用於模擬視頻的水印方案的製作方法

2023-09-22 11:05:45

專利名稱：用於模擬視頻的水印方案的製作方法
技術領域：
本發明涉及對作為模擬信號發送的視頻加水印的技術領域，並且尤其涉及在視頻信息內包括附加信息。
背景技術：
對視頻信號加水印通常是在視頻本身內包括附加信息。這可以用來提供視頻源的嵌入標識，跟蹤視頻在何地播放以及播放了多久，並且通過視頻將信息傳遞給輔助裝置。用於視頻信號水印的現有技術典型地使用視頻的亮度以模擬格式將附加信息編碼在視頻本身內，以攜帶附加信息。然而，人類視覺系統對亮度信號非常敏感，因此當試圖將附加信息的比特率增加到超過某一點，例如超過120比特每秒時，查看加水印後的信號的人容易覺察到由於對視頻信號進行改變以傳遞附加信息而產生的失真。於是，雖然現有技術的視頻信號水印技術在某些應用中取得了成功，但是這種成功受到了在查看攜帶附加信息的視頻信號的人覺察不到失真的情況下可以實現的比特率非常小的局限。
在以前申請的美國專利申請號SN 10/342704中，其全部內容在此引做參考，本人以及本人的共同發明人認識到，人類視覺系統對色度的敏感度遠不如對亮度的敏感度。因此，我們開發了一種用於對視頻信號進行數字水印的系統，其將水印信號的附加信息插入到視頻信號的色度成分上，而不是其亮度信號上。於是，附加信息被「印」到視頻信號的色度成分上。有利地，雖然可能存在色度成分的顯著失真，特別是當附加信息具有的比特率比通過現有技術可以得到的、覺察不到失真的比特率更高時，但是這種失真不會被人類視覺系統察覺到，假設對其進行適當的管理。於是，相比於現有技術可以得到的比特率，附加信息可以具有更高的比特率，例如可以得到超過150比特每秒的比特率。進一步更加有利地，即使在使用運動圖像專家組(MPEG)-1和MPEG-2編碼系統對被水印有附加數據的視頻信號進行壓縮之後，也能夠從視頻信號中恢復附加數據。
然而，現在以及在可預見的將來所使用的最普通的視頻傳輸格式還是模擬視頻。用於傳輸模擬視頻的一些視頻標準包括NTSC、PAL和SECAM。雖然我們討論的用於附加信息加印的許多現有概念可以用於模擬視頻，例如向色度成分添加附加信息，以及顏色選擇以確定色度成分的哪一部分將攜帶附加信息，因為傳播模擬視頻信號的各種信道的特徵所導致的失真，我們先前所公開的技術不足以保證精確地接收所傳輸的任何水印數據。

發明內容
本人已經認識到，可以改進要以模擬形式，例如NTSC、PAL或SECAM，傳輸的視頻的水印，根據本發明的原理，通過處理模擬信號的數字版本，以向至少一些色度成分——其作為用於至少部分地攜帶所印附加數據的比特的視頻的線的段的一部分——中每一個添加下列之積a)周期性變化的對映(antipodal)波形的值；b)表示所印的附加水印數據比特的值；以及c)可選地，表示添加附加水印數據的點處圖像的本地商業的加權值。
每一段典型地由與連續編號的線像素對應的色度成分組組成。表示比特的線的分段並不必由相同數目的色度成分組成。例如，如果在線上可以使用720個像素，並且視頻為4-2-2格式，那麼第一個比特可以通過該線上的一組前112個色度成分表示，第二比特可以通過線上接下來的一組128個色度成分表示，並且第三比特可以再次通過線上接下來的一組128個色度成分表示。可以是這樣的，存在不屬於任何組的、剩下的色度成分。如果是這樣，不將這些色度成分用於水印目的。例如，使用前述組，忽略線的最後8個色度成分。
每一組色度成分被分成子組。每一子組在時間上對應於周期性變化的對映波形的一個循環的周期。上面的範例特別適用於周期與顯示16個色度成分的時間一樣長的、周期性變化的對映波形，其對應於4-2-2表示中的32個像素。印到一組112個色度成分上的每一比特對應於周期性變化的對映波形的7個循環，而印到一組128個色度成分上的中間比特對應於周期性變化的對映波形的8個循環。雖然附加循環可以用在線上的任何點，或者可以完全不使用，但是優選地使用靠近圖像中間的額外循環，其趨於具有最大活動性，並且因此具有最小的圖像相關性，因而其受益於額外循環所提供的附加穩健性。
對於每一色度成分，顏色選擇處理確定哪一色度部分，即U還是V，更好地攜帶附加水印數據。在美國專利申請號NO.10/673893中公開了一種這樣的選擇處理，其全部內容在此引做參考。指定多數時間被選擇作為為子組更好地攜帶附加數據的色度部分來攜帶附加數據。更具體地，修改選擇處理為其選擇多數選擇的色度部分作為更好地攜帶附加水印數據的子組的那些色度成分，來攜帶附加水印數據。因此，每一這種色度成分已經向其添加了通過下列之積表示的值a)表示被印到色度部分上的附加水印數據比特的值；b)用於特定色度成分位置的周期性變化的對映波形的值；以及c)可選地，在該值被添加的位置附近的圖像的商業功能，例如局部變量。如果可能，其餘的色度成分保持不變。這樣做有助於確保附加數據不成為可見的。
被修改的信號然後被轉換回為模擬NTSC表示，用於傳輸或存儲。
附加水印數據的比特可以重複地印在多個線上的相同段位置。例如，附加水印數據的比特可以被印在連續線上相同位置處多組色度成分上。而且，用於在其上重複數據的每一線上的分段的數據表示並不必是相同的。
在用於NTSC視頻的示範實施例中，視頻每一線的「活動」部分被分為720個亮度像素。每一線的「活動」部分是攜帶想要顯示給觀看者的內容的線部分。注意到，存在NTSC掃描線的附加部分不是活動的，並且在該實施例中不使用。在NTSC視頻中，每一幀具有525視頻線。這些線在NTSC中作為兩個隔行掃描場處理，並且所謂的「奇」場具有263線，而所謂的「偶」場具有262線。在本發明的示範實施例中，只使用480線。它們對應於所謂的「活動」線，即它們是攜帶要顯示給觀看者的內容的線。
優選地，使用4-2-2表示中的視頻執行本發明。注意到，當以YUV格式表示視頻時，每一色度成分中典型地存在兩個色度部分，例如U和V。當以4-2-2表示視頻時，存在360個色度成分，即對於線的活動部分，存在360個U色度部分，其每個與各自V色度部分相關聯。
在示範實施例中，線攜帶3個比特，每一比特由三個分段中的各自一個攜帶，因此線上的色度成分被分成三組，每一組對應於分段，並且表示一個比特。印在線上的第一比特通過線的一組前112個色度成分表示，印在線上的下一比特通過線上接下來的128個色度成分組成的組表示，並且印在線上的最後一個比特通過線上接下來的112個色度成分組成的組表示。每一線上的後8個色度成分不用於水印。112個色度成分由7個1616色度成分的子組組成，並且128個色度成分由8個16色度成分的子組組成。
在示範實施例中，周期性變化的對映波形是正弦曲線信號。可選功能是可以向其添加表示附加水印數據的值的特定色度成分的位置附近的圖像亮度的商業措施。商業功能的範圍例如可以從1至20。概念性地，通過將所印的比特表示與色度部分時的正弦曲線值、以及與色度部分位置處所確定的局部亮度變量的值相乘，確定被添加到所修改的任何色度部分的值。
在示範實施例中，在多條線上重複數據，例如在設置為3對的6條線上。對於一對中的每一條線，使用與在該對中另一線中所使用的表示相反的表示來表示數據。例如，如果在一對的第一線上，1表示1並且-1表示0，那麼在該對的另一線上，例如幀的下一連續線上，-1表示1，並且1表示0。於是，場的每一線使用相同的數據表示，並且幀的每一場使用與同一幀的另一場相反的表示。
