有效的水印檢測的製作方法

2023-09-22 11:16:30 2

專利名稱：有效的水印檢測的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水印檢測方法；特別地，本發明涉及一種在檢測 步驟之前利用預濾波步驟的水印檢測方法。本發明還涉及用於實現該 方法的計算機可讀代碼並且涉及用於水印檢測的系統。
背景技術：
數字水印術已被證明是防範受版權保護的資料例如通過計算機網 絡以數字形式被非法散布、電子內容散布(ECD)應用或者逐個傳送的 公共散布的有效措施。
通常，數字水印術在於通過在原始數據信號中嵌入信息來改變原 始數據信號，所述信息可以用來識別內容創建者或所有者和/或保護原
始數據信號的創建者或所有者的版權。數字水印被設計來以數字水印 不為人們所察覺或者不為分析該加入了水印的信號的計算機所察覺的 方式輕微地改變原始數據信號。水印術通常由其中產生水印的預編碼 級和代碼轉換水印嵌入級來實現，在所述代碼轉換水印嵌入級中，在 原始數據信號內的單個或一系列位置處將所述水印添加到原始數據信 號中，嵌入了所述水印的這個位置或這些位置通常可以利用先前的密 鑰知識來訪問。最後，水印檢測器從該加入了水印的數據信號中提取 出該水印，允許版權識別。
為了有效地跟蹤原始數據信號在例如網際網路的計算機網絡中或者 網際網路內特定數量的伺服器中的重新散布，有必要掃描物理上位於許 多計算機和/或伺服器中的非常大數量的數據信號，檢測嵌入的水印並 且如果其存在則解碼這些嵌入的水印，以便跟蹤目標的數字內容的本
原及其散布交易。這個過程極其費時，人們將會對一種水印檢測的有 效系統非常感興趣，其能夠減少所需時間並且簡化對計算機網絡內原 始數字內容的跟蹤，並且可以用作防止受版權保護資料的非法散布的 有效威懾。
Ho Woo Jang等人的文章"An illegal contents tracing system based on web robot and fingerprinting scheme ( —種基於網紹4幾器人和指紋識別方案的非法內容追蹤系統)"，IEEE International Conference on Information Reuse and Integration 2003, IRI2003,第415-419頁中記載了 一種與非 法內容追蹤系統有關的允許有選擇地下載數據信號的方法。該方法允 許根據文件的大小或者其文件擴展名預先有選擇地消除數據信號、文
除具有二定^i名的文件而不檢查該:件的實際內容，可能導致沒有 考慮其上惡意用戶已經改變了擴展名以便隱藏文件內容的那些文件。 應當注意，通過預先消除不到10Kb的小尺寸文件來改善處理時間，可 能要求被審查計算機網絡中的文件的絕大多數都是那個大小，考慮到 計算機網絡中通信速度的增加以及數據信號大小的演變，這個條件是 不現實的。
因此， 一種提供取證(forensic)跟蹤水印檢測的改進的並且更加 有效的方法將是有利的。

發明內容
本發明旨在提供用於有效水印檢測的改進的手段。優選地，本發 明個別地或者以任意組合地緩解、減輕或消除了 一個或多個上述或其 他缺點。特別地，本發明的一個目的可被視為提供一種用於以節約時 間和成本的方式克服先有技術問題的取證跟蹤水印檢測的方法和系統。
因此，在第一方面，提供了一種用於水印檢測的方法，該方法基 於目標描述符，該方法包括預濾波步驟和檢測步驟，其中 -預濾波步驟包括步驟 接收數據信號；
根據該數據信號導出信號描述符；
將該信號描述符與目標描述符進行比較，以便確定該數據信號是 不是要考慮作為水印檢測中的候選數據信號的信號；以及
