專利名稱：檢測水印的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測水印的方法，以及因此確定比例因子的測量值；更具體地，但不專用地，本發(fā)明關(guān)注于檢測連續(xù)圖像中一個或多個水印的方法，在那里在相對于其中其他圖像的該序列圖像中一些中一個或多個水印依次被改變，例如偏移和/或鏡像和/或旋轉(zhuǎn)。再者，本發(fā)明還涉及能夠檢測這種相對改變水印的存在的水印檢測器，例如在文中的偏移和/或鏡像和/或旋轉(zhuǎn)水印。另外，本發(fā)明關(guān)注于在計算機(jī)硬件上執(zhí)行用于實現(xiàn)檢測水印的前述方法的軟件。
背景技術(shù)：
水印經(jīng)常以細(xì)微的方式被包含在聲頻視頻節(jié)目內(nèi)容中，或者作為對該內(nèi)容確認(rèn)可靠性的機(jī)制，或者用于檢查對該內(nèi)容的未經(jīng)授權(quán)盜印或復(fù)制的法律目的。為了水印在被嵌入至節(jié)目內(nèi)容時沒有可覺察到地使節(jié)目內(nèi)容質(zhì)量下降或扭曲，水印僅僅被微弱地添加到在這里其成分可以從圖像到圖像明顯地發(fā)生改變的內(nèi)容。因此，慣例是將序列的眾多圖像上的水印信息累積在一個或多個緩沖器中，然后應(yīng)用使用一個或多個期望水印模板的相關(guān)技術(shù)，以識別在聲頻視頻目內(nèi)容中水印的存在或交替缺失。
已知的是，如果不是實質(zhì)上不可能的，基于空間相關(guān)的水印檢測是極其難于執(zhí)行的，除非視頻內(nèi)容的初始比例是已知的。許多現(xiàn)代的水印技術(shù)方案使用嵌入視頻內(nèi)容中的水印圖案，以使水印圖案以平鋪的方式被重復(fù)，也就是在整個視頻內(nèi)容中重復(fù)地依據(jù)已知的空間基準(zhǔn)柵格被平鋪。通常的做法是，通過相關(guān)從視頻內(nèi)容中提取的相鄰水印平鋪來重現(xiàn)初始比例的測量；初始比例的測量對應(yīng)于因此得到的相關(guān)峰的位置。
通常采用的使用平鋪的水印的水印技術(shù)方案具有如下幾個缺點(1)在被包含在視頻內(nèi)容中的圖像序列中，在每個圖像中必須采用重復(fù)的還被稱為幀的水印圖案。在對應(yīng)視頻內(nèi)容的格式被平移時這種平鋪水印沒有可靠地被平移，例如，在對視頻內(nèi)容二次采樣至SIF格式時；在DIVX編碼視頻內(nèi)容中施加二次采樣時，水印圖案尺寸是非常有限的，有時太小而不能使用，例如，用于保證可靠性或用于驗證目的。
(2)如果在寬屏視頻節(jié)目內(nèi)容被考慮時水印圖案被包含在圖像區(qū)域而不是圖像幀中，在實際中，這種區(qū)域在垂直圖像方向被構(gòu)建的太小，而不能嵌入兩個垂直的相鄰視頻圖像；和(3)修剪和/或縮放比例可以導(dǎo)致視頻圖像、也就是幀，在垂直方向變得太小以不能包含兩個垂直的相鄰水印平鋪。
本發(fā)明所遇到的具體問題涉及在視頻區(qū)域上可操作平鋪128碼元×128碼元水印圖案的水印嵌入器。可與嵌入器相兼容的水印檢測器能夠得到水平比例因子的測量值，通過相關(guān)兩個水平相鄰128碼元×128碼元水印平鋪；類似地，檢測器通過使得兩個垂直相鄰的這種水印平鋪相關(guān)能夠再現(xiàn)垂直比例因子的測量值。根據(jù)在關(guān)聯(lián)的相關(guān)區(qū)域中的第一行和列中的最高相關(guān)峰的位置，確定比例因子的測量值。
將上面方法應(yīng)用到比例因子確定的檢測器能夠處理全D1水印視頻。然而，實際上，由DVD作為數(shù)據(jù)載體傳送的視頻圖像內(nèi)容數(shù)據(jù)經(jīng)常受到比例縮小及隨后向DIVX格式的對應(yīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變的影響。這種過程可造成水印檢測器可靠地確定在轉(zhuǎn)換的DIVX數(shù)據(jù)中水印平鋪的出現(xiàn)的多個問題。例如，初始視頻節(jié)目內(nèi)容包括寬屏格式的圖像序列，也就是具有對應(yīng)于720×480碼元的尺寸的縱橫比16∶9(寬∶高)。其后，視頻內(nèi)容具有其去除的黑邊，以產(chǎn)生修剪的視頻內(nèi)容，在那里圖像因此具有720×280碼元(寬∶高)的格式。然后，將二次采樣施加給修剪的視頻內(nèi)容，以在修剪的二次采樣視頻內(nèi)容中產(chǎn)生520×200碼元的圖像幀尺寸。結(jié)果是，各個二次采樣圖像包括512×100碼元的兩個二次區(qū)域。如果初始視頻內(nèi)容包含兩個垂直相鄰水印平鋪，則呈現(xiàn)給水印檢測器的期望一個或多個128×128碼元水印平鋪的修剪的二次采樣視頻內(nèi)容引起該檢測器試圖確定比例因子的測量值，基于相關(guān)兩個128×50碼元平鋪；因此，檢測器的水印檢測性能急劇降低，這在確定垂直比例因子的測量值方面產(chǎn)生相當(dāng)多的問題。如果檢測器不能夠正確地確定垂直比例因子，則實質(zhì)上不可能使用它檢測與包含在初始視頻內(nèi)容中的水印相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)有效載荷。該數(shù)據(jù)有效載荷例如包括分布路線的信息指示，這種信息對于法庭循證是有用的。
