(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像のシーケンスを有する動画信号にウォーターマークを埋め込む方法において、
それぞれ値を持つウォーターマークサンプルのシーケンスにより前記ウォーターマークを表すステップと、
前記画像のシーケンスの各画像を少なくとも第１画像領域及び第２画像領域に分割するステップと、
前記ウォーターマークサンプルの値を前記第１画像領域の画素の輝度値に加算し、前記ウォーターマークサンプルの値を前記第２画像領域の画素の輝度値から減算して、前記第１画像領域の平均輝度値及び前記第２画像領域の平均輝度値を前記ウォーターマークサンプルに従って反対に調整するステップを有し、前記ウォーターマークサンプルのシーケンスからのウォーターマークサンプルに従って各分割された画像を修正するステップと、
前記画像のシーケンスの画像を分割するステップと、前記ウォーターマークサンプルのシ―ケンスからのウォーターマークサンプに従って画像を修正するステップとを繰り返し、完全なウォーターマークが埋め込まれるまで、前記画像のシーケンスの異なる画像の前記第１画像領域の平均輝度値及び第２画像領域の平均輝度値を反対に調整するようにするステップと、
前記埋め込まれたウォーターマークを有する前記画像のシーケンスを表示するステップと、
を有し、
前記第１画像領域及び第２画像領域は、画像のそれぞれ上半分及び下半分であるか、又は画像のそれぞれ左半分及び右半分である、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記画像を修正するステップが、連続した画像の系列を同じウォーターマークサンプルにより修正するステップを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
画像のシーケンスを有する動画信号にウォーターマークを埋め込む装置において、
それぞれ値を持つウォーターマークサンプルのシーケンスにより前記ウォーターマークを表す手段と、
前記画像のシーケンスの画像を少なくとも第１画像領域及び第２画像領域に分割する手段と、
前記ウォーターマークサンプルの値を前記第１画像領域の画素の輝度値に加算し、前記ウォーターマークサンプルの値を前記第２画像領域の画素の輝度値から減算して、前記第１画像領域の平均輝度値及び前記第２画像領域の平均輝度値を前記ウォーターマークサンプルに従って反対に調整し、前記ウォーターマークサンプルのシーケンスからのウォーターマークサンプルに従って各分割された画像を修正するように構成された画像修正手段と、
前記埋め込まれたウォーターマークを有する前記画像のシーケンスを表示する手段と、
を有し、
前記修正手段は、前記画像のシーケンスの画像を分割することと、前記ウォーターマークサンプルのシ―ケンスからのウォーターマークサンプに従って画像を修正することとを繰り返し、完全なウォーターマークが埋め込まれるまで、各ウォーターマークサンプルが前記画像のシーケンスの異なる画像の前記第１画像領域の平均輝度及び第２画像領域の平均輝度を反対に調整するようにし、
前記第１画像領域及び第２画像領域は、画像のそれぞれ上半分及び下半分であるか、又は画像のそれぞれ左半分及び右半分である、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
画像のシーケンスを有するウォーターマーク入り動画ホスト信号内のウォーターマークを検出する方法において、
前記画像のシーケンスの画像毎に、
前記画像のシーケンスを取り込むステップと、
第１及び第２画像領域が異なるように、前記ホスト信号の前記画像を少なくとも該第１画像領域及び該第２画像領域に分割するステップと、
前記第１画像領域の平均輝度値及び前記第２画像領域の平均輝度値を決定するステップと、
前記第１画像領域の平均輝度値と前記第２画像領域の平均輝度値との間の差を計算するステップと、
前記画像のシーケンスに対応する計算された前記差のシーケンスを形成するステップと、
前記対応する差のシーケンスと検出されるべき前記ウォーターマークとの相関を取るステップと、
を有する方法。
【請求項５】
前記第１画像領域の平均輝度と前記第２画像領域の平均輝度を低域フィルタリングするステップと、
前記第１画像領域の前記低域フィルタリングされた平均輝度及び前記第２画像領域の低域フィルタリングされた平均輝度を、前記第１画像領域の平均輝度及び前記第２画像領域の平均輝度からそれぞれ減算するステップと、
を更に含み、
