專利名稱：使用所嵌入的水印的故障檢測的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于結合信息傳輸來檢測故障的技術。
背景技術：
典型地，通過首先在前端對內容進行壓縮以通常經(jīng)由衛(wèi)星傳輸至下游站，來實現(xiàn)數(shù)字視頻內容的分發(fā)，在下游站處該內容在進一步分發(fā)之前通常經(jīng)歷代碼轉換。在前端和下游之間傳輸內容的過程中，會發(fā)生一個或更多個故障，其中僅能夠通過人為監(jiān)控代碼轉換后的內容
流來檢測所述一個或多個故障。當今，監(jiān)控技術涉及對發(fā)生改變的信道進行手動檢查，以及從這樣的手動檢査中檢查出任何錯誤則報告該錯誤。當前存在用于對鏈路質量進行監(jiān)控的工具。然而，鏈路質量僅提供與衛(wèi)星/信道切換相關聯(lián)的問題的間接指示符，而不能用作存在于傳輸和上信號層中、會潛在地阻止接收正確視頻信號的其他問題的可靠指示符。
發(fā)明內容
簡要地，根據(jù)本發(fā)明原理的第一示意實施例，提供了一種對在所傳輸?shù)男盘柫髦邪l(fā)生的故障進行檢測的方法。所述方法開始于從信息流中恢復在傳輸之前嵌入到流中的水印。所嵌入的水印具有流質量的數(shù)據(jù)特性。此后，對至少一個水印性質進行分析，以對接收到的信息流中的故障進行檢測。例如，在它的性質當中，水印可以包括節(jié)目標
識符(例如，節(jié)目ID)。通過將所恢復的水印中的節(jié)目ID與期望的節(jié)
4目ID相比較，可以確定是否正在接收正確的節(jié)目。另一可能的水印性質將是隨著每個接收到的幀或幀組而順序地增加的計數(shù)。因此，技術無法增加將表明解碼失敗。此外，水印本身的信號強度還可以構成對接收到的信號流的質量加以指示的性質。如果信號強度沒有超過最小值，則接收到的信號流可能是受損的。
根據(jù)本發(fā)明原理的第二優(yōu)選實施例，提供了一種將信息流傳送至下游接收機的方法。所述方法包括步驟在傳輸之前在信息流中嵌入具有流質量的數(shù)據(jù)特性的水印。對水印進行恢復和對所嵌入的水印進行分析提供了一種在接收之后對信息流中的故障進行檢測的機制。
圖l示出了信息通信系統(tǒng)的示意框圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的包括圖1的通信系統(tǒng)的一部分在內的傳輸系統(tǒng)的示意框圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理的、供圖l的通信系統(tǒng)使用的傳輸系統(tǒng)的第一優(yōu)選實施例的示意框圖，該傳輸系統(tǒng)用于將水印嵌入到傳輸信號流中以實現(xiàn)故障檢測；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明原理的、供圖l的通信系統(tǒng)使用的接收機的第一優(yōu)選實施例的示意框圖，該接收機用于通過分析所嵌入的水印來對接收到的信號流中的故障進行檢測；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明原理的、供圖l的通信系統(tǒng)使用的傳輸系統(tǒng)的第二優(yōu)選實施例的示意框圖，該傳輸系統(tǒng)用于將水印嵌入到傳輸信號流中來實現(xiàn)故障檢測；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明原理的、供圖l的通信系統(tǒng)使用的接收機的第二優(yōu)選實施例的示意框圖，該接收機用于通過分析所嵌入的水印來對接收到的信號流中的故障進行檢測；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明原理的、供圖l的通信系統(tǒng)使用的接收機的第三優(yōu)選實施例的示意框圖，該接收機用于通過分析所嵌入的水印來對接收到的信號流中的故障進行檢測。
具體實施例方式
圖l示出了用于實踐本發(fā)明原理的故障檢測技術的示例信息通信
系統(tǒng)。如圖i所示，前端ioo典型地在內容擁有者或其代理的控制下，