-檢測步驟包括步驟在候選數據信號中檢測水印，否則忽略該 數據信號。
本發明基於這樣的觀察特定版權或內容的所有者只對於在計算 機網絡或者電子內容散布(ECD)應用上可用的一小部分內容擁有權利。
結果，在預濾波步驟中，該版權或內容所有者可以排除被審查計算機網絡或ECD應用上到實際的水印提取步驟的大多數數據信號、文件。
此外，本發明也基於這樣的觀察特定文件內的水印檢測通常只 在具有一定特性的文件內容的部分上是可行的，所述具有一定特性例 如當對音頻文件進行水印處理時在中頻波段具有足夠的能量。因此， 也可以排除文件中的部分內容，更進一步減少最終需要被審查以便進 行水印檢測的數據量。
在下面的描述中，數據信號、數據攜帶信號和文件應當被理解為 指的是一定量的有組織數字數據的單一概念，所述有組織數字數據臨 時地或者永久地存儲在硬碟、磁碟、DVD、 CD-ROM、 USB密鑰或者任何 其他類似的只讀或讀寫存儲器元件中，和/或從這些存儲器元件中訪 問。
在本申請給出的下列描述中，術語水印將指的是嵌入到數據信號 中的任何種類的信息，例如其目的是數據信號內容的所有者的版權保 護和/或識別，或者其目的是提供與該數據信號有關的附加信息。
出於許多原因，本發明是特別但非唯一有利的。 一個重要的優點 在於，本發明允許依照基於用戶的預先定義的目標描述符列表丟棄其 中版權所有者沒有權利的那些數據信號。這將減少水印檢測器需要實 際處理的數據信號的數量，允許更快地估算被誤認為攜帶了由版權所 有者搜索的水印的一組預先確定的數據信號。
如權利要求2中限定的可選特徵是有利的，因為預濾波步驟包括 若干操作，所述操作可以允許通過將候選數據信號劃分成一個或多個
段並且選擇那些與特定預先定義的特性匹配的段來減少最終的水印檢 測過程必須施加於其上的數據的數量。
如權利要求3、 4和5中限定的可選特徵公開了依照數據信號描述 符的可能來源的有利實施例。在權利要求3中，數據信號描述符可以 衍生自與數據信號關聯的元數據。在權利要求4中，數據信號描述符 可以衍生自數據信號的性質。在權利要求5中，數據信號描述符可以 衍生自數據信號的表示。
如權利要求6中限定的可選特徵是有利的，因為通過連續執行兩 個或多個預濾波步驟，可以顯著地減少候選數據信號的數量，所述候 選數據信號包括很可能包含由版權所有者搜索的水印的數據信號。
如權利要求7中限定的可選特徵公開了依照本方法的步驟的可能分組的有利實施例，其中從數據信號導出描述符以及數據信號的段描 述符的導出是在與目標描述符或者目標段描述符的任何比較之前在單 個步驟中同時完成的。
如權利要求8中限定的可選特徵是有利的，因為水印檢測步驟包 括解碼在水印中編碼的有效載荷。
如權利要求9中限定的可選特徵是有利的，因為用戶可以在數據 庫中找出可能的目標描述符的列表並且依照所需的預濾波類型選擇目 標描述符。
如權利要求10中限定的可選特徵公開了依照數據信號的可能內容 的有利實施例。數據信號可以包括音頻、視頻、圖像、多媒體軟體、 多維圖形模型、軟體結構中的至少一種。
在本發明的第二方面，提供了用於執行第一方面的方法的計算機 可讀代碼。
在本發明的第三方面，提供了用於接收數據信號的輸入模塊、用 於存儲或者用於提供對目標描述符的訪問並且在接收的數據信號中檢 測水印的計算單元以及用於輸出表示數據信號中是否存在水印的信號 的輸出模塊系統；
並且其中所述計算單元進一步執行預濾波步驟和檢測步驟
-預濾波步驟包括步驟
接收數據信號；
根據該數據信號導出信號描述符；
將該信號描述符與目標描述符進行比較，以便確定該數據信號是 不是要考慮作為水印檢測中的候選數據信號的信號。
總的說來，可以以本發明範圍內可能的任何方式組合和結合本發 明的這些不同方面。
