產生檢測記錄和複製加水印活動圖象的設備及存儲介質的製作方法

2023-06-14 17:50:21 2

專利名稱：產生檢測記錄和複製加水印活動圖象的設備及存儲介質的製作方法
技術領域：
本發明涉及活動圖象的處理，特別是涉及在以整套節目(package)存儲和記錄介質發行的活動圖象中插入水印的技術，也就是，活動圖象的存儲介質是錄像帶、CD-ROM、MO、DVD等等。也涉及在活動圖象中插入水印和從活動圖象中檢測出水印的技術，這些活動圖象是由網絡或廣播類分送方式分發的，也就是，活動圖象通過國際網際網路，數字有線電視和數字衛星廣播傳送的。它還涉及上述兩種方法分發之活動圖象有關版權管理服務方面的技術，以及關於由第三方進行的水印信息鑑定服務的技術。更具體地，本發明涉及適用於上述技術的插入系統，插入方法和存儲介質。
本發明還與涉及有關版權保護的防拷貝技術。
引起本發明的技術背景是這樣一種情況利用個人計算機、任何人都能複製和編輯一個作品。由於數位化的推廣，網際網路的普及和CD,MO,DVD等的廣泛使用，涉及版權的問題變得愈來愈嚴重。為了防止任何非法拷貝，所以，對活動圖象使用電子水印技術已經變得必不可少。
本發明涉及活動圖象信息的版權保護，這種信息以整套節目介質的形式分發或發行，或者以廣播，通信之類的形式傳送，由於當前的技術本發明和引入其核心是數位化，活動圖象信息已被廣泛地推廣，並且其複製和編輯已變得容易，相應地，版權保護也已成為重要的課題。
活動圖象信息發行或傳送的形式包括以下幾種(a)模擬的活動圖象成套節目電影、錄像帶等。
(b)數字活動圖象成套節目CD-ROM,MO,DVD等。
(c)模擬活動圖象廣播地面波廣播，有線電視，衛星廣播等。
(d)數字活動圖象廣播數位電視，數字有線電視，數字衛星廣播等。
(e)數字活動圖象通信網際網路通信等。
所有這些技術領域都根據其內容操作活動圖象，近來，同一內容在模擬形式和數字形式之間被相互轉換；成套節目，廣播和通信相互可用任意連結方式。特別是，數位化的活動圖象可容易地複製出無噪聲的副本，並且通過個人計算機之類可容易地進行編輯。因此，如何保護版權是當前一重要的課題。具體來看，涉及此課題的首先是複製是允許還是不允許，以及如何防止非法盜版。
根據現有技術提及這類主題的有如下一些(1)其中使用拷貝限制碼的方案在介質驅動器中實現和禁止在成套節目介質上存儲的活動圖象信息錄像帶的複製和回放顯示。
(2)在方案中，成套節目介質的存儲區分成數據存儲區和控制存儲區，數據存儲區其中用於存放活動圖象數據；控制存儲區中用於存放控制信息。後者是硬體方式的保護，以防止活動圖象數據被一般用戶改動。
(3)在方案中，數字活動圖象經受數據壓縮(如MPEG)，以便存儲或傳送被壓縮的數據。
(4)在方案中，對傳送的活動圖象加密，以便只有特許的接收器才可能解密被傳送的活動圖象。
(5)在方案中，水印被隱藏，以使視覺上不能被發覺(不可見水印)的水印被插入活動圖象的數據中，從而傳送或發行形成的活動圖象。
然而，即使這些方案都用上，迄今尚未確立一個滿意的版權保護方案。這一點也可以從The Copy Protection Technical WorkingGroup(CPTWG)的Data Hiding Sub Group(DHSG)在1997年7月1日發表的「Call for Proposals」中可以了解到。該徵求建議或邀請公眾投稿徵求所希望的的版權保護方案建議，該方案採用附合上述方案(5)的各種「水印」技術，並且實現上述方案(1)中的視頻記錄/回放的允許和禁止。
注「Call for Proposals」,Data Hiding SubGroup,CopyProtection Technical Working Group,Version 1.0,July1,1997在http://www.dvcc.com/dhsg上。
CPTWG是與數字視頻記錄和回放有關的行業協會，行業標準化技術在這裡被採納，這種技術代表所涉及領域中的當前水平。作為CPTWG的小組之一的DHSG的建議將會對相關領域的技術標準作出貢獻。具體說來，當作為更綜合的技術被DTDG(這是另一個小組)研究後，此建議預期在稱作「IEEE1394」的Secure bus的標準中得到反映。
本發明也是遵照Call for Proposals做的，關於這點，電子水印的當前技術將被陳述如下。
當今已用電子水印對靜止圖象和音樂實踐過版權管理服務。當前技術的電子水印技術是這樣，版權持有者的ID(身份證明)，圖象數據的ID，圖象數據接收器的ID，介質發行商的ID，用戶的ID等按照數字作品的類型而被嵌入。作為一種技術方法，圖象通過網際網路的途徑發行，而ID號對所有人公開。例如，產品「PictureMarc」(美國Digimarc公司)和「FBI Pro」(英國High Water Signum有限公司)符合這種策略。另一種方法，圖象利用網際網路之類發行，而ID號由密鑰數據控制。例如產品「SysCop」(美國Fraunhoter Center for Research ComputerGraphics)「Tiger Marc Image/Data Blade」(美國的NEC America)和「Argent」(美國Dice公司)符合此另一種方法。
說到利用電子水印對活動圖象版權管理方案的研究，不同的方案包括一種活動圖象的帶寬壓縮技術與電子水印的結合已被提出，它們基本上分為兩類，第一類是數據隱藏方案，其中電子水印信息被插進一空間頻率範圍為的是使水印信息擴展到寬廣的頻譜區域。第二類方案其中電子水印被迭加並插進兩維或三維採樣值區域，採用第一類時，該水印信息難以去除，因此水印的強度高，但原始數據的圖象質量或色調質量明顯地降級。另外，頻率需要被轉換兩次(轉換和反轉換)，因此，第一類中的處理負擔重於第二類。在第二類中水印是嵌入採樣值區域。相應地，第一類需要專用的硬體，電子水印的基本技術主題是(1)水印信息的嵌入要最大限度地避免帶來圖象質量或色調質量的下降，以及(2)最大限度地使嵌入的水印信息難以去除。
在水印信息被嵌入頻率分量的方案中，水印信息是嵌在圖象數據或聲音數據的高頻分量部分，這種改變不惹人注目，例如，頭上的頭髮部分和物體的輪廓，以便抑制質量的下降。當要嵌入的水印信息數據量增加並且擴展到原始數據的主分量中時，電子水印的強度變高。不過，當水印信息擴展過廣時圖象質量或色調質量下降，而且，由於MPEG的編碼/解碼，水印有時消失或損壞。
在水印信息被嵌入採樣值區域的方案中，水印信息是嵌在冗餘部分，所以不會作為噪聲被見到或是聽到。
通過利用人的視覺特性和聽覺特性，加到冗餘部分的水印數據量做得很大，而進入內容主體部分的水印信息成為很小，從而被嵌入的水印信息不惹人注目。
在利用圖象帶寬壓縮的現有技術嵌入水印信息方面也還存在不同的方案，例如，在美國的FraunhoferCRCG已經開發了在JPEG壓縮過程中嵌入水印信息的方案，也就是在線性量化這一步，DCT輸出的係數中中頻係數被改變，並且將此改變用做水印信息。此外，在日本的NTT或在日本的NEC也已開發出方案，其中當DCT的變換係數要被線性量化時，係數值逐漸地改變以便形成水印信息。另外，在日本的MitsubishiDenki正與日本Kyushu大學聯合開發採用子波變換的電子水印，日本Kyoto Institute of Technology建議的方案中水印信息是嵌在MPEG的運動矢量中。具體的說，在發送和接收的每個端為保密信息配備一張表，表中持有對應於按每幀330個現存的各個運動矢量的100位的水印位。它作為碼錶秘密地使用以檢查水印信息是真還是假。
簡單地說，本發明要解決的問題在CPTWG/DHSG所作的Call forProposals中已被陳述。在Call for Proposals中滿足以下特性的活動圖象成套節目介質記錄系統和通過廣播/通信傳送的傳輸系統被說明如下目標允許內容提供者將指示版權的「DHS水印」放入數字視頻介質，目的是識別版權和防止非法視頻記錄和回放。這裡特別要防止禁止複製的活動圖象輕易地被消費者拷貝。
今後的數字視頻設備將體現此標準並起作用，以防止非法視頻記錄和回放。雖然這一標準主要是針對DVD的，但它可以同樣地用於其它視頻應用(例如衛星廣播，有線電視等)。
拷貝限制的技術要求包括三類方式，它們被示於

圖1中，另外，下列各點是所要求的特性/能力，應在新系統中得以體現(1)當活動圖象回放並顯示時，觀眾沒有討厭的感覺。
(2)拷貝限制方式易於被視頻記錄/回放設備檢測到。
(3)在各個區域(活動圖象數據，被壓縮數據，傳送數據，扇區數據，等等)DHS水印的數字檢測都很容易。
(4)家用視頻裝備能夠檢測one-copy方式，並對no-more-copy方式，可設定一新盤用於記錄。
(5)記錄被錯誤拒絕的情況很少出現。
(6)「DHS水印」的檢出率高(例如至少50％)。
(7)DHS水印在由觀眾執行的常規視頻處理中仍保留。
(8)在合理的條件下允許採用許可證。
(9)新系統能出口到日本，美國，歐洲及其它國家，並且可以從這些國家進口。
(10)新系統技術上成熟並能示範。
(11)由於DHS水印，三種拷貝控制方式在任何時間可被連續地檢測。
(12)DHS水印通過實時處理可被有效地插入。
(13)DHS水印的編碼器/解碼器能在DVD操作速度下進行處理。
本發明通過滿足上述目標和有關的三種拷貝控制方式的要求，力圖體現版權保護的一種更優秀方案。
有關電子水印插入技術領域當前的問題說明如下，甚至在現有技術的各種方案中，都是瞄準水印信息的插入最大限度避免帶來圖象質量或色調質量的下降，同時最大限度地使得嵌入的水印信息難以去除。然而，這些目標招致需要相當複雜的處理的問題，而簡單經濟的插入方法還不存在。
本發明易於實現其目的，例如，通過結構簡單且成本低廉的水印插入方案檢測非法拷貝，方案中，一種在靜止圖象中視覺可見但在活動圖象中視覺不可見的可見水印被插入活動圖象。也就是，本發明的目的是提供一種發明方案，按以下方式保護版權例如，活動圖象的版權指示作為水印被插入，從而做到可以容易暴露如圖象盜版之類非法事件。
根據本發明的水印插入設備允許在由大量的幀組成的活動圖象中插入水印信息，並且包含幀選擇單元和水印信息插入單元。
幀選擇單元按照不規則的間隔，從大量的幀中間選擇水印信息要被插入的各幀。這些幀的選擇按如下方式實行，例如，由被使用的在受控條件下產生的隨機數值來確定這些幀。
水印信息插入單元將水印信息插入選定的幀。
被插入的水印信息例如具有足夠大的尺寸以便在活動圖象停頓下來時(成為靜止圖象)，水印信息視覺可見，要插入水印的幀的數量設置到使插入的水印在活動圖象中可能不被識出。
此外，根據本發明的水印插入設備結構還包括一用於存儲活動圖象的存儲單元，在其中已插入水印信息的活動圖象與已插入水印的幀的指示信息，或供幀選擇單元選擇幀用的受控條件指示信息一起被存儲。另外，活動圖象存儲單元也可這樣構造，以便進一步在其中存儲已插水印的幀中位置指示信息，或者存儲產生隨時數值的條件，水印信息插入單元用這些隨機數值確定插入位置。
