(57)【要約】ディザリングされた量子化インデックス変調(71)を用いてホスト信号(xn)のデータ(dn)を埋め込み、該データを前記ウォーターマークされた信号から抽出する、方法及び装置が開示される。この埋め込み方式(71)の問題は、ウォーターマークされた信号(sn)の振幅が、意図せずに(通信チャネルによって)又は故意に(ハッカーによって)スケーリングされている可能性がある(72)ということである。このことは、抽出器(73)に、信頼性があるデータ抽出のために必須である受信された信号(rn)の量子化ステップサイズ(Δr)を知られないようにする。本発明は、実質的に同じ量のディザを有する信号サンプルからヒストグラム(74)を作ること及び前記ヒストグラムを分析してそこからステップサイズ(Δr)の推定を導くことを提供する。好適な実施例において、所定のデータシンボル(dpilot)のパイロットシーケンスは、ホスト信号の選択された(S)サンプルに埋め込まれる(76)。
2005528817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データシンボルをメディア信号から抽出する方法であって、前記データシンボルは、量子化ステップサイズを用いたホスト信号の量子化及びディザベクトルによる前記量子化された信号のディザリングによって前記メディア信号に埋め込まれる、方法において、所定の範囲のディザ値を有する選択された信号サンプルのヒストグラムから、前記受信されたメディア信号の前記量子化ステップサイズを推定するステップと、前記推定されたステップサイズを用いて前記データシンボルを前記メディア信号から抽出するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項1に記載の方法において、ディザ値の前記範囲は、適用可能なディザ値の範囲の所定の部分である、方法。
【請求項３】
請求項1に記載の方法において、前記選択された信号サンプルは、所定のデータシンボルが埋め込まれた所定の信号サンプルである、方法。
【請求項４】
請求項1に記載の方法において、前記量子化ステップサイズは、前記ヒストグラムのフーリエ変換を用いて計算される、方法。
【請求項５】
量子化ステップサイズを用いて前記ホスト信号を量子化し、ディザベクトルによって前記量子化された信号をディザリングすることによって、データシンボルをホスト信号に埋め込む方法において、所定のデータシンボルを前記ホスト信号の所定のサンプルに埋め込むステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
データシンボルをメディア信号から抽出するための装置であって、前記データシンボルは、量子化ステップサイズを用いたホスト信号の量子化と、前記データシンボルによる量子化インデックスの変調と、ディザベクトルによる前記量子化された信号のディザリングとによって前記メディア信号に埋め込まれる、装置において、所定の範囲のディザ値を有する選択された信号サンプルのヒストグラムを作り、該ヒストグラムから、前記受信されたメディア信号の前記量子化ステップサイズを計算する、手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項1に記載の装置において、前記選択された信号サンプルは、所定のデータシンボルが埋め込まれた所定の信号サンプルである、装置。
【請求項８】
データシンボルをホスト信号に埋め込む装置であって、当該埋込みは、量子化ステップサイズを用いて前記ホスト信号を量子化し、前記データシンボルによって量子化インデックスを変調し、ディザベクトルによって前記量子化された信号をディザリングすることによって行われる、装置において、所定のデータシンボルを前記ホスト信号の所定のサンプルに埋め込むための手段を含む装置。
【請求項９】
