DE69738286T2 - Spreizspektrumwasserzeichen für integrierte Signalisierung - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die digitale Wasserzeichenanbringung von Daten einschließlich Audio-, Video-, Bild- und Multimedia-Daten. Genauer bezieht sich die Erfindung auf die Extraktion eines Wasserzeichens eingebetteter Daten aus mit Wasserzeichen versehenen Daten ohne Verwendung einer Originalversion oder Version ohne Wasserzeichen der Daten.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die starke Zunahme digitaler Medien wie etwa Video, Bild, Video und Multimedia führt zur Notwendigkeit eines Sicherheitssystems, das die Identifizierung der Quelle des Materials ermöglicht.
  • Kontextanbieter, d. h. Besitzer von Arbeiten in digitaler Datenform, haben die Notwendigkeit, in Audio-/Video-/Bild-/Multimedia-Daten Signale einzubetten, die nachfolgend durch Software- und/oder Hardware-Vorrichtungen aufgezeichnet oder erfasst werden können, um Urheberrechtsbesitz, -kontrolle und -management zu authentisieren.
  • Zum Beispiel könnte in Daten ein codiertes Signal eingefügt werden, um anzugeben, dass die Daten nicht kopiert werden sollen. Das eingebettete Signal sollte die Bildtreue erhalten, gegen übliche Signaltransformationen robust sein und einem unbefugten Eingriff widerstehen. Obgleich gegenwärtige Anforderungen verhältnismäßig niedrig sind – wenige Bits pro Einzelbild –, muss außerdem die Datenrate beachtet werden, die durch das System bereitgestellt werden kann.
  • In der US-Patentanmeldung 08/534.894, eingereicht am 28. September 1995, entsprechend US-A-5930369 , veröffentlicht am 27. Juli 1999, mit dem Titel "Secure Spread Spectrum Watermarking for Multimedia Data" und auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen, wurde ein Spreizspektrumverfahren zur Wasserzeichenanbringung vorgeschlagen, das in für die Wahrnehmung wichtige Gebiete eines Bildes ein Wasserzeichensignal einbettet, um den Inhaltsinhaber und/oder -besitzer zu identifizieren. Eine Stärke dieses Zugangs ist, dass das Wasserzeichen sehr schwierig zu entfernen ist. Tatsächlich ermöglicht dieses Verfahren, das Wasserzeichen lediglich dann zu lesen, wenn das Originalbild oder Originaldaten zum Vergleich verfügbar sind. Dies liegt daran, dass das Originalspektrum des Wasserzeichens durch eine nichtlineare multiplikative Prozedur gemäß dem des Bildes geformt ist und dass die Spektralformung durch angepasste Filterung vor der Erfassung entfernt werden muss und dass das Wasserzeichen in die N größten Spektralkoeffizienten eingefügt wird, deren Rangordnung nach der Wasserzeichenanbringung nicht erhalten bleibt. Somit ermöglicht dieses Verfahren nicht, dass Software- und Hardware-Vorrichtungen eingebettete Signale direkt lesen.
  • In einem Artikel von Cox u. a. mit dem Titel "Secured Spectrum Watermarking for Multimedia" ist eine Spreizspektrum-Wasserzeichenanbringung beschrieben, die in digitale Daten zur Wasserzeichenanbringung eine Pseudozufallsrauschfolge einbettet.
  • Die Wasserzeichenextraktionsmethodik des Standes der Technik erfordert, dass das Originalbildspektrum von dem Wasserzeichenbildspektrum subtrahiert wird. Dies beschränkt die Verwendung des Verfahrens, wenn kein Originalbild oder Originalbildspektrum verfügbar ist. Eine Anwendung, bei der dies eine wesentliche Schwierigkeit darstellt, betrifft Fremdlieferanten-Vorrichtungsanbieter, die eingebettete Informationen für den Betrieb oder für die Verweigerung des Betriebs einer solchen Vorrichtung lesen möchten.