還有，根據本發明的水印插入設備結構還包括拷貝限制信息插入單元，通過它指示對活動圖象拷貝限制的信息被插入到記錄活動圖象的控制數據區域。
再則，本發明覆蓋的範圍，包括產生插有水印的活動圖象的方法，存儲活動圖象或程序的介質，此程序用以藉助計算機實現上述設備的各種功能，以及回放存儲介質的內容的裝置。
按照本發明，一個簡單而經濟的活動圖象版權保護方案可被提供。
圖1是一張表，給出了遵從CPTWG/DHSG的拷貝控制方式的詳細說明；圖2是顯示本發明基本結構的方塊圖；圖3是顯示本發明第二個基本結構的方塊圖；圖4是說明活動圖象可視水印插入設備的基本操作的示圖。
圖5是水印插入處理的基本流程圖；圖6是說明確定幀號方法的示圖7是確定了版權資訊插入幀的結果的示圖；圖8顯示了當插入率已改變後，確定版權資訊插入幀的結果示圖；圖9是說明確定版權資訊插入位置方法的示圖；圖10中給出一版權資訊的實例；圖11說明該版權資訊在一幀中的插入；圖12和13是可視水印插入處理的詳細流程圖；圖14顯示帶有被加密的控制信息的活動圖象文件；圖15是從加水印的活動圖象恢復成未加水印的原圖的處理流程圖；圖16說明排除潛意識效應影響的版權指示方法；圖17給出一示例，其中不同的圖案作為版權指示部分而被插入；圖18給出一示例，其中通過加密幀號得到的圖案作為版權指示部分而被插入；圖19說明在活動圖象非法盜版的情況下各偽裝隱藏示例；圖20說明與一非法盜版活動圖象的不法銷售商有關版權合法性爭議的方法；圖21和22是顯示對懷疑剽竊的活動圖象進行版權校驗處理的流程圖；圖23說明綜合確定活動圖象剽竊的一些例子；圖24的表中顯示了4種拷貝控制模式；圖25說明用以插入水印信息和拷貝限制信息的系統的基本操作；圖26說明遵照記錄或回放存儲介質內容的請求時，活動圖象記錄/回放裝置的操作；圖27說明同時採用拷貝限制信息和水印信息的版權保護方案；圖28的表給出對實現拷貝控制方式的拷貝控制碼的說明；圖29為顯示讀出/接收設備結構的方塊圖；圖30為MPEG視頻格式示意圖；圖31為使用擴展拷貝控制方式執行的處理的流程圖；圖32說明成套節目介質的生成、發行和視頻回放/記錄的過程；圖33為一方塊圖，它顯示使水印插入設置具體化的計算機系統的結構；以及圖34說明水印插入程序進入計算機的裝載過程。
圖2是顯示本發明第一基本結構的方塊圖，更詳細地說，該圖表示了要為活動圖象插入可見水印的設備的結構，其中在靜止狀態視覺可視的可見水印被插入由大量幀構成的活動圖象中。
參照圖2，幀選擇單元1選擇要插入水印信息的那些幀，它以這樣的間隔選擇幀，當水印信息被插入構成原圖象的大量幀中的某些幀後，在結果的活動圖象中水印信息視覺上不可見。該間隔例如可用受控條件下的偽隨機函數確定。
水印信息插入單元2在靜止狀態下把視覺可見的水印信息插入那些已被幀選擇單元1選中、需要插入水印信息的幀中，幀中要插入水印信息的那些位置，例如可以用受控條件下的偽隨機函數來決定。
本發明中被插入的水印在靜止圖象中視覺可見，然而，被插水印幀的數目相對很小，並且它被設置到一個比率，例如每5秒鐘一幀。另外，水印插入的間隔是無規律的，但水印是被插在無規律間隔的幀中，所以水印在活動圖象中是視覺不可見的，在隨後的說明中，這種水印將被稱作「可見水印」。
即使當要插入可見水印的幀被設置到例如1∶100的比率，其中的每個幀號有水印插入，換句話說，在100個幀中每個幀的位置是隨機確定的，並且在每個幀中水印的插入位置也是隨機確定的，結果是，巨大的勞動要被花在檢測所有這些幀上，這種幀作為一個整體從構成活動圖象的大量幀中按無規律的間距被選中的、並且其中的水印信息按隨機位置被插入。即使打算非法盜版此活動圖象，有關水印信息檢測和變更是相當困難的任務，例如版權資訊要查找所有承載信息的幀。
本發明特性的第一方面，通過對水印信息插入幀的幀號進行加密所得到信息項，以及在水印信息被插入的幀中的那些位置可被存儲，並與被插入水印信息的活動圖象保持在一起。或者，可以存儲和保持通過對受控條件加密所獲得的信息，該受控條件用於隨機地選擇水印信息將被插入幀的幀號，和/或存儲及保持用於隨機確定在水印信息被插入幀中那些位置的受控條件，於是在這種情況下，例如出現版權問題時，以水印信息形式被插入的版權資訊所在的位置可被明確指出，這能夠服務於版權問題的合法解決。
本發明特性的另一方面，由於插入的水印信息能被存儲和保持，局部圖象會被幀中的水印信息所遮蓋。通過把存儲的局部圖象與上面存儲的帶有插入水印信息幀的幀號結果以及幀中水印信息的插入位置相結合，因此能夠恢復包括局部圖象的完美的原圖象。
另外，本發明的一些單元的功能通過讓計算機運行電腦程式而能實現，根據本發明利用水印插入系統，可見的水印被插進活動圖象。結果活動圖象或上面的電腦程式被存儲到任何不同的存儲介質，如象錄像帶，CD-ROM,MO和DVD，以便分發此存儲介質例如進入市場。從這種意義上說，存儲帶有已插入可見水印的活動圖象或為生成加水印的活動圖象的電腦程式的存儲介質，通過本發明也得以首次實現。
還有，按照本發明，一介質驅動器(例如DVD驅動器)可按如下方式允許或禁止活動圖象的記錄或複製，即一拷貝限制碼被預先記錄在活動圖象存儲介質的控制數據存儲區，或者在通信數據中。而且，在活動圖象的數據區中，表達活動圖象作品版權的信息嵌入到構成活動圖象的大量幀中，以便在通常的活動圖象顯示器(如象屏幕投影機)上無法通過視覺認出版權指示，但在幀裝載(frame feed display)顯示中可被清楚地觀查到。這樣，非法的如盜版能被暴露或被防止發生。本發明的作用是在傳送和使用活動圖象時不會被任何不同的變換操作(複製，A-D/D-A轉換，壓縮/解壓縮，加密/解密等)所損壞。
圖3是一方塊圖，給出了本發明的第二個基本結構。與圖2比較，圖3的不同在於加了拷貝限制信息插入單元3。拷貝限制信息插入單元3記錄活動圖象的拷貝限制條件，也就是允許或是禁止生成一個或多個拷貝以及在允許的情況下能生成的拷貝數等等，在此區域中，例如構成活動圖象的大量幀的各種控制數據也被記錄，它不像活動圖象自身數據的記錄區，這裡是不允許用戶修改的。
示於圖3的基本結構按順序操作，其中拷貝限制信息例如在水印信息後插入，版權指示被水印信息插入單元2已經插到由幀選擇單元1選中的幀中。然而，本發明的執行方式並不限於例示的順序，它也可以在拷貝限制信息插入之後插入水印信息，或者同時插入拷貝限制信息和水印信息。
根據本發明的其中插有水印信息和拷貝限制信息的活動圖象，與其中僅插有可見水印的活動圖象一樣，被存儲在各種各樣存儲介質的任一種上，並在市場上發行。
按本發明生成的活動圖象例如可以任何存貯介質形式遞交給消費者，，它可被複製或記錄(為了複製)。在這時，按照本發明，視頻記錄的執行是根據拷貝限制信息的內容受硬體方式的控制。
更特別的是，按照本發明，活動圖象的視頻記錄/回放裝置以硬體方式或軟體方式判定拷貝限制信息的內容，並根據判定結果決定視頻拷貝被拒絕還是被執行。拷貝限制信息的內容包括複製的允許或拒絕以及前面提到的可複製拷貝(子拷貝)的數目。作為進一步的內容，例如可以指定對被複製的活動圖象進行再複製或再拷貝的條件，換句話說，即生產的數目。
就目前所說，按照本發明，可見水印和拷貝限制信息插入到由大量幀構成的活動圖象中，從而使得任何非法盜版拷貝的防止和檢測變得容易。
現在對應於圖2所示的基本結構說明本發明的水印信息插入運作方式。
圖4說明按這種運作方式為活動圖象插入可見水印的系統的基本操作。參照本圖，本發明的水印插入裝置10按下述方式產生加水印的活動圖象13水印信息12被插入活動圖象的原始圖象11中已按無規律間隔選中的各幀中，在這種形式中，水印信息12在靜止圖像中視覺上清晰可見，但在活動圖象中則視覺不可辨認。加水印的活動圖象13通過各種發行過程中任何一種送到用戶方，並且例如使用用戶方的視頻回放裝置得到重現，在常規的回放模式下水印不能被認出，而在幀饋送回放或慢回放下則可被認出。
在本發明中，當然任何水印信息都可作為插入原始活動圖象的可見水印被採用，在隨後的說明中提到的活動圖象的版權指示作為水印信息插入應被看做一個實例。通過將版權指示插進活動圖象能夠暴露像活動圖象盜版之類的非法行為並保護版權。因此新發明需要滿足下述條件(a)-(h)(a)版權資訊能容易地嵌入到活動圖象中，處理嵌入的負擔不重。
(b)就活動圖象的通常視聽來看，活動圖象的質量不會受到損害。
嵌在活動圖象中的版權資訊就通常視聽來說不引起麻煩。
圖象質量的失真或下降不影響到活動圖象，或至少不被用戶注意到。
(c)即使活動圖象被部分盜版，版權資訊仍留存在盜版部分中。
版權資訊被嵌入到活動圖象的所有部分，以便在部分盜版的情況下，在盜版部分中版權資訊的包含比例可能變高。
(d)不要求任何特別的設備即可檢測活動圖象中的版權資訊。
具體地，當包含版權資訊的幀作為靜止圖象觀察到時，版權資訊視覺上清晰可見。
所以，對活動圖象的普通用戶(觀眾)，當他/她在視頻記錄/回放裝置或個人計算機以及類似裝置的顯示模式下，使活動圖象暫停或以幀為單位饋送時也能確認版權資訊的存在。
(e)活動圖象中的版權資訊不通過違法處理的全程掃描是難以去除，版權資訊存在的位置(所涉及的幀，以及幀中所處的位置)設置得很難輕易發現，以致其位置僅能通過對全部幀仔細地檢查的方法才可能找到。
因此，產生了這樣的可能性即使當某些加水印幀的水印信息已被非法去除，水印信息仍被留在後面其它加水印的幀中。
版權資訊即使僅從一幀中被去除，要消除版權資訊移去的痕跡也是非常困難。就是說很難作為正常幀顯示不管是作為靜止圖象，或從具體幀的領先幀和後繼幀關係看。
(f)就是經歷各種發行處理過程以後，版權資訊仍留在活動圖象之中。
在活動圖象是模擬類型的情況下，它應不受通信或複製中噪聲的影響。
在活動圖象是數字類型的情況下，它應不受起因於通信過程中圖象壓縮的退化的影響。
(g)版權持有者或插入水印者能夠明確地說明活動圖象中版權資訊的存在。
此明確的說明必須找到，而無須對已發行的活動圖象實際作品的全部幀作出檢查。
「存在」的說法包括版權資訊被插入幀的位置(幀號)，幀中的插入位置，插入信息的內容等。
(h)版權持有者或水印插入者，擁有方法以便根據需要容易地恢復加水印前的原始活動圖象。
此條件並非永遠必不可少，但仍是合乎需要的要求。
為滿足上面的條件(a)-(h)，按此種執行方式的可見水印插入設備採用下面的策略(a)-(1)(a)版權指示信息作為一圖象，按這樣的形式被插到活動圖象合適的幀中其中，在靜態圖象狀態下此信息視覺上清晰可見。
要被插入水印的尺寸性質上說使該水印不過份引入注目。另一方面，當活動圖象數據作為靜止圖象觀查時，其尺寸應使該水印視覺上能被作為有明確意義的圖案信息觀查到，即使通過例如使用放大鏡。
具體說，水印的尺寸大約是原始幀尺寸的1/5-1/100，並且按象點數說大於大約10×20，以避免點數太少造成版權資訊變得不確定。然而，該尺度可根據視頻圖象的類型或性質、視頻圖象的使用環境等等而變化。
