(57)【要約】オーディオ又はビデオ信号等のデータ信号が複数のウォーターマークによってマークされることを可能にするために、異なったコード又はキーの組が、所与のアプリケーションフィールド内で用いられる。コード／キーの組は、ウォーターマーク埋込み器（２０）及びウォーターマーク検出器（２２）に知られている。ウォーターマーク埋込みステップのそれぞれにおいて、該ステップが最初の埋込みステップであるか又は後続の埋込みステップであるかによらず、異なったキーが用いられる。埋込み器（２２）は、どのキーが前に用いられたかを決定するためのデータ抽出器（２４）を含む。次に、データ発生器（２６）は、既知のキーの組から新しいキーを選択する。
2006513660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォーターマークを信号に埋め込む方法において、
信号に２部分ウォーターマークがないかチェックするステップを有し、前記２部分ウォーターマークの第１の部分は第１の識別子部分を有し、前記２部分ウォーターマークの第２の部分は第１の情報部分を有し、
前記２部分ウォーターマークを見つけたら、当該方法は、前記第１の識別子部分を識別し、異なった識別子部分を識別子部分の組から選択し、当該異なった識別子部分を、前記埋め込まれるべきウォーターマークの情報部分と組み合わせるステップを含み、
前記２部分ウォーターマークを見つけなければ、当該方法は、識別子部分を識別子部分の前記組から選択し、当該識別子部分を、前記埋め込まれるべきウォーターマークの前記情報部分と組み合わせるステップを含み、
次に、埋込みのための前記ウォーターマークを生成するために前記識別子及び情報部分は組み合わせられる、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記情報部分は、前記ウォーターマークの情報又は命令コンテンツを持つ前記ウォーターマークのペイロードを含む、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記識別子部分は互いに実質的に直交する、方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の方法において、識別子部分の前記組の中の前記識別子部分は、互いに直交する／非干渉であるように選択される、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の方法において、１つよりも多い２部分ウォーターマークがないかチェックするステップを含む方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法において、複数の２部分ウォーターマークを埋め込むように動作可能な方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法において、識別子部分の前記組はリストの形を取り、前記リスト中の第１の使用されていない識別子部分は、前記埋め込まれるべきウォーターマークの前記情報部分との組合せのために使用される、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、前記ウォーターマークはラベル部分を含み、当該ラベル部分は、用いられるべきである次の識別子部分を示す、方法。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法において、前記識別子部分はキャリアであり、前記情報部分は前記識別子部分を変調するために用いられる、方法。
【請求項１０】
信号のウォーターマークを検出する方法において、
対象となる信号について、少なくとも１つの２部分ウォーターマークがないかチェックするステップであって、前記各ウォーターマークの第１の部分は識別子部分及び少なくとも１つの対応する情報部分を有する、ステップと、
前記識別子部分について、既知の識別子部分の組の中の識別子部分との対応がないかチェックするステップと、
前記組の構成要素に対応する各識別子部分を抽出して当該識別子部分の対応する情報部分を与え、これにより前記情報部分の使用を可能にするステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法を実行するように動作可能なウォーターマーク埋込み器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法を実行するように動作可能なウォーターマーク検出器。