在日本專利申請no.JP2000151984中，提出在音頻視頻內(nèi)容中交替嵌入初始水印和該水印的偏移版本；該偏移的水印相對于初始水印被平移已知量。隨后，水印檢測器能夠檢測音頻視頻內(nèi)容中的水印偏移，該水印檢測器被布置以相關(guān)于對應(yīng)于初始水印的測試水印和偏移的水印。如果該內(nèi)容已經(jīng)被比例縮放，在偏移向量將以類似比例因子被改變。因此，對偏移的檢測能夠?qū)崿F(xiàn)將被確定的音頻視頻內(nèi)容被比例縮放的比例因子。
為了解決使用平鋪水印檢測所遇到的前述問題，本發(fā)明人開發(fā)了本發(fā)明。本發(fā)明由本發(fā)明人創(chuàng)建，尤其對寬屏DIVX電影由良好作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種檢測水印并因此導(dǎo)出比例因子的測量值的改進(jìn)方法。
依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種通過檢測包含在圖像序列的水印確定比例因子的測量值(MSF)的方法，其中水印以幾個相互改變的形式被包含序列中，該方法包括步驟(a)接收圖像序列；(b)根據(jù)施加到圖像所包含的水印的一個或多個相對改變，將該圖像大致上存儲進(jìn)多個對應(yīng)組中；(c)將用于每個組的其中一個或多個圖像中至少一部分累積到對應(yīng)的緩沖器中；(d)互相分析緩沖器中的內(nèi)容，以確定施加到包含在序列中水印的一個或多個改變；以及(e)處理涉及相關(guān)于預(yù)期比例因子的一個或多個改變的信息，以確定所述比例因子的測量值(MSF)。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，相比于流行的方法，它能夠提供一個更精確和/或可靠的比例因子的測量值。
優(yōu)選地，在該方法中檢測到的一個或多個改變包含平移改變、鏡像轉(zhuǎn)置和旋轉(zhuǎn)改變中的至少之一。盡管該方法被建立，以對受對應(yīng)于橫向平移的轉(zhuǎn)置作用的水印良好地起作用，但是這些轉(zhuǎn)置的其他形式被有益地交替或另外地使用在該方法中，尤其鏡像轉(zhuǎn)置。
優(yōu)選地，在該方法中步驟(d)中的分析包含步驟(f)將緩沖器中的內(nèi)容以空間頻率形式分別轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)據(jù)集；(g)將數(shù)據(jù)集點態(tài)相乘，產(chǎn)生對應(yīng)的被處理的數(shù)據(jù)；然后(h)將被處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間格式。
這種處理使對應(yīng)于沒有水印的節(jié)目內(nèi)容的圖像信息能夠與水印信息區(qū)分開來，考慮到這些以空間格式互相區(qū)分的更清楚。優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包含在將處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間格式之前歸一化被處理的數(shù)據(jù)的步驟。
優(yōu)選地，該方法包含在將緩沖器中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)據(jù)集之前對緩沖器中的內(nèi)容施加高通空間濾波作用的步驟。這種高通濾波的優(yōu)點在于，它能夠大致上衰減與水印檢測目的無關(guān)的圖像內(nèi)容。
優(yōu)選地，該方法包含步驟(i)以空間格式分析被處理的數(shù)據(jù)，以確定一個或多個相關(guān)峰的位置；以及(j)根據(jù)一個或多個相關(guān)峰的位置，推導(dǎo)出比例因子的測量值(MSF)。