典型地以數(shù)字化內容(視頻和/或音頻和/或數(shù)據(jù))流的形式將信息流
傳輸至下游站102。下游站102可以采用附屬區(qū)域性頭端的形式，所述附屬區(qū)域性頭端對內容流進行代碼轉換以用于后續(xù)分發(fā)?？梢越?jīng)由衛(wèi)星104來進行從頭端100至下游站102的內容流的傳輸。盡管本申請的其余部分使用衛(wèi)星傳輸來描述該構思，但是這里所描述的原理可擴展至對信息進行廣播/組播的任何傳輸網(wǎng)絡。
有時需要將內容流的傳輸從衛(wèi)星104切換至另一衛(wèi)星106,或從一個應答器切換至相同衛(wèi)星上的另一應答器。為了保持同步，頭端IOO在切換之前的某一時刻將特定信息傳輸至下游站102。該信息典型地包括將發(fā)生切換的確切時間、新衛(wèi)星的標識、以及新衛(wèi)星用來傳輸流的特定信道。在指定的時刻，前端100和下游站102將同時從衛(wèi)星104上的當前信道切換至衛(wèi)星106上的指定信道。
前端100成功切換至新衛(wèi)星106上的新信道并不自動確保下游站102也將成功地進行切換。當前，操作者必需手動監(jiān)控下游站102的輸出，以驗證正確流的解碼。在檢測到故障時，在下游站102處的操作者典型地將會經(jīng)由低帶寬信道108向前端100發(fā)送消息請求在新信道或另一信道(如果可用)上重傳信息。低帶寬信道108可以采用用于承載語音消息的普通簡易老式電話業(yè)務(POTS)線或用于承載數(shù)字語音或文
本消息的數(shù)據(jù)信道的形式。
圖2示出了與圖1的前端100相關聯(lián)的現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)200的示意框
圖。傳輸系統(tǒng)200包括所存儲的內容(例如，節(jié)目)的數(shù)據(jù)庫210。控制系統(tǒng)220利用調度信息來在數(shù)據(jù)庫210中選擇一個或多個節(jié)目用于傳輸，并且選擇將傳輸所選節(jié)目的衛(wèi)星和衛(wèi)星信道。然后由編碼器230對所選的節(jié)目進行壓縮編碼，該編碼器230使用所選的指定壓縮標準(例如，MPEG-2)以指定比特率對節(jié)目進行壓縮。最后，由發(fā)射機240來發(fā)射壓縮后的節(jié)目，該發(fā)射機240典型地采用上行鏈路站的形式，用于將節(jié)目傳輸至指定的衛(wèi)星(如圖1的衛(wèi)星104或106)。根據(jù)本發(fā)明原理的一個方面，可以使用數(shù)字水印處理技術來實現(xiàn)故障的自動檢測，以將例如壓縮后的節(jié)目、包含特定信息的水印嵌入
的所傳輸?shù)膬热萘髦?。這樣的信息可以包括節(jié)目ID。實際上，經(jīng)由衛(wèi)星(頻帶內信道)、或者經(jīng)由圖1的低帶寬信道108在頻帶外，從圖l的內容所有者前端100向圖1的下游站102單獨傳輸所述節(jié)目ID。因此，圖1的下游站102將知道除了嵌入在傳輸節(jié)目中的節(jié)目ID以外的節(jié)目ID。下游站102將從接收到的節(jié)目中恢復節(jié)目ID，以與單獨發(fā)送的節(jié)目ID相比較。如果單獨傳輸?shù)墓?jié)目ID與從所傳輸?shù)墓?jié)目中恢復的節(jié)目ID不匹配，則節(jié)目切換不成功。
數(shù)字水印處理包括以下技術的匯集對原始內容進行修改以嵌入水印數(shù)據(jù)，使得修改后的內容在感知上類似于原始內容，并且即使內容己失真也可以相應地從所修改的內容中恢復水印數(shù)據(jù)。水印處理系統(tǒng)包括用于對原始內容進行修改的嵌入器，以及用于恢復水印數(shù)據(jù)的一個或多個檢測器。 一些嵌入器對于基帶圖像進行操作，而一些嵌入器對壓縮的內容流迸行操作。類似地， 一些檢測器對基帶圖像進行操作，而其他檢測器對壓縮的流進行操作。 一些系統(tǒng)被設計為使得水印數(shù)據(jù)可以被嵌入到壓縮的流中，但是在基帶中被檢測。類似地，一些系統(tǒng)允許在基帶中嵌入水印并在壓縮的流中進行檢測。根據(jù)本發(fā)明原理，內容的水印處理是通過對這樣內容的視頻部分進行水印處理而實現(xiàn)的?？