  • Die vorliegende Erfindung erweitert die frühere Arbeit von Cox u. a., um das Lesen oder die Extraktion eingebetteter Signale durch Vorrichtungen zu ermöglichen, die keine Originaldaten, z. B. Originalbilder, enthalten.
  • Im US-Patent Nr. 5.319.735 von R. D. Preuss u. a. mit dem Titel "Embedded Signalling" werden digitale Informationen codiert, um eine Codesymbolsequenz zu erzeugen. Die Codesymbolsequenz wird in ein Audiosignal eingebettet, um ein entsprechendes Codesignal zu erzeugen, das die Codesymbolsequenz repräsentiert. Die Frequenzkomponenten des Codesignals sind im Wesentlichen auf ein im Voraus gewähltes Signalisierungsband beschränkt, das innerhalb der Bandbreite des Audiosignals liegt, und aufeinander folgende Codesignalsegmente entsprechen aufeinander folgenden Codesymbolen in der Folge. Das Audiosignal wird ununterbrochen einer Frequenzanalyse über einem Frequenzband ausgesetzt, das das Signalisierungsband umfasst, und das Codesignal wird in Abhängigkeit von der Analyse dynamisch gefiltert, um ein geändertes Codesignal mit Frequenzkom ponentenpegeln zu liefern, die in jedem Moment im Wesentlichen ein im Voraus gewählter Teil der Pegel der Audiosignalfrequenzkomponenten in entsprechenden Frequenzbereichen sind. Das geänderte Codesignal und das Audiosignal werden kombiniert, um ein Verbundaudiosignal zu liefern, in das die digitalen Informationen eingebettet sind. Dieses Komponentenaudiosignal wird daraufhin auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet oder auf andere Weise einem Übertragungskanal ausgesetzt.
  • WO 96/25005 bringt die Notwendigkeit zum "Extrahieren eines Wasserzeichens aus mit Wasserzeichen versehenen Daten ohne Verwendung einer Originalversion oder einer Version ohne Wasserzeichen der Daten" zum Ausdruck und löst diese Aufgabe durch Korrelieren der Signalpseudozufallscodes.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung überwindet die Beschränkungen der früheren Systeme unter Verwendung der Spreizspektrumtechnologie zum Einbetten von Wasserzeichendaten oder -informationen in vorgegebene Orte in einem Bild.
  • Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Einfügen eines Wasserzeichens in Audio-/Video-/Bild-/Multimedia-Daten geschaffen.
  • Als einen weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein System gemäß Anspruch 4 zum Extrahieren eines Wasserzeichens aus mit Wasserzeichen versehenen Daten ohne Verwendung einer Originalversion oder Version ohne Wasserzeichen der Daten.
  • Das bevorzugte Verfahren der Wasserzeichenanbringungsextraktion ist die Verwendung einer räumlichen oder zeitlichen lokalen Mittelung der Frequenzkoeffizienten der mit Wasserzeichen versehenen Daten, um das Wasserzeichen zu bestimmen. Um das gesamte Wasserzeichen wiederzugeben, werden z. B. die Frequenzkoeffizienten einer zweidimensionalen Nachbarschaft in zweidimensionalen mit Wasserzeichen versehenen Daten (z. B. einem Bild) analysiert. Dies ist möglich, da das Wasserzeichen unter Verwendung der Spreizspektrumtechnologie, die das Wasserzeichen überall im Bild anordnet, in die Daten eingebettet wird.
  • Die Erfindung ist anwendbar auf die Wasserzeichenanbringung von Audio-/Video-/Bild-/Multimedia-Daten.