優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括以空間格式修剪被處理的數(shù)據(jù)的步驟，以在識別用于確定比例因子的測量值(MSF)的一個或多個峰之前去除從圖像節(jié)目內(nèi)容的相關(guān)中出現(xiàn)的寄生外圍相關(guān)。這種修剪能夠增強水印識別的可靠性，以及從而提高水印檢測的精度和/或可靠性。
優(yōu)選地，該方法適于在多個相互不同圖像方向中確定比例因子的測量值(MSF)。在確定2維圖像的比例因子時在多于一個方向中應(yīng)用該方法是相關(guān)的，該2維圖像在基本上垂直和水平圖像方向中受到互相不同比例因子改變的影響。
優(yōu)選地，在該方法中，施加到該序列中水印的一個或多個改變包含在幅度的至少一個方向中的平移，該幅度被布置成在至少一個方向中小于水印寬度L的一半，以使根據(jù)z＝(HP/s)大致上計算比例因子的測量值，其中HP是對應(yīng)峰的確定位置?？蛇x擇地，在該方法中，施加到該圖像序列中的一個或多個改變包含在幅度的至少一個方向中的平移，該幅度被布置成在至少一個方向中遠(yuǎn)大于水印寬度L的一半，以使根據(jù)z＝(HP-L)/(s-L)大致上計算比例因子的測量值，其中HP是對應(yīng)峰的確定位置。
依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于通過檢測圖像序列中水印確定比例因子的測量值(MSF)的水印檢測器，其中水印以幾個互相改變的形式被包含在在該序列中，該檢測器包含(a)轉(zhuǎn)換裝置，其用于將被包含在該序列中的圖像存儲在對應(yīng)于施加給水印的一個或多個改變的組中；(b)緩沖器，其用于從該組中累積一個或多個圖像的至少一部分；
(c)分析裝置，其用于互相分析緩沖器中的內(nèi)容，以確定施加給序列中的水印的一個或多個改變；以及(d)處理裝置，其用于處理涉及相關(guān)于預(yù)期比例因子的一個或多個改變的信息，用于確定比例因子的測量值(MSF)。
依據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種視頻數(shù)據(jù)，其包括包含序列圖像的節(jié)目內(nèi)容，其中取決于施加給被包含在圖像中的一個或多個水印的一個或多個相對改變，圖像交替在對應(yīng)的組之間，該一個或多個改變能夠被使用于確定該序列的比例因子的測量值(MSF)。
優(yōu)選地，在該視頻數(shù)據(jù)中，一個或多個相對改變包含平移改變、鏡像轉(zhuǎn)置改變和旋轉(zhuǎn)改變中的至少一個。
優(yōu)選地，該視頻數(shù)據(jù)被存儲在數(shù)據(jù)載體上。
依據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1中的方法的計算機(jī)硬件中可執(zhí)行的軟件。
將會理解的是，本發(fā)明的特征易受到不脫離本發(fā)明的范圍易任意組合被組合的影響。


參考下面附圖，現(xiàn)在將描述僅僅作為例子的本發(fā)明的實施例，附圖中圖1是依據(jù)本發(fā)明的視頻節(jié)目內(nèi)容的示意圖，該內(nèi)容包括被布置在時隙中的圖像的時間序列；圖2是依據(jù)本發(fā)明的水印檢測處理的說明；圖3是設(shè)置圖1中視頻內(nèi)容的圖像中水印窗口的示例；圖4至10使用圖2中處理用于相關(guān)聯(lián)的變換的水印圖案的說明。
具體實施例方式
一般而言，本發(fā)明涉及在視頻節(jié)目內(nèi)容中時間改變某些幾何水印參數(shù)，該視頻節(jié)目內(nèi)容包括在時隙中成組的圖像序列，用于是水印檢測器能夠在不同時隙處理圖像且分析它們，用于導(dǎo)出比例因子的測量值。例如，水印嵌入器被有益地布置成將標(biāo)準(zhǔn)水印圖案嵌入到圖像序列的第一600個圖像幀的初始位置。在該序列中的隨后的600個圖像幀中，嵌入器以轉(zhuǎn)置的格式嵌入水印，例如鏡像和/或空間平移和/或旋轉(zhuǎn)。在下一600個圖像幀中，嵌入器被布置成將水印嵌入初始位置，諸如以圖1中所述的重復(fù)交替的方式。
在圖1中，圖像幀序列一般由10指示。序列10包括圖像幀，例如由20指示的第一圖像幀。序列10被以時間序列方式布置，其中時間在圖1中由帶有符號“t”的箭頭表示，先前圖像幀左手側(cè)、后面圖像幀在右手側(cè)。序列10被分別細(xì)分為多個時隙，例如第一、第二和第三時隙30a、30b、30c。每個時隙，如前所述，包含600幀圖像；可選擇地，每個時隙可被布置成包含其他數(shù)量的幀圖像，例如300幀圖像。