【請求項１３】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の方法によって埋め込まれたウォーターマークを持つデータを保持する記録可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のウォーターマークをデータ信号に埋め込む方法に関し、特に、複数のウォーターマークをオーディオ及び／又はビデオ信号に埋め込む方法に関するが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
ウォーターマーキング技術によって、データをオーディオ又はビデオ信号に埋め込む方法は、良く知られており、例えば、Van der Veen M., Bruekers F., Haitsma J., Kalker T., Lemma A.及びOomen W.によるRobust, multi-functional and high-quality audio watermarking technology: Convention paper(オランダ国Amsterdamにおける第110回AES会議(2001年5月12〜15日)において発表)及びSwanson M., Twefik A.及びBoney L.によるRobust audio watermarking using perceptual masking: Signal Processing, 66, pp. 337-355(1998年)に説明されており、この両方が参照によりここに組み込まれる。
【０００３】
図１において、ウォーターマーク埋込み器１０及びウォーターマーク検出器１２の両方についての一般的なブロック図が示される。ウォーターマーク埋込み器１０の基本的な機能は、信号ＸをユーザデータＤの組と組み合わせて出力信号Ｙを生成することである。信号Ｘが、対象となるオーディオ又はビデオ信号である一方、ユーザデータＤがウォーターマークである。多くの場合、聴覚又は視覚モデル１４が、出力信号Ｙの質を制御するために採用される。ウォーターマーク検出器１２において、ユーザデータＤの組は、ウォーターマークされた出力信号Ｙから、データ抽出器１６によって抽出される。
【０００４】
上述の手法の幾つかの実施態様において、信号Ｙにマルチマーキングすると、例えば複数のウォーターマークを埋め込むと、即ち、異なったウォーターマーク信号を積み重ねると、問題がもたらされうる。例えば、データセットＤ０を持つ信号Ｙが、データセットＤ１によって、再びウォーターマークされたら、即ちマルチマークされたら、検出器１２は、データセットＤ０若しくはデータセットＤ１又はその両方を取得することができなくなる。これらの３つのオプションの他に、両方のデータセットを取得することもより困難である可能性がある。ウォーターマークＤ０及びＤ１の両方が、破壊的干渉を有すると言われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述した欠点に対処することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によれば、ウォーターマークを信号に埋め込む方法は、
信号に２部分（two-part）ウォーターマークがないかチェックするステップを有し、前記２部分ウォーターマークの第１の部分は第１の識別子部分を有し、前記２部分ウォーターマークの第２の部分は第１の情報部分を有し、
前記２部分ウォーターマークを見つけたら、当該方法は、前記第１の識別子部分を識別して異なった識別子部分を識別子部分の組から選択し、当該異なった識別子部分を、前記埋め込まれるべきウォーターマークの情報部分と組み合わせるステップを含み、
前記２部分ウォーターマークを見つけなければ、当該方法は、識別子部分を識別子部分の前記組から選択し、当該識別子部分を、前記埋め込まれるべきウォーターマークの前記情報部分と組み合わせるステップを含み、
次に、埋込みのための前記ウォーターマークを生成するために前記識別子及び情報部分は組み合わせられる。
【０００７】
情報部分は、好適には、ウォーターマークのペイロードを含み、これは好適には、ウォーターマークの情報又は命令コンテンツを持つ。
【０００８】