蛇x地，可以對內容的音頻部分而不是內容的視頻部分進行水印處理。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理的第一實施例的傳輸系統(tǒng)300的示意框圖，該傳輸系統(tǒng)300可以并入圖1的前端100中以出于故障檢測的目的將水印嵌入到內容中。圖3的傳輸系統(tǒng)300包括所存儲的內容(例如，節(jié)目)的數(shù)據(jù)庫310?？刂葡到y(tǒng)320利用調度信息來在數(shù)據(jù)庫310中選擇多個節(jié)目中的一個以進行傳輸，以及選擇將傳輸所選節(jié)目的衛(wèi)星和衛(wèi)星信道。除了選擇節(jié)目以進行最終傳輸以外，控制系統(tǒng)320還產(chǎn)生節(jié)目標識符， 一般稱作術語"節(jié)目ID"，"節(jié)目ID"具體標識每個所選節(jié)目。如圖3所示，將節(jié)目ID存儲在存儲器或緩沖器325中。盡管存儲節(jié)目ID的存儲器325表現(xiàn)為與控制系統(tǒng)320分開的元件，但存儲器能夠駐留在控制系統(tǒng)本身內。
水印嵌入器327對控制系統(tǒng)320所選擇的節(jié)目進行處理，該水印嵌 入器327在每個所選節(jié)目中嵌入包含針對該節(jié)目的相應節(jié)目ID在內的 數(shù)字水印。圖3的水印嵌入器327將數(shù)據(jù)(例如，節(jié)目ID)插入到所選 節(jié)目的基帶視頻部分中(每一幀中或幀的子集中)。優(yōu)選地，所嵌入的 數(shù)據(jù)隨某最小頻率而出現(xiàn)。在每個節(jié)目中嵌入了相應的節(jié)目ID嵌入之 后，然后由編碼器330對該節(jié)目進行的壓縮編碼，所述編碼器330使用
所選的指定壓縮標準以指定比特率對節(jié)目進行壓縮。最后，由發(fā)射機 340來發(fā)射壓縮后的節(jié)目，發(fā)射機340典型地采用上行鏈路站的形式以 將節(jié)目發(fā)射至指定衛(wèi)星(如圖1的衛(wèi)星104和106)。發(fā)射機340還直接從 存儲器325接收節(jié)目ID，以通過對所傳輸?shù)膬热萘鬟M行復用和/或通過 經(jīng)由圖1的低帶寬信道108進行傳輸來傳輸至圖1的下游站102。周期地 重復這種節(jié)目ID的傳送。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明原理的第一實施例的接收機系統(tǒng)400的示 意框圖，該接收機系統(tǒng)400用于基于所恢復的水印數(shù)據(jù)來檢測故障。實 際中，圖4的接收機系統(tǒng)410駐留在圖1的下游站102中。圖4的接收機系 統(tǒng)400包括調諧至指定衛(wèi)星(如圖1的衛(wèi)星104和106之一)上的具體信 道的接收機410。接收機410具有調諧至相同或不同衛(wèi)星上的不同信道 的能力。接收機410用來恢復所傳輸?shù)膬热?包括嵌入的節(jié)目ID)以 及在內容流中復用的或經(jīng)由低帶寬信道接收的、單獨提供的節(jié)目ID。 將單獨提供的節(jié)目ID存儲在存儲器415中，存儲器415可以與接收機 410集成或分開。經(jīng)由壓縮代碼轉換器420將接收機410所恢復的內容流 壓縮代碼轉換成供至少一個集線器430分發(fā)給區(qū)域訂戶的格式。壓縮代 碼轉換器420還對內容流進行解碼，來獲得在存儲器或緩沖器440中存 儲的基帶視頻，以供水印檢測器450隨后接收。水印檢測器450恢復在 基帶視頻中嵌入的數(shù)據(jù)(包括節(jié)目ID)，并將該數(shù)據(jù)與指示檢測強度 的值一起傳遞至故障檢測器460。由于所嵌入的水印數(shù)據(jù)周期性地出現(xiàn) 在基帶視頻中，所以水印檢測器450將周期性地恢復這樣的數(shù)據(jù)以由故 障檢測器460來接收。
故障檢測器460將存儲器415中保存的節(jié)目ID與由水印檢測器450所恢復的節(jié)目ID相比較。如果兩個值不匹配，則故障檢測器460發(fā)出 警告指示接收到的內容流與期望的內容流不匹配。如果水印檢測器450 所報告的水印強度不超過設置閾值，則故障檢測器460還將發(fā)出警告指 示接收到的內容流的潛在訛誤。