水印的交替的標(biāo)準(zhǔn)和變化版本給水印檢測器能夠處理序列10提供了足夠的信息，以識別在這里嵌入的水印，例如，用于確定比例因子的測量值，假若檢測器已知施加的變化的數(shù)量，例如初始水印偏移多少像素以產(chǎn)生變化的水印。檢測器優(yōu)選能夠確定相關(guān)于變化的一個或多個向量。
在變化對應(yīng)于從時隙到時隙以交替的方式偏移水印的情況中，檢測器收集序列10的任意部分，例如它從時隙中的幀圖像中提取對應(yīng)于128×128碼元平鋪的數(shù)據(jù)，并且將它們累積在第一緩沖器中。隨之，檢測器在下一時隙中繼續(xù)這種圖像幀的抽取，并將它們累積在第二緩沖器中。然后，檢測器使第一和第二緩沖器中的累積數(shù)據(jù)相關(guān)，例如使用SPOMF程序，進(jìn)而輸出相關(guān)結(jié)果給關(guān)聯(lián)緩沖器；檢測器通過分析關(guān)聯(lián)緩沖器中的相關(guān)結(jié)果識別對應(yīng)于最大相關(guān)的峰值。依據(jù)最大相關(guān)的這個峰值，使用檢測器是可以導(dǎo)出比例因子的測量值。
綜之，本發(fā)明在至少一個下述技術(shù)領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用(a)用于非常低的水印有效載荷位速率應(yīng)用的比例和/或水印檢測器(b)用于檢測高清晰度(HD)視頻節(jié)目內(nèi)容中的比例因子的測量值；和(c)用于確定法庭循證應(yīng)用中的比例因子的測量值，例如用于確認(rèn)為將預(yù)發(fā)行電影泄漏給譬如因特網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)的人們。
本發(fā)明尤其涉及確定即將來臨的HD視頻內(nèi)容格式中的比例因子的測量值。考慮到這種高質(zhì)量格式，水印圖案僅僅被稍許地嵌入進(jìn)HD視頻內(nèi)容，以保持出色的HD質(zhì)量。然而，當(dāng)有稍許水印的HD視頻內(nèi)容受到長處理路徑的影響時，也就是受到眾多的轉(zhuǎn)換操作的影響，理想的是，在從該路徑輸出的處理的HD視頻內(nèi)容中仍就可檢測到稍許嵌入的水印信息。長處理路徑的示例包含步驟
(a)HD至SD(b)有損耗壓縮(c)使用DIVX壓縮的經(jīng)由一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)的分布；和(d)在CE裝備中包含另一個有損耗步驟的處理。
為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例。
現(xiàn)在將結(jié)合圖2描述用于確定包含在序列10中水印的比例因子的測量值的檢測器，其中采用的文本助記碼具有如表1中提供的解釋。
表1

檢測器優(yōu)選以執(zhí)行軟件的計算機(jī)硬件被實施，以實現(xiàn)圖2中所述函數(shù)，用于提供比例因子確認(rèn)處理。該處理包含緩沖器100的使用，該緩沖器100用于接收包括圖像幀10序列的輸入視頻流110和在115處輸出這個流用于進(jìn)一步處理。該處理將平鋪窗口118用由于分析，該平鋪窗口118包含稍許嵌入圖像幀數(shù)據(jù)的水印數(shù)據(jù)。該處理進(jìn)一步包括連接的數(shù)據(jù)開關(guān)120，以使其第一輸出122被耦合至包含順序的第一累積緩沖器130、空間高通濾波函數(shù)(HP)140、快速傅立葉變換函數(shù)(FFT)150和復(fù)共軛發(fā)生函數(shù)(CMCN)160的第一處理鏈，用于輸出第一共軛傅立葉變換輸出170。此外，數(shù)據(jù)開關(guān)120的第二輸出124被耦合至包含順序的第二累積緩沖器180、空間高通濾波函數(shù)(HP)190和快速傅立葉變換函數(shù)(FFT)200的第二處理鏈，用于輸出第二傅立葉變換輸出205。另外，該處理進(jìn)一步包括點態(tài)乘法函數(shù)210，用于分別接收第一和第二傅立葉變換輸出170、205和產(chǎn)生相應(yīng)的乘法數(shù)據(jù)。在該過程中，進(jìn)一步包含第三處理鏈，該第三處理鏈包括順序的歸一化函數(shù)(NRM)220、反快速傅立葉變換函數(shù)(IFFT)230、修剪邊界函數(shù)(CRP)240和最后的峰值檢測函數(shù)(HPP-DSC)250，用于尋找最高相關(guān)峰的位置，從而得出比例因子(MSF)的測量值，如在后面將被更詳細(xì)地說明的。第三處理鏈能夠從點態(tài)乘法函數(shù)210接收乘法數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在將描述圖2中所述的該處理的操作。
