CN1652597A - 编码和检测设备 - Google Patents

Abstract

用于通过把码字引入到素材产品的拷贝面生成素材产品的加标记的拷贝的编码数据处理设备。码字安排成从具有至少两个字段的数据字组中识别一个数据字。设备包括码字生成器，用来生成具有多个码字系数的至少两个码字，每个码字从不同的码字种子独立生成，以及编码处理器，用来组合码字系数与素材产品。码字之一根据第一数据字段的数值从第一组中选择和码字之一根据第二数据字段的数值从第二组中选择。第一数据字段的数值与第一码字组相关和第二数据字段的数值与第二码字组相关，第二码字组根据第一数据字段的数值选择。通过根据第一或以前的数据字段的数值安排将被选择的第二或随后的数据字段的数值，用于明确地识别数据字的检测复杂性大大减小。

Description

编码和检测设备

                      技术领域

本发明涉及用于通过把码字引入到素材产品的拷贝中而生成素材产品的加标记的拷贝的编码数据处理设备和方法。

相应地，本发明还涉及用来检测可能出现在素材产品上的码字的检测数据处理设备和方法。

                      背景技术

为了识别素材而把信息嵌入在该素材中的过程称为加水印。

为了识别素材产品的版本或传送由码字表示的数据，把码字加到素材产品的版本上。所以，加水印可提供一种用于识别素材的特定版本的接收人的手段。这样，如果某一素材以与该素材的分发人的愿望不一致的方式被复制或使用，则分发人可以根据码字来识别素材版本并采取适当的行动。

在共同待决的欧洲专利申请1 324 263 A中，公开了一种加水印***，它包括用来通过把预定的码字组中的一个码字引入到原始素材产品的拷贝而生成原始素材产品的至少一个加标记的版本的编码数据处理器。所述设备包括用来生成具有多个码字系数的码字的码字生成器和用来组合码字系数与素材产品的编码处理器。码字组的多个码字中的每个码字与具有第一和第二字段的数据字唯一地相关。第一字段的数值组的每个数值被表示为具有第一个多个系数的码字第一部分，以及第二字段被表示为具有第二个多个系数的码字第二部分。

第一和第二字段可被指定以不同的相关参数，举例来说，例如地址参数。所以，第一字段可标识素材分发的国家，而第二字段可标识在该国家内具体的分发出口。加水印***可被形成来识别视频素材的盗版的分发点。

                      发明内容

按照本发明，提供了一种编码数据处理设备，用于通过把码字引入到素材产品的拷贝而生成素材产品的加标记的拷贝。码字被安排成从具有至少两个字段的数据字组中识别数据字。所述设备包括码字生成器，用来生成具有多个码字系数的至少两个码字，每个码字是从不同的码字种子独立地生成的，以及编码处理器，用来组合码字系数与素材产品。码字之一是根据第一数据字段的数值从第一组中选择的，以及码字之一是根据第二数据字段的数值从第二组中选择的。第一数据字段的数值与第一码字组相关，以及第二数据字段的数值与第二码字组相关，第二码字组是根据第一数据字段的数值被选择的。

在欧洲专利申请1 324 263 A中公开的、已知的编码和检测数据处理设备提供用于用具有表示数据字的至少两个字段的至少两个部分的码字给素材产品加标记的装置。然而，所述两个部分的数值是从在它们之间的预定关系被确定的。这是因为表示第一数据字段的第一码字的移位被使用来标识用来形成第二码字的种子。为了表示第二数据字段的数值，第二码字按照第二数据字段的数值被移位。因此，第一加水印的码字的移位标识用于生成第二码字的种子。第一码字的移位允许利用傅里叶变换进行译码的有效的技术。

为了提供在减小去除或阻止检测加水印的码字(漏报检测)的成功攻击的可能性方面的进一步改进，设计了本发明。这是因为用来表示数据字的每个码字是互相独立生成的。这意味着检测复杂性的增加。然而，正如将要解释的，本发明的实施例根据以前的数据字段数值利用与选择的码字组相关的分层体系结构。

本发明的实施例可被安排成通过使得预定的数据字组中的每个与用于给素材产品加水印的码字唯一地相关来传送以数据字形式的信息。码字可以与素材产品相组合，并且通过把所有可能的码字与素材产品进行相关并从相关的结果确定在素材产品中是否存在所述码字而被检测。所以从检测的码字有可能识别由素材产品传送的数据字。实施例提供了用于唯一地识别由码字或码字部分表示的数据字的设施。