根據本發明的一個方面，在本發明的示範實施例中，為組成一個或多個規定序列的一組比特，例如9個比特，分配幀的區域，例如靠近頂部。可以使用這種序列來確定幀中是否有任何水印數據。如果在幀中有水印數據，則序列可以用作標識信號，從而用戶能夠知道幀的水印數據是否是該用戶的。於是，這種序列可以用作預約號，以將用戶彼此隔離。有利地，如果幀不是正被監視的用戶的，那麼可以忽略該幀，從而減少功率消耗和所需要的處理能力。表示這樣的9個比特的規定序列可能需要使用3組6線，共18線，其中每一組6線表示3個比特，以上述方式。
接收器使用所接收的加水印的模擬信號的數位化版本。更具體地，數位化處理應該將數字版本處理成為在對信號進行水印中所使用的相同格式，例如每線720像素，480線，4-2-2表示。然而，應該逐步設置視頻，即與所接收的場去交錯(deinterlace)，例如使用常規技術。
使用線對，例如使用連續線對進行處理。對於每一線，色度成分的樣本按照與發射機相同的方式分組。對第一線的每一子組執行顏色選擇，並且為每一子組識別多數選擇的顏色。每一子組的U色度部分與對映周期性變化波形相關，以產生子組的U相關值，而每一子組的V色度部分相似地與對映周期性變化波形相關，以產生子組的V相關值。對每一各自線中每一各自組的每一子組的多數選擇的色度部分的相關值積分，即相加在一起。於是，產生了每一線上每一組的積分值。從第一線的各自相同位置組的積分值中減去第二線的每一組的積分值。使用可變加權組合器將所得到的差與從在其上印有附加水印數據相同比特的其它線對為相同組位置產生的差組合。可變加權組合器的輸出用作提供給維特比解碼器的軟比特，其中每一輸出對應於水印數據的一個比特，維特比解碼器提供水印數據的最終硬比特版本。
優選地，當3組成對線攜帶相同的被印數據時，只處理中間線對，並且忽略其它4個線。這樣做對應於在可變加權組合器中將0加權用於第一對和最後一對，而將1加權用於中間對。仍然得到良好的性能，因為這樣印並且恢復的數據在構建NTSC信號，並且從其恢復視頻信號，包括各種濾波操作，的處理以後仍然存在。可替換地，可以將不同加權賦予每一線對，並且對軟比特應用加權。優選地，中間組的線具有的加權比可以被相等地加權的其它組高。
如果使用前同步碼序列，則得到的差不必送往維特比解碼器。作為替代，可以將差，即軟比特值，相對於對應於特定用戶的已知模式進行相關。如果存在匹配，就處理其餘幀。處理可以是簡單地將幀標識為屬於特定用戶的幀。否則，就忽略其餘幀。


其中圖1所示為用於根據本發明的原理對將以模擬形式傳輸的視頻加水印的示範發射機的基本組件；圖2所示為根據本發明的原理，用於從已經被加水印的模擬視頻信號中恢復附加數據的示範接收器；圖3A和3B在結合在一起作為圖3時所示為在根據本發明的原理用附加數據對一個色度部分加水印時所使用的示範處理；圖4A和4B在結合在一起作為圖4時所示為根據本發明的原理，用於從被數字水印的視頻信號中提取附加信息的示範處理，在該被數字水印的視頻信號中，組成視頻信號內水印信號的附加信息已經被印在色度成分上；圖5所示為圖1的對映比特映射器的更詳細的視圖；圖6所示為用於確定哪一特定色度部分更適合、並因此應該選擇、來包含色度成分的水印信息的示範處理；圖7所示為示範分割色彩空間的部分的剖面圖(cutaway view)；圖8所示為另一示範處理，通過其選擇特定色度部分來包含像素的水印信息；和圖9所示為來自圖1和5中所示幾個元件的示範輸出。
具體實施例方式
下面僅僅描述本發明的原理。應該認識到，本領域的熟練技術人員能夠設計實現本發明原理的多種設備，雖然其在這裡沒有明確描述或示出，並且其被包括在本發明的精神和範圍內。而且，這裡所引述的所有範例和條件語言主要是只用於教學說明目的的表述，以幫助讀者理解本發明的原理以及發明人改進現有技術所貢獻的概念，並且應該理解為不被限定到這裡所引述的範例和條件。而且，這裡說明原理、方面以及本發明實施例及其特定範例的所有表述意欲包括其結構和功能等同物。另外，這種等同物應該包括當前所知道的等同物以及未來開發的等同物，即所開發的執行相同功能的任何元件，而不管其結構。
於是，例如，本領域的熟練技術人員會理解的是，這裡的任何方框圖表示實施本發明原理的說明電路的概念性視圖。類似地，應該理解的是，任何流程圖、流程框圖、狀態轉換圖、偽代碼等表示各種處理，其基本上可以在計算機可讀介質中表示，並且通過計算機或處理器這樣執行，而不管這種計算機或處理器是否在這裡明確示出。
附圖中所示的各種元件的功能，包括標記為「處理器」的任何功能方框，可以通過使用專用硬體以及能夠與適當的軟體相關聯的、執行軟體的硬體提供。當通過處理器提供時，功能可以通過單個專用處理器、通過單個共享處理器、或通過其中某些可以共享的多個單獨處理器提供。而且，明確使用的詞語「處理器」或「控制器」不應該理解為排它性地指代能夠執行軟體的硬體，並且可以隱含地包括數位訊號處理器(DSP)硬體、網絡處理器、特定用途集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、用於存儲軟體的只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)以及非易失性存儲器，但並不僅限於此。也可以包括其它常規和/或定製的硬體。類似地，圖中所示的任何切換隻是概念性的。可以通過操作編程邏輯、通過專用邏輯、通過程序控制和專用邏輯的交互、或者甚至手動執行它們的功能，實施者可以選擇的特定技術可以從上下文更加具體地理解。
在其權利要求中，任何表述為用於執行特定功能的裝置的元件意欲包括執行該功能的任何方式，例如包括a)執行該功能的電路元件的組合，或b)與用於執行該軟體以執行該功能的適當電路相結合的任何形式的軟體，因此包括固件、微代碼等。這些權利要求定義的發明在於將各種所述裝置提供的功能組合起來，並且通過權利要求所要求的方式一起進行。於是，應用將能夠提供這些功能的任何裝置當作這裡所示的等同物。
軟體模塊、或者隱含地為軟體的簡單模塊，在這裡可以表示為流程圖元件或者指示處理步驟執行的其它元件和/或文字描述的任何組合。這種模塊可以通過明確或隱含示出的硬體執行。
除非這裡有其它明確說明，所示附圖並不按照比例。
在本說明書中，不同附圖中相同編號的組件表示相同的組件。
圖1所示為根據本發明的原理，用於通過處理模擬信號的數字版本以向視頻線的分段的色度成分添加下列之積，從而對將以模擬形式，例如NTSC、PAL或SECAM，傳輸的視頻加水印的示範發射機101的基本組件a)周期性變化的對映波形；b)表示要印的附加水印數據比特的值；以及c)可選地，表示添加附加水印數據的點處圖像的本地商業的加權值。
圖1中所示為a)YUV解復用器(demux)和抽取器103，b)顏色選擇105，c)雙極雙擲(double-throw)切換109，d)紋理掩蔽單元111，e)乘法器113，f)加法器115，g)復用器(mux)117，h)對映比特映射器123，i)全國電視系統委員會制式(NTSC)轉換器125，和i)延遲129。圖1中也示出了可選的k)信道編碼器119和1)塊交織器121。
YUV解復用器和抽取器103接收要被加水印的視頻信號，即要向其添加附加信息。YUV解復用器和抽取器103可以以數字視頻工作，例如根據串行數字接口(SDI)標準格式的視頻。如本領域普通技術人員會理解的，可以使用常規技術將開始不處於適當數字格式的任何視頻信號轉換為其。可以在開始處理之前將模擬視頻轉換成為數字的。
YUV解復用器和抽取器103解復用視頻的亮度(Y)成分和其色度成分。視頻信號的色度成分具有兩個部分U和V，其中U是差分藍部分，V是差分紅部分。