  • Die Erfindung wird am besten verstanden, wenn die folgende Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gelesen wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Verfahrens zum Einfügen eines Wasserzeichens in ein Bild;
  • 2 ist eine graphische Darstellung des Bildspektrums und des geformten Wasserzeichenspektrums;
  • 3 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Kombinators;
  • 4 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Verfahrens zum Extrahieren eines Wasserzeichens aus einem mit Wasserzeichen versehenen Bild;
  • 5 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Separators;
  • 6 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Spreizspektrumsystems zur Verwendung bei der Wasserzeicheneinfügung;
  • 7 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Spreizspektrumempfängers;
  • 8 ist ein Originalbild, das mit einem Wasserzeichen versehen werden soll;
  • 9 ist das Bild in 8, nachdem es mit einem Wasserzeichen versehen worden ist, und
  • 10 zeigt eine 4 × 4-Anordnung, die die zum Bilden eines eindimensionalen Vektors verwendete Koeffizientenfolge angibt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Nunmehr anhand der Figuren und insbesondere anhand von 1 ist ein schematischer Blockschaltplan eines Verfahrens zum Einfügen eines Wasserzeichens in digitale Daten, z. B. in ein Bild, gezeigt. In der folgenden Beschreibung kann auf Bilddaten oder auf Bilder Bezug genommen werden. Obgleich die Erfindung Anwendbarkeit auf Bilddaten und Bilder besitzt, sind die vorliegenden Lehren und die Erfindung selbst selbstverständlich gleichfalls auf Audio-, Video-, Bild- und Multimedia-Daten anwendbar, wobei der Begriff Bild und Bilddaten diese Begriffe selbstverständlich, wo anwendbar, enthält. Wie es hier verwendet wird, wird Wasserzeichen so verstanden, dass es eingebettete Daten, Symbole, Bilder, Anweisungen oder irgendwelche weiteren Identifizierungsinformationen enthält.
  • Das Bild 10 wird zunächst, z. B. durch eine diskrete Kosinustransformation (DCT), in eine räumliche Frequenzdarstellung 12 transformiert, wobei andere Transformationen wie etwa eine schnelle Fourier-Transformation ebenfalls verwendet werden könnten. Daraufhin wird das Spektrum analysiert, um die wahrnehmbar wichtigsten Komponenten 14 zu bestimmen, woraufhin das einzubettende Wasserzeichen 16 mit den wahrnehmbar wichtigsten Komponenten kombiniert wird 18. Das Wasserzeichen ist eine Pseudozufallszahlenfolge (PNS), die vorzugsweise aus einer Gauß-Verteilung gewählt wird. Nachdem das geänderte Bild kombiniert worden ist, wird es in den räumlichen Bereich zurücktransformiert, um das mit Wasserzeichen versehene Bild 20 zu erzeugen.
  • Zur Kombination des Wasserzeichens mit dem Bildspektrum gibt es verschiedene Wege. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Wasserzeichenkomponenten Wi auf nichtlineare Weise als fi' = fi + αfiWi (1)zu den Frequenzkomponenten fi addiert, wobei α eine Konstante, üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 0,01, ist. Im Prinzip könnte sich α ebenfalls als eine Funktion der Frequenz und der wahrnehmbaren Modellierung ändern. Gleichung (1) kann als eine Form der Spektralformung betrachtet werden. Das heißt, das weiße Gaußsche Originalspektrum des Wasserzeichens wird durch den zweiten Term in Gleichung (1) vor der Addition der zwei Spektren so geformt, dass es zu dem des Bildes passt. Die Konstante α dient als eine Verstärkungssteuerung, um die relative Stärke der zwei Spektren einzustellen. Dies ist graphisch in 2 gezeigt.
  • In 3 sind die zwei Phasen des Kombinators gezeigt. Das in die Daten einzubettende Wasserzeichen wird als eine erste Eingabe an einen Spektralformer 30 geliefert. Das Spektrum des mit dem Wasserzeichen zu versehenden Bildes wird als eine zweite Eingabe an den Former 30 geliefert. Die Ausgabe des Formers 30 wird als eine Endeingabe an den Summierer 32 geliefert. Das Spektrum des Bildes wird als die zweite Eingabe an den Summierer 32 geliefert. Die Ausgabe des Summierers 32 ist ein mit Wasserzeichen versehenes Spektrum.