前記第１領域の平均輝度と前記第２領域の平均輝度との間の差を計算する段階は、それぞれ低域フィルタリングされたものを減算された前記第１画像領域の平均輝度及び第２画像領域の平均輝度を用いて実行される、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記減算された第１領域の平均輝度と前記第２領域の平均輝度のそれぞれの符号を決定して、対応する符号のシーケンスを作成するステップ、
を更に含み、
前記相関を取るステップは、前記対応する符号のシーケンスに適用される、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映画館で上映される映画のような動画信号にウォーターマークを埋め込む方法及び装置に関する。本発明は、このような動画信号に埋め込まれたウォーターマークを検出する方法及び装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
ウォーターマーク埋め込みは、コピープロテクションストラテジの重要な側面である。ほとんどのコピープロテクション方式が電子的に配信されるコンテンツ（放送、記憶媒体）の保護を扱っているが、コピープロテクションは、映画館で上映される映画に対しても望まれている。現今では、手持ち式ビデオカメラを用いた映画マテリアルの違法コピーは、既に一般的な方法である。通常、画質は低いが、違法ＶＨＳテープ、ＣＤビデオ及びＤＶＤの経済的影響は莫大である。この理由から、映画館の所有者は、館内でのビデオカメラの存在を防止する義務を負わされる。この規則に従わないと、今後のコンテンツの利用を禁止する制裁措置を受ける可能性がある。これを考慮して、ウォーターマークが上映時間中に加えられることを定められると想定される。このウォーターマークは、映画館、上映時間、技師等を識別すべきである。
【０００３】
幾何学的歪に対するロバスト性（robustness）は、このようなウォーターマーク埋め込み方式に対する重要な要件である。手持ち式カメラは、フィルタリング（スクリーンからカメラまでの光の経路、及びテープへの転送等）によりビデオが著しく劣化するのみならず、ビデオを著しく幾何学的に歪ませる（ずれ、伸縮、回転、せん断、遠近感の変化等）。加えて、これらの幾何学的歪は、フレーム間で変化する可能性がある。
【０００４】
ロバスト性要件を満たす映画館の映画にウォーターマークを埋め込む従来技術の方法は、Jaap Haitsma and Ton Kalker: A Watermarking Scheme for Digital Cinema; Proceedings ICIP, Vol.2, 2001, pp.487-489に開示されている。幾何学的歪に対するロバスト性は、ウォーターマークを埋め込むのに時間軸のみを利用することにより達成される。このウォーターマークは、２つの相異なる値、例えば‘１’及び‘−１’を持つウォーターマークサンプルの周期的な擬似乱数シーケンスである。１つのウォーターマークサンプルが、各画像に埋め込まれる。画像の大域的特性（例えば平均輝度）を増加することにより値‘１’が画像に埋め込まれ、前記大域的特性を減少することにより‘−１’が埋め込まれる。
【０００５】
従来技術のウォーターマーク埋め込み方法は、実際にはフリッカ（flicker）を埋め込む。同じウォーターマークサンプルを複数の連続した画像に埋め込むことにより、前記フリッカは知覚されなくされる（人間の目は低周波フリッカに対して感度が低い）。
【０００６】
記録された映画のフリッカは、ａ）映写機のフレームレート（毎秒２４フレーム）とカムコーダのフレームレート（ＰＡＬに対して２５ｆｐｓ、ＮＴＳＣに対して２９．９７ｆｐｓ）との間の典型的な不一致、及びｂ）２つの表示走査フォーマット（プログレッシブ対インターレース）の間の違いによっても引き起こされる。この種のフリッカは非常に迷惑であり、この結果、フリッカ除去（de-flicker）ツールが一般に幅広く利用可能にされている。例えば、ビデオ取り込み（capturing）及び処理アプリケーション“バーチャルダブ（Virtualdub）”用のフリッカ除去プラグインがインターネット上で見つかっている。
【０００７】