在以下的说明中，将会认识到本发明的实施例可以通过利用两个或多个码字或同一码字的两个或多个部分被实施，只要码字的各部分可以被区分并可以互相独立地生成。

正如从示例实施例的说明中将会认识到的，通过使得数据字的第一字段的每个数值与码字相关、以及第二或随后的数据字段的每个数值由根据第一数据字段的数值所选择的码字表示，可以提供优点。这样，检测的码字可用来识别由数据字被划分成的多个子组之一，在子组中的每个数据字具有与在第一字段中相同的数值。然后，可以通过检测来自素材产品的第二码字而识别来自子组的数据字的第二或随后的字段。第二码字识别在第二数据字段的数值以及第一数据字段的数值。这样，可以看到，对于从数据字组中识别特定的数据字所需要的相关次数可以大大地减少。使得数据字段与加水印码字相关的安排唯一地识别可用来传送不同类型信息的数据字段数值的分层体系结构。

通过分析检测表示一个n位数据字的码字所需要的相关次数，可以更好地理解通过减少相关次数而提供的优点。为了唯一地表示具有2ⁿ个可能值的n位数据字，需要2ⁿ个码字。因此，检测的复杂性(相关次数)随要传送的数据字中的比特数n而指数增加。本发明的实施例提供用于减少从嵌入在素材产品的码字中明确地检测具有两个或多个字段的数据字所需要的相关次数的安排。相关次数的减少是通过把数据字划分成多个字段和把一个码字与第一数据字段的每个数值相关联而达到的。因此第一数据字段可以用来识别数据字段被划分成的子组。然而，通过使用第二码字来识别第一数据字段的数值和第二数据字段的数值，第一和第二字段的次序可以通过减少了的数目的相关而被识别。这样，如果一个n比特数据字具有m个d比特的字段，则可以证明，明确地检测数据字所需要的相关次数是m2^d。

本发明的各种另外的方面和特性在所附权利要求书中规定。这些方面包括检测数据处理设备以及编码素材产品的方法和检测数据字的方法。

                      附图说明

现在参照附图仅仅作为例子描述本发明的实施例，图上相同的部件具有相应的标注数字，以及其中：

图1是编码数据处理设备的示意性方框图；

图2是在具有多个字段的数据字与多个水印码字之间的关系的示意性表示；

图3是具有多个字段的数据字，每个字段表示一个不同类型的信息；

图4是码字与数据字段数值之间示例性关系的示意图；

图5是对于在图4中出现的示例性数据字检测码字的结果的图形表示；

图6是从受到串通攻击的素材产品、例如在图4中出现的数据字中检测码字的结果的图形表示；

图7是按照本发明实施例使码字与数据字段值相关联的示例性方法的局部流程图、局部示意图；

图8a是对在图7上出现的例子检测与第一数据字段相关的码字的结果的图形表示，图8b是对在图7上出现的例子检测与局限于与对第一数据字(0001)的第一数据字段检测的数值相关的那些码字的第二数据字段相关的码字的结果的图形表示，以及图8c是对在图7上出现的例子检测与局限于与对第二数据字(0110)的第一数据字段检测的数值有关的那些码字的第二数据字段相关的码字的结果的图形表示；

图9显示被安排来检测码字和恢复一个或多个如果是存在于素材产品中的数据字的检测设备；

图10A表示原始图像，图10B表示加标记的图像，以及图10C表示登记后的加标记的图像；

图11是按照本发明实施例用于检测数据字的过程的流程图；以及

图12是对于码字组N的每个码字的示例性相关结果的图形表示。

                      具体实施方式

加水印***综述

现在参考保护视频图像来描述本发明的示例性实施例。正如将说明的，为了形成水印，至少两个码字要被引入到视频素材的每个拷贝中。在替换实施例中，假如码字具有可明确分解的部分，则可以使用单个码字。本发明的实施例提供使用素材产品来传送数据字的技术，以便可以通过检测标识数据字的水印码字来恢复数据字。图1上示出了用于把水印码字引入到视频图像来传送数据字的编码图像处理设备的例子。

视频图像是可以通过嵌入数字码字而被保护的素材的一个例子。可以通过嵌入码字而被保护的素材的其他的例子包括软件程序、数字文件、音乐、音频信号和任何其他承载信息的信号。

如图1所示，原始图像I是从源接收的，然后被存储在帧存储器1。这个原始图像是要被复制为多个加水印的拷贝，每个拷贝用唯一标识的码字加标记。原始图像被传送到离散余弦变换(DCT)处理器2，该处理器把图像划分成8×8像素块，并形成每个8×8像素块的DCT。因此DCT处理器2形成DCT变换的图像V。

在下面的说明中，术语“样本”将被用来指组成图像(或实际上任何其他类型的素材)的离散样本。样本可以是从图像像素得到的、图像的亮度样本。所以，在适当的场合下，术语样本与像素是可互换的。