  • Um das Wasserzeichen zu extrahieren, muss, wie in 4 gezeigt ist, der inverse Prozess angewendet werden. Die Separatorphase invertiert die Kombinatorphase. Um aus einem möglicherweise verzerrten Wasserzeichenbild die Wasserzeichenkomponenten Wi zu extrahieren, ist zunächst das Originalbild zu subtrahieren, bevor durch die Bildspektralkomponenten dividiert wird. Der letztere Prozess dient zum Normieren oder Entzerren des Wasserzeichenspektrums zurück in seine Originalform. Das heißt Wi = (fi' – fi)/αfi. (2)
  • Genauer wird das mit Wasserzeichen versehene Bild 40 durch eine diskrete Kosinustransformation oder durch eine andere Transformation wie etwa eine FFT in ein mit Wasserzeichen versehenes Bildspektrum 42 transformiert. Das gespeicherte Originalbild 44 wird in ein Originalbildspektrum 46 transformiert.
  • Das mit Wasserzeichen versehene Bildspektrum 42 und das Originalbildspektrum 46 werden als Eingaben an den Separator 50 geliefert. Der wie in 5 gezeigte Separator subtrahiert das Originalbildspektrum von dem mit Wasserzeichen versehenen Bildspektrum 54, um ein Differenzbildspektrum zu erhalten, bevor das resultierende Bild normiert wird. Die spektrale Normierung 56 dividiert das Differenzbildspektrum durch die Bildspektralkoeffizienten αfi, um ein extrahiertes Wasserzeichen hervorzubringen.
  • Das extrahierte Wasserzeichen wird statistisch mit dem bekannten eingefügten Wasserzeichen verglichen, um einen statistischen Sicherheitsgrad zu berechnen. Der statistische Sicherheitsgrad liefert ein Maß, ob das externe Wasserzeichen das tatsächlich eingefügte Wasserzeichen ist.
  • In dem oben beschriebenen Verfahren zum Extrahieren eines Wasserzeichens ist es notwendig, ein Originalbild zu haben, das nicht mit Wasserzeichen versehen ist. Dies ist sowohl ein Vorteil als auch eine Beschränkung des Verfahrens. Es ist vorteilhaft, da es für einen Nichtinhaber des Bildes schwierig ist, das Wasserzeichen zu entfernen. Eine Beschränkung des Verfahrens ist, dass es verhindert, dass Software- oder Hardware-Vorrichtungen eines Fremdanbieters die eingebetteten Signalinformationen extrahieren oder lesen. Die Verwendung einer Gaußschen Rauschverteilung ist wichtig für die Extraktion unter Verwendung eines Originalbildes.
  • Das oben beschriebene System des Standes der Technik ist ein Spezialfall eines allgemeineren Spreizspektrum-Kommunikationssystems, in dem die Wasserzeicheninformationen als das Signal betrachtet werden und das Bild als das Rauschen betrachtet wird. 6 ist ein schematischer Blockschaltplan eines speziellen Spektrumkommunikationssystems zur Verwendung bei der Wasserzeicheneinfügung.
  • In 6 wird ein Wasserzeichensignal als eine Eingabe in einen Fehlerkorrekturcodierer 60 geliefert. Die Ausgabe des Codierers 60 wird an einen Spreizspektrum-Modulator 62 geliefert. Die Ausgabe des Modulators 62 wird an eine Spektraltransformation 64 geliefert. Die Ausgabe der Spektraltransformation 64 wird als eine Eingabe an einen Spektralformer 66 geliefert. Ein mit einem Wasserzeichen zu versehendes Signal wird an einen Spektraltransformator 68 geliefert. Die Ausgabe des Transformators 68 wird als eine zweite Eingabe an den Spektralformer 66 und an eine Verzögerung 70 geliefert. Die Ausgabe des Spektralformers 66 wird in einem Summierer 72 zur Ausgabe der Verzögerung 70 addiert. Die zweite Ausgabe wird einer inversen Transformation 74 ausgesetzt. Das Ergebnis der inversen Transformation ist ein mit Wasserzeichen versehenes Signal.