埋め込まれたデータシンボルを有する信号であって、量子化ステップサイズを用いたホスト信号の量子化と、前記データシンボルによる量子化インデックスの変調と、ディザベクトルによる前記量子化された信号のディザリングとによって得られる信号サンプルを有する、信号において、前記ホスト信号の所定のサンプルに埋め込まれた所定のデータシンボルを含むことを特徴とする信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データをホスト信号から抽出するための方法及び装置に関する。本発明は、また、データをホスト信号に埋め込むための方法及び装置に、更に、埋め込まれたデータを有する信号に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラインドウォーターマーキングは、メッセージをマルチメディアホスト信号に埋め込んで、このメッセージを、元のウォーターマークされていないホスト信号へのアクセス無しに復号する技法である。このようなウォーターマーキング方式の例は、2001年5月のIEEE Transactions on Information Theory, Vol. 47, No. 4のB. Chen及びG.W. Wornellによる「Quantization Index Modulation: A Class of Provably Good Methods for Digital Watermarking and Information Embedding」に開示されている。既知のウォーターマーキング方式は、量子化に基づいたウォーターマーキング方式である。メッセージは、出力サンプルに埋め込まれるメッセージ記号を固有に識別する出力サンプルに入力サンプルをマッピングする、量子化ステップサイズを用いて、ホスト信号の量子化によってホスト信号に埋め込まれる。
【０００３】
ブラインドウォーターマーキングが、デコーダが元のホスト信号にアクセスすることができるのと同じように加法性白色ガウス雑音(AWGN)アタックに耐えることが、文献に示されている。しかし、実際のウォーターマーキングアプリケーションでは、アタックはAWGNアタックに限定されない。特に興味深い種類のアタックは、振幅修正である。この種類のアタックは、ウォーターマークされた信号のスケーリング(例えば画像データのコントラスト低減又は一定DC値の追加)を含む。有意な損失無しにこのようなアタックを乗り切ると一般的に考えられているスペクトラム拡散ウォーターマーク方式とは違い、量子化に基づいたウォーターマーキング方式は、振幅修正に対しては脆い。この問題は、特に、ディザリングも用いる量子化に基づいたウォーターマーキング方式において重大である。ディザリングは、埋め込まれたデータが、単にウォーターマークされた信号の構造を検査することによって検出されることができるのを回避するために、ウォーターマークされた信号の異なったサンプルに異なったオフセットを割り当てるプロセスである。一連のディザ値(「ディザベクトル」)は、受信器に知られている秘密キーである。ディザベクトルについての知識なしには、メッセージを信頼性がある態様で抽出することは、不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ウォーターマークされた信号の振幅が修正された場合でさえもデータを抽出するための、方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、これは、所定の範囲のディザ値を有する選択された信号サンプルのヒストグラムから、受信されたメディア信号の量子化ステップサイズを計算することによって、達成される。本発明は、振幅スケーリングアタックに関しては、ウォーターマーク埋込みアルゴリズムによって用いられる量子化ステップサイズが、同じ係数によってスケーリングされたという見識を利用する。本発明によって、振幅スケーリング係数が、デコーダによって計算されるステップサイズ対埋込み器によって用いられるステップサイズの比として計算(又は少なくとも推定)されることができるということが達成される。このことは、受信されたウォーターマーク信号がリスケーリングされ、埋め込まれたメッセージがリスケーリングされた信号から従来型のデコーダによって抽出されることを許可する。デコーダの1つの実施例は、たとえ元の量子化ステップサイズが(従ってスケーリング係数も)知られていない場合であっても、計算された量子化ステップサイズに基づいて、埋め込まれたメッセージを抽出する。
【０００６】
好適な実施例において、選択された信号サンプルは、所定のデータシンボルが埋め込まれた所定の信号サンプルである。この実施例は、所定のデータシンボルが埋め込まれたサンプルについての知識を要求する。このために、本発明による埋め込み器は、当該所定のデータシンボルをホスト信号の所定のサンプルに埋め込む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