(b)如上所說，版權資訊要插入的各幀基本上是相互隔離地被選擇。
隔離的目的是保持版權資訊畫面的指示持續非常短。由於普通視頻記錄/回放裝置所用的活動圖象的幀數一秒鐘內是30，基於一隔離幀版權資訊的指示持為1/30秒。
這一極短持續的指示是不能被活動圖象的觀察者認出。順便提一下，有時版權資訊是插入小數目的相繼幀中，例如二個相繼的幀中，為的是防止因MPEG2之類的活動圖象壓縮造成的信息丟失。
(c)要被插入的信息可是任何長度，只要長到可以確定地指出擁有版權。
作為例子，此信息是通常的版權指示(如像「(c)Fujitsu1997」)或一圖符類型。
當帶有水印插入的幀在靜止狀態觀察時，版權指示需要能被清楚地認出。此中，隱藏版權資訊不是本發明的基本目標，而是以任何偽裝的形式，加密的形式，頻率變換的形式，點分布的形式等等來插入信息。
(d)版權指示信息應最好具有作為一圖象的合適尺寸。
當圖象太小時，信息在發行處理過程中會被通信或複製的噪聲敗壞。
當圖象太大時，例如，充滿一個屏幕，則像在慢動作模式下變得引人注目，並且讓觀查者刺眼。此外，這還容易被盜版者識別。
(e)版權資訊要插入的各幀以不規律的間隔被安置。
因而，任何打算剽竊活動圖象數據者不能輕易地推測插入位置。
(f)在上面項目(e)中，為選擇插入幀用了偽隨機數之類，值得推薦的是採用一種隨機選擇位置且可被控制的方法。
此方法插入版權資訊有自動達到目的的優點，並且插入幀的號碼用小數目的控制信息項，例如，一隨機數產生算法以及一為其使用的種子，就能容易地重新產生。
(g)在插入幀中版權資訊要被插入的位置應當不固定，並且最好應該隨機選擇。
其目的也是使剽竊者難於知道其插入位置。
(h)在上述項(g)中，為確定插入位置使用了偽隨機數或類似物，值得推薦的是採用一種隨機確定位置並且可被控制的方法。
此方法具有自動和可再現性的優點。
(i)在插入版權資訊過程中，活動圖象內容產生器記錄插入幀號碼，插入幀位置，插入信息等等，以便今後在有關版權問題有法律爭議的情況下，這些記錄項能夠被利用。
事實上，一個人無須檢查全部內容的幀而能指出插入的信息項的位置，這些位置經常是不公開並且是隨機的，就成了強有力的證據，證明他/她是創作人，或者至少是信息插入人。
(j)上述記錄也可以獨立數據表的形式而被擁有。或者，在採用方法(f)或(h)的情況下，它滿足於僅記錄小量的控制信息項。
(k)在插入版權資訊過程中，創作人可以記錄原始圖象的那些要被信息掩蓋的部分。
利用此部分圖象記錄和上面方法(i)(或項目(j))的那些記錄，創作人在需要時可恢復出其中還沒有插入版權資訊的原始活動圖象。
(I)儘管上面方法(i)(或(j))(和(k))能使創作人具有信心，在被加密以後它們仍能加在加水印的活動圖象中並通過同樣的存儲介質發行。在這種情況下，只有有解碼密鑰的人才能譯解方法(i)的信息項，以及知道版權資訊的插入位置。
此外，僅有有解碼密鑰的人才能譯解方法(i)和(k)的信息項，以及恢復出其中尚未插入版權資訊的原始活動圖象。
在上面，已經說明了本發明的水印插入設備應該滿足的條件，以及實現這些條件的方法。實現這些條件的可行方式將參照附圖詳細說明如下。順便說一說，隨後的說明將舉例說明一個情況，原始創作人，他已經用了個人計算機的活動圖象處理軟體創作和編輯了數字活動圖象的內容，宣稱擁有數據的版權，此創作人將作為可見水印的版權指示信息插入數字活動圖象，以便此插入的水印甚至在數字圖象已被剽竊時，也可立即被檢測。
圖5是一流程圖，給出了本發明的水印插入處理的基本流程。另外，在流程圖中「替代」將用「=」表示，而「比較」用「=」表示。
參考圖5，處理啟動時，要插入原始活動圖象的水印，在步S1，首先按二維圖案選擇。在步S2,I(Inter-frame)幀的位置，也就是水印要插入幀的幀號用偽隨機數生成函數來確定。
在步S2，當水印要插入的全部幀的幀號(I1,I2,…)已被確定時，在各個幀中水印要插入的位置，換句話說是在步S1時選中的二維圖案塊左下點的坐標位置，使用偽隨機數生成函數在步S3被確定。當在步S3全部插有水印幀中的二維圖案塊左下點的坐標((X1,Y1),(X2,Y2),…)已被確定時，在步S4二維水印圖案塊根據插入幀號及插入位置的信息項，迭加到原始活動圖象的採樣值區(這裡認為圖象是採樣點的集合)。
圖6說明示於圖5的步S2中確定幀號的方法。參照圖6，偽隨機數生成函數15輸出版權資訊要插入幀的幀號。在輸出幀號的過程中，正如以後要解釋的需要提供種子。在輸出版權資訊要插入的第一幀的幀號I1的過程中，將要從外界，例如由用戶提供種子S
。與輸出幀號I1的同時，偽隨機數生成函數15輸出種子S[1]，用於下一幀號I2的輸出過程，以後，隨幀號輸出的種子同樣地用於輸出下一幀的幀號。
另外，通過偽隨機數生成函數15輸出幀號的過程還將具體地說明，例如，假定活動圖象整個大約持續30分鐘，並且總的幀數N=54,000幀。雖然幀的總數N可能不知道，為簡潔起見這裡假定已知，並且還假定按隨機方式確定幀號I1,I2,I3,…,Ik，使版權資訊的插入率達到平均在n個活動圖象幀中有一幀，也就是n/30秒出現一次。其中n的值例如可被設置為150，於是版權資訊5秒鐘插入一幀。
或者，插入率可設法做到由隨機值來確定。更具體說將整個活動圖象分為預定的周期時時間間隔，在各個時間間隔中插入率根據隨機數之值而改變。例如，整個活動圖象分為一分鐘一個的間隔段，並且插入率使用隨機數值來改變，按這種方式在一分鐘的第一個時間間隔被插入的幀數為「n1」，而在下一個一分鐘的時間間隔被插入的幀數為「n2」。
附帶地，「nx」的最大值設定在一個範圍，在該範圍內起因於水印插入的任何改變，在加水印的活動圖象中不能被視覺辨認。另一方面，「nx」的最小值設置使未插入水印的圖象部分的最大時間周期不致變得太長。以不能拷貝剽竊的活動圖象的任何部分。
當水印的插入率按此方式亦受隨機數值而改變時，選擇水印插入位置的複雜程度更為增高，第三者變得更難於預測插入位置。
作為例子，函數RANU，它產生0到1範圍，包括0不包括1的均勻隨機數(實數)，用來作為偽隨機數生成函數15，並且生成隨機數的種子S
被指定作為種子確定第一幀號I1。此時，該第一幀號由下面的等式給出I1=floor(RANU(S
)×n)+1如前面所述，函數RANU與第一幀號I1的同時輸出，種子S[1]用於產生下一幀的幀號I2，在上面的等式中，「floor」表示一函數，它丟棄圓括號中小數點以後的參數值，變成一整數。
第K幀的幀號Ik通常由下式給出Ik=floor(RANU(S[k-1])×n)+1+n(k-1)其中最後一項「n(k-1)」表示在總數為54,000個幀中屬於第k個集之一的每個第150幀選中的一幀，每個集由150個幀構成。函數RANU輸出種子S[k]與確定幀號Ik的隨機數一起用於輸出下一幀的幀號。
為計算產生隨機數的種子S[k]考慮了不同的方法，例如，使用線性同餘方法最為方便。用這種方法，首先選擇一足夠大的自然數m，其計算過程如下最初的種子x
(可按0≤x
≤m-1任選)下一個種子x[n+1]=a×x[n]+b(modm)此處選擇常整數m,a和b的方法是，例如，為一標準函數，在32位計算機的情況下通過設定m=231，選擇其中的a=65539以及b=0。當用上述值產生的下一個種子被m除時，所得商成為實數，處在
範圍的均勻隨機數即可得到。
任何其它的各種方法均能用於計算此種子，這些方法被編進隨機數生成函數，並且以大部分程式語言準備成數學運算庫。
圖7例示了按上面的方法獲得的版權資訊插入幀被確定的結果。如前面所說，一個幀是從包含n個幀的每個幀集中隨機選擇的，並且版權資訊被插入選中的幀中，在圖7中塗黑的方塊表示版權資訊插入的幀。在n個幀的一個集中，版權資訊插入幀可以處在任何位置，因此，插入版權資訊的幀之間可能的最大間隔值為(2n-1)，而可能的最小值是1。平均的間隔值為n，其保證的最大值最多是2n。
另外，上面的情況中版權資訊的插入率在活動圖象中到處是均勻的，與上面情況不同，可以設法做到使它在活動圖象中不同，例如如上所述，在從包含n個幀的每個集中選擇插入幀時，值n可以隨隨機數值而改變。或者，活動圖象可按預定幀數的間隔被分段，並且在每個分段中插入的幀數可以改變。
圖8例示了在插入率受隨機數值而被改變的情況下，確定版權資訊插入幀的結果。在圖8中如像在圖7中，塗黑的方塊表示被插有版權資訊的幀。在圖8的示例中，在每個預定的分段七中版權資訊插入幀的幀號，以受隨機數值確定的比率從頭開始改變為3,2,2,1…。
當版權資訊要插入的幀的幀號已被確定時，在具有被確定幀號的幀中版權資訊要插入的位置，換句話說，此二維圖案塊左下點的坐標利用偽隨機數接連確定。
圖9說明了確定版權資訊插入位置的方法。參考本圖，偽隨機數生成函數16是類似於圖6所示偽隨機數生成函數15的函數，並且它輸出I-幀中二維圖案塊左下點的x坐標值和Y坐標值，如同在圖6的情況，在輸出第一幀中的x坐標值X1時，為生成隨機數需要種子SX
，此外，還要求種子SY
以輸出Y坐標值Y1。這些種子應從外界提供。
如同圖6的情況，在輸出下一幀中二維圖案塊左下點的坐標X2和Y2的過程中，用了種子SX[1]和SY[1]，它們是偽隨機數生成函數16與輸出用於確定坐標X1和Y1的隨機數的同時輸出的。以後，二維圖案左下點的X和Y坐標以及為計算下一幀中坐標的種子類似地被輸出。
圖10給出了版權資訊的具體例子，關於要插入的版權資訊，圖10中用虛線包圍的區域作為二維圖案對待，它具有尺寸Lx點(寬)×Ly點(高)，例如300點×60點。為說明簡潔起見，組成此圖案的字符彩色和色調強度假定是固定的。
圖11說明版權資訊對一幀的插入。圖中假定這一幀具有Mx點(寬)My點(高)的尺寸，並且被坐標X和Y表示的任何點的位置都是以幀的左下點為參照的。
正如結合圖10所解釋的，作為要被插入的版權資訊的二維圖案具有Lx點(寬)Ly點(高)的尺寸，為了設置左下點作為二維圖案的插入位置，在一幀中的插入位置範圍被限定在其兩個邊由圖11中的虛線表示的長方形中，也就是，限定在x坐標從1到(Mx-Lx)和Y坐標從1到(My-Ly)的範圍內。
示於圖9的偽隨機數生成函數16，對應於如前面所說的如同第一幀的隨機數生成種子所提供的各個值SX
和SY
，通過下面的等式輸出二維圖案左下點的坐標X1和Y1
X1=floor(RANU(SX
)×(Mx-Lx)+1Y1=floor(RANU(SY
)×(My-Ly)+1這裡，關於函數RANU，使用如同前面輸出幀號情況下相同函數。與輸出坐標X1和Y1的同時，偽隨機數生成函數16為輸出下一幀中二維圖案的插入位置而輸出隨機數生成種子SX[1]和SY[1]。
在版權資訊要插入的第K幀中，也就是在幀號IK的幀中，二維圖案插入位置的坐標XK和YK由下面的等式給出。用於輸出下一幀中二維圖案插入位置的隨機數生成種子SX[k]和SY[k]，與計算位置坐標的隨機數一起從偽隨機數生成函數16輸出。