  • In den früheren Systemen war die Aufgabe das Einbetten einer einzelnen PN-Folge (Pseudozufallszahl-Folge) in ein Bild. Es wurde angenommen, dass die der PN-Folge zuzuordnenden Informationen zusammen mit dem Originalbild und mit dem Spektralort des eingebetteten Wasserzeichens in einer Datenbank gespeichert sind. Da die Implementierung die N wahrnehmbar wichtigsten Gebiete des Wasserzeichens durch die N größten Koeffizienten annäherte, mussten die Orte der mit Wasserzeichen versehenen Komponenten aufgezeichnet werden. Allerdings war diese Rangordnung in dem Prozess des Versehens mit einem Wasser zeichen nicht unveränderlich. Die N größten Koeffizienten nach dem Einfügen des Wasserzeichens können verschieden von denen vor dem Einfügen des Wasserzeichens sein.
  • Um dieses Problem zu vermeiden, ordnet das vorliegende Verfahren ein Wasserzeichen an vorgegebenen Orten des Spektrums, üblicherweise den ersten N Koeffizienten, an. Allerdings könnten irgendwelche vorgegebene Orte verwendet werden, obgleich diese Orte zu den wahrnehmbar wichtigen Gebieten des Spektrums gehören sollten, falls das Wasserzeichen übliche Signaltransformationen wie etwa Kompression, Skalierung usw. überstehen soll.
  • Allgemeiner sind die einzubettenden Informationen eine Folge von m einem Alphabet A (z. B. den Binärzeichen oder den ASCII-Symbolen) entnommenen Symbolen. Diese Daten werden daraufhin mit zusätzlichen Symbolen für die Fehlererfassung und -korrektur ergänzt. Daraufhin wird jedes Symbol Spreizspektrum-moduliert, ein Prozess, der jedes Symbol auf eine eindeutige PN-Folge abbildet, die als ein Chip bekannt ist. Die Anzahl der Bits pro Chip wird im Voraus festgelegt – je länger die Chiplänge ist, desto höher ist das erfasste Signal/Rausch-Verhältnis, wobei dies aber zu Lasten der Signalisierungsbandbreite geht.
  • Das Spektrum der PN-Folge ist weiß, d. h. flach, und somit so geformt, dass es an das des "Rauschens", d. h. die Bild-/Video-/Audio-/ oder Multimedia-Daten, in die das Wasserzeichen eingebettet werden soll, angepasst ist. Es ist diese Spektralformung, die gegenüber den früheren Verfahren so geändert werden muss, dass der Extraktionsprozess nicht mehr das Originalbild erfordert. Hierfür wird Gleichung (1) so geändert, dass jeder Koeffizient des mit Wasserzeichen versehenen Spektrums eher als mit dem Koeffizienten selbst mit dem lokalen Mittelwert des Bildspektralkoeffizienten skaliert wird, d. h. fi' = fi + αavg(fi)Wi. (3)
  • Der Mittelwert kann auf mehrere Arten erhalten werden. Er kann ein lokaler Mittelwert über ein zweidimensionales Gebiet sein. Alternativ kann das zweidimensionale Spektrum abgetastet werden, um einen eindimensionalen Vektor zu bilden, und kann ein eindimensionaler lokaler Mittelwert gebildet werden. Das letztere Verfahren wurde in den unten stehenden experimentellen Ergebnissen verwendet. Der Mittelwert kann ein einfacher Kasten oder ein gewichteter Mittelwert über die Nachbarschaft sein.
  • Für Videodaten kann ebenfalls die zeitliche Mittelung der Spektralkoeffizienten über mehrere Einzelbilder angewendet werden. Da für die Mittelung in der Spektralnormierungsphase des Extraktors mehrere Einzelbilder notwendig sind, kann allerdings der Schutz einzelner isoliert genommener Videoeinzelbilder unmöglich sein. Aus diesem Grund behandelt die vorliegende Erfindung Video als eine sehr große Sammlung von Standbildern. Auf diese Weise werden sogar einzelne Videoeinzelbilder kopiergeschützt.
