[发明专利]用于特殊定标和任意移动的水印检测方法及装置

说明书

                           发明领域

本发明涉及信息加密技术领域。本发明尤其涉及数字水印检则方法和装置。

                           相关技术描述

近来发展的数据压缩技术、大容量存储器介质、互联网、以及其它高带宽分配信道之间的协同互动，已经使数字媒体(digital media)几乎无所不在。从这些发展的角度看，用于控制这种媒体的著作权和/或所有权的分配、复制及识别的技术日渐重要并且与商业密切关联。首先是由于数字媒体本身的特性的原因，该介质中的版权的有效实施尤其是一个复杂的问题。除非采取防范措施，数字数据将可容易及完美地再现，而不损耗其逼真度。

所谓的＂数字水印标记＂近来已经获得关注，作为在作品，例如图像的数字媒体开发商的工厂中一个制止数字媒体的剽窃或未授权分配或再生的可能武器。通常，水印是一个信息、符号或任何有特色的标记，直接加到该视频信号，其目的是标识该复制是否为一个授权复制、图像内容的作者、经销商、所有者或类似信息。通常把该特色信息、符号或标记添加到数字介质的添加处理称作嵌入处理。数字水印标记最好嵌入在数字介质(伴音、静止图象或视频图像)中，以便其不为观众(例如看电影的人)所见，并可由适当的检测系统可靠地检测。通常，可见性及可探测性是直接彼此相关的：越可见的一个水印，其越可靠地被检测。相反地，一个很好隐蔽的水印可能难于可靠地检测到。因此，通常必须获得在可见性及可探测性之间的一个可以接受的折衷。

已经建议了几种在一个数据流中嵌入水印的方法。在例如一个视频数据流的情况下，每一图像帧可以被分成给定尺寸的数据块的格构。因此每一数据块包括一个图象元素的矩阵(下称像素)，具有与例如亮度、色度等相关的几个特性。可对于每一数据块执行变换。例如，对于视频数据流的每一帧的每一数据块的每一像素可以执行离散余弦变换(后称DCT)、离散傅里叶变换(后称DFT)或其它变换。这种变换产生与视频数据流的频谱内容相关的信息。一旦获得这些信息，就可以通过估算及有选择地修改像素变换数据块的系数并随后应用反变换而把一个水印或水印的一部分嵌入在一个或者多个数据块中。例如，可以把水印或水印的一部分作为直接干扰而嵌入在单一或多个数据块的系数中。例如，通过有选择地扰乱变换数据块的像素并随后应用一个反变换，水印能以低可见性嵌入。因为人的视觉和听觉系统不能迅速区分频谱内容中的细微变化，因而有可能使得一个给定频率的视频信息掩蔽相同或相邻频率的水印数据。

水印视频数据流经常被定标以便适应不同格式。例如，电影屏幕通常具有近似16∶9的宽高比，电影屏幕中是大约16单位长和9单位宽。另一方面，电视屏幕具有4∶3宽高比。因此，针对一个格式定标的图像必须经常被定标以便到另一格式。图像可以水平定标和/垂直定标。图1示出对加水印的视频数据的一个数据块进行定标的例如。如图1所示，例如，视频数据的加水印的数据块的一个16×16像素可以应用在DVD中，例如通过所谓的全景与扫描(Pan and Scan)定标的4/3因数的水平定标。则该定标的加水印的数据块具有16像素的垂直测定尺度和一个非整数的16*4/3，即64/3的水平测定尺度。

图像经常被修剪和移动，针对如上讨论的相同的原因或针对完全不同的原因，例如与数字压缩技术和/或该视频数据流的未授权操作相关联的原因。例如，一个加水印的数据块可能不是起始于第一视频数据块的原点，例如由于丢失了一个或多个行或列。这种定标、修剪和移动使得水印的检测更复杂。一个给定的视频数据流确实可能已经经历了某种形式的定标和移动，但是可能不知道所使用的确切定标及水印数据块的移动量。然而，需要可靠地检测该嵌入水印的状态。

因此，所需要的是检测嵌入在视频数据流中的水印的装置和方法，其视频数据流已经经历了在预定和有限数目的公知定标当中的某一种未知定标操作。还需要检测在已经经过任意移动操作的视频数据流中的水印的装置和方法。还需要检测在已经由未知标度因数定标及已经移动了未知数目像素的视频数据流中的水印的装置和方法。还需要的可靠地确定一个加水印的视频数据流的定标及移动的装置和方法。

                           发明概要