DCT图像V被馈送到编码处理器4。编码处理器4也接收来自识别码字生成器8的识别码字。

码字生成器8配备有多个种子，每个种子用来生成一个相应的码字。正如将说明的，选择种子以便生成表示数据字的特定字段的码字。每个生成的码字可被嵌入在原始图像的拷贝中，以形成加水印的图像。码字生成器8配备有伪随机数发生器。伪随机数发生器产生码字系数，以形成特定的码字。在优选实施例中，码字的系数按照正态分布生成。然而，码字的系数否则是按照种子被预先规定的，该种子用来初始化随机数发生器。因此，对于每个码字，有一个存储在数据存储器12中的相应的种子。所以，将会理解，为了生成码字Xⁱ，从存储器12检索seed_i，并且该种子用来初始化在码字生成器8内的随机数生成器。

在以下的说明中，原始图像的DCT形式被表示为V，其中：

V＝{v_i}＝{v₁，v₂，v₃，v₄，..................v_N}

以及v_i是图像的DCT系数。在其他实施例中，图像v_i的样本可表示在空间域中或在替换域中的图像的样本。

每个码字Xⁱ包括多个n个码字系数，其中：

$X^i=\left\{x_j^i\right\}=\{x_1^i,x_2^i,x_3^i,x_4^i,..............x_n^i\}$

码字系数的数目n相应于原始图像V的样本数。然而，系数的不同的数目是可能的，并且将根据具体应用设置。

形成第i码字的码字系数Xⁱ的矢量然后经由信道14传送到编码器4。编码器4被安排通过把码字Xⁱ加到图像V上而形成加水印的图像Wⁱ。所以，实际上，正如下面的公式表示的，每个码字系数被加到一个不同的图像系数上以形成水印图像Wⁱ：

Wⁱ＝V+Xⁱ

$W^i=v_1+x_1^i,v_2+x_2^i,v_3+x_3^i,v_4+x_4^i,.....................,v_n+x_n^i$

如图1所示，加水印的图像Wⁱ是通过由逆DCT处理器18在编码处理器4的输出端处产生的图像的形成的逆DCT而在图像处理设备的输出端处形成的。所以，如图1所示，在编码器4的输出端处可以产生一组加水印图像。

数据字与加水印码字的关联

正如简短地说明的，本发明的实施例提供用于传送在素材产品(例如，用于本例的视频素材)内的数据的技术，其效果是数据形成水印，其中在素材中的水印的存在基本上是觉察不到的。如上所述，为了减少在素材产品中检测出水印的可能性，水印是由伪随机生成的系数的矢量形成的，并且被加到素材产品的每个样本(例如，对于视频素材的像素值)上。水印系数的伪随机性质具有这样的效果：水印本身将呈现或具有类似于背景噪声的特征。这样，水印本身将尽可能是觉察不到的。然而，如果有需要用例如加水印素材之类的素材传送特定的数据项达到唯一地识别该素材和识别诸如素材被复制的地点之类的其他特性的效果，则水印本身不能用来传送数据。水印例如对于拥有者仅仅表示数据，因为他能够把数据项与水印码字或用来生成码字的种子相关。

本发明的实施例提供用于把水印与数据字相关的技术，数据字然后可以从接收的水印素材中被恢复，以便检测和确定在加水印素材中传送的数据字。正如将说明的，数据字被划分成多个数据字段，每个数据字段与水印矢量或码字相关。为了表示例如一个多达64比特的大数据字，则可能有2⁶⁴个码字，这样，为了唯一地恢复一个表示64比特数值的数据字，在检测器处需要进行不可能实行的大数目的相关。然而，按照本发明的实施例，提供了水印码字与数据字字段的分级或分层的关系，效果是多达64比特的数据字可以使用数目大大减少的相关从嵌入在加水印的素材产品中的码字中唯一地被识别。

回到图1，控制处理器11用来把码字嵌入到图像素材V，达到的效果是可以在加水印的素材中表示多达64比特的数据字。控制器11根据要表示的数据字控制码字的选择。数据字由数据字生成器13生成，数据字生成器13可包括规定数据字的字段的其他设备，诸如时钟15，被用来提供素材被复制和被编码器4加水印的时间。

如图1所示，控制处理器11接收在视频素材中要被表示的数据字，并且使用选择信道15从种子存储器12中选择种子。这些种子然后在控制处理器11的控制下用来生成适当的水印码字，以便表示由数据字生成器13提供的数据字。每个码字独立于不同的码字种子而生成。

如图2所示，每个数据字可以具有多个数据字段。

在图2上，数据字DW被显示为包括字段F₁，F₂，F_N-1，F_N。每个字段配备有相对于该数据字的字段具有重要性的数值。第一字段然后可以由种子字K₁生成的第一水印码字X₁来表示。因此，种子K₁按照第一字段F₁的数值被相关和被选择。然后，通过从第二字段F₂中的数值结合第一字段F₁中的数值选择码字K₂来表示第二字段F₂的数值。因此，被添加到视频素材图像帧的第二水印码字X₂不单根据第二字段F₂的数值，而且也根据第一字段F₁的数值被选择。这样，生成了水印码字的分级结构，并且这些码字的检测标识在码字所表示的数据字中的连续增加的位数。相应地，所以，下一个字段F_N-1由用来唯一地生成水印X_N-1的种子K_N-1表示，种子K_N-1的数值根据字段F_N-1的数值结合字段F₂和F₁的数值被选择。相应地，最后，字段F_N用来根据字段F_N的数值结合字段F_N-1、F₂和F₁的数值选择种子字K_N。正如图3所示的，每个字段可用来表示不同类型的信息或被提供以不同的重要性。

