[发明专利]嵌入与检测模式的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及将模式作为水印嵌入内容段的方法，包括修改所述内容段，以便插入与模式相关的一组基本觉察不到的特征。

本发明进一步涉及一种表示有效载荷并作为水印嵌入到内容段中的模式的检测方法，包括在所述内容段中检测与模式相关的一组基本觉察不到的特征。

本发明进一步涉及实现本发明方法的系统以及使计算机执行本发明方法的计算机程序产品。

背景技术

制作水印是把有效载荷表示为随后嵌入到内容中的一个或多个水印模式的技术，例如电影、图片、歌曲或广播和电视秀。然后内容被分发，通过例如广播、流媒体、下载或类似的技术或在存储介质上，例如CD、DVD、蓝光光盘、闪存存储器或硬盘。这种嵌入通常是觉察不到的：看或者听内容的人一般不能够获得嵌入的模式(pattern)。在某些情况下，嵌入模式的一些小的部分可能被觉察到，例如在音频或视频的质量上轻微降级。这个模式是一个典型的(伪)随机模式，尽管这个模式可能取决于嵌入和检测的应用和技术。然而，专业检测工具可以重构模式，并从重构中恢复有效载荷。制作水印有许多应用，例如跟踪内容项的源头和分发路径、受众调查、流媒体的同步和用元数据来改进内容或为数字版权管理提供基础。

制作水印的应用由两个阶段组成。第一个阶段是嵌入器，向内容中加入水印。在嵌入阶段，某个消息或一定量的信息(通常被称作“有效载荷”)被表示成应用到所述内容上的规定的一组变化。第二个阶段是检测器，提取被嵌入内容的信息。

制作水印技术中一个重要的分类被称为扩频水印。扩频水印方法的特征属性是，通常具有大带宽的模式序列(例如，嵌入的模式在宽的信号频率范围内包含非零分量)用来表示相对小量的信息(有效载荷)，使得相关联的水印能量密度可以非常小。在可加扩频(additive spread-spectrum)音频水印的应用中，有效载荷被表示成两个或多个伪随机模式与音频(宿主)信号相加(求和)。

已知的可加制作水印算法嵌入用匹配滤波器检测的模式，匹配滤波器包含一组相关的候选模式。这种方法的优点是它们事实上无限组独立的可被嵌入的模式以及模式属性(大小，带宽等)的灵活性。缺点是在多数情况下，由于相关性运算，检测与显著的运算复杂度相关。此外，由于最高效地进行这些相关性运算是用离散傅立叶变换以逐块的方式进行，在音频内容中，分析块的同步和水印的嵌入对于优良的检测性能是至关重要的。

另一种可加制作水印是相位调制水印。与通过内容段和所述模式求和的方式嵌入模式不同，相位调制是根据模式的频率分量的相位来修改内容段的各个频率分量的相位。这种方法有更详细的说明，在M.Arnold,P.Baum，和W.Voessing的“A phase modulation audio watermarking technique”，由S.Katzenbeisser和A.-R.Sadeghi编辑，信息隐藏，计算机科学讲义，第5806卷，第102-116页，Springer，柏林/海德堡,2009中。就像在可加嵌入方法中，这个相位调制方法的检测过程是由一组候选模式的相关性组成。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种更有效的水印嵌入和检测的实现方法。

本发明通过一种嵌入的方法和系统来达到这个目标，其特征在于，在修改内容段之前，确定用于检测模式的滤波器的脉冲响应；滤波器的时间反转脉冲响应，作为一组觉察不到的特征，被插入到段中；其中，滤波器是无限脉冲响应滤波器。在一个实施例中，滤波器的特征在于半白频谱(a semi-white frequency spectrum)并提供伪随机时域响应。

本发明进一步地通过一种检测的方法和系统来达到这个目标，其特征在于，将滤波器应用于内容段，滤波器是无限脉冲响应滤波器，在一个实施例中，滤波器的特征在于半白频谱并提供伪随机时域响应，滤波器的输出被处理以获得所述模式，从所述模式中可能重构有效载荷。

通过本发明，人们嵌入具有特定特征的模式。这个模式循序依次改变，也就是说，在不同的音频段中嵌入不同的模式。这些模式的顺序与有效载荷有关，从而有效地实现了把有效载荷作为水印嵌入。下面对用来构建模式的各种有益实施例进行了详细阐述。本发明是基于见解：在制作水印中通常使用的相关性运算，与向输入信号施加有限脉冲响应以获得经过滤波的信号的卷积运算具有相似之处。