優選地，將附加數據嵌入在色度成分上的很多處理是使用所謂「4-2-2」格式的視頻進行，即亮度成分是全解析，而色度成分是a)只垂直為全解析和b)水平為半解析。這是SDI輸入所提供的格式。在4-2-2格式中，對於線上亮度的每兩個像素，存在一個色度分量。然而，對於某些處理操作，需要亮度和色度在相同速率上，即對於每一色度成分，只有一個亮度成分值。因此，YUV解復用器和抽取器103垂直抽取亮度成分，其作為信號Y被輸出。將所抽取的亮度信號和色度部分作為輸出提供給顏色選擇105。
其它輸入格式，例如4-4-4，可以作為視頻輸入信號提供給YUV解復用器和抽取器103，其然後將其抽取到上述適當的格式。它們應該選擇這麼做，本領域普通技術人員能夠設計它們自己的方法，以產生適當的抽取信號。可替換地，在某些區域可以使用4-4-4格式執行處理，但是垂直方向上的附加色度需要說明。本領域普通技術人員可以很容易理解該如何做。
在可以將不同格式提供給發射機101的情況下，為了知道原始視頻信號的格式，a)操作者可以向YUV解復用器和抽取器103指示提供給發射機101的視頻的特定格式，b)可以使用常規技術直接從視頻檢測視頻的格式，或者c)可以從正提供輸入視頻信號的更高層處理器提供信息。
YUV解復用器和抽取器103也以原始輸入視頻信號格式將Y、U和V輸出提供給延遲129，優選地以4-2-2格式。延遲129將其接收到的Y、U和V信號延遲色度成分一個子組的時間，即對映波形的一個周期的時間，並且將所接收到的U和V信號的延遲版提供給雙極雙擲切換109。Y信號的延遲版本被提供給紋理掩蔽單元111和復用器117。
顏色選擇105從YUV解復用器和抽取器103接收每一未延遲版的U、V和亮度信號Y。注意到，每一相關的U和V值組成單個色度成分，並且連同它們對應的Y值，它們對應於兩個水平相鄰的4-2-2像素。對於任何組的Y、U和V值，顏色選擇105確定在色度成分上的哪一部分上，即U部分還是V部分上，如果需要，值的改變可以被更好地調節，而不會引入可見的非自然信號(artiface)。在本發明的一個實施例中，顏色選擇105的操作是基於如下所述的查找表。可替換地，顏色選擇105的操作可以全部或部分地基於各種計算，諸如在美國專利申請No.10/342704中公開的，其全部內容在此引作參考。將所得到的判定被存儲到成分顏色存儲器131中。成分顏色存儲器131將用於色度成分的判定存儲在一個子組中。例如，如果顏色選擇105確定U應該是為色度成分選擇的色度部分，那麼將1存儲在成分顏色存儲器131中。類似地，如果顏色選擇105確定V應該是為色度成分選擇的色度部分，就將0存儲在成分顏色存儲器131中。成分顏色存儲器131可以被實施為移位寄存器，以在將所選擇的色度部分的指示作為輸出COMPONENT COLOR提供之前，提供具有持續期為一個子組時間周期，即對映波形一個循環的時間期間，的延遲。
一旦已經由顏色選擇105評估了子組的所有色度成分，就確定了選擇U還是V用於子組的大多數色度成分。所選擇的用於子組大多數色度成分的特定色度部分的指示被存儲在子組多數存儲器133中經過下一個子組的持續時間，並作為輸出SUBGROUP MAJORITY被提供。
顏色選擇105的輸出COMPONENT COLOR也用來控制雙極雙擲切換109的位置。更具體地，COMPNENT COLOR控制雙極雙擲切換109，使得其1)向加法器115提供已經被選擇用來攜帶該水印數據的色度成分部分；2)向YUV復用器117提供未被選擇的色度成分部分。COMPONENT COLOR也被提供給復用器117和對映比特映射器123，用於如下所述的使用。
在被延遲129延遲之後，紋理掩蔽單元111分析作為YUV解復用器和抽取器103的輸出而提供的被抽取格式的每一相關色度成分和亮度成分周圍的紋理，以確定在不引入可見非自然信號的情況下色度成分可以被調節的值的最大變化，並且將指示其的加權作為輸出提供。加權值可以被編碼，例如將從1至20的、用於10比特色度部分值的值進行積分。雖然紋理掩蔽單元111可以使用特定色度成分周圍的所有像素位置來計算其紋理，但是這樣做需要存儲圖像的多條線。根據本發明的一個方面，紋理掩蔽單元111可以簡單地根據與當前色度成分相關的像素的亮度值以及與緊接著當前線上當前色度成分之前和之後的色度成分相關的像素的亮度值來確定紋理。有利地，根據本發明的一個方面，可以得到足夠的精度，而不會讓處理過於複雜。將加權提供給乘法器113。
注意到，所使用的特定值至少部分地取決於用來表示每一Y、U和V值的比特的數目。本領域的普通技術人員可以很容易認識到，所採用的值可以與所使用的比特數目成比例。
乘法器113將從紋理掩蔽單元111接收到的加權乘以與要作為該色度成分的部分而被傳輸的信息相關的值，其由對映比特映射器123提供。例如，由對映比特映射器123提供的值可以是正弦曲線值，例如sin(x)或-sin(x)，對於其被選擇的色度部分與子組的被選擇的色度部分相同，即與信號SUBGROUP MAJORITY相同，的那些色度成分，其範圍在-1與1之間。對於其被選擇的色度部分與子組的被選擇的色度部分不同的那些色度成分，如SUBGROUPMAJORITY信號所指示的，對映比特映射器123提供零。將乘法器113所產生的乘積提供給加法器115。
加法器115通過將乘法器113所提供的值與被顏色選擇105選擇用來為攜帶色度成分附加信息的色度成分部分的值相加，產生修改的色度部分。如所指示的，被顏色選擇105選擇用來攜帶附加信息的色度部分被雙極雙擲切換109傳送到加法器115。將由加法器115提供的修改後的色度部分提供給復用器117。
復用器117接收每一延遲的原始亮度成分Y以及通過雙極雙擲切換109從延遲129提供的延遲的未修改的色度部分。復用器117也接收來自加法器115的修改後的色度部分。復用器117然後將原始亮度成分、未修改的色度部分以及修改後的色度部分復用在一起。復用器117藉助於接收顏色選擇105的輸出，知道其在哪一引線上接收色度成分的修改部分，以及在哪一引線上接收色度成分的未修改部分。根據本發明的一個方面，所得到的視頻信號被復用器117作為加水印的輸出視頻信號VIDEO OUT而提供。
注意到，原始亮度成分可以與色度成分不同的速率改變。例如，當原始視頻是4-2-2格式時，每一像素由亮度值以及對應於被至少一個其它像素共享的色度成分的時間組成。由於兩個相鄰像素的組共享色度成分，而具有它們各自的Y值，所以亮度成分Y改變的速率是色度成分的兩倍。本領域的普通技術人員可以很容易理解如何設計系統計時來考慮這一點。例如，YUV解復用器和抽取器103、延遲129和復用器117可以以其它組件速率的兩倍工作。
如上所述，可以直接將要為每一組傳輸的附加信息的二進位數據值，即1或0，提供給對映比特映射器123，以作為水印數據使用，或者可以首先對其進行處理，以有利於在接收器中處理和恢復信息。可以通過可選的信道編碼器119和塊交織器121執行這種示範處理。
信道編碼器119接收希望被嵌入到視頻流中的附加數據。然後，例如使用前向糾錯編碼方案，對數據進行編碼。這種前向糾錯編碼方案可以是任何常規前向糾錯方案，諸如卷積編碼，例如維特比編碼或turbo編碼，或者其可以是任何新開發的編碼方案。在本發明的一個示範實施例中，使用速率四分之一的維特比編碼。作為這種編碼的結果，為原始比特流的每一比特產生四個比特。信道編碼的比特流作為輸出由信道編碼器119提供給塊交織單元121.