在图3上，第一字段F₁可用来表示国家代码，也就是说，其中正在复制例如视频素材的素材产品的国家。第二字段F₂可用来表示其中复制水印素材的城市，以及第三字段F_N-1可用来表示城市内重现水印素材的的电影院。最后的字段F_N可用来表示复制素材的时间。

正如将会认识到的，虽然第一字段被称为F₁，并且具有与它的每个数值相关的单个水印码字，但是在数据字DW内字段的相对位置可以改变，以致事实上字段F₁可以在中心或在数据字内的任何其他位置。

分层的水印码字

如上所述，水印码字本身并不容易提供用于传送数据的设施，因为这些码字是从伪随机数生成的。所以，为了唯一地表示特定的信息项，例如数据字，就需要一种安排，其中数据字与特定的一个或多个码字相关。如果要在数据字中表示所需要的比特数是64，则有2⁶⁴个码字需要被表示。这样，如果这些码字通过把接收的和恢复的水印码字与所有可能的码字进行相关来进行检测，则对于检测一个特定码字所需要的时间将大得不能实现。为了减少相关次数以及从而对于检测码字所需要的时间，则把数据字分成独立的字段，并且每个字段被码字独立地识别。然而，这样的识别不能提供数据字的明确的识别。这将通过在以下段落中的简单例子来说明。

让我们假定需要4比特的数据字表示为水印码字并在素材产品中被传送。在图4上，4比特数据字DW4具有编号为0123的4比特。对于图4所示的例子，数据字具有数值0110。4比特数据字DW4将有16个可能的数值。所以，为了传送这个数据字，从水印组中需要16个可能的水印，它们可传送4比特数据字的所有可能的数值。在检测器中，在4比特数据字内的数值被唯一地识别以前，需要最大16次可能的相关。然而，如图4所示，数据字可被划分成两个2比特字段。第一字段将具有2²＝4个可能的值。相应地，表示第二字段所需要的码字数目是4。所以，如图4所示，第一水印WM1表示在第一列80中显示的四个可能的数值，2比特字段的每个数值与如列90中所示的种子相关。使用该种子生成如第三列100中显示的唯一的水印码字。所以，通过在检测器执行多达4次的相关，第一字段的数值可被唯一地识别。相应地，对于表示第二字段F2的数值的第二水印WM2，生成相应的如相应的列80、90、100显示的种子和码字。

图5显示执行编号为1到8的8次相关的结果的图形表示。相关结果表示与种子2和7相关的码字已被从水印素材产品中恢复，并且所以相应地字段01和10已被正确地恢复。因此，按照这个安排，为了唯一地恢复在4比特数据字中的数值，只需要8次相关而不是16次相关。然而，如果加水印的素材产品的两个或多个接收者为了企图去除水印码字而串通又如何呢？

图6提供在数据字0110和数据字0001由在两个独立的素材产品中相应的水印码字表示的情形下对于图4和图5所示的例子的相关的结果的图解。如果这些素材产品被组合(例如，作为串通攻击的一部分)，则作为检测水印码字的结果，与以前一样，对于数据字0110将识别种子2和7。相应地，对于数据字0001将识别种子1和6。因此，8个可能的水印码字的每个码字与水印码字的恢复的版本进行相关的结果的表示如图6所示。如图6所示，相应于种子1、2、7和6的水印被检测为存在于素材产品中。然而，这并不唯一地和明确地识别两个数据字0110和0001。这是因为关于第一和第二数据字段的相对关系有模糊性。因此，相应于已被检测的码字有四个可能的数据字，如图6所示，它们是0110、0001、0010或0101。这是因为在产生码字的种子与第一和第二数据字段的数值之间的相对关系不能通过检测相应的码字来解决。