従来技術のウォーターマーク埋め込み方式の問題は、フリッカ除去ツールが、埋め込まれたウォーターマークをも除去することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来技術のウォーターマーク埋め込み及び検出方法を改良することである。本発明の目的は、特にフリッカ除去演算（operation）に対してロバストなウォーターマーク埋め込み及び検出方式を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このために、本発明による動画信号にウォーターマークを埋め込む方法は、各画像を少なくとも第１画像領域及び第２画像領域に分割するステップを有する。ウォーターマークサンプルの一方の値は、前記第１画像領域の大域的特性（例えば平均輝度）を増加し、前記第２画像領域の前記大域的特性を減少することにより画像に埋め込まれる。前記ウォーターマークサンプルの他方の値は、反対に、即ち前記第１画像領域の前記大域的特性を減少し、前記第２画像領域の前記大域的特性を増加することにより埋め込まれる。
【００１０】
本発明は、フリッカ除去ツールが、低域特性を示すように連続した画像の平均輝度を調整することによりフリッカを除去するという洞察を利用する。前記平均輝度値は、実際に画像の全ての画素に同じ倍率を乗算することにより調整される。この演算は異なる画像領域に加えられる修正（の符号（sign））に影響を与えないので、ウォーターマーク情報は保持される。これを考慮して、前記ウォーターマークを埋め込むために修正される画像領域の大域的特性は、前記画像領域の平均輝度である。
【００１１】
前記方法の好適な実施例において、前記第１画像領域及び前記第２画像領域は、画像の上半分及び下半分である。一般に、映画には縦の運動より多くの水平な運動が存在する。前記水平運動は、より小さな程度で前記平均輝度値に影響を与える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明によるウォーターマーク埋め込み器（embedder）の概略図である。前記埋め込み器は、フレームｋの空間的位置ｎにおいて輝度Ｆ(ｎ,ｋ)を有するフレーム又は画像のシーケンスを受信する。前記埋め込み器は、更に、長さＮの擬似乱数シーケンスｗ(ｎ)の形式でウォーターマークを受信し、ここでｗ(ｎ)∈[−１,１]である。この応用例に対するＮの適切な値は、Ｎ＝１０２４である。この構成は、各画像を第１（例えば上半分）領域及び第２（例えば下半分）領域に分割する分割段１０を有する。前記画像領域の輝度は、それぞれＦ1(ｎ,ｋ)及びＦ2(ｎ,ｋ)と示される。
【００１３】
前記ウォーターマーク埋め込み器の最も単純な実施例において、シーケンスｗ(ｎ)は、埋め込み段１１及び１２に直接的に加えられる。このような実施例において、埋め込み段１１は、前記第１画像領域の画素毎に１つの加えられたウォーターマークサンプルｗ(ｎ)を追加し、埋め込み段１２は、前記第２画像領域の画素毎に同じウォーターマークサンプルを減算する。前記第１画像領域及び前記第２画像領域の平均輝度は、したがって前記ウォーターマークにより反対に調整される。
【００１４】
前記ウォーターマークにより調整されることができる大域的画像特性の他の例は、画像ヒストグラム（前記画像内の輝度値の相対的頻度のリスト）、又は高次モーメント（指数ｋに対する輝度値の平均）のような前記画像ヒストグラムから算出されるフィーチャである。平均輝度値は、後者の特定の例（ｋ＝１）である。
【００１５】
人間視覚システム（ＨＶＳ）は低い空間周波数のフリッカに対して感度が高いので、この単純な実施例は、特に、動きのない単調な領域でアーチファクトを生じる可能性がある。これらのアーチファクトは、前記ウォーターマークのフリッカ周波数を下げることにより大幅に減少される。これは、所定数Ｋの連続した画像の間、各ウォーターマークサンプルを繰り返す繰り返し段１３により実行される。したがって、同じウォーターマークサンプルが、Ｋ個の連続したフレームに埋め込まれる。前記ウォーターマークは、Ｎ＝１０２４フレーム毎に繰り返す。フレームｋに埋め込まれたウォーターマークサンプルｗ(ｎ)は、数学的に
0004709960.tif 000002
により示されることができる。単純のため、この表現は、これ以降、ｗ(ｋ)に省略される。
【００１６】
図１に示される前記埋め込み器の好適な実施例は、更に画像内容（image contents）に応じて埋め込み深度を適合する。このために、前記埋め込み器は、それぞれ局所的な倍率（scaling factor）ＣF,1(ｎ,ｋ)及びＣF,2(ｎ,ｋ)でウォーターマークサンプルｗ(ｋ)を乗算する乗算器１４及び１５を有する。前記局所的な倍率は、それぞれ画像解析器１６及び１７により前記画像内容から算出される。例えば、前記局所的な倍率は、領域の動きのあるざらざらな部分では大きく、動きのない単調な部分では小さい。埋め込み段１１及び１２の出力は、以下のように定式化されることができる。