塊交織器121重新設置信道編碼的比特流的比特順序，以隨機地分布數據。這樣做有助於減少丟失信道編碼比特流的相鄰部分的機會，例如由於噪聲脈衝串或其它因素，那樣就使得難以在接收器中根據剩餘的實際接收的數據恢復這種數據。在本發明的示範實施例中，被交織作為單元的比特的數目等於幀中比特的數目。可以通過將數據順序地從左向右寫到塊的行上--其中在每一行結束時，從下一行最左端的位置重新開始--，並然後通過從塊的最左上端位置開始並向下讀取一列，直至到達列的末端，--在那點上讀取繼續在下一列的頂部--，來讀取數據，從而實現塊交織器。已經證明，14行乘以16列的塊交織器對於720乘以480像素的圖像大小有效。對於不同的解析度，本領域的普通技術人員可以很容易開發可比較的編碼器。被交織的信道編碼比特流作為比特交織器121的輸出被提供給對映比特映射器123。
根據本發明的一個方面，在對映比特映射器123的控制下，將塊交織器121提供的數據比特作為水印數據印到原始視頻信號的至少一幀的至少一組線上。根據本發明的原理，對映比特映射器123提供的值表示所印的數據，其然後通過紋理掩蔽111的輸出進行加權，並被加到所選擇的色度部分的值上。
圖5所示為對映比特映射器123的詳細視圖。圖5中所示為a)雙極切換501，b)乘法器507，c)對映正弦發生器509，d)乘法器513，e)比較器515，和f)控制器517。
控制器517控制對映比特映射器123的整體操作。特別地，控制器517控制如何表示從塊交織器121接收到的數據的比特。注意到，多個色度成分被指定用來攜帶相同的附加數據。因此，例如在示範實施例中，色度成分的線的色度成分值被分為三組，其中每一組被分配給一個比特的表示。線上第一比特可以通過112個色度成分值表示，線上下一比特可以通過128個色度成分值表示，並且線上最後一個比特可以通過112個色度成分值表示。每一線上最後8個色度成分值不用於水印。112個色度成分值對應於7個子組的16色度成分，並且128個色度成分值對應於8個子組的16色度成分。
而且，在多個線，例如設置為3對的6個線，上相同組色度成分中攜帶相同的數據。對於一對中的每一條線，使用相反的表示來表示數據，例如，在一對的第一線上，由1表示1並且由-1表示0，那麼在該對的另一線上，例如幀的下一個連續線上，用-1表示1，並且用1表示0。於是，場的每一線使用相同的數據表示，並且幀的每一場使用與相同幀的另一場相反的表示。
在控制器517的控制下，當該色度成分將要被包括在加水印的輸出視頻信號中時，對映比特映射器123提供來自交織的信道編碼比特流的比特的適當表示，其要在原始視頻信號的子組的每一色度成分的適當時間上為原始視頻信號的每一線的每一子組被傳輸。於是，對映比特映射器123考慮這樣的事實，即視頻信號的處理時基於線的，即處理在線上是從左向右的，然後到下一行，再次從左向右，使得將要攜帶來自比特流的相同比特的相鄰色度成分不必順序地位於視頻流中，並且因此並非都要在時間上直接相繼地被處理。在任何時間作為對映比特映射器123的輸出而提供的特定數據比特被作為輸入提供給乘法器113。
控制器517接收來自塊交織器121的數據。控制器517也接收關於圖像的哪個掃描線正被處理的指示，作為輸入。控制器517對作為線數目的函數的數據值進行補碼運算。例如，僅對於偶掃描線，對數據值進行補碼，即1變為0並且0變為1。
控制器517控制雙極切換501的位置。如上所提到的，在本發明的一個實施例中，用於每一順序線上數據的表示變為相反。於是，對於奇場，使用第一表示，對於偶場，使用相反的表示。
適當地轉換從塊交織器121接收到的數據以後，雙擲切換501已經被耦合到與常數值1耦合的第一輸入，和與常數值-1耦合的第二輸入。當來自控制器517的輸出是1時，雙擲切換501的輸出與常數值1耦合。當控制器517的輸出是0時，雙擲切換501的輸出與常數值-1耦合。於是，雙擲切換501將1、0數據表示有效地轉換為1、-1數據表示。
雙擲切換501的輸出被提供給乘法器507。在圖9中示出了來自雙擲切換501的、對於由塊交織器121提供的示範信號的示範輸出。
乘法器507也接收對映波形，諸如正弦信號。在本發明的一個實施例中，對映波形是常規的正弦波，其範圍在1與-1之間，由對映正弦發生器509產生。正弦信號的周期等於一個子組時間，即等於在顯示器，例如電視，上顯示與一個子組中色度成分的數目相對應數目的像素的時間，例如32個像素，其包含4-2-2表示中的16個色度成分。正弦通過多個相等空間間隔的樣本進行數字表示。所使用的相等空間間隔的樣本的數目與子組中色度成分的數目相等，例如為16。這對應於樣本之間22.5度的空間間隔。例如參見表1。在圖9中示出了來自對映正弦發生器509的、用於由塊交織器121提供的示範信號的示範輸出。
表1色度 正弦值位置1 02 0.3826833 0.7071074 0.923885 16 0.923887 0.7071078 0.3826839 010 -0.3826811 -0.7071112 -0.9238813 -114 -0.9238815 -0.7071116 -0.38268將由乘法器507產生的、雙擲切換501和對映正弦發生器509的輸出的乘積提供給乘法器513。在圖9中示出了來自乘法器507的、用於由塊交織器121提供的示範信號的示範輸出。
比較器515將顏色選擇105當前所提供的信號值COMPONENTCOLOR與當前所提供的信號值SUBGROUP MAJORITY進行比較，其也由顏色選擇105提供。如果值相等，則比較器515向乘法器513輸出1。否則，比較器515向乘法器513輸出0。於是，比較器513例如可以通過「異或非」門實施。於是，比較器515輸出的1表示，當前色度成分已經選擇為其子組中大多數色度成分選擇被修改的相同色度成分來被修改。比較器515輸出的0表示，當前色度成分已經選擇對於其子組中大多數色度成分沒有選擇以修改的色度成分來修改，因此應該對色度成分不執行修改。
將作為來自乘法器513的輸出而提供的、所得到的乘積提供給乘法器113(圖1)。結果，不向為其選擇以攜帶附加信息的色度部分與為色度成分的相同子組中多數色度成分所選擇的色度部分不同的任何色度成分添加值。在圖9中示出了來自乘法器513的、用於由塊交織器121提供的示範信號的示範輸出。
使用諸如圖1中所示的編碼器，當視頻幀大小為720×480像素時，對於信道編碼器119所提供的附加信息，已經達到了大約每秒1480比特的比特率，基本上沒有錯誤。
本領域的普通技術人員可以很容易認識到，雖然圖1中所示基本上為本發明的流水線實施方式，但是也可以有其它設置。在本發明的一個實施例中，為了方便，對整個線進行緩衝，並然後以更大的平行度進行處理。
根據本發明的一個方面，可以使用特定的已知數據序列，例如Barker序列，而不是編碼用戶所提供的數據，嵌入幀的具體比特位置。這通過可選的序列添加器127執行。可選的序列添加器127提供特定的已知數據序列，例如Barker序列。對映比特映射器123將序列的比特放置在幀的具體比特位置中，數據序列代替編碼的用戶數據，例如代替將來自塊交織器121的數據放置在這些位置中。雖然優選地放置在幀的頂部附近，但是在其中對數據序列進行編碼的比特位置可以分散在幀可用的各種比特位置上。嵌入這種序列的一種使用是將幀標識為加水印的幀。這種嵌入序列的另一種使用是標識特定的幀屬於哪一用戶，其可以通過為不同用戶的幀使用不同的編碼來實現。
