數字水印檢測方法及其裝置制造方法及圖紙

一種數字水印檢測裝置，包括：提取單元，用于從輸入圖像信號提取特定頻率分量信號；第一變換單元，用于對圖像信號進行正交變換；第二變換單元，用于對特定頻率分量信號進行正交變換；合成單元，用于合成來自第一和第二變換單元的第一和第二變換后的圖像信號；第三變換單元，用于對合成的圖像信號進行正交變換；估計單元，用于通過搜索出現在第三變換單元的第三變換后的圖像信號中的峰值估計嵌入的水印信息；以及壓縮器，基于根據目標信號的振幅和頻率變化的壓縮特征在振幅上壓縮目標信號，以便獲得壓縮信號，所述目標信號由第一變換后的圖像信號、第二變換后的圖像信號、以及合成圖像信號中的至少一個構成。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種數字水印檢測方法和裝置，用于防止非法復制通過例如記錄介質提供的數字視頻信號。
技術介紹
由于諸如數字錄像機(VTR)、數字通用盤(DVD)等之類的用于記錄和重放數字圖像數據的裝置的普及，提供了能夠由這些裝置重放的各種數字運動圖像。此外，各種數字運動圖像經由因特網、廣播衛星、通信衛星等通過數字電視廣播分送，使得用戶能夠欣賞高質量的數字運動圖像。能夠在數字信號水平上非常容易地從數字運動圖像形成高質量的復制。因此，除非對數字運動圖像施加一些復制保護或復制控制，它們有可能處于不受限制的復制形成的危險中。由此，為了防止數字運動圖像的違法復制或者限制授權用戶形成的復制代次，已經開發了通過將用于復制控制的信息附加到每一個數字運動圖像上、并使用該附加的信息防止違法復制或限制復制來限制復制的方法。添加數字水印是一種公知的用于將附加信息疊加到數字運動圖像上的此類技術。在數字水印添加中，諸如內容的版權擁有者或用戶的識別信息、版權擁有者的權利信息、內容的使用條件、使用內容所需的秘密信息、前面所述的復制控制信息等之類的信息(此信息在下文中將稱作水印信息)嵌入包括已經轉換成數字數據的音頻數據、音樂數據、運動圖像數據、靜止圖像數據的內容中，以便不容易被察覺到。以后需要時通過從內容檢測所嵌入的水印信息，能夠實現包括使用控制和復制控制的版權保護，并且可以進一步使用所述內容。針對數字水印添加方案已經提出了各種方法。作為其中一種，應用頻譜擴展技術的方法是公知的。在該方法中，水印信息按照下述序列嵌入到數字運動圖像中。在步驟E1，圖像信號通過與PN(偽隨機噪聲)序列相乘經歷頻譜擴展。在步驟E2，頻譜擴展后的圖像信號經歷頻率變換(例如DCT)。在步驟E3，通過改變特定頻率分量的值將水印信息嵌入圖像信號中。在步驟E4，圖像信號經歷逆頻率變換(例如IDCT)。在步驟E5，圖像信號經歷逆頻譜擴展(將圖像信號與步驟E1中的相同的PN序列相乘)。按照下面的序列從數字運動圖像中檢測水印信息，其中已經按照上面所述的序列嵌入水印信息。在步驟D1，圖像信號通過與PN(偽隨機噪聲)序列(與步驟E1中的相同的PN序列)相乘經歷頻譜擴展。在步驟D2，頻譜擴展后的圖像信號經歷頻率變換(例如DCT)。在步驟D3，在注意特定頻率分量的值的同時從圖像信號中提取所嵌入的水印信息。另外，在JP-A 2002-325233(公報)中，特別是在權利要求2和圖7中，公開了一種在根據水印信息控制特定頻率分量的相位和振幅之后將嵌入目標圖像的特定頻率分量嵌入到嵌入目標圖像中的技術，并且還公開了檢測如此嵌入的水印信息的技術。具體地說，當檢測水印信息時，利用輸入圖像(嵌入水印的圖像)和從輸入圖像中提取的特定頻率分量之間的相關(互相關或僅相位相關)，以便從相關值的峰值估計所嵌入的水印信息。當為了防止違法使用的目的而將數字水印添加應用到數字產品時，必須為數字水印添加提供能夠防止由于通常對數字產品進行的蓄意攻擊所導致的水印信息丟失或篡改的特征(魯棒性)。作為破壞對嵌有水印信息的數字圖像進行水印信息檢測的攻擊示例，裁剪和縮放(放大/縮小)圖像是公知的。當輸入經受此攻擊的數字圖像時，在檢測水印信息時，應用頻譜擴展的傳統技術通過執行估計在嵌入時的步驟E1中使用的PN序列的處理來恢復PN序列的同步。之后，執行步驟D1至D3中的處理，以便提取所嵌入的水印信息。但是，為了恢復PN序列的同步，必須進行搜索，其中嘗試對多個PN序列候選的同步恢復處理，并且采納實現正確同步恢復的候選。為此目的，增加了計算量和電路規模。此外，由于經受了攻擊的數字圖像的水印信息被弱化，因此即使識別出了攻擊的內容(裁剪、縮放等)并進行相應的檢測，也很難正確地檢測水印信息。