Ｆw,1(ｎ,ｋ)＝Ｆ1(ｎ,ｋ)＋ＣF,1(ｎ,ｋ)ｗ(ｋ)
Ｆw,2(ｎ,ｋ)＝Ｆ2(ｎ,ｋ)＋ＣF,2(ｎ,ｋ)ｗ(ｋ)
両方の埋め込み演算が、適切なソフトウェア制御下で単一の処理回路により時間順次的な（time-sequential）様式で実行されることができることを理解されたい。
【００１７】
前記２つの画像領域は、この後に結合段１８により単一のウォーターマーク入り画像Ｆw(ｎ,ｋ)に結合される。
【００１８】
図２は、本発明によるウォーターマーク検出器の概略図である。元の信号は検出の間に利用可能であるが、前記検出器は、前記元の信号に関する情報を使用しない。この構成は、フレームｋの空間的位置ｎにおいて輝度Ｆw(ｎ,ｋ)を持つウォーターマーク入りのフレーム又は画像のシーケンスを受信する。前記検出器は、前記埋め込み器の分割段１０（図１）と同様な様式で各画像を第１（例えば上半分）領域及び第２（例えば下半分）領域に分割する分割段２０を有する。各画像領域の輝度は、それぞれＦw,1(ｎ,ｋ)及びＦw,2(ｎ,ｋ)で示される。各画像領域に対し、前記検出器は、更に、
【数１】
0004709960.tif 000003
によってそれぞれの画像領域の平均輝度値ｆw,1(ｋ)及びｆw,2(ｋ)（又は可能であれば他の大域的特性）を計算する平均輝度計算回路２１、２２を含む。
【００１９】
実際に、映画の平均輝度値は、フレーム番号ｋの関数として（即ち時間の関数として）低域特性を示す。前記検出器は、それぞれの平均輝度値ｆw,1(ｋ)及びｆw,2(ｋ)を低域フィルタリング（２５、２７）することにより元の（ウォーターマーク無しの）映画の平均輝度値を推定する。前記埋め込み器により取り入れられた平均輝度修正の推定値は、この後にフィルタリングされていない平均輝度値から低域フィルタリングされた平均値を減算（２６、２７）することにより得られる。前記検出器は、両方の推定値を減算（２３）し、符号演算（２９）が後に続くことにより前記埋め込まれたウォーターマークサンプルを推定する。フレームｋに埋め込まれた前記推定されたウォーターマークサンプルは、ｖ(ｋ)で示される。
【００２０】
したがって、この構成は推定されたウォーターマークサンプルのシーケンスを生成する。相関段（correlation stage）３において、前記推定されたウォーターマークサンプルのシーケンスは、探されるウォーターマークと相関を取られる（correlated）。前記検出器は、この探されるウォーターマークを長さＮの擬似乱数シーケンスｗ(ｎ)の形式で受信し、ここでｗ(ｎ)∈[−１,１]である。前記検出器は、前記埋め込み器の繰り返し段１３と同一の繰り返し段２４を有する。前記繰り返し段は、Ｋ個の連続した画像の間、各ウォーターマークサンプルを繰り返す。前記ウォーターマークは、Ｎ＝１０２４フレーム毎に繰り返す。フレームに対して相関段３に加えられた前記ウォーターマークサンプルは、ｗ(ｋ)で示される。再び、ｗ(ｋ)は、数学的により正確な表現
0004709960.tif 000004
に対する省略形である。
【００２１】
低域フィルタ／減算器の組み合わせ２５、２６及び２７、２８並びに符号演算２９がオプションであることに注意すべきである。
【００２２】
図３は、相関段３の概略図である。連続した画像の前記推定されたウォーターマークサンプルは、Ｋ個のバッファ３１、３２、．．．に分配され、ここでＫは上述のように同じウォーターマークサンプルが埋め込まれる連続した画像の数である。各バッファは、Ｎ個の推定されたウォーターマークサンプル（又はＮ個の計算された平均輝度値、若しくはＮ個の推定された平均輝度修正値）を記憶する。ウォーターマークの長さＮ及びウォーターマークサンプル毎のフレームＫの典型的な値は、それぞれ１０２４及び５である。したがって、第１バッファ３１は、推定されたウォーターマークサンプルｖ(１)、ｖ(６)、Ｖ(１１)、．．．を含み、第２バッファ３２は、ｖ(２)、Ｖ(７)、Ｖ(１２)、．．．を含み、以下同様である。これは、ウォーターマーク検出の粒度（granularity）が、ＰＡＬビデオに対して約３分２５秒であることを意味する。
【００２３】