本發明第一方面的方法可以針對本發明第三方面的輸入模塊、計 算單元和輸出模塊來實現。
本發明的這些和其他方面、特徵和/或優點根據下文描述的實施例 將更加明了，並且將參照這些實施例進行闡述。


現在將僅通過舉例的方式參照附圖來解釋本發明，在附圖中圖1表示了概念上的觀察結果特定版權或內容的所有者只對於 在計算機網絡或者電子內容散布(ECD)應用上可用的一小部分內容擁 有權利；
圖2為說明依照本發明第一方面用於水印檢測的方法的流程圖3為說明依照本發明第一方面用於從初始大量數據信號中預濾 波出一組具有與特定水印有關的所要求特性的數據信號的方法；
圖4為依照本發明一個實施例的多級預濾波器的示意性表示，其 中在濾波器的每級中，從初始大量數據信號中消除附加的信號；以及
圖5為說明依照本發明第二實施例用於水印檢測的系統及其在計 算機網絡或者ECD應用內與之交互的示意圖。
具體實施例方式
本發明利用了這樣的事實 一般的版權或內容的所有者只對於在 計算機網絡或者電子內容散布(ECD)應用上可用的一小部分內容擁有 權利。圖1中從概念上示出了這一點。在特定時間點包含在計算機網 絡或者ECD應用100中的數據信號的總量包括版權所有者具有權利的 那些數據信號110以及版權所有者沒有權利的剩餘數量的數據信號 101。因此，通過引入預濾波功能以便消除版權所有者沒有權利的那些 數據信號101,將顯著地減少涉及實際水印提取所需的處理量。
此外，版權所有者能夠訪問和/或了解水印生成過程中使用的方 法，並且因此將能夠確認是否應當在水印提取過程中僅僅考慮數據信 號的特定部分。版權所有者具有權利的每個數據信號可以劃分成估計 包含水印信息的部分或段以及估計不包含水印信息的部分或段。版權 所有者具有權利的數據信號no的總量包括一組與所述特定水印提取 過程無關的數據信號部分102以及一組與該水印提取過程中有關並且 在該過程中被加以考慮的數據信號部分103。
圖2中的200從總體上示出了呈示用於水印檢測的方法的主要步 驟的流程圖。作為必要前提，該方法的用戶將搜索由特定版權內容的 某個已限定水印指示所表徵的數據信號。該方法包括步驟訪問置於 計算機網絡或者ECD應用中的數據信號210;預濾波"0該數據信號， 以便確定是否應當將它考慮為水印檢測中的候選數據信號，決定230 是否要將該數據信號考慮為候選數據信號；以及如果該數據信號被考慮為候選數據信號230,那麼檢測該水印240，否則如果該數據信號不 被考慮為候選數據信號，那麼忽略250該數據信號。在該方法的一個 可能的實現中，將那些被考慮為候選的數據信號包括在候選數據信號 列表中，並且在預濾波過程之後對所有候選數據信號執行水印檢測過程。
在該方法的另 一 個可能的實現中，用戶訪問其中允許訪問的計算 機網絡或者EDC中的計算機或/和伺服器，並且訪問這些計算機和/或 伺服器中可用的數據信號。然後對被訪問的數據信號總量進行預濾波， 以便確定該方法的用戶最終感興趣的並且與所述搜索的特定水印目標 匹配的那些數據信號的內容。最後，將實際水印提取應用到預濾波步 驟中剩餘的那些數據信號的內容上，並且將其中識別出所述水印的數 據信號的列表呈現給用戶，其然後可以決定是否採取任何進 一 步的行 動。
在圖3中示出了一個流程圖，其說明用於從初始大量數據信號中 預濾波出一組具有與特定水印有關的所要求特性的數據信號的方法。 該方法包括步驟定義針對這些數據信號的目標描述符^以及針對這 些數據信號的部分或段的目標描述符& 310;訪問多個計算機或服務