圖2所示為根據本發明的原理，用於恢復在其色度信號上包含數字水印的視頻信號的附加數據的示範接收器201。圖2中示出了a)YUV解復用器(demux)和抽取器203，b)顏色選擇單元207，c)雙極雙擲切換209，d)子組上的V相關器213，e)子組上的U相關器215，f)去交織器219，g)信道編碼器221，h)組積分器231，i)線緩衝器233，j)雙擲切換239，k)線延遲241，1)減法器243，m)多擲切換245和249，和n)可變加權組合器247-1至247-N，這裡統稱為可變加權組合器247。
YUV解復用器和抽取器203可以類似於發射機101的YUV解復用器和抽取器103(圖1)，其接收根據本發明的原理，通過向信號的色度成分添加附近信息而已經被數字加水印的視頻信號。YUV解復用器和抽取器203可以以數字視頻工作，例如根據串行數字接口(SDI)標準格式的視頻。如本領域所普通技術人員會理解的，可以使用常規技術將開始不處於適當數字格式的任何視頻信號，例如所接收的模擬NTSC信號，向其轉換。
優選地，從色度成分恢復附加數據的很多處理是使用4-2-2格式的視頻進行。然而，對於某些處理操作，需要亮度和色度具有相同的速率，即對於每一色度成分，只有一個亮度。因此，YUV解復用器和抽取器203垂直地抽取亮度成分，其被輸出為信號Y。為了知道所接收的視頻的格式，a)操作者需要向YUV解復用器和抽取器203指示輸入視頻的特定格式，b)可以使用常規技術從視頻直接檢測視頻的格式，或者c)可以從正在提供輸入視頻信號的更高層處理器提供該信息。
將解復用的色度和抽取的亮度成分提供給顏色選擇207。另外，將V色度部分提供給子組上的V相關器213，並且將U色度部分提供給子組上的U相關器215。與YUV解復用器和抽取器103不同，YUV解復用器和抽取器203也不需要提供原始輸入視頻信號的全格式的YUV輸出。
作為子組內各種色度成分Y、U和V的函數，顏色選擇單元207為每一子組確定在色度成分的哪一部分上，即在U部分還是V部分上，有可能為該子組嵌入附加信息。因此，顏色選擇單元207主要重複由顏色選擇105(圖1)執行的、確定信號SUBGROUP MAJORITY所需要的計算。顏色選擇單元207(圖2)的輸出用來控制雙擲切換209的位置，使得雙擲切換209向組上的積分器231提供由對應於多數選擇顏色的相關器213和215其中之一所提供的相關值。在本發明的一個實施例中，顏色選擇單元207是基於查找表的，如下更詳細所述。這樣做簡化了處理，因為其不需要將YUV轉換為RGB，否則這個轉換是必需的。
子組上的V相關器213將子組上的V值與對映正弦的完整循環，諸如通過對映正弦發生器509所產生的，相關。因此，將每一V色度部分的值乘以相似位置的正弦值，並且將所有的乘積相加在一起產生單個值。類似地，子組上的U相關器215將子組上的U值與對映正弦的完整循環，諸如通過對映正弦發生器509所產生的，相關。因此，將每一U色度部分的值乘以相似位置的正弦值，並且將所有的乘積相加在一起產生單個值。
通過與對映正弦的完整循環相關，抵消了用於所選擇部分的U或V部分的實際值，該實際值可以被看作循環上只少量變化，並且因此基本上對應於DC電平。這是因為，通過相關的乘法定律，所得到的乘積可以認為是與DC電平相乘的對映正弦，其是色度部分值加上與在DC電平為0時所印的正弦相乘的對映正弦。關於對映正弦與DC電平相乘，對於在正半周期的對映波形期間產生的每一正乘積值，存在對應的在負半周期的對映波形期間產生的負乘積值。當將對應的正乘積與負乘積相加時，它們就抵消了。然而，對映正弦乘以DC電平為0處所印的正弦的乘積通常產生正值或負值，除了在對映正弦為0的位置之外。於是，將這些值相加就產生總的正或負值。總值為正還是負取決於所印的正弦的極性。
由相關器為未選擇色度部分產生的結果是不相關的，雖然其通常應該比較小，並且其反映色度部分的變化與對映正弦之間的內在相關性。
組積分器231將為組內每一子組的每一選擇色度部分產生的值相加。注意到，如上所述，每一組中子組的數目不必相同，並且某些色度成分可以不屬於任何組。進一步記住，每一組是特定比特的傳輸的部分。將所得到的結果提供給雙擲切換239。
在圖2中所示的本發明的實施例中，對於奇線，雙擲切換239將來自組積分器231的組積分值路由到線延遲241，例如每線3個值。對於偶線的情況，雙擲切換239將來自組積分器231的組積分值直接路由到減法器243。來自奇線的值在線延遲241中存儲一個線周期，並然後將它們提供給減法器243。減法器243從奇線的對應位置各值中減去偶線的組積分值。
由切換245將每一組兩個線的差值路由到其中一個可變加權組合器247。例如，當在每一線上印有3個比特時，就有三個可變加權組合器247，並且N＝3。這樣進行路由，使得第一可變加權組合器247接收對應於第一組兩個線的積分差值，下一個可變加權組合器247接收對應於下一組兩個線的積分差值，等等。每一可變加權組合器具有用於規定數目的積分差值的存儲器位置，一個用於其上印有相同比特的每一對線。例如，當所印的數據在6個線上重複時，在每一可變加權組合器247中就有三個存儲器位置，一個用於每一對線。
在處理其上已經重複被印數據比特的所有線之後，將加權乘以每一可變加權組合器247中存儲值中的每一個。將加權後的值相加，並且將所得到的輸出作為比特的軟比特提供。通過切換249順序地路由軟比特，例如按照它們的對應組出現在視頻信號的線上的順序。
在本發明的一個實施例中，當所印的數據在6個線上重複時，用於中間兩個線的加權為1，而用於前兩個和後兩個的加權為0。然後有效地，只需要處理中間兩個線，簡化了計算。已經發現，使用這種設置，即使使用3線梳狀濾波器來處理圖像，也可以成功地接收水印數據。
去交織器219重新設置軟比特的順序，以還原發射機101的塊交織器121(圖1)的效果。然後將重新排序的值提供給信道解碼器221(圖2)，其對使用發射機101(圖1)的信道編碼器119所採用的編碼類型進行編碼的信號執行適當的解碼，並且將軟比特轉換為最終的硬比特有效載荷。通過信道解碼器221(圖2)將所得到的解碼值作為附加數據信號的重構版本提供。為了更加穩健，信道解碼器221可以是所謂的「順序解碼器」，例如turbo解碼器。
在一個示範應用中，可以監視視頻信號內銷售商的各種商業。可以將嵌入在其商業的每一幀中的唯一代碼分配給銷售商。接收器知道特定的唯一代碼以及加水印的幀的哪一比特位置應該包含代碼。通過檢測在加水印的幀中代碼的出現，接收器可以將幀標識為屬於其中一個銷售商商業的幀。一旦檢測到具有代碼的幀，就可以對包括代碼的順序幀的數目計數，以確定商業的長度。如果所計數的幀的數目少於幀的預期數目，則基於當其被初始水印時商業的已知長度，可以假定商業由於刪除了對應於幀的預期數目與幀的計數數目之差的數目的幀，而被不適當的縮短了。本領域的普通技術人員可以認識到，也可以使用其它用於避免錯誤匹配以及處理由於誤差丟失第一幀的常規技術。
可以使用唯一標識符，例如幀或組編號，來對商業的每一幀、或商業內的幀組進行水印處理，唯一標識符是幀上的離散序列的部分。當由於一個或多個丟失的幀而檢測到預期序列中的間隙時，當每一幀具有唯一標識符時，就可以具體地識別這些丟失的幀。當將標識符只分配給組，並且每一組中幀數目是已知的時候，與丟失多少幀的計數一起，只可以識別任何丟失幀所屬於的特定組。
如果銷售商具有不同的商業，則每一商業可以具有嵌入在其幀的至少一個中的進一步序列，以標識正被接收的、該銷售商的特定商業。
如果多個銷售商具有加水印的商業，只要將唯一代碼分配給每一銷售商，則用於監視具有第一唯一代碼的第一銷售商商業的出現的系統就會忽略具有第二唯一代碼的第二銷售商商業。可替換地，單個系統可以監視用於來自分別具有唯一代碼的不同銷售商的商業的出現的視頻信號，並且可以通過銷售商根據它們的代碼將這些結果隔離。