XK=floor(RANU(SX[k-1])×(Mx-Lx))+1YK=floor(RANU(SY[k-1])×(My-Ly))+1圖12和13的流程圖概括上面所說的，給出了可見水印插入過程的詳細流程。參考圖12，當過程開始時，一文件F，其中的活動圖象要被處理，也就是存儲有不帶插入水印的原始活動圖象，在步S11首先被存取。這裡假定圖象幀尺寸為Mx點×My點，而總幀數為N。
在步S12，將插入的版權資訊如水印作為一二維圖案圖象被產生。圖案的尺寸假定為Lx點×Ly點。接著，在步S13，為水印插入的控制參數被設定，並作為控制信息被存儲。根據控制參數設定的是版權資訊要被插入幀的平均間隔n，為確定第一幀幀號的隨機數生成種子S
，為確定第一幀中X和Y坐標值的隨機數生成種子SX
和SY
，以及在0到1的範圍產生均勻隨機數的RANU函數。
當控制參數在步S13設定好以後，版權資訊要插入幀的幀號，版權資訊在幀中要被插入的位置，以及版權資訊的插入等等，在步S14～S17重複確定。在步S14，版權資訊要插入幀的幀號按前面所說的被確定。示於圖13的步S15確定版權資訊的二維圖案在所確定幀中的插入位置，也就是圖案左下點在幀中的坐標，接下來，在步S16，作為版權資訊的二維圖案要插入到原始圖象部分，也就是由4個極點所表示的部分被複製，並使其內容保存在一個獨立的文件FD中，以便需要時可恢復出版權資訊插入前的原始圖象。此後，在步S17，版權資訊的圖象被複製或重寫在指定的區域。
在步S14～S17的處理重複了N/n次(K:=1-N/n)以後，在步S18，水印信息以及其控制參數被存儲到獨立的文件FC中，同時水印插入過程也就結束。這裡，作為控制參數要被存儲的內容有指明每幀尺寸的Mx和My以及指明幀總數的N，是作為活動圖象文件F的信息項；指明水印圖象尺寸的Lx和Ly以及該圖象本身的數據；水印插入的平均幀間隔或空間n；插入幀的數目N/n；偽隨機數生成函數RANU；產生隨機數用的種子S
,SX
和SY
；以及前面所說的計算幀號IK及插入位置(XK,YK)的算法。
在按上述方法插入版權指示以後，活動圖象的創作人可用列表的形式生成記錄，作為一種方法以便記錄版權資訊在圖象中的插入位置。更具體說，此列表可用全部值K:1,2,…,N/n的幀號IK和插入位置(XK,YK)組成的每個集來產生。作為更緊湊的記錄方法，圖13中步S18提到的控制參數的那些控制信息項可被記錄和存儲。
圖14說明了一個示例，其中這種控制信息項被加密並加到活動圖象文件中。參見本圖，除了全部加水印的活動圖象幀以外，水印控制信息項也就是圖13的步驟S18說到的控制信息項，全部都被加密，並且存儲在文件的控制表中，在水印控制信息項是按這種方式存儲在文件控制表中，並且同加水印活動圖象在一起被複製到例如軟盤上，控制信息項也能直接提供到用戶端，由於在這種情況下水印控制信息項已被加密，具有解密用密鑰的用戶通過使用密鑰就能知道水印控制信息項的內容，從而他/她就能知道版權資訊的插入位置。在這個時候，當原始圖象的部分圖象在插入版權資訊之前如同在步S16在獨立的文件FD中複製時，在加密的狀態提供到用戶端，具有解密密鑰的用戶通過使用此密鑰，也能恢復出其中作為水印的版權資訊尚未插入的原始活動圖象。
圖15顯示了加水印活動圖象按這種方式恢復為未加水印之原始圖象的處理流程。參考本圖，處理開始時，在步21原始版權持有者的活動圖象文件集被訪問，此文件集包括加水印活動圖象文件FA的內容，其中存儲有水印控制信息的文件FC，以及在圖13步S18所說的控制信息，還有其中存儲有原始圖象中被水印遮蓋部分的文件FD。
隨後，在一組其中插有水印或版權資訊的幀中，指示加水印幀幀號的變量K的值，在步S22被初始化到1，以後，處理在步S23-S26重複。在步S23，版權資訊的幀號Ik和插入位置(XK,YK)按圖12的步S14和圖13的步S15的相同處理方式首先被計算。在下一步S24，通過使用保存的部分圖象為幀IK，恢復出其中未插入版權資訊的原始圖象，在此處理中，保持在保存文件FD中的部分圖象在由4個極點指示的水印插入位置被複製。
接著，在步S25判斷變量K的值是否達到N/n，當N/n的次數條件尚未達到時，變量K的值在步S26被加1(+1)，於是在步S23以及其後等等，處理被重複，根據步S25的判斷變量K已達到次數N/n，恢復原始圖象的處理就被結束。
如上所述，按照本發明，在靜態或靜止圖象下視覺上清晰可見的水印信息或版權資訊，以無規律的間隔插入到活動圖象的幀中，然而，版權資訊在活動圖象情況下被觀查，因為在一幀中出現的持續期足夠短，它不能被視覺所識別。按這種方式插入的信息，在本發明中如前所述將稱作「可見水印」。這種效能已為廣泛了解，並且從心理學角度做過研究，本發明利用此效能確實地用於版權保護。
順便說一說，正如所知，儘管以上面所說方式插入的信息視覺上不能明確辨認，它能潛意識地被觀眾記憶，所以，應用此效能到廣告上等等被認為侵害人權並受法律管理，這一點應當被考慮，即使在本發明中可見水印僅用來作為版權指示。
圖16說明一種排除潛意識效應影響的版權指示方法，參看本圖，作為可見水印的版權指示信息以不規則的間距插入作為活動圖象主體的幀中(如黑方塊所表示)，還有，在活動圖象例如電影的開頭和結尾，比如說幾秒鐘的時間區間版權資訊被指示，以便讓觀眾明明確地見到。這樣一來，基於潛意識效應記憶的版權資訊變成了在開頭和結尾的一種明確顯示，避免了對觀眾的任何不利影響。
雖然本發明的整個性能方面已在上面作了詳細說明，本發明並不限於前面的性能方面，而可按各種不同方面性能執行。在前面的方式中，示於圖10的一種信息已作為版權指示被提到。然而也可以配備多種版權指示信息，例如用英文和日文，而且至少按照偽隨機數的指示選擇多種信息中的兩種，並按選擇版權資訊插入幀幀號的相同操作，將其插入活動圖象數據的幀圖象中。
還有，版權指示信息不只限於圖10所示的字符，它也可以包含圖案，這樣的例子在圖17和18中被圖解說明。圖17說明一例子，對任何不同的圖案(此不同取決於黑方塊的數量和位置)按照基於偽隨機數的標示，作為版權指示信息的部分被插入同選擇兩種或多種版權指示信息方式相同，以這種方式插入不同的圖案，版權指示的複雜程度能夠增高。
與圖17的例子相同，圖18的例子是任何不同的圖案作為版權指示信息的部分被插入，例如，要插入的不同圖案是這樣獲得的，承載版權指示信息幀的幀號使用雜湊函數(hash function)或之類被加密，由於版權指示信息本身是加密的，指示的複雜程度則更加增高，另外，對於上術加密當採用一技術允許反過來從圖案解密出幀號時，將對版權指示信息的檢測和恢復原始活動圖象是有效的。
談到版權指示信息要插入的幀，結合圖7已經講述過，從包含n個幀的每個組中隨機選擇出的僅有一個幀。然而，並不限於此僅有一幀的呈現形式，版權資訊也能出現在數目不大的連續幀中，例如二或三個連續幀，連續幀的數目可按前面相同的方式，通過基於偽隨機數的標示而被選擇。由於在多個連續幀中的這種呈現形式，在採用MPEG或類似的活動圖象壓縮方案時，版權指示被當成噪聲，並且完成從領先幀和後繼幀的內插，相應地，在版權指示變得朦朧難辨的現象中，能有所緩解不致到最壞。
在結合圖10中已經說明過，版權指示信息的顏色和色調強度是固定的。然而也可以使插入的版權指示信息其色調強度，顏色等是可調節的。更具體說，在圍繞版權指示信息插入位置的圖象的顏色和色調強度已被判定後，版權指示信息的色調強度，顏色等可按照判定結果而被調整使其不變成過份顯眼，或者變得適當地引入注目。
按照上面所述的方法，版權指示能被插入活動圖象而作為可見水印。此插入過程簡單，並能在個人計算機上使用數字活動圖象編輯工具很容易地自動完成。
可以非常容易地檢測和確認包含在用上述方法生成的活動圖象中的版權指示，更具體說，使用一普通活動圖象觀查裝置，活動圖象的幀圖象也許可按裝置的幀饋送方式(或以很低速度的慢運動模式)被顯示，以便目視觀查版權指示，這種確認操作可以在消費者廣泛使用的許多種活動圖象觀查裝置上進行，並且甚至能由非圖象處理專業人員的普通觀眾來執行，順便提一下，專業人員為了提高版權指示校驗效率，例如可利用上面所說的控制信息。更具體說，專業人員根據控制信息可找到帶有被插版權指示的幀的幀號以及幀中指示的插入位置，從而可以連續顯示和確認插入幀。
現在，將說明對活動圖象侵害版權的檢測和判定，這裡的活動圖象中已按上面所述方法插入了版權資訊，順便說一下，例如隨後的說明將提及一活動圖象，其中合法版權持有者「A」的版權資訊以可見水印方式被插入在電影中，不是全部僅是部分被侵權的情況。
當一無版權的銷售商「B」被懷疑非法盜版部分活動圖象用於商業目的時，版權持有者「A」在下面所說的任何情況下都能揭露其非法性。
最簡單的情況是當一作為商品(或貿易貨品)從銷售商B處購買了活動圖象的持有活動圖象的普通觀眾「C」，已將活動圖象在中途停止下來，此活動圖象碰巧停在帶有版權持有者A的版權指示的幀處，並且此觀眾C也可注意到在此具體幀中持有者A的版權指示不同於銷售商B的，在觀眾C追究銷售商B或與版權持有者A聯繫時，則銷售商B的非法舉動被揭示。
在一類似的活動圖象可能已被非法盜版的情況中，版權持有者A通過分析銷售商B的商品的活動圖象，可以證明盜版的蹤跡，證明的方式如下所述。
(b1)保留有版權持有者A的版權指示的一個幀已從銷售商B的商品活動圖象中抽取出來，如果此活動圖象是銷售商B的合法商品就應該不會帶有持有者A的版權指示。
(b2)在銷售商B的商品活動圖象中缺少版權持有者A已在其中插入了版權指示的一幀，而指定部分前後的運動又不自然。根據該指定幀前後幀的運動能證明有相當於一幀的暫短跳越或刪除。
(b3)在銷售商B的商品活動圖象中，銷售商B的版權指示的位置(或許多位置)與版權持有者A已插入版權指示的第一位置一致(或包括)。在此情況下，可以推測銷售商B打算清除版權持有者A的版權指示已經復蓋了該第一位置，必須注意到，為偽裝的目的，銷售商往往比版權持有者A插入的版權指示更多地將自己的版權指示放入幀中。
(b4)在銷售商B的商品活動圖象中，版權持有者A已把他/她的版權指示放入第一幀，或者是第一幀中與版權指示對應的部分，被懷疑是經其前幀和後幀的插值處理而產生的，但這是相當不容易的。
圖19是在圖象被銷售商B盜版的情況下說明偽裝的例子，圖的最左端部分顯示出加水印的活動圖象，其中版權持有者A的版權指示被插入到幀號為「IK」幀的右下角。情況(b1)對應於版權持有者A的版權指示保留在經銷商B的商品活動圖象中。
情況(b2)，版權持有者A的版權指示所插入的幀IK被跳過。
情況(b3)中，版權持有者A的版權指示部分被經銷商B的版權指示所復蓋，而版權持有者A的版權指示被擦除了。
在情況(b4)，幀號IK的圖象是通過從幀號為「IK-1」的前幀和幀號為「IK+1」的後繼幀插值產生的。
在四種情況的(b1)和(b2)中，版權持有者A直接宣稱被經銷商B盜版是有客觀說服力的，然而在情況(b3)和(b4)盜版的結論還不夠有力，由公開的第三方的專家作出判斷還是必要的。