现在说明本发明的一个实施例，它提供对于检测数据字的表示所需要的相关次数的减少，同时在存在串通攻击下明确地识别数据字。

如图7所示，4比特数据字DW4再次被划分成两个字段F₁和F₂。第一字段F₁再次由4个可能的码字表示以反映2比特字段的四个可能的值。然而，在第二字段的数值与在第一字段的数值相关，以便识别种子以及与第一和第二数据字段中的数值相关的相应的码字。所以，如图7所示，对于第二水印WM2，第二字段F₂的四个可能的值是相对于与相应的码字相关的、在第一字段中的数值被识别的。因此，对于在第一字段中的00的数值，则有如第二字段F₂的列130所示的、相关的四个可能的值。与这些值的每一个相关的是用于产生唯一的码字的种子，然后，该码字与第一字段和第二字段中的数值的组合相关。因此，对于图7所示的在两个字段中特定的数值，第一字段中的数值01标识由种子2生成的码字。然而，从这些值中有与第二字段中的值相关的值，与特定的种子相关的所有可能的值，所以，相应地有一个特定的码字。结果，虽然种子的数目增加到20以及因此可能的码字数增加，但为了唯一地识别第一和第二字段中的数值，只需要8次相关。然而，如果在寻求组合他们的加水印的素材产品以便去除水印的两个不道德的用户之间存在有串通攻击，则码字的分层的安排将明确地识别这两个用户吗？

图8提供对于受到如图6所示的相同的串通攻击的加水印的素材产品进行相关的可能的结果的图解。

图8a显示四个可能的码字的每个与第一字段F₁进行相关的相关结果。因此，由于数据字0110和0001存在于加水印的素材中，则与种子1和2相关的码字将被检测，因为01和00存在于第一字段的数据字中，所以将检测相应的码字。一旦码字和从而第一字段的字段数值被识别，就只有有限数目的码字(在本例中是4)然后识别在第二字段中的数值。因此，如图8b所示，对于数据字0001，为了识别第二字段中的数值只需要与种子5到8进行相关。相应地，因此相应于种子6的码字被检测，所以它表示对于与第一个串通用户相关的数据字，在第二数据字段中的数值是01。因此，对于串通用户之一已经唯一地识别了数据字0001。在检测相应于表示在列120中第一字段的数值01的种子2的水印码字后，则对于在列130示出的第二数据字段，可以存在与四个可能的码字相关的仅仅四个可能的值。因此，相对于从如列140所示的种子9到12生成的码字进行相关，如图8c所示检测种子11，其对于从种子11产生的码字产生高的相关值。数值10被明确地检测，并且因而对于一个串通的用户恢复数据字0110。

正如将会认识到的，对于64比特数据字可以提供相应的安排，把64比特数据字划分成两个以上的字段。如上所述，数据字段可以被提供以特定的含义，举例来说，例如国家代码可以是第一数据字段。结果，如果两个加水印的素材产品，例如数字电影产品在同一个国家内被复制，并且不道德的用户试图通过把两个视频产品相加在一起而去除水印，在第一数据字段F₁中的数值将在两者中是相同的，所以，这个字段数值将加强。这是因为电影产品的两个非法拷贝是从同一个国家获得的。所以，通过试图靠把两个视频产品相加在一起而去除水印，国家代码将被加强。这对于城市代码也是适用的。然而，如果电影产品的两个拷贝是从不同的电影院获得的，则电影院代码可被去除，因为种子以及相应的水印码字对于每个电影院代码将是不同的。由于每个水印码字实际上形成伪随机噪声，组合两个视频产品将用来增加噪声，所以去除水印。

虽然示出了对于相同尺寸的第一和第二字段的说明性例子，但将会认识到，从第一字段识别的每个子组的可能的数值可以是非均匀地分布，也就是说，在一个子组中可以有比起其他组更多的数值。按照这样，例如第二字段可以具有3或4比特，而不是2比特，并且在每个子组之间比特数可以变化。

检测处理器

图9上显示被安排来检测码字和恢复一个或多个如果是存在于素材产品中的数据字的检测设备。在图9上，加水印的图像的违法的版本W’从源被接收，并且存储在帧存储器220中。由于由图像处理器执行的检测处理需要图像的原始版本，所以图像I的原始版本也存储在帧存储器224中。违法的加水印的图像W’和图像的原始版本然后经由连接信道226、228被馈送到登记处理器230。

正如已说明的，图像的违法的版本W’是通过照相或复制加水印的图像Wⁱ的一部分而产生的。这样，为了改进检测识别码字的可能性，登记处理器230被安排成用在数据存储器220和224中存在的图像的原始版本基本上对准违法的图像。用图像的原始版本登记接收的图像的过程的更多细节在欧洲专利申请号1 324 263 A中提供。这种对准的目的是提供在原始图像样本I与加上码字系数的加水印的图像Wⁱ的相应的样本之间的一致性。

登记的效果显示于图10。在图10上，原始图像I的例子(图10A)是相对于图像的违法的加标记的版本W’(图10B)显示的。如图10C所示，由于登记的结果，加水印的图像W’相对于原始图像I偏移，为了恢复码字系数的表示，应当从加标记的违法的图像的相应的样本减去原始图像的正确的样本。为此，两个图像被对准。如图10所示，登记的图像W”具有周围的区域PA，包括在原始图像中不存在的部分。