當多個銷售商具有加水印的商業時，每一銷售商使用相同的代碼，並且代碼甚至可以在用於每一銷售商的幀中相同的比特位置上。然而，使用用於每一銷售商的唯一密鑰對包含在幀內的所有順序數據進行加密，並且每一銷售商具有隻知道用於該銷售商的密鑰的接收器。因此，每一銷售商只能夠解密和接收來自其自己商業的數據。可替換地，可以通過對幀的比特位置上的數據進行擾頻，對用於每一銷售商的數據進行加密。每一接收器只知道其相關銷售商的擾頻模式。
在一個示範應用中，可以連續地、或者在希望播放商業的時間窗內，監視指示商業開始的代碼的首次出現。
當出現時，可選的序列處理器223可以被定位，使得能夠操作，以檢測在幀中是否出現用戶的唯一代碼，並且剝離對應於這種代碼的軟比特。序列處理器223通過直接將其與軟比特相關，從而檢測用戶的唯一代碼。如果存在代碼的匹配，就將其餘的軟比特提供給去交織器219。
圖3A和3B在結合在一起表示為圖3時，所示為根據本發明的原理，用於以附加數據對色度部分加水印的示範處理。圖3的處理可以全部在軟體中，或者結合諸如圖1中所示的設置中執行。
當子組的所有色度成分都可用時，處理可以從步驟301開始。圖3的部分處理是基於子組進行的，並且部分基於逐個色度成分，並且部分甚至在像素級進行。使用指針i標引線的色度成分。如上所述，對於該示範實施例，每一色度成分對應於兩個亮度成分。
在進入步驟301的處理之後，在步驟303中對在處理中所使用的幾個變量初始化，例如countU(i)＝0並且countV(i)＝0。countU是子組內多少色度成分被顏色選擇處理選擇作為適合於在U色度部分上進行水印的運行總數，而countV是子組內多少色度成分被顏色選擇處理選擇作為適合於在V色度部分上進行水印的運行總數。
此後，條件分支點307進行測試，以確定哪一特定色度部分，即U或者V，將包含用於子組的水印信息。這是通過評估用於子組內每一色度成分的顏色選擇、並且計算子組內被選擇用於每一色度部分的色度成分的數目來完成的。換言之，對於子組內的每一色度成分，根據被選擇用來攜帶該色度成分的附加數據的色度部分，countU(i)和countV(i)其中適當的一個增加。可以使用查找表確定所選擇的用於色度成分的色度部分，如下所述。選擇被最多選擇用於子組內色度成分的色度部分用於水印，即選擇countU(i)和countV(i)其中較大者。
確定選擇用來被為每一色度成分加水印的顏色的特定方法由實施者任意選擇。在本發明的一個實施例中，選擇具有最小值的色度成分的色度部分。在本發明的另一個實施例中，採用如下所述的顏色選擇設置。
如果步驟307中的測試結果是V色度部分被選擇被加水印，即countV(i)＞countU(i)，則控制前進到步驟309，其中設置變量SUBGROUP MAJORITY等於V。此後，控制前進到步驟313。如果步驟307中的測試結果是U色度部分被選擇被加水印，即countU(i)≥countV(i)，則控制前進到步驟311，其中設置變量SUBGROUP MAJORITY等於U。此後，控制前進到步驟313。
在步驟313中，得到子組的第一色度成分。然後，在步驟315中，確定為所得到的色度成分加水印所應該使用的特定色度部分。可以使用如下所述的查找表確定用於色度成分的被選擇色度部分。此後，條件分支點317進行測試，以確定應該用於為所得到的色度成分加水印的特定色度部分是否與SUBGROUP MAJORITY所指示的色度部分相同。如果步驟317中的測試結果為YES，表示應該用於為所得到的色度成分加水印的特定色度部分與SUBGROUP MAJORITY所指示的色度部分相同，表示確實應該對該色度部分加水印，則控制前進到步驟319，其中計算var(i)，用於與色度部分相關聯的亮度值的商業指示，例如變量。有可能使用環繞色度部分的某些或全部亮度值。根據本發明的一個方面，已經發現，只使用與當前色度成分以及緊接著之前和之後的色度成分相關聯的亮度值就足以計算var(i)，如下var(i)=min(|Y(i)(1)-Y(i+1)(1)|,|Y(i-1)(1)-Y(i+1)(1)|)+min(|Y(i)(2)-Y(i-1)(2)|,|Y(i-1)(2)-Y(i+1)(2)|)]]>其中色度成分及其相關聯的兩個亮度成分在線上設置為Y1UY2V；i是指向當前色度成分的附標；i-1是指向前一色度成分的附標，並且其相關的亮度值類似地設置；並且i+1是指向下一色度成分的附標，並且其相關的亮度值類似地設置。使用var(i)的這種計算的優點在於，其避免包括大的值來表示在用於不具有紋理的環繞區域的邊緣上的水印數據。在這種邊緣處，存在亮度與色度之間非常大的變化，但是環繞區域基本上具有不變的亮度和色度。如果邊緣的差異(variance)值將確定為邊緣上的色度成分所要添加的量，那麼這種邊緣上的水印可能產生可見非自然信號。因此，既然因為在邊緣的每一側上存在非常小的紋理，所以在邊緣的每一側上，差異非常小，從而通過使用最小變化作為差異的指示器，至多為水印數據添加小的值。換言之，上述用於var(i)的公式過濾出反映非紋理區域之間的邊界的差異變化。
而且，對於在線開始處的、並因此在線上沒有緊靠其前的色度部分，或者緊靠其前的色度部分沒有顯示出來的那些色度部分，這種緊靠其前的色度部分的值可以認為是0。雖然這裡已經描述了某些色度部分在線上的不使用，因為它們不屬於任何子組，並且那些色度部分已經被指示為位於線的末端，但是有可能讓部分或全部初始色度部分作為未被使用的色度部分。這樣做就允許使用在其前面的色度部分的實際值計算線上首先使用的色度部分的差異，並且也允許使用在其後面的色度部分的實際值計算線上最後使用的色度部分的差異。
條件分支點321接著進行測試，確定變量SUBGROUPMAJORITY是否等於U。如果步驟321中的測試結果為NO，說明該變量SUBGROUP MAJORITY等於V，使得要被加水印的是當前色度成分的V色度部分，則控制前進到條件分支點323，其進行測試，以確定與色度成分相關聯的差異var(i)是否大於作為最大V閾值的第一規定V閾值t1v。基於var(i)公式的t1v的範例值為20。
注意到，結合圖3和4用於U和V的特定閾值不僅取決於用於計算var(i)的公式，而且至少部分地取決於用來表示每一Y值的比特的數目。例如，這裡所建議的閾值對於Y是10比特值。本領域的普通技術人員容易認識到，用於8比特的值通過除以4可以被比例變化到8比特，例如將值向右移位兩次。同樣的，可以類似地調節用於Y、U和V的比特數目。
在本發明的其它實施例中，不是使用亮度的差異用於各種比較，而是可以計算和使用差(different)平均差異，例如子組上的平均V差異。
如果步驟323中的測試結果是YES，說明var(i)的值大於t1v，即大於20，則差異足夠大，從而可以使用最大編碼值，表示為m1，例如16，來編碼附加數據，控制前進到步驟325，其中將變量m設置為等於m1，例如16。
如果步驟323中的測試結果是NO，說明差異不夠大，從而附加數據還不能使用最大編碼值進行編碼，則控制前進到條件分支點329，其進行測試，以確定差異是否大於第二規定閾值t2v，其是第二大閾值。t2v的範例值為10。
如果步驟329中的測試結果是YES，說明var(i)的值大於t2v，即差異足夠大，從而可以使用第二大編碼值，表示為m2，例如12，編碼附加數據，則控制前進到步驟331，其中變量m設置為等於m2，例如12。
如果步驟329中的測試結果是NO，說明差異不夠大，從而附加數據不能使用第二大編碼值進行編碼，則控制前進到條件分支點333，其進行測試，以確定色度成分的差異var(i)是否大於第三規定V閾值t3v，其是最小的V閾值。t3v的範例值為5。