在第一緩沖器130中，在第一600割視頻區(qū)域中，也就是300圖像幀中該處理從窗口118累積水印平鋪數(shù)據(jù)。該窗口118可具有取決于要求的任意大?。蝗欢?，當(dāng)窗口118的尺寸被增加時，圖2的處理提供更可靠的比例因子的測量值。更優(yōu)選地，窗口118具有128×128碼元級別的大小，例如128×128像素。優(yōu)選地，窗口以圖3中所述方式對應(yīng)于各個幀圖像區(qū)域中的基本中心區(qū)域，其中圖像幀(FRM)20分別包括第一和第二區(qū)域(FLD1，F(xiàn)LD2)300、310；窗口118被布置成優(yōu)選居中設(shè)置在各個區(qū)域300、310中。然而，在各個幀內(nèi)窗口118的其他位置是可能的，例如其中偏離中心的區(qū)域。此后，該處理將第二600個視頻區(qū)域也就是300幅圖像幀以類似的方式累積到第二緩沖器180中。
依據(jù)第一和第二緩沖器130、180的累積的數(shù)據(jù)分別在濾波函數(shù)1740、190中取決于空間高通濾波，此后取決于對空間頻率域的轉(zhuǎn)變。從傅立葉函數(shù)150的輸出取決于在共軛函數(shù)160中對應(yīng)復(fù)共額的生成。
高通函數(shù)140、190優(yōu)選使用3×3矩陣濾波器被實施，3×3矩陣濾波器具有如公式1(Eq.1)中提供的系數(shù)F=-1-1-1-18-1-1-1-1---Eq.1]]>緩沖器130中的內(nèi)容與緩沖器180中的內(nèi)容相關(guān)優(yōu)選使用SPOMF方法被實施，該SPOMF方法在其中包含歸一化函數(shù)220。點態(tài)乘法函數(shù)210中的相關(guān)優(yōu)選使用SPOMF方法被實施，該SPOMF方法包含點態(tài)乘法。點態(tài)乘法的結(jié)果在歸一化函數(shù)220中被歸一化，接著是從空間頻率域到對應(yīng)空間信息的變換，該對應(yīng)空間信息被修剪以在函數(shù)250中被分析之前去除寄生邊緣偽影，以如先前所述地確定最高相關(guān)峰的空間位置。
通過應(yīng)用公式2和3(Eq.2，3)來得到用于復(fù)數(shù)值的輸入陣列z的函數(shù)220中的歸一化，來使用歸一化的等價物代替陣列中的復(fù)數(shù)值，
zre(z)2+im(z)2,z≠0---Eq.2]]>1 z＝0 Eq.3關(guān)于修剪函數(shù)240，本發(fā)明人確認(rèn)，在設(shè)計本發(fā)明時的實驗期間，出現(xiàn)在相關(guān)陣列邊界處的高寄生峰從反變換函數(shù)230輸出。這些寄生峰因為下面的視頻內(nèi)容的強相關(guān)而出現(xiàn)，并且不因任意比例因子改變的結(jié)果而產(chǎn)生。由于這些寄生峰可能掩蔽在相關(guān)于感興趣水印內(nèi)容的大量相關(guān)峰中，所以這些寄生峰被設(shè)定為零值，也就是它們受到修剪操作的作用。換言之，靠近其邊沿的對應(yīng)于窗口118的碼元的相關(guān)值被有效地設(shè)定為零值。例如，從點態(tài)乘法函數(shù)210中輸出相關(guān)域的128×128碼元的第一行和最后五行和列設(shè)為零。
通過函數(shù)250識別的最高相關(guān)峰被用于確定比例因子的測量值(MSF)，如通過圖4至10中幾個一維例子所顯示的。
在圖4中，未偏移的周期水印圖案包括128個碼元，例如128個像素，其由400標(biāo)示且被包含在定義128碼元(視頻情況中的像素)范圍的界限430和440內(nèi)。相同水印圖案的周期性偏移版本被標(biāo)示為410。它被偏移由箭頭420標(biāo)示的偏移距離s，也就是s＝24碼元。顯而易見，如果圖案400和410被互相相關(guān)，則將在位置s＝24處發(fā)現(xiàn)相關(guān)峰。
如果圖案400、410均被在空間上依比例變化一個縮放因子z，例如由于以如圖1中所述的時間交替方式重新格式化有水印的視頻內(nèi)容，然后圖450和460將分別代替得到?，F(xiàn)在圖案處于從第一界限430和寬縮放界限480的范圍內(nèi)。在感興趣的區(qū)域(邊界430和440之間的區(qū)域)內(nèi)對兩個圖案450、460之間相關(guān)性的計算現(xiàn)在將在位置s×z處產(chǎn)生強相關(guān)峰，由箭頭470標(biāo)示。因此，如果在位置33處發(fā)現(xiàn)峰，則縮放因子出現(xiàn)為z＝33/24＝1.38?？p的強度將由用401a和401b表示的區(qū)間中的相似碼元(像素)的數(shù)量確定，該數(shù)量為128-s×z。