我々は、デジタルウォーターマーキングを通信の問題と考える。ウォーターマークメッセージは、ウォーターマーク文字又はシンボルdnのシーケンスに符合化される。要素dnは、サイズDのD進文字(D-ary alphabet){0,1,...,D-1}に属する。実際の多くの場合には、バイナリウォーターマークシンボル(D=2)が用いられる。
【０００８】
図1は、ウォーターマーク埋込み器(又はエンコーダ)71及び検出器(又はデコーダ)73を有するシステムの一般的な概略図を示す。ウォーターマークエンコーダは、符合化されたウォーターマークメッセージd及びホストデータxから適当なウォーターマークシーケンスwを導出し、このウォーターマークシーケンスwはホストデータに加えられて、ウォーターマークされたデータsを作成する。ウォーターマークwは、xとsとの間の歪みが無視可能になるように選択される。デコーダ73は、受信されたデータrからウォーターマークメッセージを検出することが可能でなければならない。図1は、「ブラインド」ウォーターマーキング方式を示す。これは、デコーダ73はホストデータxを利用可能でないことを意味する。ウォーターマークエンコーダ及びデコーダによって用いられるコードブックは、ウォーターマーク通信の秘密性を達成するために安全なキーkに依存してランダム化される。信号x、w、s、r及びkは、同一の長さのベクトルである。図1の添字nは、これら信号のそれぞれの第n番目の要素(又はサンプル)に関連する。
【０００９】
実際には、ウォーターマークされた信号は、信号処理を経て、通信チャネルに通されて及び／又はアタックを受けた。これは、埋込み器71と検出器73との間のアタックチャネル72として、図1に示される。アタックは、係数g(通常g<1)でウォーターマークされた信号sの振幅をスケーリングして、ノイズvを加える。チャネルは、更に、アタックされた信号rに追加のオフセットroffsetを導入してもよい。受信器は、アタックされた信号rをgで除算してs+v／gを作成することにより、スケーリングに対して補償することができる。従って、スケール係数gが受信器に知られていると仮定するならば、ウォーターマークエンコーダ71及び検出器73の設計は、ノイズのみに耐えることを必要とするシステムの設計に変換されることができる。
【００１０】
一般に、ウォーターマークエンコーダ71及びデコーダ72は、両端で利用可能であるランダムなコードブックを伴う。エンコーダ71において、コードブックは入力サンプルxnを出力サンプルsnにマッピングし、出力サンプル値はメッセージシンボルdn及びキーknに依存する。デコーダ73は、サンプルsnからメッセージシンボルdnを復元するのに同じコードブックを用いる。後述するように、最適状態に及ばないがより実際的なバージョンのシステムは、ディザリングされた一様スカラ量子化に基づく。
【００１１】
最も単純な形式のスカラ量子化においては、メッセージデータは、信号サンプルxn(全てのサンプル又は選択されたもの)を離散レベルの多くの組のうちの選択されたものに量子化することによって、メディア信号に埋め込まれ、該選択された組は、埋め込まれるべきデータシンボルによって決定される。この最も単純な形式のウォーターマーク埋込みは、図2に示される。この図において、左の垂直軸は、メディア信号xの信号サンプルxnが取ることができる種々の値を表す。メディア信号に埋め込まれるべきメッセージは、D進文字D∈{0,1,..D-1}に属するデータ要素dnのシーケンスに符合化される。図2において、3進アルファベット(D=3)が、一般的な例として示される。実際のシステムにおいては、多くの場合D=2が用いられる。信号媒体はxnをサンプリングし、xnのうちの1つは図の左の垂直軸上のシンボルXによって示されるものであり、これは(Dm+dn)×δの最も近い倍数に丸められる。ここで、δは所与の量子化ステップであり、m=...,-2,-1,0,1,2,...である。量子化インデックスとして知られている商xn／δは、埋め込まれるべきデータによって変調される。よく知られているデータ埋込み技術であるロービット変調は、特別な場合である。ロービット変調器は、単純に、デジタル信号サンプルxnの最下位ビットをデータビットdnによって置換する。
【００１２】