正如将在其他实施例中认识到的，可能不使用登记处理器230，因为违法的图像W’可能已与图像I的原始版本基本上对准，举例来说，例如如果违法的版本经由互联网被下载的话。因此，检测图像处理器配备有替换的信道232，它把加标记的图像中间传送到恢复处理器240。

登记的图像W”由恢复处理器240接收。恢复处理器240也经由第二信道244接收原始图像I的拷贝。登记的图像W”和原始图像I由DCT变换处理器246变换到DCT域。然后，通过从原始图像V的DCT域样本中减去DCT域的加标记的图像V’的样本形成估计的码字X’，如以下的公式所示：

X′＝V′-V

   ＝v₁′-v₁，v₂′-v₂，v₃′-v₃，v₄′-v₄，..........，v_n′-v_n，

   ＝x₁′，x₂′，x₃′，x₄′，..................x_n′

恢复处理器240的输出所以在连接信道250上提供要被识别的码字的系数的估值。恢复的码字X’然后被馈送到相关器252的第一输入端。相关器252也在第二输入端接收由码字生成器254产生的再生码字Xⁱ。码字生成器254用来在控制处理器270的控制下重新产生码字。控制处理器270控制码字再生器254和数据存储器258，数据存储器258存储用于产生水印码字的种子。控制处理器270按照以前检测码字和相关的数据字段数值的结果选择要被生成的码字并控制相关器252。码字的生成被选择和被控制，效果是如果检测到较高层的码字，则只对于与下一个字段数值相关的有限的码字组执行码字和相应的相关。如上所述，与较高的字段相关的码字把数据字的可能数值有效地划分成组。因此，如果识别一组的一个数值，则只生成码字并在该子组内对相应的字段数值执行相关。控制处理器270的运行显示于图11所示的流程图。图11的流程图被概述如下：

S2：从数据字的最高级别数据字段开始，控制处理器安排码字再生器254生成与第一数据字段的相应的数值中的每个相关的码字。

S4：控制处理器然后安排相关器252把每一个再生的码字与从素材产品(按照当前的例子是视频图像)恢复的码字的估值进行相关。

S6：按照相关和检测过程，这将马上更加详细地说明，相关器252生成对于恢复的码字与再生的码字的每个相关的相关值。相关值由检测器260接收。如果相关值超过检测阈值，则检测器确定在恢复的码字中存在***字。一个或一个以上的码字可被确定为是存在的。

S8：如果相关值超过检测阈值，则特定字段的数据值通过与检测到码字的相关而被识别。对于图7所示的例子，第一数据字段的检测将是在第一个2比特字段中的数值，它是01。

S10：如果相关值没有超过检测阈值，则确定对于该字段，数据字段数值是不可检测的。然而，与较低的分级结构相关的码字可以是可检测的。

S12：控制处理器从由数据存储器258提供的、数据字结构的知识确定是否还有要估值的字段。数据字的结构规定数据字段的数目和大小。结构的形式预先存储在数据存储器258中。

S14：如果最后的字段已被估值，则处理过程结束。

S16：识别对于以前的数据字段检测的数据字段数值约束的、与下一个字段的可能的数值相关的每个码字。对于图7所示的例子，码字被限于由码字9到12生成的那些码字。这些码字由码字再生器254从识别的种子中重新产生。然后，处理循环到步骤S4。

在一些例子中，例如由于企图通过组合加标记的媒体项的两个或多个不同的拷贝来去除水印的结果，在加水印的素材产品中可以存在一个以上的数据字。所以，检测数据处理设备可被安排检测每个数据字。为此，控制处理器270可被安排控制码字再生器来选择地再生与每个数据字的第一数据字段的可能数值相关的每个码字。再生的码字然后与恢复的码字进行相关，并且从相关的结果识别对于多个数据字中每个的第一字段的数值。然后，对于多个数据字中的每个，再生与第二数据字段的可能值相关的每个码字，这些码字是根据每个数据字的第一数据字段的数值选择的。然后，再生的码字与恢复的码字进行相关，并且从相关的结果识别对于每个数据字的第二字段的数值。

码字的检测

相关器252形成n个相似性sim(i)值。在一个实施例中，相似性值是通过按照以下的公式形成相关值而产生的：

$\mathrm{sim}\left(i\right)=\frac{X^i\·X^{\′}}{\sqrt{X^i\·X^{\′}}}=\frac{{x_1}^i\·x_1^{\′}+{x_2}^i\·x_2^{\′}+{x_3}^i\·x_2^{\′}+........+{x_n}^i\·x_n^{\′}}{\sqrt{{x_1}^i\·x_1^{\′}+{x_2}^i\·x_2^{\′}+{x_3}^i\·x_3^{\′}+........+{x_n}^i\·x^{\′}}}$

n个相似性值的每个值sim(i)然后被馈送到检测器260。检测器260然后分析对于n个可能的码字的每个码字产生的相似性值sim(i)。作为例子，由相关器252产生的相似性值相对于用于每个可能的码字阈值TH被显示于图12。如图12所示，两个码字在阈值以上：2001、12345。这样，检测处理器作出结论：与码字2001和码字12345相关的加水印的版本必定为了形成违法的图像而串通。所以，按照从组群尺寸和水印强度α确定的误报检测概率，可以设置阈值TH的高度，以保证错误检测概率。如在图13上的例子中，如果由相关器252产生的相似性值超过阈值，则对于这个误报概率，加标记的图像的接收者被认为是已经串通来形成图像的违法的加水印版本Wⁱ。