作為另一個例子，圖5a中示出以類似于圖4的方式繪制的水印圖案，除了對應(yīng)于32碼元(例如32像素)的施加到水印圖案510的模數(shù)偏移的轉(zhuǎn)換，如由箭頭500所示，以產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換水印圖案520。圖510、520被嵌入視頻內(nèi)容，以如圖1中所述的方式。縮放因子z＝1.38再次被應(yīng)用到圖案510、520，現(xiàn)在分別產(chǎn)生重新按比例縮放的圖案530、540。現(xiàn)在將在位置44(1.38×32)處得到相關(guān)峰值，由箭頭550標(biāo)示。相比于前面例子，相關(guān)峰值在某種程度上是較小的，因為在區(qū)間501a和501b中的類似像素的數(shù)量128-s×z是較小的。
在圖6中，繪制用于s＝46個像素和重新縮放z＝1.38的模數(shù)變換偏移的例子。在這個例子中，我們不僅僅將獲得位置s×z＝63處的相關(guān)峰，因為具有長度128-s×z的區(qū)間601a和601b之間的類似性。還將存在第二相關(guān)峰，因為具有長度s×z-128×z+128的區(qū)間602a和602b之間的類似性。它們引起出現(xiàn)在位置s×z-128×z+128處的(小)相關(guān)峰，即在這個例子中的位置14處。
在圖7中，繪制用于s＝64個像素和重新縮放z＝1.38的模數(shù)變換換偏移的例子。這是令人感興趣的例子，因為我們看到兩個相等大的相關(guān)峰值。在位置s×z＝33處由區(qū)間701a和701b的相似性引起一個峰。在位置s×z-128×z+128＝69處，由相等長區(qū)間702a和702b的相似性引起另一個峰值。使用在64個像素上偏移的圖案將沒有給出任何關(guān)于如何計算比例因子的信息。由于相關(guān)峰均可以相等機(jī)會出現(xiàn)，我們不知道我們必須使用哪個公式(s×z或s×z-128×z+128)。我們不能看到視頻是否放大或縮小。清楚地是，采用半個偏移因子，則平鋪尺寸是最壞的選擇。
在圖8中，繪制用于s＝96個像素和重新縮放z＝1.38的模數(shù)變換偏移的例子。由于區(qū)間801a和801b的相似性，將在位置s×z-128×z+128＝84處存在一個相關(guān)峰。
在圖9中，繪制用于s＝24個像素和重新縮放z＝0.72的模數(shù)變換偏移的例子?，F(xiàn)在，圖像被按比例縮小，這導(dǎo)致右界限480將被定位在初始界限440的左邊。由于區(qū)間901a和901b的相似性，第一相關(guān)峰現(xiàn)在出現(xiàn)在位置s×z＝17處。由于區(qū)間902a和902b的相似性，第二相關(guān)峰出現(xiàn)在位置s×z-128×z+128＝53處。
在圖10中，繪制用于s＝46個像素和重新縮放z＝0.72的模數(shù)變換偏移的例子。由于區(qū)間1001a和1001b的相似性，第一相關(guān)峰現(xiàn)在出現(xiàn)在位置s×z＝33處。由于區(qū)間1002a和1002b的相似性，第二相關(guān)峰出現(xiàn)在位置s×z-128×z+128＝69處。
根據(jù)圖4至10，對于重新縮放的圖案，觀察到的是得到一個或兩個相關(guān)峰(1)在位置s×z處，具有與128-(s×z)相關(guān)的相關(guān)峰高度；(2)在位置(s×z)-(128×z)+128處，具有與(s×z)-(128×z)+128相關(guān)的相關(guān)峰高度其中s標(biāo)示偏移，例如用于圖4的s＝24。相關(guān)峰的高度相關(guān)于1至128的范圍，否則，該不認(rèn)為存在峰值。在設(shè)計依據(jù)圖2中所述程序操作水印檢測器中，常規(guī)的是發(fā)生在點態(tài)乘法函數(shù)210內(nèi)的相關(guān)僅僅產(chǎn)生一個相關(guān)峰。
得到這種單個相關(guān)峰的一個技術(shù)方案是選擇依據(jù)公式4(Eq.4)的偏移sL-s.z＞＞s.z-L.z+L Eq.4其中L是水印的大小，也就是如圖4至10中所述的128碼元。根據(jù)公式4，將會理解的是，對于這種技術(shù)方案，偏移s優(yōu)選遠(yuǎn)小于L/2，用于優(yōu)選的s＜L/4。然后，使用公式5(Eq.5)可以推導(dǎo)出比例因子zz=Hps---Eq.5]]>其中，HP是在點態(tài)乘法函數(shù)210中產(chǎn)生的最高相關(guān)峰的位置。