版權持有者A可向公開的第三方的專家要求，例如，鑑定機關，給出關於盜版的專家意見，判斷的方法基本上與情況(b1)-(b4)是相同的。鑑定機關的專家觀察圖象本身以確定版權持有者A的加水印原始活動圖象和經銷商B的商品活動圖象具有同一的源，通過確認同一源，專家判斷那個圖象是盜版，在鑑定機關歸擋申請文件中，版權持有者A提交如圖13中步S18所提到的水印插入控制信息，經銷商B也可提交類似的控制信息(如果有時)作為對抗。結果，下面的情況可能發生。
(c1)在經銷商B的商品活動圖象中找到版權持有者A的版權指示，則經銷商B盜版A的活動圖象得以證實。
(c2)經銷商B的商品活動圖象中包含了其中前後幀含有不自然運動的部分，而且被確定是起因於去除的一幀。還有，該部分對應於其中版權持有者A已插入他/她的版權指示的一幀，則經銷商B盜版A的活動圖象被證實。
(c3)經銷商B插入的版權指示位置安排得無差錯地掩蓋A的版權指示，如果A和B的版權指示兩者的位置完全匹配，那一個活動圖象是源沒有更多的數據是不能立即下結論的。通常，活動圖象中按較少數量的位置出現版權指示的，是源的可能性大。
在版權持有者A假定提交水印插入控制信息時，判決變得十分明確。版權持有者A報告在呈現版權指示時使用的偽隨機數，並且展現使用的隨機數種子的值以及產生隨機數的算法。因此，版權持有者A能自動地重新產生他/她的版權指示的全部插入位置，與此相反，經銷商B不能夠提交如此系統的材料。經銷商B最多只能以列表的方式展示盜版部分的具體值。這是因為除了試錯法以外沒有其它的辦法能被採用，以便從隨機數的輸出結果中推測出均勻隨機數生成所使用的種子值。
(c4)在經銷商B根據其產品已經生產了活動圖象，其中版權持有者A的版權指示部分已通過如像前後幀插值的辦法而被改變的情況下，判決變得更難以處理，並且圖象的自然性如同在(b4)的情況首先被爭論。
在此情況下，為最有力地處理銷售商B，版權持有者A需要向鑑定機關提交水印插入控制信息和水印插入前的原始活動圖象。然後，能夠證明造成銷售商B盜版問題的活動圖象部分是被版權持有者A合法擁有更廣範圍的活動圖象部分，更具體說，當事人A和B擁有被確認來自同一源的活動圖象部分，並且當事人A擁有的部分大於當事人B的部分。此中，如果版權持有者A的版權合法性已被確立，銷售商B唯一擁有部分圖象的斷言變弱。並且，還考慮到這種情況，當事人A和B的活動圖象來自分別發行的公共源以後，當事人A插入了版權指示，而當事人B也以任何方式得到了活動圖象的合法版權，並且將此活動圖象列為商品。
正如迄今所說的，在(a),(b1),(b2),(c1),(c2)和(c3)的任何情況下，盜版的判決是相當明確，並且銷售商B的盜版易於社會澄清。最無力的情況是(c4)。然而銷售商人B改變由版權持有者A生成的活動圖象要花費大量的勞力，以致於達到能經受專家的判斷的程度。更具體說，銷售商B需要執行如此高程度的活動圖象處理，要送入需盜版的A的活動圖象部分的每一幀，以找出全部A的版權指示信息，這裡每個版權指示部分是通過例如插值方法，從前後幀插值而被修補，並且圖象通過校正以避免邊界出現不連貫等等。另外，即使執行過這樣的操作，活動圖象源的識別仍能清楚做出判斷。為此，銷售商B必須證實獲得其活動圖象的手段、在此情況下，在生成活動圖象和插入可見水印時，版權持有者A對公開的第三方，例如National DietLibrary，任何公共圖書館或鑑定機關，將加水印活動圖象以及機密的或加密的水印插入控制信息予以註冊，則在有關版權的爭議中他/她能佔據很有利的客觀地位。此時，加密用的密鑰被登錄在密封狀態。
以這種方式，為了盜版活動圖象，經銷商B要花的勞動和偽裝的代價與其收益比不相平衡，從這種意義上說，按照本發明的可見水印便利了圖象盜版的揭露，從而能防止盜版的發生。
如上面所說，為對抗活動圖象被盜版的版權合法性的要求以及校驗用方法，將參照附圖予以更多說明。
圖20說明一個例子，其中版權持有者A與非法盜版的經銷商B關於活動圖象版權的合法性有爭議，在本例中，銷售商B僅盜版合法版權持有者A的部分活動圖象，並且銷售商B的版權指示已重寫到版權持有者A的版權指示包含的相應部分，從而被清除，在這種情況下，版權持有者A能揭示整個活動圖象中帶有插入水印幀的幀號以及指出插入位置的控制參數。相反，盜版銷售商B僅能引證部分發行物中的水印插入位置。從而清楚地證明合法版權存在於版權持有者A手中。
圖21和22是流程圖顯示了針對被懷疑盜版的活動圖象的版權校驗處理過程。參照本圖，當處理開始時，原始版權持有者A的活動圖象文件集在步S30被訪問。這裡要被訪問的數據與圖15步S21所說的相同，也就是，加水印活動圖象文件FA的內容，其中存儲水印控制信息的文件FC，以及控制信息和其中保存被水印復蓋的原始圖象部分的保存文件FD。
接著，在步S31，使用原始版權持有者A的水印控制信息生成水印插入位置表，和結果表被存貯，在生成該表的過程中，幀號IK和在加水印幀中水印插入位置的坐標「XK,YK」，按圖15步S23相同的方式，根據其中插有水印的加水印幀的幀號變量K:=1～N/n被計算出在下一步S32，被懷疑盜版的銷售商B的活動圖象文件FB被訪問，以便找到銷售商B的活動圖象中被懷疑剽竊部分的起始幀IB，在步S33，在原始版權持有者A的活動圖象中尋找與上面部分對應的幀IA，以便確定幀IB和IA之間的對立關係。此後，處理在圖22的步S34～S37被重複。
在步S34，帶有插入的水印信息的第一幀的幀號，在IA幀之外從版權持有者A的活動圖象中得到，並且，將在A的活動圖象中所獲幀號的圖象與在B的活動圖象中相應幀號的圖象，利用在幀饋送模式下饋送A的活動圖象和B的被懷疑盜版的活動圖象進行比較。比較時，FD文件的內容在需要時也可被使用，在此文件中存儲有尚未加水印的原始活動圖象部分，同時該文件是監護在原始版權持有者A方保存。
接著，在步S35，A的圖象和B的圖象之間的比較結果就情況(a)-(e)作出判斷並記錄下此判斷，情況(a)是版權持有者A的水印存留在B的圖象中，而情況(b)是在發行物中A的活動圖象幀在B的活動圖象中被跳過，(c)的情況是在B的活動圖象中版權持有者A的版權指示被銷售商B以清除的形式被復蓋。在情況(d)，版權持有者A的版權指示在圖象B中不存在，並且這個部分接近版權持有者A的水印插入前的原始圖象，而且有點不自然，在情況(e),B的活動圖象中的幀圖象與版權持有者A的水印插入前的原始圖象完全匹配。
當結果在步S35被記錄下來以後，在步S36仍歸在兩者，A的和B的活動圖象中確定是否是類似圖象。假定確定為類似圖象繼續進行，在步S37變量K的值增加。以後，步S34的處理以及下列等等被重複。
假定在S36的確定在兩者，A的和B活動圖象中類似圖象不再繼續。在步S35的比較結果在步S36進行綜合判斷。作為結論(1)，當情況(a)出現那幅是一次，綜合判斷為銷售商B盜版的懷疑成立。
如為結論(2)，在全部比較中已得到(b)或(c)的結果時，盜版的懷疑被判斷為幾乎屬實。
如為結論(3)，在大多數比較中獲得(b)或(c)的結果，在某些比較中獲得(d)或(e)的結果，盜版的懷疑非常可靠地被肯定。
如為結論(4)，在某些比較中出現(b),(c)或(d)的結果時，盜版的懷疑有力地被確定。
如為結論(5)，當全部比較都落入情況(e)時，只能認為銷售商B已經得到了原始活動圖象，其中還沒有版權持有者A插入水印，或者是銷售商B已經通過任何方法完美地恢復出未承載插入水印的原始圖象。
圖23說明一綜合決定的例子，它被反映在圖22中流程的步S38，對應於步S35的判斷結果。如圖23所示，在對於被懷疑盜版部分的所有幀中或者甚至在其中的一幀中得到判斷結果(a)的情況下，綜合決定的是結果(1)。當對全部幀得到判斷結果(b)或(c)時，綜合決定的結果是(2)，在大多數幀獲得判斷結果(b)或(c)，而在某些幀獲得判斷結果(d)或(e)的情況下，綜合決定的結果是(3)。在某些幀中出現判斷結果是(b)，(c)或(d)時，綜合決定的結果是(4)，而在全部幀的判斷結果是(e)時，綜合決定的結果是(5)。
至此，已經詳細說明了作為水印信息的版權指示的插入，現在將說明拷貝限制信息對活動圖象的插入，以及帶有記錄的拷貝限制碼之活動圖象存儲介質的視頻回放和記錄。
如前所述，拷貝限制信息的插入遵從CPTWG/DHSG發表的Callfor Proposals的精神，並且在這方面把下面項(1)～(10)所表示的看成是本發明的基本思想。
(1)如前面所說，按照CPTWG/DHSG的DHS水印概念已基本上被分離，並採用了二種信息。
第一種是拷貝控制方式指示信息。該信息不作為水印處理，但它是一組由硬體處理的明確的控制信息。
第二種是呈現版權的信息。該信息作為水印放在活動圖象數據中。為控制拷貝或複製不必要檢測水印。
本發明的基本思想是結合使用這兩種分離的信息。
(2)根據CPTWG/DHSG，在Call for Proposals中拷貝控制方式包含三種方式，並且不限於這三種方式。至少，加入允許複製任意次數的「any-copy mode」，以建立至少四種拷貝控制方式。這四種控制方式示於圖24。
(3)作為拷貝控制方式的擴展，也可以採任何根據複製的世代數(generations)限制的設計方案，根據複製中子拷貝數限制的設計方案，以及其中結合第一和第二設計的限制設計方案。
(4)拷貝控制方式的指示信息(稱作「拷貝控制碼」)被規定(存儲)在整個活動圖象文件的控制信息區，以及構成活動圖象的幀組或每個幀的控制信息區中，在一介質驅動器例如視頻記錄/回放裝置中，拷貝控制碼是直接通過硬體方式處理，所以，拷貝控制方式被可靠地檢測出並進入視頻記錄操作，並且普通觀眾能被防止盜版活動圖象數據。
(5)一介質，它能進行視頻記錄並且具有一防寫區，包含的數據區可供一般用戶記錄/回放圖象，還有一受保護的控制數據區，銷售商初始時對其寫入數據，並且至此以後它只能接受硬體方式的處理，在此情況下，拷貝控制碼被寫入此受保護的控制數據區，並能防止用戶改變。
(6)在呈現版權的信息作為水印被插入的情況下，如前所述可見水印的方案完全被採取，並且可見水印被插到活動圖象數據區的數據中。
(7)而且，為了強化防止盜版，除可見水印外，一種難以視覺發現的偽裝水印(即「invisible watermark」)完全可以插入所需要的已選擇的大量幀中。在此情況下，被附加插入的水印一種是寫在空間域的，從易於處理的觀點看，它比另一種在轉換成頻率域以後被寫入的更符合要求。
(8)寫入活動圖象數據區的可見水印(也包括在前面項(7)的附加插入的不可見水印)只有在懷疑盜版的時候才查驗，在通常的視頻記錄/回放或在廣播，通信等等傳送過程中，水印僅僅當作部分常規活動圖象數據對待，任何特別的處理例如水印檢測是不要求的，在這點上本發明的水印與由CPTWG/DHSG發表的Call for Proposals中建議的DHS水印基本上不同。按這種方式，本發明的可見水印在通常處理中不需要被檢測，所以視頻記錄/回放裝置可以做得結構簡單，價格低廉。