  • In 7 ist der Empfang oder die Extraktion eines Spreizspektrumsignals gezeigt. Die mit Wasserzeichen versehenen Bild-, Video-, Audio- oder Multimedia-Daten werden zunächst spektral normiert 76, um irgendeine zuvor ausgeführte Spektralformung rückgängig zu machen. Daraufhin wird das normierte Signal durch eine Bank von Korrelatoren 78A ... 78Z analysiert, wobei jeder Korrelator die Anwesenheit, wenn überhaupt, einer bestimmten PN-Folge (eine für jedes Symbol in dem Alphabet) erfasst. Die Entscheidungsschaltung 80 wählt üblicherweise den Korrelator mit der maximalen Ausgabe als das wahrscheinlichste momentane Symbol aus. Es sind anspruchsvollere Entscheidungsprozeduren möglich. Daraufhin wird die Folge der wahrscheinlichsten momentanen Symbole als eine Eingabe an eine Fehlerkorrekturphase 82 geliefert, die von der Entscheidungsschaltung vorgenommene Fehlentscheidungen korrigiert. Die Ausgabe der Fehlerkorrekturphase ist ein extrahiertes Wasserzeichensignal. Um die Spektralnormierung 76 auszuführen, wird die zuvor ausgeführte Spektralformungsprozedur umgekehrt. Im vorliegenden Fall ist das ursprüngliche mit Wasserzeichen versehene Signal nicht mehr verfügbar. Somit ist ein Durchschnitt der Frequenzkoeffizienten avg(fi), wie er durch den Durchschnitt des mit Wasserzeichen versehenen Signals angenähert wird, d. h. avg(fi') avg(fi) = avg(fi'). (4)
  • Da der zweite Term von Gleichung (3) in Bezug auf den ersten klein ist, d. h. αavg(fi)Wi « fi, (5)ist dies näherungsweise wahr.
  • Die Normierungsphase dividiert daraufhin jeden Koeffizienten (fi') in dem empfangenen Signal durch den lokalen Mittelwert avg(fi') in der Nachbarschaft.
  • Das heißt
  • Figure 00100001
  • Der erste Term auf der rechten Seite (RHS) von Gleichung (6), fi/avg(fi'), wird als ein Rauschterm betrachtet. In den früheren Systemen war er nicht vorhanden, da der Zugang zu den Koeffizienten ohne Wasserzeichen diesen Term zu entfernen ermöglichte. Der zweite Term αWi ist das ursprüngliche Wasserzeichensignal, das nun unter Verwendung herkömmlicher Korrelation erfasst werden kann.
  • 8 zeigt ein Originalbild, bevor es mit einem Wasserzeichen versehen wird. 9 ist dasselbe Bild, nachdem es in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung mit einem Wasserzeichen versehen worden ist.
  • Das Wasserzeichen in 9 wurde unter Verwendung einer Verstärkung von α = 0,1 und einer Chiplänge von 10000 eingefügt. Die ersten 10000 Koeffizienten des Originalbildes wurden in der in 10 gezeigten Folge extrahiert, um einen eindimensionalen Vektor zu bilden. Daraufhin wurde ein Blockmittelwert über ein rechteckiges Fenster von ±3 Koeffizienten berechnet. In der Extraktionsphase wurde dieselbe Prozedur angewendet.
