(yù)定范圍抖動值的被選擇信號采樣的直方圖的裝置(74)，所述裝置還根據(jù)所述直方圖來計算所接收的媒體信號(rn)的量化器步長(δr)。
7.如權(quán)利要求1中所要求的設(shè)備，其中所述被選擇的信號采樣(rn)是其中已經(jīng)被嵌入預(yù)定數(shù)據(jù)符號(dpilot)的預(yù)定信號采樣。
8.一種用于在主信號中嵌入數(shù)據(jù)符號的設(shè)備，所述嵌入是通過使用量化步長(δ)量化所述主信號(xn)、使用數(shù)據(jù)符號調(diào)制量化索引、并且根據(jù)抖動向量(kn)抖動該量化的信號來進(jìn)行的，其特征在于，所述設(shè)備包括用于在所述主信號的預(yù)定采樣中嵌入預(yù)定數(shù)據(jù)符號(dpilot)的裝置(76)。
9.一種具有嵌入的數(shù)據(jù)符號的信號(sn)，包括通過使用量化步長(δ)量化主信號(xn)、使用數(shù)據(jù)符號調(diào)制量化索引以及根據(jù)抖動向量(kn)抖動量化信號而獲得的信號采樣，其特征在于，所述信號包括在主信號的預(yù)定采樣中嵌入的預(yù)定數(shù)據(jù)符號(dpilot)。
全文摘要
公開了一種方法和設(shè)備，用于使用抖動量化索引調(diào)制(71)而在主信號(x
文檔編號H04N1/387GK1602502SQ02824865
公開日2005年3月30日 申請日期2002年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者J·J·埃格斯, R·貝伊姆爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司