好適には、識別子部分は互いに実質的に直交し、好適には、識別子部分間では破壊的干渉が実質的にない。好適には、識別子部分の組の中の識別子部分は、互いに直交に／非干渉になるよう選択される。
【０００９】
識別子部分はキャリアであってもよく、その場合には、情報部分は識別子部分を変調するために用いられる。
【００１０】
本方法は、１つよりも多い２部分ウォーターマークがないかチェックするステップを含んでもよい。好適には、本方法は、複数の２部分ウォーターマークを埋め込むように動作可能である。好適には、本方法は、他の検出された２部分ウォーターマークの全ての識別子部分と異なる識別子部分の選択を含む。
【００１１】
好適には、識別子部分の組は、リストの形を取る。好適には、リスト中の第１の使用されていない識別子部分が、埋め込まれるべきウォーターマークの情報部分との組合せのために使用される。
【００１２】
ウォーターマークは、ラベル部分を含んでもよく、当該ラベル部分は、用いられるべき次の識別子部分を示してよい。
【００１３】
識別子部分は、識別子部分が何であるかについて示すシードから導かれてもよい。
【００１４】
ウォーターマークは、知覚モデル技術を使用して埋め込まれてもよい。
【００１５】
本方法は、複数の２部分ウォーターマークを埋め込むステップを含んでもよい。
【００１６】
本発明の第２の側面によれば、信号のウォーターマークを検出する方法は、
対象となる信号について、少なくとも１つの２部分ウォーターマークがないかチェックするステップであって、前記各ウォーターマークの第１の部分は識別子部分及び少なくとも１つの対応する情報部分を有する、ステップと、
前記識別子部分について、既知の識別子部分の組の中の識別子部分との対応がないかチェックするステップと、
前記組の構成要素に対応する各識別子部分を抽出して当該識別子部分の対応する情報部分を与え、これにより前記情報部分の使用を可能にするステップと、
を有する。
【００１７】
本方法は、好適には１つ又は複数の２部分ウォーターマークの検出を含む。
【００１８】
第３の側面によれば、ウォーターマーク埋込み器は、第１の側面の方法を実行するように動作可能である。
【００１９】
ウォーターマーク埋込み器は、識別子部分を２部分ウォーターマークから抽出するように動作可能な識別子部分抽出器を組み込んでもよい。
【００２０】
ウォーターマーク埋込み器は、好適には、抽出された識別子部分を識別子部分発生器に供給するように動作可能であり、前記識別子部分発生器は、好適には、抽出された識別子部分とは実質的に異なる識別子部分を発生させるように動作可能である。識別子部分発生器は、好適には、識別子を所定のリストから選択する。
【００２１】
ウォーターマーク埋込み器は、好適には、２部分ウォーターマークの識別子部分をその情報部分と組み合わせるように動作可能なデータコンバイナを含む。
【００２２】
ウォーターマーク埋込み器は、好適には、２部分ウォーターマークをウォーターマークされるべきデータ信号と組み合わせるように動作可能な信号／データコンバイナを含む。
【００２３】
第４の側面によれば、ウォーターマーク検出器は、第２の側面の方法を実行するように動作可能である。
【００２４】
ウォーターマーク検出器は、好適には、第３の側面において説明された識別子部分抽出器を含む。
【００２５】
ウォーターマーク検出器は、好適には、抽出された識別子部分をその対応する情報部分から分離するように動作可能な識別子部分／情報部分スプリッタを含む。
【００２６】
好適には、ウォーターマーク検出器は、好適には受信された信号から２部分ウォーターマークを抽出するように動作可能なデータ抽出器を含む。
【００２７】
第５の側面によれば、記録可能媒体は、第１の側面によるウォーターマークが埋め込まれたデータを保持する。
【００２８】
ここで説明される特徴の全ては、上記の側面の何れとも如何なる組み合わせにおいても組み合わせられることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明のより良い理解のために、そして、本発明がどのようにして効果をもたらすことができるかを示すために、ここで特定の実施例が例示によって添付の図面を参照して説明される。
【００３０】