  • Der Korrelator reagiert auf zufällig erzeugte PN-Folgen mit einer solchen Folge, die auf die angegebene ursprünglich eingefügte Folge eingestellt ist. Für eine bestimmte PN-Folge wurde eine sehr starke und eindeutige Antwort an 0,125 erfasst. Für unkorrelierte Wasserzeichen ist die Korrelatorausgabe mit einer Streuung von 1/(N – 2), wobei N die Länge des Wasserzeichens ist, näherungsweise normalverteilt. Somit ist die Standardabweichung für N = 10000 gleich 0,01, wobei die Korrelationsantwort von 0,125 mehr als 12 Standardabweichungen repräsentiert. Mit dem Verfahren des Standes der Technik wurde unter Verwendung einer Wasserzeichenlänge von nur 1000 eine Antwort von näherungsweise 30 Abweichungen erzielt. Die Verringerung des Signal/Rausch-Verhältnisses ist nahezu vollständig eine Folge des ersten Terms der rechten Seite von Gleichung (6), der unter Verwendung des Verfahrens des Standes der Technik nicht vorhanden ist.
  • Um die Genauigkeit der Näherung von Gleichung (4) zu bestimmen, wurde der Entzerrungsprozess unter Verwendung der Originalformungskoeffizienten, d. h. avg(fi) anstelle von avg(fi'), wiederholt. Die Korrelatorantwort nahm von 0,125 auf 0,15 zu, was nahelegt, dass wegen dieser Näherung ein Verlust von näherungsweise 20% zugezogen wurde. Natürlich hängt dieser Verlust stark von der lokalen Glätte in den Spektren eines Bildes ab und kann sich von Bild zu Bild wesentlich unterscheiden.
  • Zusammengefasst schafft die vorliegende Erfindung eine Änderung an vorhandenen digitalen Wasserzeichenanbringungsverfahren, in denen die Originaldaten für die Wasserzeichenextraktion erforderlich waren, die dadurch die Wasserzeichenextraktion in Anwesenheit von Daten ohne Wasserzeichen oder Originaldaten ermöglicht. Die vorliegende Erfindung verwendet die lokale räumliche und/oder zeitliche lokale Mittelung der Frequenzkoeffizienten. Das Ergebnis ist die Extraktion des Wasserzeichens mit sehr hohem Vertrauen.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Einfügen einer Symbolsequenz in Daten, die Audio- und/oder Video- und/oder Bild- und/oder Multimedia-Daten enthalten und mit Wasserzeichen versehen werden sollen, das die folgenden Schritte umfasst: Spreizspektrum-Modulieren der Symbolsequenz durch Abbilden jedes Symbols auf eine Pseudozufallszahl-Folge; Erhalten eines Spektrums jeder Pseudozufallszahl-Folge; und Formen des Spektrums durch Skalieren jedes Koeffizienten jeder Pseudozufallszahl-Folge durch lokale Mittelung des Spektralkoeffizienten der Daten, um das Spektrum der mit Wasserzeichen zu versehenden Daten anzupassen; und Einbetten jeder Pseudozufallszahl-Folge in vorgegebene Koeffizienten in den Daten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Kombinierens des geformten Spektrums jeder Pseudozufallszahl-Folge mit dem Spektrum der Daten umfasst, um das Spektrum der mit Wasserzeichen versehenen Daten zu erhalten.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Formen des Spektrums durch zeitliche oder räumliche lokale Mittelung von Frequenzkoeffizienten ausgeführt wird.
  4. Verfahren zum Extrahieren eines Wasserzeichens aus mit Wasserzeichen versehenen Daten, die durch das Verfahren nach Anspruch 2 gebildet worden sind, das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen von mit Wasserzeichen versehenen Daten; spektrales Normieren der mit Wasserzeichen versehenen Daten, um ein normiertes Signal zu erzeugen; Korrelieren des normierten Signals mit vorgegebenen Pseudozufallszahl-Folgen, die vorgegebenen Symbolen entsprechen, um korrelierte Signale für jede vorgegebene Pseudozufallszahl-Folge zu schaffen; Entscheiden, welches korrelierte Signal am wahrscheinlichsten ein momentanes Symbol ist; und Extrahieren einer Folge wahrscheinlichster momentaner Symbole, die dem Wasserzeichen entsprechen.
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