得到這種單個相關(guān)峰的另一個技術(shù)方案是選擇依據(jù)公式6(Eq.6)的偏移sL-s.z＜＜s.z-L.z+L Eq.6其中L是水印的大小，也就是如圖4至10中所述的128碼元。根據(jù)公式4，將會理解的是，對于這種技術(shù)方案，偏移s優(yōu)選遠(yuǎn)大于L/2。然后，使用公式7(Eq.7)可以推導(dǎo)出比例因子z。
z=(Hp-L)(s-L)---Eq.7]]>在為了使與圖2中所述的過程相最佳兼容而執(zhí)行視頻內(nèi)容的水印化中，有益的是考慮下面標(biāo)準(zhǔn)(a)其中存在在峰值檢測函數(shù)250中識別的幾個相關(guān)峰，識別的該相關(guān)峰中之一優(yōu)選被允許以支配被識別的另一個相關(guān)峰；(b)對在點態(tài)乘法函數(shù)210內(nèi)執(zhí)行的相關(guān)計算作出貢獻(xiàn)的碼元陣列的長度，例如像素陣列被最大化；以及(c)選擇偏移s，以使在計算比例因子z時可以獲得增強的分辨率/精確度。
這些條件(a)-(c)可能相互抵觸，并且經(jīng)常需要折衷。通常地，用于L＝128碼元，例如像素，實際折衷為(1)s＝20，公式5被用于確定比例因子z；或者(2)s＝107，公式7被用于確定比例因子z。
類似考慮涉及鏡像轉(zhuǎn)置水印和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)置水印。
本發(fā)明人進(jìn)一步認(rèn)識到，如圖1中所述交替水印圖案的使用優(yōu)選由提供同步的硬件和/或軟件功能支持，以使檢測器感知到時隙30的出現(xiàn)。優(yōu)選地，類似于在流行數(shù)碼照相機(jī)中采用的時間水印被包含用于同步目的。用于同步目的的其它時間標(biāo)記易受到被使用的例如數(shù)字控制信號的影響，該數(shù)字控制信號包含有視頻節(jié)目內(nèi)容。
在附屬的權(quán)利要求中，包含在括弧內(nèi)的數(shù)字和其它符號用以協(xié)助理解該權(quán)利要求，但無論如何也不用于限制權(quán)利要求。
將會認(rèn)識到的是，在前面中所述的本發(fā)明的實施例易受到不脫離如由附屬權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的改變的影響。
在解釋說明書及其相關(guān)權(quán)利要求時，諸如“包括”、“包含”、“結(jié)合”、“容納”、“是”及“具有”之類的表述是以非專用方式被構(gòu)造的，也就是被構(gòu)造以允許用于還沒有明確定義的表述的其它條目或部分。對單數(shù)個的參考還將以參考多數(shù)個被構(gòu)造，反之亦然。
權(quán)利要求
1.一種通過檢測包含在圖像(20)序列(10)中的水印來確定比例因子的測量值(MSF)的方法，其中水印以幾個相互改變的形式被包含序列(10)中，該方法包括步驟(a)接收圖像(20)序列(10)；(b)根據(jù)施加到圖像所包含的水印的一個或多個相對改變，將該圖像(20)基本存儲到多個對應(yīng)組中；(c)將用于每個組的其中一個或多個圖像中至少一部分累積到對應(yīng)的緩沖器(130、180)中；(d)互相分析緩沖器(130、180)中的內(nèi)容，以確定施加到包含在序列(10)中水印的一個或多個改變；以及(e)處理涉及與預(yù)期比例因子相關(guān)的該一個或多個改變的信息，以確定所述比例因子的測量值(MSF)。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中檢測到的一個或多個改變包含平移改變、鏡像轉(zhuǎn)置和旋轉(zhuǎn)改變中的至少一個。
3.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)中的分析包含步驟(f)將緩沖器(130、180)中的內(nèi)容以空間頻率形式分別轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)據(jù)集；(g)將數(shù)據(jù)集點態(tài)相乘，產(chǎn)生對應(yīng)的被處理的數(shù)據(jù)；然后(h)將被處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間格式(230)。
4.依據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包含在將被處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為空間格式之前歸一化該被處理的數(shù)據(jù)的步驟。