前記ウォーターマークは、探される基準ウォーターマークｗ(ｎ)に対する各バッファの内容の類似性を決定することにより検出される。各ウォーターマークは、例えば１つの映画館を識別することができる。類似性の周知の例は、相互相関であるが、他の尺度が可能である。各バッファの内容は、それぞれの相関器（correlators）３３、３４、．．．において基準ウォーターマークと相互相関を取られる（cross-correlated）。この相関は、好ましくは、シメトリカル・フェイズ・オンリー・マッチド・フィルタリング（ＳＰＯＭＦ、Symmetrical Phase Only Matched Filtering）を使用して実行される。ＳＰＯＭＦの記述については、国際特許出願ＷＯ９９／４５７０６が参照される。この文書において、相関は、２次元の空間的領域において実行される。Ｎ×Ｎの画像画素のブロックは、Ｎ×Ｎの基準ウォーターマークと相関を取られる。ＳＰＯＭＦ演算の結果は、ウォーターマークが埋め込まれた場合に１つ又は複数のピークを示すＮ×Ｎの相関値のパターンである。
【００２４】
Ｋ個の相関器３３、３４、．．．は、１次元の時間領域で動作する。各相関器の出力は、Ｋ個のバッファ３５、３６、．．．の対応する１つに記憶されたＮ個の相関値の系列である。ピーク検出器３７は、前記Ｋ個のバッファにおいて最高相関値を検索し、このピーク値を閾値回路３８に加える。前記バッファの少なくとも１つのピーク値が所定の閾値より大きい場合に、前記ウォーターマークが存在すると決定される。そうでない場合には、前記内容はウォーターマーク入りではないと分類される。
【００２５】
ペイロードは、国際特許出願ＷＯ−Ａ−９９／４５７０５に開示されたものと同様な様式でウォーターマークｗ(ｎ)のシフトされたバージョンを埋め込むことにより信号内で符号化されることができる。並列な相関器が図３に示されているが、それぞれの動作を時間順次的な様式で実行することが有利であることができることに更に注意すべきである。
【００２６】
本発明を更に詳細に記述するために、従来技術のウォーターマーキング方式の数学的解析、一般に利用可能なフリッカ除去ツールの解析、及び本発明によるウォーターマーキング方式の動作がここで与えられる。
【００２７】
ウォーターマークｗは、‘１’及び‘−１’のサンプル値のみを含む周期Ｍの周期的な擬似乱数シーケンスである。ウォーターマークサンプルｗ(ｎ)は、Ｋ個の連続したフレームｋ、ｋ＋１、．．．、ｋ＋Ｋ＋１に埋め込まれる。Ｋ個の連続したフレームに１つのウォーターマークサンプルを埋め込むことにより、この埋め込みによるフリッカの周波数は減少される。各画素の輝度値を値ＣF(ｎ,ｋ)だけ増加することにより画像に‘１’が埋め込まれる。各画素の輝度値をＣF(ｎ,ｋ)だけ減少することにより‘−１’が埋め込まれる。ここで、ｎはフレームｋ内の画素の空間座標である。より数学的には、
【数２】
0004709960.tif 000005
であり、ここでＦは埋め込まれるべきフレームであり、Ｆwは埋め込まれたフレームである。変化分ＣFは、前記ウォーターマークが見えないように選択され、したがってＦに依存する。テクスチャ（texture）検出器及び動き検出器がＣFを決定するために使用される。結果として、Ｎをフレーム毎の画素数とすると、ウォーターマーク入りビデオの平均輝度値ｆw
【数３】
0004709960.tif 000006
は、元の平均輝度値に対する変化を示し、
【数４】
0004709960.tif 000007
である。ここで、ｃFは、ウォーターマークｗの局所的な深度であり、直接的にＣFに関連付けられ、
【数５】
0004709960.tif 000008
である。
【００２８】
図４は、（ａ）において、元のシーケンスの平均輝度値のグラフを示し、（ｂ）においてウォーターマーク埋め込み概念を視覚化する埋め込まれたシーケンスの平均輝度値のグラフを示す。
【００２９】
前記ウォーターマーク埋め込みにより、前記平均輝度値は、適時に前記元の平均輝度値に対して減少又は増加する。式（１）が参照される。実際に、映画の平均輝度値は低域特性を示す。したがって、前記検出器は、ウォーターマーク入りの映画の平均輝度値ｆwを低域フィルタリングすることにより元のウォーターマーク無しの映画の平均輝度値を推定する。前記検出器は、ウォーターマーク入りの映画の平均輝度値ｆwからこれらの低域フィルタリングされた平均値を減算し、符号演算が後に続くことによりウォーターマークｖを推定する。より数学的には、
【数６】
0004709960.tif 000009
であり、ここで、
0004709960.tif 000010