(9)可見水印是直接插在活動圖象幀的數據中間，活動圖象數據可以是模擬型或者是數字型。另外，在包含這種可見水印的活動圖象是存放在計算機裡，被記錄在成套節目的介質上或以廣播或通信的形式被傳送的情況下，它可能作為原始活動圖象而被保持，經受A/D或D/A轉換，依照MPEG方法或類似辦法被壓縮及編碼，或/和被加密。這種不同的處理應當根據活動圖象的使用目的或根據用於活動圖象的裝置的功能而被選擇。作為例子，當活動圖象存儲在數字介質如CD-ROM上時，數字活動圖象通過MPEG方法被壓縮然後再記錄，以降低對存儲容量的要求，這是受歡迎的。
(10)本發明的拷貝控制碼設置在保留位的區域，作為包含在現有的介質(如錄像帶或CD-ROM)或現存的廣播/通信協議(如電視廣播或網際網路通信)中的控制碼。於是，涉及活動圖象採納本發明方案設置的裝置，介質，協議，內容，處理方法等等，能重新做成與迄今廣泛使用的現存方案兼容。更詳細說，該兼容性表現如下由裝置以及遵照本發明的新方案的處理方法產生的介質協議或內容包含拷貝控制方式和可見水印。基於常規方案的裝置和處理方法能類似於對待常規方案的介質，協議或內容那樣來處理它們。實際上，基於常規方案的裝置和處理方法中，拷貝控制碼是規定了但未被使用(也就是，視頻記錄或視頻回放的請求都按any-copy方式執行)，並且可見水印保持原封不動(被記錄，被呈現或被傳送)就像活動圖象數據部分一樣。
·基於常規方案的介質，由裝置產生的協議或內容和處理方法不故意地包含拷貝控制方式和可見水印。遵從本發明的新方案的裝置和處理方法，能類似於遵從新方案的介質，協議或內容中所包含的控制碼那樣管理控制碼和水印。實際上，拷貝控制碼等效於被清除，把新方案情況下的any-copy方式進行的設置被認為拷貝控制方式。
這種兼容性使得在使用新方案時本發明的新方案和常規方案共存，並且允許新方案的裝置，處理方法，介質等等廣泛推向市場而不發生混亂。
在此要指出由於下列原因這種兼容性在一開始能被保證拷貝控制碼被設在保留位的區域，在CPTWG/DHSG的拷貝控制方式中缺少的any-copy方式被加入，而此any-copy方式設為位清除碼。在由CPTWG/DHSG假定只用三種拷貝控制方式，這種兼容性不能保證，並且新方案的裝置和處理方法將不能接受常規方案的介質，協議或內容。反過來，常規方案的裝置和處理方法也將不能接受新方案的介質，協議或內容。
如上面項(1)-(10)所說明的，按照本發明，拷貝控制信息和水印信息被用在明確可區別的狀態，兩種信息相互獨立被設置，處理和使用。因此，本發明歸結起來具有下列特徵(a)-(h)(a)本發明的最重要特徵是兩種信息如上所述可區別開也可聯合使用，從而，一種信息起控制允許/拒絕拷貝或複製的作用，而另一種信息隱藏並保留在活動圖象中起驗證版權資訊的作用。兩種功能的協同作用形成了本發明的特徵。它產生的作用實質上不同於前面由CPTWG/DHSG建議的「DHS水印」。
(b)示於圖24的四種拷貝控制方式被具體化，並且記錄的允許/阻止或回放的允許根據示於本圖的詳細說明給出，以響應視頻記錄或回放顯示的請求。
特別在one-copy方式下，子拷貝(副本)能被形成，但形成的副本被設定在no-more-copy方式，所以相應於孫輩的拷貝不能被形成。在每個no-more-copy和never-copy方式下，回放顯示被允許，但視頻記錄被拒絕。相應地避免了形成大量非法拷貝。
(c)any-copy方式被加入作為新拷貝控制方式，並且在本發明的新方案中被確定為一正式或常規方式，該方式甚至在遵從新方案的裝置或處理方法中對複製或拷貝均不施加限制，它等效於在常規視頻裝置中視頻記錄不被拒絕的效果。此方式的正常識別作用是實現新方案與常規方案間的兼容性，更具體說，目前，有大量的活動圖象成套節目和內容是基於常規方案的視頻記錄，常規方案的視頻裝置已經廣泛深入到家庭及辦公室，常規方案的廣播和通信在世界各地繼續進行，在這種情況下，本發明據此提供的辦法，此新方案推向市場不會造成混亂，多種方案的世代(generations)確實在變化，儘管是緩慢地進行。
(d)原始活動圖象的版權持有者能夠確定他/她是否允許他/她的顧客(如用戶和觀眾)去複製活動圖象，並且能以拷貝控制碼的形式指定他/她的顧客是在活動圖象介質範圍還是在廣播或通信的數據流範圍。這個願望將由採用本發明新方案的設備來評價。
(e)作為拷貝控制方式的擴展，變得有可能對子拷貝的數量設置某種限制，或/和對派生產物的世代數(generation numbers)設置某種限制。該限制可由原始版權持有者設置，也能在活動圖象的銷售/發行中明確地指示。
(f)拷貝控制碼不作為水印而是作為明確的控制信息設置的事實，使得能夠直接由硬體管理，帶來控制信息能可靠地被檢測的以下效果，並且用戶的任何非法操作能被排除。特別是當控制信息被寫在存儲介質的存儲保護區時，用戶不能刪除或操作控制信息，版權持有者的權力被保護。
(g)在錄像帶，廣播，通信或之類中，拷貝控制碼被設在活動圖象的每個幀或每組幀中。因而，在活動圖象的傳輸/廣播/通信期間拷貝控制碼正常地被檢測。甚至視頻記錄在活動圖象的任何中間部分啟動，拷貝控制方式迅速被確定(一秒鐘以內)，並且視頻記錄允許或拒絕的支配發生作用，在此情況下，不像DHS水印的檢測，拷貝控制碼的漏檢非常少。
(h)當然，拷貝控制碼不能產生任何壞的影響例如，在活動圖象的顯示回放中顯示圖象的失真，且不提供給觀眾任何討厭的感覺。
另外，如前面所說的可見水印的插入，相對於由CPTWG/DHSG發表的Call for Proposals，具有下列特徵(i)～(k)(i)當水印被插入活動圖象的數據中間時，在視頻記錄或回放期間，為控制拷貝或複製的這種目的用不著正常檢測水印，在這點上，可見水印實質上不同於CPTWG/DHSG的DHS水印。結果，視頻記錄裝置或廣播/通信的接收裝置的處理過程變得非常簡單，並且活動圖象高速傳送等可以實現，不出現任何問題。
(j)可見水印作為活動圖象數據部分被插入，並適用於活動圖象的全部應用方面，此外，水印在廣播傳送，通信之類中及在常規視頻處理(如視頻記錄/回放，A-D/D-A變換，壓縮/擴展，及加密/解密)中完全不降低處理能力，以外，水印本身是堅固的。
(k)當活動圖象在幀饋送方式或慢運動方式被顯示時，可見水印易於視覺清晰觀查，當版權指示以明顯的形式被插入時，觀眾能迅速注意到版權指示。不像DHS水印那樣，版權指示不必常規檢測，僅當校驗版權的所有權時，利用這種方法可進行確認。
為成功實現本發明的上述特徵其性能方面結合參考附圖將說明如下。圖25解釋插入水印信息和拷貝限制信息的系統的基本操作。參看本圖，水印信息如前面所說由水印插入設備51插入原始活動圖象50中。還有，拷貝限制信息插入控制(數據存儲)區。插入後的活動圖象由MPEG編碼器52進行數據壓縮。那時活動圖象存儲介質已被生成。介質的數據區載有加水印活動圖象53，而介質的控制區載有拷貝限制碼54。
圖26根據本發明遵照記錄或回放活動圖象介質內容的請求，解釋了視頻記錄/回放裝置的操作。參照本圖，對應於視頻記錄或回放的請求，活動圖象存貯介質被置於介質驅動器55中，根據回放存貯在存貯介質中的活動圖象的請求，由MPEG解碼器56擴展被壓縮的數據，在允許回放的情況下，由顯示設備57呈現加水印活動圖象(53)的顯示59，根據視頻記錄的請求，由介質驅動器55判定拷貝限制碼(54)的內容，在視頻記錄允許的情況下，由視頻記錄設備58創建承載加水印活動圖象61和拷貝限制碼62的一個新的視頻記錄盤。
圖27是用來解釋版權保護方案的圖，該方案既利用拷貝限制信息又利用水印信息，圖的上面部分說明由活動圖象的原始版權持有者創建活動圖象數據的過程，儘管，具體說明類似圖25，其意圖是闡明水印信息和拷貝控制信息的處理，基本上彼此分開和獨立。首先在水印插入65時，水印信息被插入到原始活動圖象50中，從而形成一個加水印的活動圖象66，然後，利用拷貝控制信息實現控制指定67，從而產生承載在活動圖象數據上的控制信息。
更準確地說，在原始版權持有者已形成活動圖象以後，他/她可以插入一個表示活動圖象版權等的水印，水印的插入應該最好符合前面的可見水印方案，然後，原始版權持有者或傳輸者指定在控制數據區中的拷貝控制信息，控制數據區至少包括兩類區，其中一類區集中地規定全部活動圖象信息(一個內容)而另一類區是規定活動圖象的每一幀或它的每一個幀組的區域，在活動圖象數據被一次性處理的情況下，例如磁帶形式的存貯介質，或廣播/通信的實時傳輸之類，重要的是附加控制信息，尤其是後者，這樣，得到了帶有控制信息的加水印活動圖象。
圖27的中間部分說明所形成的活動圖象的發行和分配過程，這方面包括四種類型，成套節目發行70,71，廣播傳輸72,73，通信傳輸74、75以及用計算機傳送和複製76,77。
同圖27所示版權保護方案一致的活動圖象的第一種方式，活動圖象存儲在任何成套節目介質上，作為商品被發行，成套節目介質有不同形式，如模擬型錄象帶，CD-ROM,MO盤，DVD和數字型錄像帶。因此，遵照成套節目介質的格式，活動圖象被寫入到每種成套節目介質中，在這個時候，活動圖象常常要經D-A轉換，基於MPEG方案的數據壓縮之類，以及加密等，在作為商品發行後，成套節目介質被放置到具有讀出功能的裝置(如VTR或CD-ROM播放器)中，將其進行所需的處理，如解密，數據擴展，接著，活動圖象數據在設備中實時地被恢復，並送去處理如圖27下面部分所示。
圖27所示的活動圖象的第二種方式，活動圖象是由廣播分發，廣播包括地面廣播，有線電視，衛星廣播等，此外，它分成模擬廣播和數字廣播，廣播臺把活動圖象和附加的控制數據以合適的格式結合起來(如果需要，在數據壓縮和加密以後)並發送它們，接收廣播的接收裝置，在執行所需處理如解密和數據擴展以後，實時地接收活動圖象數據。
圖27所示的活動圖象的第三種方式對應於活動圖象用通信分發的情況，通信包括很多新形式如視頻點播，電視會議，網路遊戲，網際網路信息檢索及電子郵件附加，而且，通信網絡包括許多類，如有線/無線/移動類型，而通信協議包括許多種，如果需要，通信的發送器能使帶有控制信息的活動圖象數據經受處理如數據壓縮和加密，於是，他/她按每種通信方案規定的格式傳送數據，能接收發送數據的通信接收器實時地接收活動圖象數據(在執行所需處理如解密和數據擴展後)。
圖27所示的活動圖象的第四種方式中活動圖象由計算機存貯，結果數據文件被傳送或複製。這種方式還包括各種情況，所考慮的一種情況，那裡的活動圖象由某用戶在同一個人計算機上備份複製。一種情況，那裡的活動圖象在LAN上傳送給另一用戶並被複製，一種情況，在那裡活動圖象在計算機廣域網上被傳送和複製等等。應該考慮，在這種情況中，活動圖象通常以準備在數據文件中的任何所需要的格式傳送和複製，而且，在實際情況下，一計算機用戶他是擁有活動圖象編輯工具的專家，他能管理活動圖象數據和拷貝控制信息。
