[发明专利]嵌入和检测图象中的水印

说明书

本发明涉及把水印嵌入图象中的方法和装置。本发明还涉及检测图象中的水印的方法和装置。应当把措词“图象”理解为指的是静止图象以及视频信号。

加数字水印是一种用来证明数字图象或视频信号内容的所有权的技术。通过用察觉不到的方式把这种所有权信息隐匿在数字内容中，就可以避免这种内容被非法翻印和非法使用。加水印的典型应用场合包括数字视频信号和广播的防复制监督。

最新的用于给数字图象加水印的技术归结起来是把伪噪声水印图案附加到图象中。这种附加可以在象素域或频域中进行。实际上这意味着加水印后的图象的亮度和/或彩色分量稍微不同于原始图象。通过把可疑图象与待检测的水印图案相联系来进行水印的检测。这种先有技术方法特别公开在国际专利申请WO-A-98/03014中。

加水印的方法必须满足若干基本要求。附加水印图案不可以影响图象的视觉外观。应当有许多不同的水印图案，因为每一个版权持有者应当至少有一个不同的水印。必须有可能在不使用原始图象的情况下检测水印。水印应当不容易被攻击者消除。对于如下的可以用于图象或视频信号的各种变换和操作，所述方法还必须是健壮的：例如，彩色变换；诸如比例缩放、平移或旋转的几何变换；诸如JPEG(联合图象专家组标准)/MPEG(活动图象专家组标准)的数据压缩；噪声；其它水印的嵌入；灰度调整；图象平滑；专用变换；模数和数模转换，PAL(帕尔制)/NTSC(全国电视制式委员会(美国))转换等等。

上述各种要求是彼此冲突的，因此不存在完全满足所有要求的已知方法。许多方法可以被拥有一些归其支配的加水印的图象的攻击者轻易地滥用。由于检测基于相关性(这是一种线性操作)，所以，攻击者只需要对水印的适当的估测，然后，他可以利用这种估测来从图象中去掉所猜测的水印，以便迷惑检测。检测过程中，耗费大量的计算时间而只能够涉及诸如旋转或比例缩放的简单的几何变换。还难于确保水印的充分的变化。利用一种相关性能够嵌入的位的数目是有限的。

本发明的目的是提供能够减轻上述缺点的用来嵌入水印的方法和装置。

为此，本发明提供一种把水印嵌入图象中的方法，它包括以下步骤：标识规定数目的最有效图象象素；确定象素图案形式的水印；以及使图象局部变形，以便使相当大百分比的最有效图象象素移动到水印图案附近。

检测水印的对应的方法包括以下步骤：标识规定数目的最有效图象象素；确定所述最有效图象象素到水印图案的距离；以及如果所述各最有效象素到水印图案的平均距离显著地小于所有图象象素到水印图案的平均距离，则产生表示所述预定的水印被嵌入所述可疑图象中的检测信号。

这样，通过轻微地改变图象的几何特征而不是改变亮度或彩色分量来嵌入所述水印。与在大多数当前方法中对所有图象简单地从图象中去掉预测的水印形成对照，使得消除水印成为复杂的任务，因为，它需要图象相关操作。由于能够在最短时间内完成检测，所以，所述方法还在抗诸如比例缩放和旋转的几何变换方面更加健壮。此外，所述方法允许所用的水印图案的充分的变化。对照许多不同的水印图案来校核可疑图象，这是在计算方面对当前方法的重大改进。

图1示意地示出用来按照本发明把水印嵌入图象中的装置。

图2和图3A-3B示出举例说明图1中所示的装置的操作的图象。

图4示意地示出用来按照本发明检测图象中的水印的装置的第一实施例。

图5示出用来把水印嵌入图象中的另一个实施例。

图6A-6B示出举例说明用来按照本发明嵌入和检测水印的更一般的装置的操作的水印图象。

图7示意地示出用来把水印嵌入图象中的装置的更一般的实施例。

图8示意地示出用来检测可疑图象中的水印的装置的更一般的实施例。

图1示出用来按照本发明把水印W嵌入图象I中的装置的实施例。该装置包括突点提取模块10，匹配模块11和变形模块12。该装置接收输入的图象I和水印W。

图2示出水印W的例子。假定它是线条20的图案，但是这不是必不可少的。如果从一个象素到最近的线条20的距离小于阈值δ，则称该象素位于“水印上”或“水印附近”。据此，象素21位于水印上，而象素22和23不位于水印上。在本实施例中，水印是稠密的。这应当理解为相当大百分比的图象象素(例如，p＝50％)位于所述线条之一附近。