其他应用

被安排成产生图1所示的加水印图像的编码图像处理设备可被引入到用于在其中本发明的实施例找到应用的不同情形的各种各样的产品。例如，编码图像处理设备可连接到从其下载加水印的图像的网站或网络服务器。在下载图像的拷贝之前，独特的码字被引入到下载的图像，它可用来在以后的某个时间点检测下载的图像的接收者。

在另一个应用中，编码图像处理器形成数字电影投影仪的一部分，在其中在例如电影院的投影图像期间加上识别码字。因此，码字被安排成识别在其上重现图像的投影仪和电影院。因此，可以在从由电影院投影仪投影的图像产生的盗版内识别码字，以便识别由其产生盗版的投影仪和电影院。相应地，加水印的图像可以作为照片或打印输出而被复制，在其中可以制作并分发复制或拷贝。所以，通常由图1所示的编码图像处理设备产生的加水印图像的分发由分发云状区域19表示。

除了水印***的编码数据处理设备的上述的应用到电影院投影仪和网络服务器以外，也可以设想其他的应用。例如，设想一个接收机/译码器，在其中接收的信号通过在接收来自通信设备的信号时引入码字而被加水印。例如，机顶盒典型地被安排成从“头端”广播或多播设备接收电视和视频信号。正如将在本申请中认识到的，编码数据处理设备形成机顶盒的一部分，并被安排成在信号被接收和译码时把水印码字引入到视频信号。在一个示例性实施例中，水印码字被安排成唯一地识别接收和译码视频信号的机顶盒。

在另一个实施例中，数字电影接收机被安排成从卫星或其他广播频道接收数字电影影片。接收机被安排成接收表示数字电影影片的信号并译码用于重现。接收机包括编码数据处理设备，它把水印码字引入到译码的影片信号。水印码字例如被提供来唯一地识别接收影片信号的电影院。

另一个示例性实施例可包括数字电影或可携式摄像机等等，它们包括存储器和存储器控制器。按照本发明实施例的编码数据处理设备被安排成把存储在存储器中的水印码字引入到由摄像机获取的视频信号。按照这个实施例，编码数据处理设备不包括码字生成器，因为码字被预先存储在存储器中。在存储器控制器的控制下，存储在存储器中的码字被嵌入视频信号，唯一地或准唯一地识别视频信号。

在再一个实施例中，按照本发明实施例的编码数据处理设备用来把水印码字序列编码成形成连续或活动图像的数字图像的不同帧。码字可以互相相关，以及可用来分开地识别每个图像。

本发明的各个另外的方面和特性在所附权利要求中规定。可以在不背离本发明范围的条件下对这里以前描述的实施例作出各种修改。

Claims (22)

1.一种编码数据处理设备，用于通过把码字引入到素材产品的拷贝而生成素材产品的加标记的拷贝，该码字被安排成从具有至少两个字段的数据字组中识别数据字，所述设备包括：

码字生成器，用来生成具有多个码字系数的至少两个码字，每个码字是从不同的码字种子独立地生成的，码字之一是根据第一数据字段的数值从第一组中选择的和码字之一是根据第二数据字段的数值从第二组中选择的，以及

编码处理器，用来组合码字系数与素材产品，其中第一数据字段的数值与第一码字组相关，以及第二数据字段的数值与第二码字组相关，第二码字组根据第一数据字段的数值而被选择。

2.如权利要求1中要求的编码数据处理设备，其中数据字被划分成子组，每个数据字的第一数据字段的数值识别一个子组，第二码字组与在子组内数据字的第二数据字段的数值相关。

3.如权利要求1或2中要求的编码数据处理设备，其中子组包含来自该组的不同数目的数据字。

4.如任一前述权利要求中要求的编码数据处理设备，其中第二字段的长度在两个子组之间是不相等的。

5.如任一前述权利要求中要求的编码数据处理设备，其中第一数据字段的数值与用于生成第一码字组的种子唯一地相关，以及与第二字段的数值相组合的第一字段的数值与用于生成第二码字组的种子唯一地相关。