ウォーターマークされた信号に収容されるデータは、離散的な信号値snを検査することによって容易に検出されることができる。ロービット変調方式においては、snの最下位ビットを検査することでさえ十分である。これが0であれば、dn=0である。これが「1」であれば、dn=1である。メッセージの安全な伝送を提供するために、異なったオフセットが異なった出力信号サンプルsnに割り当てられる。これは、ディザリングと呼ばれる。図2において、オフセットはνｎδと示され、ここでνｎは、増倍率である。データを信号サンプルxnのシーケンスに埋め込むために用いられるディザ値νｎの組は、安全なディザベクトルを構成し、これは以下では秘密キーとも呼ばれる。このキーについての知識なしには、サンプルsn内で構造は見えず、データメッセージを検出することは可能でない。
【００１３】
ディザリングされた一様スカラ量子化埋込みプロセスの数式は、次のように導かれることができる。出力信号snは、以下として書くことができる。
【数１】
2005528817.tif 000003
値snは入力値xnに可能な限り近くなければならず、これは以下のように表される。
【数２】
2005528817.tif 000004
この条件は、
【数３】
2005528817.tif 000005
ならば満たされる。(1)の(2)による置換により、以下が得られる。
【数４】
2005528817.tif 000006
代替式が、
【数５】
2005528817.tif 000007
及び
【数６】
2005528817.tif 000008
を導入し、演算
【数７】
2005528817.tif 000009
を演算子
【数８】
2005528817.tif 000010
により表すことによって得られることができる。後者の演算子は、ステップサイズΔを有する従来型のスカラ一様量子化を示し、従ってこの実用的な埋込み方式の名前を表す。このときデータ埋込みプロセスは、以下として表されることができる：
【数９】
2005528817.tif 000011
【００１４】
データ埋込みプロセスは、更に一般化することさえできる。sn軸の離散的な「点」上でxnを予測する必要はない。図3に示されたように、データシンボルdnは値snの明確な範囲によって等しく表されてもよい。このとき出力信号snを以下のように書くことができることは、この図から容易に導かれることができる。
【数１０】
2005528817.tif 000012
ここで、znは、式(4)によって定義される離散的な点を示す。従って、
【数１１】
2005528817.tif 000013
【００１５】
図4は、式(5)に従う埋込み器71の概略図を示す。ここで、参照番号30は、ステップサイズΔ=Dδを有するスカラ一様量子化器を示す。
【００１６】
図5は、データメッセージビットdnを信号サンプルsnから抽出するための検出器73の概略図を示す。この図において、参照番号40は、図4の量子化器30と同じステップサイズΔを有するスカラ一様量子化器を示す。検出器は、以下の数値演算に従って中間信号ynを生成する：
【数１２】
2005528817.tif 000014
図6にて示されたように、この演算は、サンプルsnを以下の範囲に移動させる。
【数１３】
2005528817.tif 000015
【００１７】
図7−Aは、D=3について、伝送されたシンボルdnについての中間信号サンプルynの確率密度関数(PDF)を示す。より詳しくは、実線60はウォーターマークされたシンボルdn=0についてのウォーターマークされた要素のPDF p(yn|dn=0)を示し、破線61は、p(yn|dn=1)を示し、点破線62はp(yn|dn=2)を示す。比較及び完全性のために、図7−BはD=2についてのynのPDFを示し、こちらの方が、実際のシステムで用いられる可能性がより高い。ここで、数字60及び61は、それぞれdn=0及びdn=1についてのPDFを示す。
【００１８】
図7−A及び7−Bは、データシンボルdnが適当なスライシング及び復号回路によってynから容易に復元されることができることを示す。後者の回路は、図5で41と示される。D=3については、この回路は、ynが0、+Δ/3又は-Δ/3に十分に近いかチェックする(図7−A参照)。D=2については、この回路は、ynが0又は±Δ/2に十分に近いかチェックする(図7−B参照)。
【００１９】
図4及び5に示される埋込み器及び検出器の概略図が、それぞれ数式(5)及び(6)の物理的な実現であることに注意されたい。他の実際的な実施例が可能である。例えば、検出器は、以下の式を実現するように設計されていてもよい。
【数１４】
2005528817.tif 000016
式(7)は、
【数１５】
2005528817.tif 000017