器以便下載該方法的用戶想在其中搜索所述特定水印的多個數據信號 並且將這些數據信號存儲在本地存儲器中以便進一步可用320。該方法 此外還包括步驟訪問存儲在本地存儲器中的特定數據信號，並且依 照數據信號目標描述符的定義導出該數據信號的描述符G 330;將該 目標描述符與該數據信號的描述符進行比較340;以及將該數據信號包 括在包含所述用戶可能具有權利的數據信號的資料庫中350。該方法還 可以包括步驟將該數據信號劃分成一個或多個有可能重疊的段& 360;訪問該數據信號的段並且導出所述段的描述符370;將該段的目 標描述符與該段的實際描述符進行比較380;以及將該數據信號的段包 括在包含所述用戶可能具有權利的數據信號的段的資料庫中390。
依照用戶的考慮，從可能的數據信號目標描述符和/或段目標描述 符的列表中選擇31G特定的目標描述符和/或段目標描述符。版權所有 者可能指定當前審查的計算機網絡或者ECD中待審查的計算機和/或服
務器的特定數量及其位置。然後，訪問計算機/伺服器，訪問相關數據 信號並且可以將其下載到本地存儲器中以便將來進行處理320。可以從該存儲器中訪問特定的數據信號，並且可以依照它的當前定義從它導
出描述符330，可能可以導出不止一個描述符。然後，在340中比較所 述目標描述符^和該導出描述符G。如果該導出描述符與該目標描述 符不匹配，那麼丟棄該數據信號，並且將訪問下一個數據信號330。如 杲該導出描述符與該目標描述符匹配，那麼將該數據信號添加到包含 正被審查的水印的可能數據信號的資料庫中350。然後可以將該數據信 號劃分成一個或多個有可能重疊的段360。順次訪問這些段中的每個， 導出其描述符370。然後，在380中比較所述目標段描述符《和該導 出段描述符C、。如果該導出段描述符與該目標段描述符不匹配，那麼 丟棄該數據信號，並且將訪問該數據信號的下一個段370。如果該導出 描述符與該目標描述符匹配，那麼將該數據信號添加到包含正被審查 的水印的數據信號可能段的資料庫中390。
所述方法的特定實現可以存在於僅僅根據目標描述符、僅僅根據 目標段描述符或者根據目標描述符和目標段描述符兩者來實現預濾波 步驟。
在該方法的另一個可能的實現中，每次從正被審查的計算機網絡 或者ECD應用中下載單個獨立數據信號。在從所述計算機網絡或者ECD 應用中下載另一個數據信號之前，在所述被下載的數據信號上執行從 該數據信號中導出描述符、與目標描述符進行比較、分割該數據信號 以及將段描述符與目標段描述符進行比較的步驟。
本發明的不同實施例可以依照其中所述數據信號的描述符所根據 的源來實現。
在本發明的一個實施例中，從與內容關聯的元數據中導出這些描 述符。例如，用戶可能對審查包含來自特定藝術家或錄音室的歌曲的 數據信號感興趣。在這種情況下，元數據標籤可以用在預濾波級"0 中，以便消除包含來自其他藝術家或錄音室的歌曲的數據信號。
在本發明的另 一 個實施例中，所述描述符可以與數據信號的特定 表示關聯。例如，用戶可能僅對檢測包含在具有高質量內容的數據信 號中水印感興趣。在那種情況下，可以將歌曲比特率(採樣率)，其 為歌曲壓縮表示的一種性質，定義為預濾波級220中使用的描述符以 便消除低質量的數據信號。
在本發明的另 一 個實施例中，所述描述符可以與信號自身及其性質而不是其特定表示關聯。例如，所述描述符可以是根據所述數據信 號計算的指紋。在這種情況下，目標描述符和針對特定數據信號獲得
的描述符之間的匹配340要求在所希望指紋的資料庫中進行搜索。這 種描述符可以從壓縮比特流或者當前信號表示中導出。所述指紋例如 可以計算為數據信號比特流中容易獲取的修正離散餘弦變換(MDCT )
係數的函數。
此外，本發明的不同實施例可以依照其中所述數據信號的段的描 述符所根據的源來實現。