如果步驟333中的測試結果是YES，說明var(i)的值大於t3v，即差異足夠大，從而可以使用第三大編碼值，表示為m3，例如8，編碼附加數據，則控制前進到步驟335，其中變量m設置為等於m3，例如8。
如果步驟333中的測試結果是NO，說明差異不夠大，附加數據不能使用第三大編碼值進行編碼，則控制前進到步驟337，其中將變量m設置為等於m4，例如4。
如果步驟321中的測試結果為YES，說明變量SUBGROUPMAJORITY等於U，使得所被加水印的是當前色度成分的U色度部分，則控制前進到條件分支點343，其進行測試，以確定與色度成分相關聯的差異var(i)是否大於第一規定U閾值t1u，其是最大U閾值。基於var(i)的公式的t1u範例值為20。
如果步驟343中的測試結果是YES，說明var(i)的值大於t1u，即差異足夠大，從而可以使用最大編碼值，表示為m1，例如16，編碼附加數據，則控制前進到步驟345，其中將變量m設置為等於m1，例如16。
如果步驟343中的測試結果是NO，說明差異不夠大，附加數據還不能使用最大編碼值進行編碼，則控制前進到條件分支點349，其進行測試，以確定差異是否大於第二規定閾值t2u，其是第二大U閾值。t2u的範例值為10。
如果步驟349中的測試結果是YES，說明var(i)的值大於t2u，即差異足夠大，從而可以使用第二大編碼值，表示為m2，例如12，編碼附加數據，則控制前進到步驟351，其中變量m設置為等於m2，例如12。
如果步驟349中的測試結果是NO，說明差異不夠大，附加數據不能使用第二大編碼值進行編碼，則控制前進到條件分支點353，其進行測試，以確定色度成分的差異var(i)是否大於第三規定U閾值t3u，其是最小U閾值。t3u的範例值為5。
如果步驟353中的測試結果是YES，說明var(i)的值大於t3u，即差異足夠大，從而可以使用第三大編碼值，表示為m3，例如8，編碼附加數據，則控制前進到步驟355，其中變量m設置為等於m3，例如8。
如果步驟353中的測試結果是NO，說明差異不夠大，附加數據不能使用第三大編碼值進行編碼，則控制前進到步驟357，其中將變量m設置為等於m4，例如4。
本領域的普通技術人員可以容易認識到，雖然為U和V提供單獨路徑，這樣使得能夠為U和V使用不同的閾值和/或不同編碼值。如這裡的範例中，當用於U和V的閾值和編碼值相同時，兩個路徑可以合併為單個路徑。
一旦步驟325、331、335、337、345、351、355和357中任何一個結束了，控制前進到條件分支點361，如果當前處理的線是幀的奇線，其將變量oddline的值設置為1。這可以通過設置oddline等於當前線數目除以2的模數來實現。條件分支點363然後進行測試，以確定oddline的值是否等於1。如果步驟323中的測試結果是YES，說明當前線確實是幀的奇線，則控制前進到步驟367。如果步驟323中的測試結果是NO，說明oddline的值為0，因為當前線是幀的偶線，則控制前進到步驟365，其中將oddline的值設置為-1。控制然後前進到步驟367。
條件分支點367進行測試，以確定要添加到當前色度位置的數據是否等於1。如果步驟367中的測試結果是YES，說明為當前色度成分位置添加的數據是1，則控制前進到步驟369，其中將watermarkadd的值設置為m、oddline、和用於被加水印的色度成分位置的對映波形的值的乘積。換言之，watermarkadd＝m×oddline×sin(2πi/16)，其中i是當前色度成分位置。
如果步驟367中的測試結果是NO，說明為當前色度成分位置添加的數據是0，則控制前進到步驟371，其中將watermarkadd的值設置為m、-1、oddline、和用於被加水印的色度部分位置的對映波形的值的乘積。換言之，watermarkadd＝-m×oddline×sin(2πi/16)，其中i是當前色度位置。
在結束步驟369或371之後，控制前進到步驟373，其中將watermarkadd的值加到通過SUBGROUP MAJORITY表示的當前色度成分的色度部分的值。控制然後返回到步驟375。
在結束步驟373之後，或者如果步驟317中的測試結果為NO，控制前進到條件分支點375，其進行測試，以確定剛剛處理的色度成分是否是子組的最後一個色度成分。如果步驟375中的測試結果是YES，則控制前進到步驟379，並退出處理。如果步驟375中的測試結果是NO，則控制前進到步驟337，其獲取要處理的子組下一個色度成分。控制然後返回到步驟315，並且處理按照如上所述繼續。
圖4A和4B在結合表示為圖4時，所示為根據本發明的原理，用於從數字水印的視頻信號中提取附加信息的示範處理，其中組成視頻信號內水印信號的附加信息已經被印在色度成分上。這種處理可以通過本發明的範例軟體實施例實施。本領域的普通技術人員可以容易理解，這種處理如何與圖2中所示本發明的實施例相關。
當已經接收並存儲了共同表示附加數據單個比特的色度成分時，例如用於6條線的相同組的色度成分位置，處理進入步驟401(圖4)。注意到，為了教學的目的，這裡假定通過按照它們所表示的比特進行分組來將色度成分提供，以進行圖4過程的處理，使得在處理用於下一比特的任何色度成分之前，處理比特的所有色度成分。然而，在設計實際的系統中，本領域的普通技術人員會容易認識到，色度成分可以以與它們被掃描相同的順序處理，並且可以使用適當的存儲器位置和控制結構，以有效地按照比特單獨地處理色度成分。
在進入步驟401之後，在步驟402中將處理中所使用到的幾個變量初始化為0，例如k和bit。變量bit是比特位置的最終軟比特輸出，並且k是線計數，其可以通過取實際幀線數目的模6的餘數並且加1而得到，其中線被編號為從1值525。注意到，如此上所述，線上可以有3個比特位置。
接下來，在步驟403中，表示在線k的組上的整體積分的變量，Integ(k)被設置為0。在圖2中，通過組積分器231得到Integ(k)。變量j，子組附標也被設置為1。
在步驟405中，將用於第j子組的U相關值CorrU(j)設置為0。而且，將CntU也設置為0，其計數U被選擇作為子組內可能被加水印的色度部分的次數。另外，將子組內的色度成分附標i設置為1，色度成分附標i的範圍從1至16。類似地，將用於第j子組的V相關值CorrV(i)設置為0。而且將CntV也設置為0，其計數子組內V被選擇作為可能被加水印的色度部分的次數。
在步驟407中，對於當前線k，讀取當前色度成分，即U(i，j)和V(i，j)，並且得到與色度成分相關聯的Y(i，j)的值。Y(i，j)例如可以作為與當前色度成分相關聯的兩個Y值的平均值得到，或者其可以簡單地是其中一個Y值，而丟棄另一個值。
在步驟409中，計算每一色度成分的值與對映波形的當前值之間的相關性，並且將所得到的值添加到當前子組的相關性的適當運行總數。也就是說，計算CorrU(j)＝CorrU(j)+U(i，j)×sin(2πi/16)；和CorrV(j)＝CorrV(j)+V(i，j)×sin(2πi/16)。
接下來，條件分支點411進行測試，以確定當前色度成分的哪一色度部分，U或V，可能已經被加水印了。其可以被確定，例如在圖2中使用顏色選擇207。作為Y、U和V的函數，主要通過重複由顏色選擇105(圖1)所執行的、確定信號SUBGROUP MAJORITY所需要的計算來確定特定色度部分。在本發明第一個實施例中，顏色選擇單元207(圖2)是基於查找表的，如下所述。
如果步驟411中的測試結果為V，說明對於當前色度成分，可能選擇V來攜帶附加數據，則控制前進到步驟413，其中CntV增1。如果步驟411中的測試結果是U，說明對於當前色度成分，可能選擇U來攜帶附加數據，則控制前進到步驟415，其中CntU增1。