圖27的下面部分說明用上面分發方式各種情況拷貝的活動圖象數據的記錄和回放過程，雖然，圖示類似於圖27，讀出/接收設備80，顯示設備81和以分發方式拷貝的視頻記錄設備82被配置以代替介質驅動器55，MPEG解碼器56，顯示設備57和視頻記錄設備58，以對應於任一種分發方式恢復的數據，由水印活動圖象68，拷貝控制信息69組成，它們由讀出/接收設備80處理。
活動圖象讀出/接收設備80通常裝有回放顯示設備81或/和視頻記錄(存貯)設備82，這些設備由用戶請求顯示或/和記錄活動圖象，因此，本發明方案的特點在於，根據請求，在讀出/接收數據中所包含的拷貝控制信息控制是否活動圖象將實際輸出(被記錄或/和顯示)，以允許或阻止圖象輸出，特別是，在同本發明的方案一致的讀出/接收設備80中，拷貝控制信息由硬體來處理，因此，它不能由用戶有意改變。此外，對活動圖象，拷貝控制信息亦可在讀出/接收設備80中每幀或每幀組地進行檢測，因此，即使在成套節目介質(尤其是錄象帶)從活動圖象的中間部分被讀出，或廣播或通信從活動圖象的中間部分被接收的情況下，輸出控制能立即實現。
如圖27的下面部分右側所示，當顯示(回放)請求是允許時帶有水印信息(特別是可見水印)的活動圖象被顯示。活動圖象的讀出/接收設備80對水印信息完全不執行任何專門的處理，它亦不檢測水印信息，不管是否具有水印信息，設備80操作執行同水印信息無關的普通活動圖象的顯示，此外，可見的水印提供使觀察完全沒有討厭的感覺。
在通過允許視頻記錄形成的複本中，與原始活動圖象中相同的水印信息(特別是可見水印)被插入到在數據區中存貯的活動圖象數據61中，此外，為子拷貝的拷貝控制信息62，根據本發明的方案的規定按硬體方式被寫到控制數據區，特別是，no-more-copy方式被寫入到通過one-copy方式接受的子拷貝中。
這裡以什麼方式形成複本，取決於使用的活動圖象讀出/接收設備，最一般的方式，複本對觀眾以成套節目介質的形式輸出。這種方式，對應於在其中存貯活動圖象的錄象帶被複製的情況，或者相當於廣播節目被接收，以便在MO盤或DVD中記錄活動圖象的情況，在這種方式中，輸出介質可回過來以成套節目介質分發處理，如圖27中部左邊所示，從較高等級的應用來說，活動圖象作為個人計算機的計算機文件之類存貯。在這種方式中，在圖27的下部得到的輸出活動圖象存貯如圖27的上面右邊所示，可以以控制信息承載在活動圖象數據上的形式加到一個新的分發路徑上。這樣，本發明的方案能通過任何想要的分發路徑或處理路徑，例如成套節目介質，廣播，通信或計算機傳輸，不需電子圍牆(fence)的介入。
而且，傳統的方案可當作在本發明方案中拷貝控制信息被清為零(未附加)，在這當中，讀出/接收設備80沒有處理拷貝控制信息和阻止用戶的請求功能(從而，允許所有請求)，水印信息實際上亦不具備。這些事實意味著，即使當傳統的方案和本發明的新方案在圖27說明的全部操作中混合使用，完全不會發現任何障礙，因此，已經很難以硬體方式限制拷貝或複製(這種狀況相當於按照如圖24所示的本發明的any-copy方式)，所以可理解，通過引用，像CPTWG/DHSG的詳細說明(圖1)或本發明的詳細說明中拷貝控制方式(圖24)，版權持有者的保護得以實現的情況下，在保持同擴展的傳統系統兼容性同時，為了擴展拷貝控制方式，CPTWG/DHSG(圖1)的詳細說明是不夠的，因此本發明的詳細說明(圖24)是必須的。
圖28是拷貝控制碼的示例表，用來實現圖24所示的拷貝控制方式，在圖28的例子中，通過2位碼來表示4種拷貝控制方式，例如，one-copy方式，對原始盤碼「01」表示允許視頻記錄，而「10」表示拒絕視頻記錄被設置作為對子拷貝即複製盤的碼。
附帶地，本實施例的2位表達中「00」表示ony-copy方式，這個事實對於兼容其中無拷貝限制的常規方案是重要的，關於其它三種方式，在本實施例中所選擇的表示是固有的，但並不總是絕對的。
作為另一實施例，拷貝控制方式完全可以用3位表示，並且在這種情況下，any-copy方式亦可以如本發明的意義編碼成「000」。
活動圖象數據的基本控制信息，包括拷貝控制碼，其版權指示等應該存貯在所希望的位置上，使一般用戶不能擦除，某些成套節目介質，例如某些MO盤或DVD具有不同於一般數據區的專門硬體方式保護的數據區，在這種情況下，可推薦把拷貝控制碼，原始版權持有者的版權指示等寫到專門的保護區中。
圖29顯示了讀出/接收設備的結構方塊圖，用於解釋其中拷貝控制碼如何被操作，參見本圖，讀出/接收設備83包括用於讀出活動圖象數據的數據讀出部分84，用於顯示數據讀出的回放顯示部分85，用於讀出拷貝控制碼的控制碼讀出部分86，當允許視頻記錄時，用於產生拷貝圖象數據的視頻記錄部分87，以及為對子拷貝寫入控制碼的控制碼寫入部分88。
在回放和顯示輸入的圖象信息時，讀出/接收設備83操作發送由數據讀出部分84讀出的活動圖象數據給回放顯示部分85，以便回放和顯示活動圖象。此外，在產生輸入活動圖象數據拷貝時，控制碼讀出部分86讀出輸入的活動圖象數據的拷貝控制碼，在這當中，如果活動圖象數據是可被複製的，控制碼讀出部分86允許視頻記錄部分87產生通過數據讀出部分84讀出的活動圖象數據的拷貝，並把活動圖象數據的控制碼提供給控制碼防寫部分88。然後，控制碼寫部分88輸出提供的更新控制碼。
其次，將說明在整個活動圖象數據中所存貯的拷貝控制碼的格式，通常，活動圖象數據具有巨大的信息量。即使當它們靜止地存貯時，存貯介質包括在任何所需圖象幀被觀察的同時，能看到整體控制信息(如整個活動圖象數據的頭部的控制信息)的那些存貯介質(如計算機中存貯器，MO盤及DVD)，包括在任何所需圖象幀被觀察時不能看到整體控制信息的那些存貯介質(如模擬錄象帶和數字錄象帶)，此外，在活動圖象數據被實時傳送的情況下，例如，那裡他們正在廣播或通信，或正在從DVD上回放，實質上只有少量活動圖象幀在短時間內被傳送，不能看到用於控制整體的信息(即使該信息在傳送的開頭部分發送)。
因此，特別在磁帶型介質上存貯活動圖象，或在廣播或通信中發送活動圖象數據的情況下，重要的是連續地貯有主要控制數據如拷貝控制碼(在任何存貯位置，或在傳送的任何時間點)，介質的格式或傳輸的格式(協議)通常利用一個部分提供(稱頭標)，這裡指明了，每幀、各幀的每個子部分，或每幾幀到幾十幀的控制數據，因此，拷貝控制碼最好亦應該作為某些這種控制數據而被設置。
圖30顯示了MPEG1及MPEG2的視頻格式，以便解釋拷貝控制信息的實施例，這裡，作為隨機存取單元的幀組的最小單元是「GOP」，並且相對於一序列頭標「SH」的一個時間周期中的信息等包含在GOP的頭部，在SH和GOP兩部分都準備了為了將來擴充的數據區(序列擴充數據，組擴充數據)，因此，同本發明一致的拷貝控制碼能設置在數據區。
其次，將說明拷貝控制方式的擴充，通過擴充拷貝控制方式限制子輩(child generation)的複本的數目(LC)，和/或限制後裔的輩份數(LG)是可能的。根據這個觀點，圖24所示的說明中的one-copy方式相當於此處子拷貝數無限制(無數)，而輩份數限於壹，而no-more-copy和never-copy方式相當於此處子拷貝數限於零，此處輩份數限於零，在常規情況中無拷貝限制時(在any-copy方式)，子拷貝數是無限的而輩份數亦是無限的。
設置包括限制子拷貝數LC和限制輩份數LG的實施例說明如下，首先，配備了下列3位表示控制方式·CCC0 0/1總之，目前允許複製為(0)，否則為(1)。
·CCC1 0/1子拷貝數不限制(無限)為(0)，否則為(1)。
·CCC2 0/1輩份數不限制(無限)為(0)，否則為(1)。
此外，準備了2個合適大小的完整區域，其中設定子拷貝LC的限制數和輩份LG的限制數。
當用上面3位表示時，方式設置any-copy=000,one-copy=001,no-more copy=101及never-copy=111，此外，僅有子拷貝限制數被設置成「010」，僅限制輩份數設置成「001」，當兩者都限制則在開始時設置成「011」。
圖31顯示了按照對視頻記錄的請求，用擴充拷貝控制方式執行的過程的流程，在圖中，為子拷貝(一複製盤)設置的控制碼以標記「#」繼後。
參考圖31，當過程開始後，在步S50接收視頻記錄請求，在下一步S51，指示是否允許複製或拷貝的碼CCC0的值被判定，如果該值是「1」，在步S52，拒絕視頻記錄，於是，過程結束。
在允許複製的條件下，用於子拷貝的3位內容被設置成同父拷貝相同，也就是步S53的同原始盤相同。然後，在步S54判定是否限制拷貝數目的碼CCC1的值，如果碼CCC1是「1」，拷貝數被限制，因此，在步S55，從父拷貝值LC中減去1得到的值作為子拷貝的拷貝限制數LC#，接著，在步S56判定是否數LC#已變成「0」。當數LC#已變成「0」，在步S57子拷貝的碼CCC0的值設置成「1」，表示阻止複製，然後，控制流轉到處理步S58，當在步S54，碼CCC1不為「1」及在步S56，數LC#不為「0」時，控制流亦轉到步S58的處理。
在步S58-S61，對於輩份數方面，類似於步S54-S57的處理被執行，從父輩值LG中減去「1」得到的值作為子輩輩份限制數LG#。最後，在步S62，為子拷貝或複製的視頻記錄被執行，並為子拷貝設置拷貝控制碼，然後，結束處理，接著，在步S63-S68檢查是否父拷貝不再能形成子拷貝，以這樣的方式，在視頻記錄結束以後，連續地對父拷貝的拷貝限制數LC減1，父拷貝的拷貝控制碼在步S68設置。
順便說一下，在步S55中亦允許使用不從數LC中減「1」的方法，而且，允許事先由版權持有者在創建父拷貝時，設置的子拷貝的限制數被存貯作為值「LC0」，且該值「LC0」在步S55代入到數LC#中，在這個時候，步S56和步S57被取消，步S55後跟著步S58。
圖32是用來解釋由創作者在成套節目介質中創建原始活動圖象的過程，成套節目介質的發行和分支，以及由觀察者對活動圖象的視頻回放/記錄的過程圖，示例中成套節目介質是MO盤，DVD或數字錄象帶，圖32主要在於改變了圖27的說明形式，因此，省略詳細說明，在圖32中，在活動圖象被存貯到成套節目介質之前，根據步S73的MPEG方案進行了數據壓縮，在回放和顯示活動圖象中，在步S77用MPEG方案將被壓縮的數據進行擴展，相反，在記錄和複製請求時，複製該被壓縮的數據不經MPEG方法處理。正如至此所陳述的，在記錄和複製之前，在步S81檢查拷貝控制碼，因此，記錄有時被拒絕。此外，這樣通過記錄和複製得到的成套節目介質被送到朋友之類處，並在用戶之間分發。
最後，根據本發明，使插入水印和拷貝限制信息的系統具體化的計算機系統結構，及如何從存貯介質在這種計算機系統中裝載程序，這些程序用來插入水印和拷貝限制信息，這些將分別參考圖33和圖34予以說明。