オーディオ又はビデオ信号等のデータ信号が複数のウォーターマークによってマークされることを可能にするため、異なったコード又はキーの組が所与のアプリケーションフィールド内で用いられる。コード／キーの組は、ウォーターマーク埋込み器２０及びウォーターマーク検出器２２に知られている。ウォーターマーク埋込みステップの各々においては、当該ステップが最初の埋込みステップであるか又は後続の埋込みステップであるかによらず、異なったキーが用いられる。埋込み器２２は、どのキーが以前に用いられたかを決定するためのデータ抽出器２４を含む。次に、データ発生器２６が、既知のキーの組から新しいキーを選択する。
【００３１】
図２に示されるように、信号Ｘは、合計データセットＤｔｏｔと組み合わせられる。入力信号Ｘと組み合わせられる合計データセットＤｔｏｔは、２つの部分、即ちパブリックデータセットＤｐｕｂｌｉｃ及びプライベートデータセットＤｐｒｉｖからなる。パブリックデータセットは、入力信号Ｘに埋め込まれなければならないネットデータである。プライベートデータセットは、ウォーターマーク埋込み器２０によって、合計Ｄｔｏｔが、異なったプライベートデータセットＤｐｒｉｖ（異なったキャリア等）を用いて生成された合計データセットに対して直交するように、発生させられる。キャリアは、直交雑音シーケンスであってもよい。合計データセットＤｔｏｔが異なったプライベートデータセットを持っていると、Ｄｐｒｉｖはより小さい破壊的干渉を持ち又は全く破壊的干渉を持たず、個々の合計データセットＤｔｏｔ（又はウォーターマーク）は、特にマルチマーキングが存在する場合、ずっと容易に検出可能である。
【００３２】
信号に加えられることができるウォーターマークの数は実際には制限されていることに注意されたい。なぜなら、最終的には、十分に多くの数のウォーターマークが与えられると、ウォーターマークされている信号Ｘの激しい劣化が生じるからである。従って、含まれるべき異なったウォーターマークの数は制限され、この数は、提供されるプライベートデータセットＤｐｒｉｖの数以下である。
【００３３】
特定のウォーターマーキングアプリケーションについて、十分な数の異なった個人データセットＤｐｒｉｖが規定され、埋込み器２０及び検出器２２に記憶される。合計データセットＤｔｏｔを入力信号Ｘと組み合わせる前に、ウォーターマーク埋込み器２０は、入力信号Ｘを評価してどの個人データセットＤｐｒｉｖが既に用いられたかを決定する。入力信号Ｘは、プライベートデータ抽出器２４によって分析される。検査の結果に基づいて、新しいプライベートデータセットＤｐｒｉｖが、プライベートデータ発生器２６に記憶された組から発生させられ、プライベート／パブリックデータコンバイナ２８においてパブリックデータセットＤｐｕｂｌｉｃと組み合わせられる。このように、信号Ｄｔｏｔが形成されて、信号／データコンバイナ３０において信号Ｘと組み合わせられる。
【００３４】
Ｄｔｏｔとの組合せが実行されている間に、随意に知覚モデル３２が入力信号Ｘとともに使われてもよい。知覚モデル３２の使用は、従来技術でよく知られているものと同じものである。
【００３５】
検出器２２において、データスプリッタ３４は、入って来る信号Ｙの全てのプライベートデータセットＤｐｒｉｖごとにパブリック出力データ部分Ｄｐｕｂｌｉｃを発生させる。入って来る信号Ｙは、信号Ｄｔｏｔを抽出するデータ抽出器３６を使用して処理される。また、埋込み器２０におけるものと同一のプライベートデータ抽出器２４は、プライベートデータセットＤｐｒｉｖを抽出し、これは、プライベート／パブリックデータスプリッタ３４に入力されてパブリックデータセットＤｐｕｂｌｉｃの信号が出力されるのを可能にする。従って、幾つかのプライベートデータセットが検出されたと仮定すると、検出器２２は一連のパブリック出力データセットＤｐｕｂｌｉｃを生成する。このために、パブリックデータセットＤｐｕｂｌｉｃの出所又は宛て先を示すための機構が必要である。これを解決する１つの手法は、パブリックデータセットＤｐｕｂｌｉｃにアドレスフィールドを割り当てることである。何らかの暗号及び／又はエラー検出機構がパブリックデータに適用されてもよいが、これは任意的である。ウォーターマーク検出器のいかなる悪意のあるユーザも、アドレスフィールドをたどることが可能であるべきでない。従って、ペイロード又はアドレスフィールドは、暗号化されてもよい。更に、ＥＥＣビットを伝送するためにペイロード容量が用いられてもよく、これは、検出パフォーマンスを高める。  
【００３６】