が、ステップサイズδがsn-νｎδに収まる回数(図1を参照)であり、dn=mod(m,D)であることを考慮すれば理解されることができる。
【００２０】
いずれにせよ、信頼性がある検出は、安全なキーkn(又はνｎ)以外にも、ステップサイズΔ(又はδ)が既知であることを要求する。しかし、図1に示されたように、アタック72がウォーターマークされた信号に適用された可能性がある。図8は、加法性白色ガウス雑音(AWGN)v及びスケーリング係数gによるアタックについてのD=2のときの検出器の中間信号のPDF yn(式7を参照)を示す。図7−Bと同様に、実線80は、ウォーターマークされたシンボルdn=0のPDF p(yn|dn=0)を示し、破線81は、ウォーターマークされたシンボルdn=1のp(yn|dn=1)を示す。斜線領域89は、誤り確率(dn=0が埋め込まれた場所でのdn=1の検出)を表す。埋込み器システムのパラメータα及びΔは、ノイズvの所与の雑音分散について所望の誤り確率が達成されるように選択された。本発明者は、良い近似が以下によって与えられることを発見した。
【数１６】
2005528817.tif 000018
及び
【数１７】
2005528817.tif 000019
ここで、σw2は埋込み歪みを表す。
【００２１】
中間信号ynの生成が量子化ステップサイズ及び安全なキーknについての知識を要求することを思い起こされたい。アタックされた信号rの量子化ステップサイズは、係数gによるスケーリングのためΔr=gΔであり、受信されたデータrから推定されなければならない。Δrの推定が、Δが知られているときのgの推定と等価であることに注意されたい。ここで、より一般的な観点が取られ、Δrの推定が考えられる。
【００２２】
Δrの推定(そして、もしあればオフセットroffsetの推定)は、受信されたサンプルrnのヒストグラムを分析することによって得られることができる。しかし、前記したように、単に信号サンプルを検査することによって埋め込まれたデータが容易に検出されることができることを回避するためにディザリングが適用されている。ディザリングのため、受信されたサンプルには構造がない。受信されたサンプルのヒストグラムは、実際には、事実上連続的なグラフである。図9は、一例としてこのようなヒストグラム90を示す。
【００２３】
ディザリングが、オフセットknΔ(又はνｎδ)をサンプルsnに割り当てることによって作製されたことを思い起こされたい。係数gによるスケーリングのために、受信されたサンプルrnのオフセットは、knΔr(又はνｎδr)である。gが知られていないので、これらのオフセットは受信器端で知られていない。しかし、キーknは知られている。従って、本発明の1つの側面によれば、ヒストグラムは、割り当てられた所与の所定のキー値knを有するサンプルだけから導かれる。図9の参照番号91は、kn=0であるサンプルのヒストグラムの例である。ヒストグラムの極大値間の相対的な距離は、ステップサイズδr=Δr／Dである。図は、また、共同でヒストグラムを構成する、それぞれ埋め込まれたデータシンボルd=0及びd=1を有するサンプルの個々のヒストグラム92及び93を示す(ここではD=2と仮定される。信号サンプルrと関連したデータシンボルdは、図9の上部に示される)。ヒストグラムの「パルス幅」は、埋込み器のパラメータα(入力値を種々の出力値に展開する)及びアタックチャネルの雑音分散に依存する。
【００２４】
割り当てられる所与の所定のキーknを有するサンプルのみから統計学的に信頼性があるヒストグラムを作製することは、収集されるべきキーを有する多数のサンプルを要求する。これは、時間がかかりすぎる可能性がある。この欠点は、キーknが以下の範囲にある信号サンプルについて1つ又は複数のヒストグラムが作製される実施例において緩和される。
【数１８】
2005528817.tif 000020
従って、得られたヒストグラムは、相対距離δrを有する、より広いピークを示す。更に、オフセット範囲が正であるので、ピークは右へ移動される。
【００２５】
他の実施例では、ヒストグラムは、埋め込まれる所定のデータシンボルdnを有するサンプルrnから作製される。このような実施例は、ピークが、より大きい相対的な距離Δr(前述の実施例の距離δrのD倍)及びより大きい最大対最小比率を有するという利点を有する。この実施例は、ステップサイズΔrがより正確に計算されるのを許可する。受信器が、所定のデータシンボルを有するサンプルを選択することができるようにするためには、埋込み器は、前記データシンボルの「パイロット」シーケンスを信号に埋め込むように構成される。所定のパイロットシンボル(dpilotとも呼ばれる)は、利用可能なデータシンボル{0,1,..D-1}(例えばdpilot=0)の1つである。パイロットシーケンスは、通常の信号サンプルのようにディザリングされて、従って、安全に埋め込まれる。安全なキーkを知らなければ、ウォーターマークされた信号の構造は見えない。