は（１次元の）コンボリューション（convolution）であり、ｇは低域フィルタである。ウォーターマークサンプルは、Ｋ個の連続したフレームに埋め込まれるので、この演算はウォーターマークｗのＫ個の推定値
0004709960.tif 000011
を生じ、
【数７】
0004709960.tif 000012
である。
【００３０】
これらＫ個の推定されたウォーターマークのそれぞれ
0004709960.tif 000013
は、元のウォーターマークｗと相関を取られる。絶対相関値
0004709960.tif 000014
が閾値より大きい場合に、このビデオシーケンスはウォーターマーク入りであると決定される。
【００３１】
映画は毎秒２４フレーム（ｆｐｓ）のフレームレートでプログレッシブで上映されるが、しかしながら、標準的なビデオカメラは、２５ｆｐｓ（ＰＡＬ）又は２９.９７ｆｐｓ（ＮＴＳＣ）でインターレースで記録する。このインターレースにより、シャッタがちょうど開いている又は閉じている可能性があるので、輝度は１フレームの記録を通して同じではない。前記ビデオカメラ及び映写機は同期していないので、この問題はカメラマンにとって解決されるのが難しい。加えて、前記映写機及び前記ビデオカメラのフレームレートは一致しないので、同様な問題が表れ、ある時点で、前記シャッタが半分開いている又は完全に閉じているときにフレームが記録される。これらの不一致の結果は、記録された映画のフリッカである。
【００３２】
バーチャルダブ用の‘フリッカ除去’プラグインは、インターネット上で見つけられることができる。このプラグインは４つのステップで前記フリッカを除去する。
第１パスにおいて、前記映画の平均輝度値
0004709960.tif 000015
を計算する。
この後に、これらの平均値
0004709960.tif 000016
を低域フィルタｈ（デフォルトは長さ１２の単純な平均化フィルタ）でフィルタリングする。
次いで、各フレームに対する元の平均値
0004709960.tif 000017
と前記フィルタリングされた平均値との間の倍率β(ｋ)を計算し、
【数８】
0004709960.tif 000018
である。
第２パスにおいて、フレームｋの各画素の輝度値は、整数に四捨五入された対応する倍率β(ｋ)を乗算され、これが最大輝度値２５５を超える場合にはクリッピングされる。
【００３３】
0004709960.tif 000019
であり、ｈは低域フィルタであるので、β(ｋ)は全てのｋに対して非負であることに注意する。さしあたり四捨五入及びクリッピングを無視する場合、最後のステップにおけるこれらの乗算の結果は、新しい構成されたビデオの平均値
0004709960.tif 000020
が
0004709960.tif 000021
の低域フィルタリングされた平均値に似ることであり、
【数９】
0004709960.tif 000022
である。
【００３４】
知覚的に、これは、フリッカが前記フレームの平均輝度値の高周波成分と見なされることができ、ここでフィルタ除去されるので、前記新しい構成されたビデオが、より少ないフリッカを示すことを意味する。
【００３５】
不幸なことに、このウォーターマーキング方式は、知覚されないが、実際にはフリッカである。直接的な結果として、この‘フリッカ除去’プラグインは前記ウォーターマークを除去する。したがって、このウォーターマーク埋め込み方式は、フリッカ除去に対してロバストになるような様式で修正されなければならない。この‘フリッカ除去’ツールが、海賊版コピーからフリッカを取り消すために幅広く使用されるので、これはいっそう当てはまる。
【００３６】
このために、各フレームは２つの部分（例えば左／右又は上／下）に分割され、前記ウォーターマークサンプルは、これらの部分において反対に埋め込まれる。ウォーターマークサンプルを埋め込むために、一方の部分の平均輝度が増加され、他方の部分の平均輝度が減少される。結果的に、ウォーターマーク入り映画の平均輝度値ｆwは、ここで２つの部分からなり、
ｆw(ｋ)＝ｆw,1(ｋ)＋ｆw,2(ｋ)
であり、（式（１）と比較すると）
【数１０】
0004709960.tif 000023
である。
【００３７】
カメラで取り込んだ後に、前記‘フリッカ除去’ツールは、平均輝度値
0004709960.tif 000024
を低域フィルタリングすることにより前記フリッカを除去し、
【数１１】
0004709960.tif 000025
である。
【００３８】