圖33是顯示計算機系統結構的方塊圖，該計算機系統體現用來插入可見水印和拷貝限制信息的系統，參見本圖，該計算機系統包括一個中央處理單元(CPU)91，用來控制整個系統，存貯器92用來存儲帶有插入水印和拷貝限制信息的活動圖象，一些控制信息項，用來選擇水印插入幀號及用來確定水印信息的插入位置；一主存貯器93，其中存貯用於插入水印信息和拷貝限制信息的程序，按CPU91運行的次序被暫存；輸入/輸出設備94，它用於輸入和輸出活動圖象數據等，還包括通信控制設備95，用於發送和接收活動圖象數據等，例如通過網絡輸入和輸出。
圖34解釋了以插入水印信息和拷貝限制信息的程序加載到計算機，參考本圖，計算機100包括計算機本體101和存貯器102，計算機本體101可以從活動存貯介質104，以程序等加載，亦可以通過網絡103從程序提供者那方面用程序等加載。
基於本發明的程序和在流程中顯示的程序被存貯在存貯器102中，並由計算機本體101執行之，這裡，存貯器102是以隨機存取存貯器(RAM)或硬碟作為例子。
除了用作插入水印信息和拷貝限制信息的程序外，在活動存貯介質104中存貯一程序，該程序用於恢復還沒有插入水印信息等的原始圖象的恢復處理，水印插入等亦可通過在計算機100中加載程序實現，能用作為活動存貯介質104的是市場上買得到的及可分發的任何存貯介質，如存貯卡，軟盤，CD-ROM(緊湊盤只讀存貯器)，光碟或磁光碟，而且，水印信息等的插入亦可用這樣方法實現，即用於插入水印信息和拷貝限制信息的程序通過網絡103從程序提供者一側送到計算機100一側，以便裝載。
如上所述，本發明提出一種新的方案，用於保護活動圖象的版權(簡明地，如同由CPTWG/DHSG設置的)，該方案可用在使用活動圖象的很寬範圍內，特別是該方案能用作活動圖象數據的創建和存貯，其傳送和接收，回放/顯示及其記錄/複製，以成套節目介質形式廣播傳送，通信，計算機傳送等形式的所有方式分發，具體地，在下面給予陳述a)作為版權保護方案，一種用拷貝控制方式限制自身複製的方案，同基於加水印活動圖象數據防止擦除版權指示的方案聯合使用，從而實現了兩種方案疊合作用。
b)基於拷貝控制方式的保護中，不僅one-copy方式，no-more-copy方式和never-copy方式的規範已實現，而且，any-copy方式同樣地已實現。
而且，在拷貝控制中，子拷貝限制數的方式，和/或輩份限制數方式已實現，作為一種功能，原始版權持有者可為他/她的活動圖象的作品設置一個合適的拷貝限制，此外，一般來說，不僅原始版權持有者的權利，而且購買/獲得作品的用戶權利亦要考慮拷貝限制，如象在本發明中，各種各樣的(以及適應性強的)限制拷貝的方法將為把拷貝限制委託給社會調整打開路徑。
c)拷貝控制碼規定在特殊的保護數據區中，並且在讀出/接收設備中被硬體操作，避免由用戶故意改動此控制碼這是有用的。
d)在磁帶類型介質的讀出和廣播/通信之類實時傳送中，拷貝控制碼都能正常地和連續地被檢測，因此，拷貝限制在很短的任何時間(一秒內)能正確地被判斷。
e)本發明的拷貝限制方案包括常規的方案，如任意拷貝(any-copy)方式，所以同常規的方案完全兼容，這個事實保證本發明的新的方案採用的裝置，介質，廣播/通信方案等，無任何麻煩地在常規方案的整個系統中使用和服務，這為版權保護的新方案擴展到社會不發生混淆提供基礎，也是本發明的重大效果。
f)像版權指示這類信息以水印形式，特別是以可見水印的形式插入到活動圖象數據中，因此，版權指示能在靜態圖象中，以目視清楚可見的形式，保持在活動圖象數據的任何地方，不會損害原始圖象的質量，不會給觀察者帶來任何不舒服的感覺。
g)水印被插入在以不規律間隔選擇的幀的隨機位置上，一般用戶不會注意到水印的存在，即使當他們注意到水印存在，他們不能移去該水印，不跟蹤而移去可見水印，並得到接近原始圖的活動圖象這是非常困難的，而對企圖非法盜版的經銷商，這是白幹活，因此，基於水印的原始版權持有者的這種表示法具有很安全的效果。
h)因為在本發明中，水印信息不用作拷貝限制的目的，因此在普通觀察者的視頻記錄裝置中不需要檢測，此外，在所有活動圖象處理級上，水印僅作為活動圖象數據的一部分處理，結果，在活動圖象處理的算法和性能上，水印完全不產生任何壞的影響，而且，水印不易因各種圖象處理而變壞，這種版權指示能被長時間支持。
權利要求
1．水印插入裝置，用來把水印信息插入到由大量幀組成的活動圖象中，它包括幀選擇裝置，用於從大量幀中以不規則間隔選擇一些幀，將對這些幀插入水印信息；及水印信息插入裝置，把所說的水印信息插入到所選擇的幀中。
2．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說的水印信息，當活動圖象停頓時，人的肉眼可看到，所說幀選擇裝置選擇一些幀，以使所插入的水印信息在所說的活動圖象中無法辨認。
3．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說的幀選擇裝置，用受控條件下產生的隨機數值，確定要被選擇的幀。
4．根據權利要求3的水印插入裝置，還包括活動圖象存貯裝置，用來存貯所說水印信息已被插入的活動圖象，並與指示所說已插入水印信息的幀的信息一起存儲。
5．根據權利要求3的水印插入裝置，還包括活動圖象存貯裝置，用來存貯指示受控條件的信息，並與已插入水印信息的活動圖象一起存儲。
6．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說的水印信息插入裝置，通過使用在受控條件下產生的隨機數值，確定在所說被選擇的要插入水印信息的幀中的位置。
7．根據權利要求6的水印插入裝置，還包括活動圖象存貯裝置，用來存貯在所說被選幀中所說水印信息插入位置的信息指示，並與已插入水印信息的活動圖象一起存儲。
8．根據權利要求6的水印插入裝置，還包括活動圖象存貯裝置，用來存貯受控條件的信息指示，並與已插入所說水印信息的活動圖象一起存儲。
9．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說水印信息插入裝置，選擇預先準備好的很多種水印信息中的任一種，然後插入所選擇的水印信息。
10．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說的水印信息插入裝置選擇預先準備好的很多種圖案中的任一種，然後，除了插入所說的水印信息外，插入所選擇的圖案。
11．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說的水印信息插入裝置，除了所說水印信息外根據所說幀選擇裝置選擇的幀號插入圖案，這幀號表示了在活動圖象中所說所選擇幀的位置。
12．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說幀選擇裝置選擇一些幀，這樣所說的所選擇幀，可以不連續。
13．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說水印信息插入裝置，把所說水印信息插入到依次由所說幀選擇裝置選擇的幀中的任一幀。
14．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說水印信息插入裝置，在插入所說水印信息時，確定一部分活動圖象的顏色和色調密度，該圖象部分圍繞在每個所說的被選擇幀中所說水印信息要插入的位置，所插入的水印信息的顏色和色調密度，已根據確定結果被調正。
15．根據權利要求1的水印插入裝置，還包括部分圖象存貯裝置，用來存貯那些在所選定幀中部分圖象，那些部分圖象，經所說水印信息插入裝置插入所說水印信息後，已被遮蓋起來。
16．根據權利要求1的水印插入裝置，還包括拷貝限制信息插入裝置，用來插入限制活動圖象拷貝的拷貝限制信息到一區域，在該區域中用來控制所說活動圖象的數據已被記錄。
17．根據權利要求16的水印插入裝置，其中拷貝限制信息形成可檢測任何所說水印信息的硬體方式。
18．根據權利要求16的水印插入裝置，其中拷貝控制信息是指出允許不限次數地拷貝所說活動圖象的方式；允許只拷貝一次所說活動圖象的方式；拒絕新拷貝的方法，及完全拒絕拷貝方式中任何一種方式的信息指示。
19．根據權利要求18的水印插入裝置，這種裝置同樣可用在對視頻記錄不做任何限制的裝置上，因為這種方式它允許所說的任意次數的拷貝。
20．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說的幀選擇裝置，每隔第二規定的幀數，選擇第一規定的幀號。
21．根據權利要求1的水印插入裝置，其中所說的幀選擇裝置，根據受控條件下所產生的隨機數值，每隔第二規定的幀數選擇一些幀。
22．活動圖象記錄裝置，用於記錄由大量幀組成的活動圖象，包括判別裝置，根據拷貝限制信息，響應關於記錄所說活動圖象的請求，判斷是否活動圖象要被拷貝，在活動圖象中，用作拷貝限制條件的拷貝限制信息指示被插入到記錄有幀控制數據的區域；拷貝裝置，根據所說判別裝置的判別，拷貝所說的活動圖象。
23．把水印信息插入到大量幀組成的活動圖象中的方法，包括如下步驟按不規則間隔，從大量幀中，選擇將要插入水印信息的幀；並且把所說水印信息插入到選定的幀中。
24．根據權利要求23的水印插入方法，其中所說水印信息有一尺寸，該尺寸要足夠大，當圖象成為靜止時，肉眼足以看到所說水印信息。
25．根據權利要求23的水印插入方法，其中，所說水印信息插入到一定數量的幀中，在這些幀中插入的所說水印信息在活動圖象中是不可能辨認的。
26．根據權利要求23的水印插入方法，其中限制活動圖象拷貝的信息同其中已插入所說水印信息的活動圖象一起被記錄。
27．計算機可讀存貯介質，用來操作計算機把水印信息插入到由大量幀組成的活動圖象中，其執行功能為按不規則間隔，從大量幀中，選擇將要插入水印信息的幀；及把所說的水印信息插入到所選定的幀中。
28．存貯介質，存貯由大量幀組成的活動圖象，其中活動圖象存貯介質存貯活動圖象，當所說的活動圖象已成停頓時，在活動圖象中可視水印信息人眼可見，水印信息被插入不規則間隔的一些幀中，所以，在所說活動圖象中水印信息是不可見的。
29．根據權利要求28的活動圖象存貯介質，其中，為拷貝所說活動圖象的限制條件的拷貝限制指示信息，被插入到所說活動圖象區中，在活動圖象中控制數據已被記錄。
全文摘要
本發明涉及把水印信息插入到活動圖象中的一種設計方案,水印信息表示的活動圖象的版權所有權以不規則的間隔插入在活動圖象的一些幀中。這些幀有這樣的數量,以使在活動圖象中的水印信息肉眼是看不見的。另外,在這些幀中,水印信息的插入位置,根據隨機數值確定,除此之外,拷貝活動圖象的限制信息同水印信息一起被插入。當活動圖象已靜止成為靜止圖象時,水印信息能很容易的用肉眼看到,所以,不合法的如非法翻版之類很易暴露。
文檔編號G11B20/00GK1210315SQ9810842
公開日1999年3月10日 申請日期1998年5月11日 優先權日1997年8月29日
發明者伊藤裕康, 秋山良太, 中川徹 申請人:富士通株式會社