【００２６】
パイロットシーケンスは、中でも、パイロットシンボルdpilotを入力信号のk個のサンプルごとに埋め込むことによって、又は、埋め込まれたメッセージにパイロットシンボルの固定長列を(好適には繰り返して)挿入することによって、信号に収容されることができる。本発明に関係するのは、受信器が、どのサンプルrnが埋め込まれたパイロットシンボルを有するのかを知っているということのみである。ヒストグラム分析に関する限り、以下では、埋め込まれたパイロットシンボルを有するサンプルrnだけが考えられる。
【００２７】
また、ヒストグラムは、所与の所定のキー値kn(例えばkn=0)又は式(8)に記載のキー値の所定の範囲を有するサンプルから生成される。図10は、D=2、dpilot=0及び距離指標m=0(即ち0≦kn<0.33)についてのパイロットシーケンスのヒストグラム100を示す。このときピークは、相対距離Δrを有する。種々の正のオフセットknΔrが考慮されたので、極大が図9のヒストグラム91と比較して右に移動されることに注意されたい。場合によっては異なったシフトが、オフセットroffsetの形でアタックチャネルによって必然的に導入されなければならなかった。従って、このオフセットは、ヒストグラム100からも計算されることができる。
【００２８】
ヒストグラム100は、パイロットサンプルの三分の一(M=3)から導かれる。m=1(0.33≦kn<0.67)及びm=2(0.67≦kn<1)について類似したヒストグラムが導かれることができるので、パイロットシーケンスの全てのサンプルがヒストグラム分析のために考慮される。それらは、図10で101及び102と示される。ヒストグラム100、101及び102の合計が、これらのキー値knに関係なくパイロットシーケンスの全てのサンプルのヒストグラムであることに注意されたい。この合計のヒストグラムは、図10で103と示される。
【００２９】
図11は、上記した実施例による埋込み器及び受信器を有するシステムの図を示す。図1と同じ要素及び機能を示すのに、同じ参照番号が用いられる。受信器は、このときヒストグラム分析回路74を含み、これは、信号サンプルrnを受信して、オフセットroffset(もしあれば)及びステップサイズΔrを計算する。オフセットroffsetは、全てのサンプルについて同じであって、減算器75によってサンプルから減算される。計算されたステップサイズΔrは、式(6)及び(7)並びに図5に従って埋め込まれたデータシンボルdnを復元する検出器73に直接適用される。検出器73のシンボルΔrは、式(6)及び(7)並びに図5のステップサイズΔがΔrで置換されるべきであることを示す。
【００３０】
パイロットシーケンスが用いられる場合には、埋め込まれたパイロットシンボルdpilotを有する信号サンプルrnを識別するために、選択信号Sがヒストグラム分析回路に適用される。伝送端で、同じ選択信号Sによって制御されているスイッチ76が、メッセージシンボルm又はパイロットシンボルdpilotを埋込み器71に適用するために用いられる。
【００３１】
図12に示されるシステムは、受信器の他の実施例を含む。本実施例において、ウォーターマークされた信号は、g-1=Δ/Δrによる乗算による乗算段76でリスケーリングされる。ここで、Δは、検出器73によって使用されているステップサイズである。この実施例の利点は、全ての振幅スケーリング係数gについて同じ検出器73が用いられることができるということである。ステップサイズΔが、必ずしも、埋込み器によって用いられる元のステップサイズであるというわけではない。
【００３２】