この修正されたウォーターマーキング方式に対する前記ウォーターマークの検出は、上述の検出方法と同様である。初めに、前記検出器は、両方の部分の平均輝度値を低域フィルタリングすることにより両方の部分に対する元のウォーターマーク無しの映画の輝度値を推定する。次いで、前記検出器は、対応する部分の輝度値から両方の演算の結果を減算する。最後に、前記検出器は、減算の後に続く符号演算（式（２）と比較する）により前記ウォーターマークの推定値
0004709960.tif 000026
を作成し、
【数１２】
0004709960.tif 000027
である。
【００３９】
Ｋ個の推定値
0004709960.tif 000028
（式（３）を参照）は同様な様式で得られ、ウォーターマークｗと相関を取られる。
【００４０】
前記フリッカ除去ツールは、画像の全ての画素に同じ倍率β(ｋ)で乗算し、これにより前記２つの画像領域の間の輝度の差を実質的にそのまま残すので、この埋め込まれたウォーターマークは前記フリッカ除去演算後も存続する。本発明の効果は、より数学的にも説明されることができる。元のウォーターマーク無しの映画が低域特性を示すと仮定される。前記映画をカメラで取り込んだ後に、ウォーターマーク入りの部分の平均輝度値
0004709960.tif 000029
及び
0004709960.tif 000030
は、フリッカを示し、
【数１３】
0004709960.tif 000031
及び
【数１４】
0004709960.tif 000032
である。ここで、γ(ｋ)＞０はフレームｋの平均輝度値の変化分（フリッカ）に対応する。前記‘フリッカ除去’プラグインは、前記平均輝度値を低域フィルタリングすることによりこのフリッカを除去し、
【数１５】
0004709960.tif 000033
となる。この表現から以下の結果となる。
【数１６】
0004709960.tif 000034
実際には
0004709960.tif 000035
は、ｆ(ｋ)と比較して相対的に小さいので、β(ｋ)γ(ｋ)を１で近似することができる。この近似を使うことにより、
【数１７】
0004709960.tif 000036
となることがわかる。他方の部分について、同様な結果が得られる。
【数１８】
0004709960.tif 000037
これらの結果を用いて、最終的に
0004709960.tif 000038
に対して以下の表現が得られ（式（５）を参照）、
【数１９】
0004709960.tif 000039
ここで、低域フィルタｇは前記ウォーターマークを完全にフィルタ除去すると仮定される。ｃF,1(ｋ)＋ｃF,2(ｋ)は、全てのｋに対して非負であるので、前記表現の符号に影響を与えないことに注意する。この表現から、この修正の後では、前記ウォーターマークが実際に前記‘フリッカ除去’後も存続することがわかる。
【００４１】
ウォーターマークが手持ち式ビデオカメラにより作成されたコピーにおいて検出されることができるように映画にウォーターマークを埋め込み、検出する方法及び装置が開示されている。前記ウォーターマーク埋め込み器は、各画像フレームを２つの領域に分割する。ウォーターマークビット‘＋１’は、第１部分の輝度を増加し、第２部分の輝度を減少することによりフレームに埋め込まれる。ウォーターマークビット‘−１’は、前記第１部分の輝度を減少し、前記第２部分の輝度を増加することにより埋め込まれる。本発明により、前記埋め込まれたウォーターマークが、映写機器と民生カムコーダとの異なるフレームレートにより引き起こされるフリッカを除去するためにしばしば使用される‘フリッカ除去’演算後も存続することが達成される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるウォーターマーク埋め込み器の概略図である。
【図２】本発明によるウォーターマーク検出器の概略図である。
【図３】図２に示されたウォーターマーク検出器の要素である相関段の概略図である。
【図４ａ】元の画像シーケンス及びウォーターマーク入り画像シーケンスの平均輝度値のグラフを示す。
【図４ｂ】元の画像シーケンス及びウォーターマーク入り画像シーケンスの平均輝度値のグラフを示す。
【図１】
0004709960.tif 000040
【図２】
0004709960.tif 000041
【図３】
0004709960.tif 000042
【図４ａ】
0004709960.tif 000043
【図４ｂ】
0004709960.tif 000044