通過圖3的水印嵌入器327被嵌入在內容流的視頻部分中的數(shù)據(jù) 可以包括順序計數(shù)。實際上，每當圖4的水印檢測器450將所恢復的數(shù) 據(jù)傳遞至故障檢測器460時，計數(shù)的值應當相比于前一恢復上檢測到的 計數(shù)而增加。在達到最大值時，計數(shù)復位為初始值。如果故障檢測器 460檢測到計數(shù)值沒有改變，則故障檢測器發(fā)出警告指示壓縮代碼轉換 器420己"卡住"并且當前輸出靜止幀。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明原理第二實施例的發(fā)射機系統(tǒng)500的示意 框圖，該發(fā)射機系統(tǒng)500用于合并到圖1的前端100內，以出于故障檢測 的目的將水印嵌入到內容中。圖3的傳輸系統(tǒng)500包括數(shù)據(jù)庫510、控 制系統(tǒng)520、節(jié)目ID存儲器525、壓縮編碼器530、水印嵌入器535、和 發(fā)射機540,它們分別執(zhí)行與圖3發(fā)射機系統(tǒng)300的數(shù)據(jù)庫310、控制系 統(tǒng)320、壓縮編碼器330、水印檢測器330和發(fā)射機340實質上相同的功 能。與其水印嵌入器327將數(shù)據(jù)(例如，節(jié)目ID和順序計數(shù))插入到 內容的基帶視頻部分中的圖3的發(fā)射機系統(tǒng)300相比，傳輸系統(tǒng)500的水 印嵌入器535將這樣的數(shù)據(jù)插入到內容的壓縮視頻部分中。另一方面， 圖5的發(fā)射機系統(tǒng)500與圖3的發(fā)射機系統(tǒng)300采用相同的方式進行操作。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明原理第二實施例的接收機系統(tǒng)600的示意 框圖，該接收機系統(tǒng)600基于所恢復的水印數(shù)據(jù)對故障進行檢測。圖6 的接收機系統(tǒng)600包括接收機610、節(jié)目ID存儲器615、壓縮代碼轉 換器620、集線器630、水印檢測器650、和故障檢測器660，它們分別 執(zhí)行與接收機410、節(jié)目ID存儲器415、壓縮代碼轉換器420、集線器 430、水印檢測器450和故障檢測器460實質上相同的功能。與其中水印 檢測器450對基帶視頻迸行操作的圖4的接收機系統(tǒng)400相比，接收機系 統(tǒng)600的水印檢測器650在壓縮代碼轉換之前對內容流進行操作。盡管 與圖4的水印檢測器450的輸入流相比，水印檢測器650的輸入流以不同的格式存在，然而輸出是相同的。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明原理的第三實施例的接收機系統(tǒng)700的示 意框圖，該接收機系統(tǒng)700基于所恢復的水印數(shù)據(jù)對故障進行檢測。圖 6的接收機系統(tǒng)700包括接收機710、節(jié)目ID存儲器715、壓縮代碼轉 換器720、集線器730、水印檢測器750、和故障檢測器760，它們分別 執(zhí)行與接收機410、節(jié)目ID存儲器415、壓縮代碼轉換器420、集線器 430、水印檢測器450和故障檢測器460實質上相同的功能。與其中水印 檢測器450對基帶視頻進行操作的圖4的接收機系統(tǒng)400相比，接收機系 統(tǒng)700的水印檢測器750對由壓縮代碼轉換器720產(chǎn)生的壓縮代碼轉換 內容流進行操作。盡管與圖4的水印檢測器450的輸入流相比，水印檢 測器750的輸入流以不同的格式存在，然而水印檢測器750的輸出是相 同的。
上述描述了一種通過對在傳輸內容中嵌入的水印處理后的數(shù)據(jù) 進行檢查來檢測信息通信系統(tǒng)中的故障的技術。還必需認識到，針對 故障安全節(jié)目或上下文切換的水印嵌入技術可以推廣為IP網(wǎng)絡中組播 組之間的切換。換言之，本發(fā)明原理的技術不限于特定傳輸模式，而 是可用于在內容源之間轉換時檢測內容接收期間的故障。