ここで、ヒストグラム分析回路の実際的な実施例が、パイロットシーケンスを用いる実施例のアプリケーションのために説明される。これは、ハードウェア又はソフトウェアで実現されることができる。第1にサンプル値の全範囲rmin≦rn≦rmaxは、Lbinビンに分割される。各ビンについて、ヒストグラムpr,m(b)が計算される。ここで、b∈{0,1,...,Lbin-1}はビン添字であり、m∈{0,1,...,M-1}はキー値knの考えられる範囲を示す。M=3について、これは、図10に示されるヒストグラム100、101及び102に類似するビンにつき、3つの「条件付き」ヒストグラムを生ずる。各ビンのために、「合計の」ヒストグラムpr(b)(図10の103を参照)も計算される。空のビン及び数サンプルしか含まないビンは、均一な非ゼロヒストグラムを割り当てられる。続いて条件付きヒストグラムpr,m(b)は正規化され、各正規化ヒストグラムの離散的なフーリエスペクトルAm(f)は以下によって計算される：
【数１９】
2005528817.tif 000021
ガウス分布のrnについて、更にその他の典型的な信号分布について、空の及びほぼ空のビンは、主にヒストグラムのテールで発生する。従って、正規化ヒストグラムを、テールに異なった重みを与えるウィンドウ関数W(b)で更に重み付けすることは、有用である。その場合、フーリエスペクトラムは、以下に従って計算される：
【数２０】
2005528817.tif 000022
【００３３】
異なった条件付きヒストグラムの最大が互いに対してΔr／Mによって移動されることが知られているので、全てのMのスペクトラムは簡潔な方法で組み合わせられることができる。このシフトは、フーリエ領域の
【数２１】
2005528817.tif 000023
による乗算に対応し、スペクトラム全体は、以下として得られることができる：
【数２２】
2005528817.tif 000024
【００３４】
図13は、1024の長さの離散的フーリエ変換を用いるスペクトラムのモジュラス|A(f)|の例を示す。f0の支配的なピークが明らかに見える。ステップサイズΔrは、以下となる。
【数２３】
2005528817.tif 000025
ここでLDFTは、離散的フーリエ変換の長さである。オフセットroffsetは、複雑なフーリエスペクトルの引数arg{A(f0)}から導かれることができる。
【００３５】
ディザリングされた量子化インデックス変調(71)を用いてデータ(dn)をホスト信号(xn)に埋め込み、該データをウォーターマークされた信号から抽出するための、方法及び装置が開示される。この埋め込み方式(71)の問題は、ウォーターマークされた信号(sn)の振幅が、意図的に(通信チャネルによって)又は故意に(ハッカーによって)スケーリングされている可能性がある(72)ということである。このことは、抽出器(73)に、信頼性があるデータ抽出のために必須である受信された信号(rn)の量子化ステップサイズ(Δr)を知られないようにする。本発明は、実質的に同じ量のディザを有する信号サンプルからヒストグラム(74)を作ること及び前記ヒストグラムを分析してそこからステップサイズ(Δr)の推定を導くことを提供する。好適な実施例において、所定のデータシンボル(dpilot)のパイロットシーケンスはホスト信号の選択された(S)サンプルに埋め込まれる(76)。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】データ埋め込み器、チャネル及びデータ検出器を有するシステムの概略図を示す。
【図２】ディザリングされた量子化インデックス変調の概念を用いたデータ埋込みを示す図を示す。
【図３】ディザリングされた量子化インデックス変調の概念を用いたデータ埋込みを示す図を示す。
【図４】データ埋込み器の概略図を示す。
【図５】抽出器の概略図を示す。
【図６】データ抽出を示すための図を示す。
【図７−Ａ】データ抽出を示すための図を示す。
【図７−Ｂ】データ抽出を示すための図を示す。
【図８】図1に示されるシステムのデータ抽出を示すための図を示す。
【図９】本発明によるデータ抽出器の実施例の操作を示すための図を示す。
【図１０】本発明によるデータ抽出器の他の実施例の操作を示すための図を示す。
【図１１】本発明によるデータ埋込み器及びデータデコーダを有するシステムの概略図を示す。
【図１２】本発明によるデータ埋込み器及びデータデコーダの他の実施例を有するシステムの概略図を示す。
【図１３】図11及び12に示されるヒストグラム分析回路の実施例の操作を示す図を示す。
【図１】
2005528817.tif 000026
【図２】
2005528817.tif 000027
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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