當通過使用輸入圖像和所提取的特定頻率分量之間的互相關進行數字水印添加的檢測時，有可能獲得相對較強的魯棒性，同時抑制抵抗來自諸如圖像裁剪和縮放的計算量和電路規模增加。但是，通過互相關產生的相關值的峰值不是很陡。此外，在JP-A 2005-252491(公報)中，根據權利要求1和附圖1具體描述的使用僅相位相關的數字水印添加檢測技術，在相關值中出現陡峰，這是因為通過將輸入圖像和提取的特定頻率分量的每一個信號的振幅固定來進行相關。如果相關值的峰值很陡，將非常容易估計水印信息。但是，如果固定振幅，則攻擊前的信號和攻擊后的信號之間的振幅誤差將增加。非常希望使該振幅誤差保持最小，以便增加抵抗攻擊的魯棒性。
技術實現思路
根據本專利技術的一個方面，提供一種數字水印檢測裝置，包括提取單元，用于從輸入圖像信號提取特定頻率分量信號；第一變換單元，用于對圖像信號進行正交變換；第二變換單元，用于對特定頻率分量信號進行正交變換；合成單元，用于合成來自第一和第二變換單元的第一和第二變換后的圖像信號；第三變換單元，用于對合成的圖像信號進行正交變換；估計單元，用于通過搜索出現在第三變換單元的第三變換后的圖像信號中的峰值估計嵌入的水印信息；以及壓縮器，基于根據目標信號的振幅和頻率變化的壓縮特征在振幅上壓縮目標信號，以便獲得壓縮信號，所述目標信號由第一變換后的圖像信號、第二變換后的圖像信號、以及合成圖像信號中的至少一個構成。附圖說明圖1示出根據第一實施例的數字水印嵌入裝置的方框圖。圖2示出在第一實施例的相位和振幅控制器中執行的相位偏移。圖3示出根據第一實施例的數字水印檢測裝置的方框圖。圖4示出第一實施例的數字水印檢測序列的流程圖。圖5示出第一實施例的相關值峰值搜索和水印信息檢測示例。圖6示出僅相位相關。圖7示出振幅壓縮器的第一具體示例的方框圖。圖8A和8B示出圖7的振幅壓縮器的壓縮特征示例。圖9示出通過簡化相應于圖8A和8B的壓縮特征的圖7所示的振幅壓縮器獲得的振幅壓縮器的方框圖。圖10示出振幅壓縮器的第二具體示例的方框圖。圖11A和11B示出圖10的振幅壓縮器的壓縮特征示例。圖12示出通過簡化相應于圖11A和11B的壓縮特征的圖10所示的振幅壓縮器獲得的振幅壓縮器的方框圖。圖13A和13B示出圖10的振幅壓縮器的其它壓縮特征示例。圖14示出通過簡化相應于圖13A和13B的壓縮特征的圖10所示的振幅壓縮器獲得的振幅壓縮器的方框圖。圖15A、15B和15C示出圖10的振幅壓縮器的其它壓縮特征示例。圖16A、16B和16C示出圖10的振幅壓縮器的另外其它的壓縮特征示例。圖17示出振幅壓縮器的第三具體示例的方框圖。圖18示出振幅壓縮器的第四具體示例的方框圖。圖19示出根據第二實施例的數字水印嵌入裝置的方框圖。圖20示出根據第二實施例的數字水印檢測裝置的方框圖。圖21示出第二實施例的數字水印檢測序列的流程圖。具體實施例方式第一實施例(數字水印嵌入裝置)現在將結合圖1描述根據第一實施例的數字水印嵌入裝置。為圖1的數字水印嵌入裝置供應待嵌入水印信息的圖像(下文中稱作嵌入目標圖像)的信號101，例如運動圖像或靜止圖像的數字化圖像信號。嵌入目標圖像信號101可以包括輝度信號和色差信號兩者，或者僅包括輝度信號。嵌入目標圖像信號101輸入到特定頻率分量提取單元11、特征量提取單元12和水印信息合成器14。特定頻率分量提取單元11包括頻域數字濾波器，例如具有預定截止頻率的低通濾波器或高通濾波器、或者具有預定通帶本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數字水印檢測方法，包括：從輸入圖像信號提取特定頻率分量信號；對輸入圖像信號進行正交變換以生成第一變換后的圖像信號；對特定頻率分量信號進行正交變換以生成第二變換后的圖像信號；合成第一變換后的圖像信號和第二變 換后的圖像信號以生成合成圖像信號；對合成圖像信號進行正交變換以生成第三變換后的圖像信號；通過搜索出現在第三變換后的圖像信號中的峰值估計嵌入在輸入圖像信號中的水印信息；以及基于根據目標信號的振幅和目標信號的頻率中的至少 一個變化的壓縮特征對待壓縮的目標信號進行振幅壓縮，以便獲得壓縮信號，所述目標信號由第一變換后的圖像信號、第二變換后的圖像信號、以及合成圖像信號中的至少一個構成。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：小暮央，山口升，山影朋夫，
申請(專利權)人：株式會社東芝，
類型：發明
國別省市：JP[日本]