上記で図２に関連してより一般的に説明されたシステムの特定の実施例が、図３に示される。上記の「Robust, Multi-functional and High Quality Audio Watermarking Technology」において説明されているウォーターマーキングアルゴリズムが、以下の実施例の基礎として使われることができる。この文書の内容は、本願明細書に引用したものとする。以下のウォーターマーキングアルゴリズムが使用されることができる：
Ｗｉ（ｋ）＝Ｗｓ（ｋ）Ｘｉ（ｋ）
ここで、ｉはフレーム数を示し、Ｘｉ（ｋ）はフレーム信号Ｘｉ（Ｎ）のスペクトル表示を示し、Ｗｉ（ｋ）は結果の周波数ドメインウォーターマークを示す。  
【００３７】
この式は、フレームに分割されて、周波数領域に変換される、オーディオ信号に使われる。フーリエ係数の大きさは、シフトされたウォーターマークＷｓ（ｋ）を利用することによって僅かに修正される。  
【００３８】
このアルゴリズムにおいて、プライベートデータセットＤｐｒｉｖは、パブリックデータセットＤｐｕｂｌｉｃによって（変調器３９によって）変調されるキャリアＣｉによって表される。図２において示される信号／データコンバイナ３０も図３に存在する。信号／データコンバイナ３０は、フーリエ変換、乗算及び逆フーリエ変換から構成されている。知覚モデル３２は、検出された遷移の近傍でのウォーターマークＤｔｏｔの埋込みを不可能にする遷移検出器であってよい。図３の実施例において、図２のプライベートデータ抽出器２４は、キャリア検出器３８によって置換される。埋込み器２０及び検出器２２の両方におけるキャリア検出器３８は、埋め込まれたデータを解釈することなしに、特定のキャリアの存在（この例ではプライベートデータセットの例である）を確認するために、相関法を用いる。復調器４０は、異なった循環シフトについて相関を導くことにより、どの循環シフト相関が最大かを決定する。これに基づいて、ペイロードは抽出される。
【００３９】
図４において、複数のプライベートデータセット又はキャリアが、非破壊的干渉をするウォーターマークを得るのにいかにして用いられるかが示される。図４においてＡ〜Ｃと示される複数の埋込み器２０が用いられる。埋込み器Ａは、図４に示されるグラフのｘ軸によって示されるように、そのデータをｔ＝ｔ１で埋め込み始め、ｔ＝ｔ３まで進行する。元の信号ｘにウォーターマークがないと仮定すると、キャリア検出器３８（又はプライベートデータ抽出器２４）は、いかなるキャリア（プライベートデータセット）も検出せず、図３に示されるリスト４２において利用可能な第１のキャリア（プライベートデータセット）を用いることを提案する。この場合ｉ＝０についてＤｐｒｉｖ＝Ｃ０である。
【００４０】
第２のウォーターマーク埋込み器Ｂは、ｔ＝ｔ０でそのデータの埋込みを開始して、ｔ＝ｔ４まで進行する。キャリア検出器３８（プライベートデータ抽出器２４）は、ｔ＝ｔ０からｔ＝ｔ１までの期間中はいかなるキャリア（プライベートデータセット）も検出せず、従って、これは、キャリアリスト４２において利用可能な第１のキャリア（プライベートデータセット）を用いることを提案する。ｉ＝０についてＤｐｒｉｖ＝Ｃ０である。ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ３までで、キャリア（プライベートデータセット）Ｃ０が先に抽出器Ａによって用いられているので、キャリア（プライベートデータセット）Ｃ０が、検出される。従って、キャリアリスト４２中で利用可能な第２のキャリア（プライベートデータセット）を用いることが提案される。ｉ＝１についてＤｐｒｉｖ＝Ｃ１である。ｔ＝ｔ３からｔ＝ｔ４までの間隔において、他のいかなるキャリア（プライベートデータセット）も検出されず、従って、埋込み器Ｂはキャリア（プライベートデータセット）Ｃ０を用いることによって継続する。次のウォーターマーク埋込み器Ｃは、ｔ＝ｔ２でそのパブリックデータの埋込みを開始して、ｔ＝ｔ５まで進行する。埋込み器Ｂと同じ手順で、図４に示されるように、キャリア（プライベートデータセット）Ｃ２、Ｃ１及びＣ０が３つの時間間隔について選択される。
【００４１】