5.依據(jù)權(quán)利要求3的方法，包含在將緩沖器(130、180)中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)據(jù)集之前對緩沖器(130、180)中的內(nèi)容施加高通空間濾波(140、190)的步驟。
6.依據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中步驟(e)包括步驟(i)以空間格式分析(250)被處理的數(shù)據(jù)，以確定一個或多個相關(guān)峰的位置；以及(j)根據(jù)一個或多個相關(guān)峰的位置，推導(dǎo)出比例因子的測量值(MSF)。
7.依據(jù)權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括以空間格式修剪(240)被處理的數(shù)據(jù)的步驟，以在識別用于確定比例因子的測量值(MSF)的一個或多個峰之前去除從圖像節(jié)目內(nèi)容的相關(guān)中出現(xiàn)的寄生外圍相關(guān)。
8.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，適于在多個相互不同圖像方向中確定比例因子的測量值(MSF)。
9.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中施加到序列中的水印的一個或多個改變包含在幅度的至少一個方向中的平移，該幅度被布置成在至少一個方向中小于水印寬度L的一半，以使根據(jù)z＝(HP/s)大致計算比例因子的測量值，其中HP是對應(yīng)峰的確定位置。
10.依據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中施加到圖像序列中的一個或多個改變包含在幅度的至少一個方向中的平移，該幅度被布置成在至少一個方向中大于水印寬度L的一半，以使根據(jù)z＝(HP-L)/(s-L)大致計算比例因子的測量值，其中HP是對應(yīng)峰的確定位置。
11.一種用于通過檢測圖像序列中的水印來確定比例因子的測量值(MSF)的水印檢測器，其中水印以幾個互相改變的形式被包含在該序列中，該檢測器包含(a)轉(zhuǎn)換裝置，其用于將被包含在該序列中的圖像存儲在對應(yīng)于施加給水印的一個或多個改變的組中；(b)緩沖器，其用于從該組中累積一個或多個圖像的至少一部分；(c)分析裝置，其用于互相分析緩沖器中的內(nèi)容，以確定施加給序列中的水印的一個或多個改變；以及(d)處理裝置，其用于處理涉及與預(yù)期比例因子相關(guān)的一個或多個改變的信息，用于確定比例因子的測量值(MSF)。
12.一種視頻數(shù)據(jù)，其包括包含序列圖像的節(jié)目內(nèi)容，其中根據(jù)施加給被包含在圖像中的一個或多個水印的一個或多個相對改變，圖像在對應(yīng)的組之間交替，該一個或多個改變能夠被使用于確定該序列的比例因子的測量值(MSF)。
13.依據(jù)權(quán)利要求12的數(shù)據(jù)，其中一個或多個相對改變包含平移改變、鏡像轉(zhuǎn)置改變和旋轉(zhuǎn)改變中的至少一個。
14.依據(jù)權(quán)利要求12的數(shù)據(jù)，其被存儲在數(shù)據(jù)載體上。
15.一種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1中的方法的計算機(jī)硬件中可執(zhí)行的軟件。
全文摘要
描述一種通過確定被包含在圖像(20)序列(10)中的水印來確定比例因子的測量值(MSF)的方法。水印以幾個互相改變的形式被包含在該序列(10)中。在第一步驟中，該方法包括接收圖像(20)序列(10)。在第二步驟中，根據(jù)施加到圖像包含的水印的一個或多個相關(guān)改變，圖像(20)被存儲在多個相應(yīng)組中。在第三步驟，該方法包括將用于每個組的一個或多個圖像的至少一部分累積到相應(yīng)的緩沖器。在第四步驟，該方法包括對緩沖器(130、180)中的內(nèi)容互相分析，以確定施加到包含在序列(10)中的水印的一個或多個變化。在第五步驟，處理涉及相關(guān)于期望比例因子的一個或多個改變的信息，以確定比例因子的測量值(MSF)。
文檔編號G06T1/00GK1950845SQ200580014961
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者A·J·范利斯特, G·C·蘭格拉阿 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司