在本發明的一個實施例中，所述目標l殳描述符可以與該,殳的一定 特性關聯。例如，它可以基於一定能量水平在數據信號的頻譜表示的 中頻中的存在必要性，所述頻譜表示例如來自離散餘弦變換(DCT)。 因此，所述目標段描述符可以從該數據信號中提取那些在該信號DCT 表示的中頻係數中具有一定量的能量的段。
預濾波器220可以包括多級濾波器，每級相繼消除當前審查的版 權所有者沒有權利的更多的內容。圖4中示出了一種多級預濾波器的 示意性表示。多級預濾波器可以包括單獨濾波器級的級聯，這些濾波 器級中的每個都包括使用特定描述符實現實際濾波器的第一步驟"0、 430、 480以及存儲包含與所述濾波器級的特定描述符匹配的數據信號 的結果的第二步驟420、 "0、 490。其中，在不同濾波中^f吏用的描述符 中的每個可以特別地但非唯一地從與所述內容關聯的元數據中導出、 與所述數據信號的特定表示關聯或者可以與該信號自身關聯。
在圖5中，示出了說明用於水印檢測的系統及其與計算機網絡或
者ECD應用的交互的示意圖。水印^r測系統550連接到包括多個服務
器520的例如網際網路的計算機網絡510,像在ECD應用中一樣，各個用
戶可以從所述伺服器52G中下載數字內容，或者放置數字內容以供連
接到其他伺服器的所述網絡的其他用戶使用。其中，所述各個用戶中 的每個一般地但非唯一地可以經由個人計算才;L 530訪問伺服器。訪問
裝置也可以是行動電話、掌上管理器(organizer)或者局域計算機網 絡。水印檢測系統550到計算機網絡510的連接可以經由伺服器520
來實現。
除其他元件外，水印才企測系統550還包4舌 -輸入模塊(552 ),其用於接收數據信號。-計算單元(554 ),其用於存儲或者用於提供對目標描述符的訪 問，並且用於在所接收的數據信號中檢測水印。
-輸出模塊(55M ，其用於輸出表示該數據信號中是否存在水印 的信號。
計算單元可以執行預濾波步驟(220 )以及檢測步驟(240 )。
在本申請的上下文中，伺服器可能是具有例如安全控制和內容訪 問的一 系列特定功能的計算機。
在本發明的 一 個實施例中，允許實現水印檢測系統的所有功能、 軟體和硬體都物理地置於該水印檢測系統55 0中。
在本發明的另 一個實施例中，預濾波功能可以包括與審查中待考 慮的所有內容對應的目標描述符的列表或資料庫。在該實施例中的數 據庫可以位於與所述水印檢測系統用來訪問計算機網絡510的伺服器
不同的計算機網絡510中的伺服器520中，而預濾波功能和最終的水 印檢測功能位於水印檢測系統55 0中。每次從數字內容中導出描述符 並且需要將其與特定目標描述符進行比較時，在所述水印檢測系統連 接的本地伺服器以及目標描述符資料庫所在的遠程伺服器之間建立連接。
儘管上面已經參照特定的實施例描述了本發明，但其目的並不在 於僅限於本文所說明的特定形式。相反，本發明僅由所附的權利要求
求的範圍內,5所述其他實施S例2是上:所i例子之外的不同散布系統。
本發明可以以包括硬體、軟體、固件或其任意組合的形式來實現。 然而優選地，將本發明實現為運行在一個或多個數據處理器和/或數字 信號處理器上的計算機軟體。本發明實施例的元件和部件可以以任何 適當的方式從物理上、功能上和邏輯上實現。事實上，所述功能可以 在單個單元、多個單元中實現或者實現為其他功能單元的一部分。因 此，本發明可以在單個單元中實現，或者可以從物理上和功能上分布 在不同的單元和處理器之間。
在這一節中，出於解釋而非限制的目的陳列了所公開實施例的某 些特定細節，以便提供對於本發明的清晰而透徹的理解。然而本領域 技術人員應當容易理解的是，可以在與本文闡述的細節不完全一致的其他實施例中實行本發明，而不明顯脫離本公開的精神和範圍。再者， 在本文中並且出於簡潔和清楚的目的，省略了對於眾所周知的設備、 電路和方法的詳細描述，以避免不必要的細節和可能的混淆。