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權利要求
1、一種方法，包括以下步驟從接收到的信息流中恢復在流中嵌入的水印，所述水印具有作為流質量特性的數(shù)據(jù)；以及對水印進行分析，以建立接收到的信息流的質量。
2、 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，水印數(shù)據(jù)包括對信息流中的節(jié)目加以標識的節(jié)目標識符。
3、 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，分析步驟包括將節(jié)目標識符與參考節(jié)目標識符相比較的步驟。
4、 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，水印數(shù)據(jù)包括對其中嵌入有水印數(shù)據(jù)的視頻幀加以標識的順序計數(shù)。
5、 根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，分析步驟包括對相繼恢復的水印的順序計數(shù)進行比較的步驟。
6、 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，水印數(shù)據(jù)還包括對其中嵌入有水印數(shù)據(jù)的視頻幀加以標識的順序計數(shù)。
7、 根據(jù)權利要求6所述的方法，其中，分析步驟包括以下步驟(a) 將節(jié)目標識符與參考節(jié)目標識符相比較；以及(b) 對相繼恢復的水印的順序計數(shù)進行比較。
8、 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，在接收到的信息流的壓縮代碼轉換之后，從接收到的信息流的基帶部分恢復水印。
9、 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中，在接收到的信息流的壓縮代碼轉換之前，從接收到的信息流恢復水印。
10、 一種將信息流傳送至下游接收機的方法，包括以下步驟在傳送之前，將具有流質量數(shù)據(jù)特性的水印嵌入到信息流中。
11、 一種設備，包括接收機，用于接收信息流，所述信息流具有嵌入所述流中的水印，所述水印具有作為流質量特性的數(shù)據(jù)；水印檢測器，用于從水印中提取所述數(shù)據(jù)；以及故障檢測器，用于對所提取的數(shù)據(jù)進行分析，以檢測在接收到的信息流中是否存在故障。
12、 根據(jù)權利要求ll所述的設備，其中，水印數(shù)據(jù)包括對信息流內的節(jié)目加以標識的節(jié)目標識符。
13、 根據(jù)權利要求12所述的設備，其中，故障檢測將所述節(jié)目標識符與參考節(jié)目標識符相比較。
14、 根據(jù)權利要求ll所述的設備，其中，水印數(shù)據(jù)包括對其中嵌入有水印數(shù)據(jù)的視頻幀加以標識的順序計數(shù)。
15、 根據(jù)權利要求14所述的設備，其中，故障檢測器對相繼恢復的水印的順序計數(shù)進行比較，以確定順序計數(shù)是否已改變。
16、 根據(jù)權利要求12所述的設備，其中，水印數(shù)據(jù)還包括對其中嵌入有水印數(shù)據(jù)的視頻幀加以標識的順序計數(shù)。
17、 根據(jù)權利要求16所述的設備，其中，故障檢測器將節(jié)目標識符與參考節(jié)目標識符相比較，以及對相繼恢復的水印的順序計數(shù)進行比較。
全文摘要
通過從信息流中恢復在傳輸之前嵌入流中的水印，來檢測所傳輸?shù)男盘柫髦械墓收?。嵌入的水印具有流質量的數(shù)據(jù)特性。其后，對至少一個水印性質進行分析，以檢測接收到的信息流中的故障。
文檔編號H04L12/26GK101675451SQ200880014242
公開日2010年3月17日 申請日期2008年5月6日 優(yōu)先權日2007年5月10日
發(fā)明者庫馬爾·拉馬斯瓦米, 杰弗里·亞當·布盧姆, 阿雷·奧拉夫森 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司