6.如权利要求5中要求的编码数据处理设备，其中码字从伪随机数中生成，以及数据字由数字形成。

7.如任一前述权利要求中要求的编码数据处理设备，其中每个字段传送不同类型的信息。

8.如权利要求7中要求的编码数据处理设备，其中数据字段之一表示地理位置。

9.如权利要求7中要求的编码数据处理设备，其中数据字段之一表示编码素材产品的时间。

10.一种包括按照权利要求1到9的任一项的编码数据处理设备的电影投影仪，其中编码数据处理设备用来接收在重现之前的音频信号和图像信号中的至少一个，以及编码数据处理设备用来在重现之前把码字引入到音频信号和图像信号中的至少一个。

11.用来提供经由互联网下载的素材产品的网络服务器，所述网络服务器包括按照权利要求1到9的任一项的编码数据处理设备，其中编码数据处理设备用来接收素材产品，以及编码数据处理设备用来在素材产品被下载之前把码字引入到素材产品。

12.检测数据处理设备，用来从加标记的素材产品恢复的码字中确定至少一个数据字，所述数据字包括至少两个字段，第一数据字段的数值与第一码字组相关和第二数据字段的数值与第二码字组相关，第二码字组根据第一数据字段的数值而被选择，所述检测设备包括：

码字再生器，用来再生码字，其每个具有多个码字系数，每个码字从不同的码字种子被独立地生成，

相关器，用来把再生的码字与恢复的码字进行相关，以及

控制处理器，用来

控制码字再生器选择性地再生与第一数据字段的可能数值相关的每个码字，

安排再生的码字与恢复的码字进行相关，

从相关的结果识别第一字段的数值，

选择性地再生与第二数据字段的可能数值相关的每个码字，这些码字根据第一数据字段的数值而被选择，

安排再生的码字与恢复的码字进行相关，以及

从相关的结果识别第二字段的数值。

13.如权利要求12中要求的检测数据处理设备，其中对于在数据字中的每个随后的字段，所述控制处理器用来

选择性地再生与随后数据字段的可能数值相关的每个码字，这些码字根据已识别的数据字段的数值而被选择，

安排再生的码字与恢复的码字进行相关，以及

从相关的结果识别随后数据字段的数值。

14.如权利要求12或13中要求的检测数据处理设备，其中每个码字从种子生成，用于每个可能的码字的种子存储在数据存储器中，码字再生器被安排成按照密钥生成码字，多个码字系数是伪随机数。

15.如权利要求14中要求的检测数据处理设备，其中表示数据字的结构的信息存储在用于由控制处理器访问的数据存储器，数据结构提供数据字中多个字段以及在每个字段中数字的数目。

16.如权利要求12到15的任一项中要求的检测数据处理设备，其中检测数据处理设备用来从加标记的素材产品恢复的码字中检测一个以上的数据字，所述控制处理器用来

控制码字再生器选择性地再生与每个数据字的第一数据字段的可能数值相关的每个码字，

安排再生的码字与恢复的码字进行相关，

从相关的结果识别每个数据字的第一字段的数值，

对于每个数据字，选择性地再生与第二数据字段的可能数值相关的每个码字，这些码字根据每个数据字的第一数据字段的数值而被选择，

安排再生的码字与恢复的码字进行相关，以及

从相关的结果识别每个数据字的第二字段的数值。

17.用于通过把码字引入到素材产品的拷贝而生成素材产品的加标记的拷贝的方法，码字被安排成从预定的数据字组中唯一地识别数据字，每个数据字具有至少两个字段，所述方法包括：

生成具有多个码字系数的至少两个码字，每个码字是从不同的码字种子独立地生成的，这些码字之一是根据第一数据字段的数值从第一组中选择的，并且这些码字之一是根据第二数据字段的数值从第二组中选择的，第一数据字段的数值与第一码字组相关和第二数据字段的数值与第二码字组相关，第二码字组根据第一数据字段的数值被选择，以及

组合码字系数与素材。

18.用于确定由从加标记的素材产品恢复的多个码字表示的数据字的方法，数据字包括至少两个字段，第一码字与第一字段的数值相关，并且第二码字与根据第一数据字段数值的第二字段数值相关，所述方法包括：

选择性地再生与第一数据字段的可能数值相关的每个码字，

安排再生的码字与恢复的码字进行相关，每个码字从不同的码字种子独立地生成，

从相关的结果识别第一字段的数值，

选择性地再生与第二数据字段的可能数值相关的每个码字，这些码字根据第一数据字段的数值而被选择，

安排再生的码字与恢复的码字进行相关，以及

从相关的结果识别第二字段的数值。

19.具有用于执行按照权利要求17或18的方法的程序代码的计算机软件。

20.用于提供按照权利要求19的程序代码的供应介质。

21.按照权利要求20的介质，所述介质是存储介质。

22.表示素材产品的信号，其中码字由按照权利要求1到9的任一项的编码数据处理设备引入。

Images