權利要求中包括了附圖標記，然而，附圖標記的包括僅僅出於清 楚的原因，不應當被視為限制了這些權利要求的範圍。
權利要求
1. 一種用於水印檢測的方法，包括預濾波步驟和檢測步驟，其中-預濾波步驟(220)包括步驟接收數據信號；根據該數據信號導出信號描述符(330)；將該信號描述符與目標描述符進行比較(340)，以便確定該數據信號是不是要考慮作為水印檢測中的候選數據信號的信號；-檢測步驟包括步驟在該候選數據信號中檢測水印(240)，否則忽略該數據信號(250)。
2. 依照權利要求l的方法，其中所述數據信號可劃分成一個或多 個段，並且其中這些段中的至少一個與目標段描述符和段描述符關聯，-所述預濾波步驟還包括步驟將候選數據信號劃分成一個或多個段(360 )並且針對這些段中的 至少一個導出段描述符(370 );如果導出的段描述符與目標段描述符匹配，那麼將候選數據信號的段添加到一組用於水印檢測的候選段中(390 );並且其中僅在預濾波步驟中選擇的所述候選段組中檢測水印。
3. 依照權利要求l的方法，其中數據信號的描述符從與該數據信 號關聯的元數據中導出。
4，依照權利要求l的方法，其中數據信號的描述符從該數據信號 的性質中導出。
5. 依照權利要求l的方法，其中數據信號的描述符從該數據信號 的表示中導出。
6. 依照權利要求l的方法，其中在最終的候選信號上執行水印檢 測之前執行兩個或多個預濾波步驟(410、 430、 480 ),以便執行連續預濾波所述數據信號的多個濾波步驟。
7. 依照權利要求2的方法，其中在預濾波步驟(220 )中，從數 據信號中導出描述符(330 )以及數據信號的段描迷符的導出(370) 是在單個步驟中同時完成的。
8. 依照權利要求1的方法，其中水印檢測步驟(240 )包括解碼 在該水印中編碼的有效負載。
9. 依照權利要求l的方法，其中數據信號的目標描述符保持在資料庫中。
10.
11. 依照權利要求1的方法，其中數據信號包括音頻、視頻、圖 像、多媒體軟體、多維圖形模型、軟體結構中的至少一種。
12. 用於實現權利要求1的方法的計算機可讀代碼。
13. —種用於水印檢測的系統，該系統包括 -輸入模塊(552 ),其用於接收數據信號；-計算單元(554 ),其用於存儲或者用於提供對目標描述符的訪 問，並且用於在所接收的數據信號中檢測水印；-輸出模塊(556 ),其用於輸出表示該數據信號中是否存在水印 的信號；其中計算單元(554 )還執行預濾波步驟(220 )和檢測步驟(240 ):-預濾波步驟包括步驟接收數據信號；根據該數據信號導出信號描述符；將該信號描述符與目標描述符進行比較，以便確定該數據信號是 不是要考慮作為水印檢測中的候選數據信號的信號；-檢測步驟包括步驟在候選數據信號中檢測水印，否則忽略該 數據信號。
全文摘要
一種在大量數據信號中有效檢測水印的系統和方法。該方法總體上存在於預濾波所述大量數據信號以便從最終的水印檢測中消除那些與當前審查的水印的版權所有者沒有明顯關係的數據信號的段；然後在與所述審查有關的數據信號的剩餘段上執行實際水印檢測。預濾波特徵由定義一個或多個目標描述符、從數據信號及其內容中提取一個或多個描述符以及在目標描述符和被提取描述符之間進行比較來實現。
文檔編號G06F21/10GK101292247SQ200680037820
公開日2008年10月22日 申請日期2006年10月6日 優先權日2005年10月13日
發明者A·N·萊馬, M·U·塞利克, M·范德維恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司