図３及び４の例において、キャリア（プライベートデータセット）リスト４２は、どのプライベートデータセクターが第１番目、第２番目、第３番目又は後で埋め込まれたのかの決定を許可するように順序付けられる。キャリアＣｉ＋１が埋め込まれたプライベートデータセクターは、キャリアＣｉが埋め込まれたプライベートデータセットよりも後に埋め込まれる。埋込み器２０において、キャリアリスト４２から次のキャリアを使用することが提案される。原理的には、リストから用いられていないキャリアを選択することで十分である。オーディットキャリアリスト４２を用いることは、キャリア検出器３８のアルゴリズムの複雑さにとって有益である可能性がある。
【００４２】
プライベートデータセット検出器２４又はキャリア検出器３８のアルゴリズムの複雑さを低下させるオプショナルな手法は、以下のとおりである。合計データセットの次に、プライベートデータセットの使用に関するＤｔｏｔ追加情報が、信号に埋め込まれてもよい。例えば、埋込み器２０のプライベートデータセット抽出器２４によって予測をすることは可能であり、プライベートデータセットの使用に何らかの変化が予測されたら、これは、ウォーターマーク中で明白に表示されてよい。従って、後続のプライベートデータセット抽出器２４、埋込み器２０及び検出器２２が、プライベートデータセット抽出動作を実行する代わりに又はこのサポートとして、この信号を用いることができる。上記と関連して、ペイロードの情報コンテンツの数ビットを消費してキーが変化しようとしていることを知らせることが有利であると考えられる。なぜなら、これは、埋込み器２０又は検出器２２がこれらの変化を考慮することをより良く可能にするからである。
【００４３】
図３において、キャリア検出器３８は、埋込み器２０によって埋め込まれた特定のキャリアＣ０〜Ｃ３を抽出するのに用いられる。次に、復調器が、Ｄｔｏｔからキャリアを除去してパブリックデータセットＤ０〜Ｄ３を得るのに用いられる。このようにして、他のウォーターマークの何れからの干渉もなしに、また、ウォーターマークを受信したオリジナルの信号Ｘへのいかなる否定的な影響もなく、異なったパブリックウォーターマークＤ０〜Ｄ３のうちの何れでも信号Ｙから抽出される。キャリアがリストから選択され、このキャリアに基づいて、Ｄ０、Ｄ１又はＤ３の何れかが抽出される。
【００４４】
本方法は、プライベートデータセットについてシードから発生されるプライベートデータセットを含んでよい。上述の複数のウォーターマークを挿入し検出する方法において、複数のウォーターマーク間での干渉の欠如又は最小化された干渉のため、大きな利点が得られる。これは、ウォーターマークされるべきオーディオ又はビデオ信号が編集プロセスの結果であることができ、この信号は、その一部に既にウォーターマークが埋め込まれている複数のオリジナルワークの合成を有してもよい、という利点を与える。この場合、選択されたプライベートデータセットは、上述のとおり、時間と共に変化し得る。
【００４５】
本発明は、次のように要約されることができる。オーディオ又はビデオ信号等のデータ信号が複数のウォーターマークによってマークされることを可能にするために、異なったコード又はキーの組が、所与のアプリケーションフィールド内で用いられる。コード／キーの組は、ウォーターマーク埋込み器（２０）及びウォーターマーク検出器（２２）に知られている。ウォーターマーク埋込みステップのそれぞれにおいて、該ステップが最初の埋込みステップであるか又は後続の埋込みステップであるかによらず、異なったキーが用いられる。埋込み器（２２）は、どのキーが前に用いられたかを決定するためのデータ抽出器（２４）を含む。次に、データ発生器（２６）は、既知のキーの組から新しいキーを選択する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来技術のウォーターマーク埋込み器及び検出器構造の概略流れ図である。
【図２】複数のウォーターマークを埋め込んで、検出するための埋込み器及び検出器構造の概略流れ図である。
【図３】ウォーターマークされるべきデータのために複数の担体を用いる構造のためのウォーターマーク埋込み器及び検出器構造の概略図である。
【図４】同じ信号に埋め込まれる複数のウォーターマーク及びウォーターマークの時間によるバリエーションの概略図である。
【図１】
2006513660.tif 000003
【図２】
2006513660.tif 000004
【図３】
2006513660.tif 000005
【図４】
2006513660.tif 000006
【国際調査報告】
2006513660.tif 000007
2006513660.tif 000008
2006513660.tif 000009