在步驟413或者415結束之後，控制前進到步驟417，其測試以確定當前正被處理的色度成分是否是當前子組中的最後一個色度成分，即對應於對映波形當前循環的最後一個色度成分。如果步驟417中的測試結果為NO，說明在當前子組中還有其餘色度成分，則控制前進到步驟419，其中將色度成分附標i增1。控制然後返回到步驟407，並且處理如上所述繼續。
如果步驟417中的測試結果為YES，說明當前色度成分是當前子組的最後一個，則控制前進到條件分支點421，其進行測試，以確定CntU是否大於等於CntV。如果步驟421中的測試結果為YES，說明在剛剛被處理的子組內，U被選擇的次數如果不超過V，至少與其一樣多，則控制前進到步驟423，其中將Integ(k)設置為等於Integ(k)+CorrU(j)，即將子組上U的相關加到組上的整體積分。類似地，如果步驟421中的測試結果為NO，說明在剛剛被處理子組內，V被選擇的次數多於U，則控制前進到步驟425，其中將Integ(k)設置為等於Integ(k)+CorrV(j)，即將子組上V的相關性加入到組上的整體積分。
在步驟423或者425結束之後，控制前進到條件分支點427，其進行測試，以確定當前正處理的子組是否是當前組的最後一個子組。如果步驟427中的測試結果為NO，則控制前進到步驟428，其中將子組附標j增1，以指向下一個子組。
如果步驟427中的測試結果為YES，說明已經為當前線處理了全部組，則控制前進到條件分支點429，其進行測試，以確定當前線計數k的值是否是偶數。如果步驟429中的測試結果為NO，說明當前線是奇數編號的線，並因此在能夠確定當前比特之前有多個線要被處理，則控制前進到步驟431，其中將當前線計數k增1。控制然後返回到步驟403，並且處理按照如上所述繼續。
如果步驟429中的測試結果為YES，說明在能夠確定當前比特之前沒有更多的線要被處理，則控制前進到步驟433，其中通過向其加入加權因子乘以前一線的組上積分值Integ(k-1)與當前線的組上積分值Integ(k)之間的差的乘積，更新bit(k)的值，其是比特位置的最終軟比特輸出。換言之，步驟433例如計算bit＝bit+w(k/2)×(Integ(k-1)-Integ(k))。注意到，當為一個比特使用6個線時，將會有3個加權值。在本發明的一個實施例中，加權為(0，1，0)。於是，有效地，在確定比特的值中只使用中間兩個線。然而，在6個線上重複數據有助於中間兩個線上的數據通過濾波，NTSC信號以足夠高的可能性被正確檢測到地經過濾波。
條件分支點435進行測試，以確定是否已經到達比特的最後一個線，即k是否已經到達其最大值，例如6。如果步驟435中的測試結果為NO，說明在能夠確定當前比特之前還有其它線需要處理，則控制返回到步驟431，並且處理按照如上所述繼續。如果步驟435中的測試結果為YES，說明已經處理了用於當前比特的所有線，則控制前進到步驟437，其中將比特的值作為軟數據輸出提供。處理然後在步驟439中退出。
注意到，不是視頻信號的幀的所有比特位置都需要印有附加信息。
圖6所示為用於確定哪一特定色度部分更適合、並應該被選擇來包含色度成分的水印信息的示範處理。當需要選擇色度部分來包含水印信息時，處理進入步驟601。為了討論圖6的目的，假定以YUV格式表示色度成分。而且，對於每一色度成分，只需要一個Y值。因此，可以對與4-2-2解析度的線上每一色度部分相關聯的兩個Y值平均，或者可以選擇它們其中的一個，並丟棄另一個，例如可以將YUV解復用器和抽取器103作為輸出而提供的Y值用作下面附圖描述中的Y。
概念性地，假定可以取Y、U和V值的整個範圍，例如根據試驗觀察，將對應於可能的Y、U和V組合的三維YUV色彩空間中的每一位置分配一個色度部分，其更適合進行水印，由於如果其被加水印則不太可能引入可見的非自然信號。如果要使用Y、U和V值的每一可能組的整個表的版本，其中每一Y、U和V具有完整範圍8比特，則需要存儲至少16M比特的信息，假定為每一位置存儲一個比特，以表示所選擇的色度部分。
圖7中示出了要為三維YUV色彩空間中每一可能的Y、U和V組合選擇的色度部分的示範分配的部分的剖面圖。注意到，提供圖7隻是用於說明目的，作為概念性的視覺輔助，並且不表示實際數據。
為了減少存儲要求，YUV色彩空間可以被考慮為是一組區域，定義每一區域以包括對應於至少一組，並且典型地為多組，Y、U和V值的位置，即色彩空間中的位置對應於每一區域，並且因此映射到該區域的每一Y、U和V組合被分配一個色度部分，例如根據試驗觀察，其是為落入範圍內的任何組Y、U和V值所要選擇的。考慮分組到區域的一種方式是量化，其可以是線性或非線性的。
表1為示範色彩空間選擇表的列表，其中每一區域對應於4個Y值、4個U值和4個V值，並且因此對應於任何像素的8比特值的64個可能組合。使用這種表就將需要存儲的信息減少到256K比特，假定為每一位置只存儲一個比特。表1可以存儲在任何計算機可讀介質中，例如ROM、RAM、磁性存儲器，諸如硬碟或磁帶驅動器，光學存儲器，諸如CD-ROM或DVD-ROM等。
本領域的普通技術人員會很容易認識到，通過除以4，例如將每一10比特值向右移位兩次，用於具有8比特全部範圍的每一Y、U和V的、表1中所使用的值是可以被比例變化，以用於10比特的Y、U和V值，諸如在圖1的其餘元件中使用。同樣地，可以類似地採用用於Y、U和V的其它數目的比特。
為了有效地設置和訪問表1的數據，這樣設置，使得用於具有相同U和V量化值但是具有不同順序量化Y值的8個相鄰區域的指定U或V選擇被分組在一起形成字節，其中1表示選擇U，而0表示選擇V。於是，對於每一U和V值，有8個字節，每一字節對應於具有相同U和V量化值但是具有不同量化Y值的區域。
設置表1，以使用具有對應於U值的最高有效位、對應於V值的次最低有效值、以及對應於Y值的最低有效值的地址進行尋址。換言之，字節的地址可以形成如下U7|U6|U5|U4|U3|U2|V7|V6|V5|V4|V3|V2|Y7|Y6|Y5其中U7、U6、U5、U4、U3和U2是U值的第8至第3最低有效位的值，V7、V6、V5、V4、V3和V2是V值的第8至第3最低有效位的值，U7、U6和U5是Y值的第8至第6最低有效位的值。然後，通過使用Y值的第5至第2最低有效位，例如Y4、Y3和Y2，來指定字節內的特定比特。
諸如表1的表格反映了這樣的事實人類的視覺系統a)對藍色不敏感，以及b)對更低的亮度值更敏感。可以通過反覆試驗來開發這種表格，通常如下。
在部分(section)中檢查顏色空間，每一部分通過亮度值定義，並且一維中的範圍對應於第一色度部分從其最小值變化到其最大值，並且二維中的範圍對應於第二色度部分從其最小值變化到其最大值。例如可以使用8比特值的6個最高有效位來量化任何或全部的亮度和色度部分。這樣做就產生一組具有在顯示為不同顏色的盒時出現的色度部分值的檢測板的平面，一個平面用於每一亮度值。例如，進行量化，以使用亮度和色度部分的8比特值中6個最高有效位，就產生對應於每一可能的量化亮度值的64個平面，並且每一平面具有彩色盒的檢測板圖案，對於每個平面總共4096個盒，其中64個盒垂直，64個盒水平。
單獨地檢查每一平面。為多個幀開發隨機數據，足以確信隨機數據在幀隨著時間推移的相似位置盒中具有不同的值，並且對於檢查閃爍的觀察者，其應該出現。已經證明30秒或更長的是有用的。隨機數據被印到包含平面的幀上，但是只在第一色度部分上。顯示並觀察所得到版本的幀。
觀察不到閃爍的任何盒在表格中表示，其亮度和色度部分的組合應該使用當前攜帶水印數據的色度部分作為所選擇的用於該組合的色度部分。觀察到閃爍的任何盒在表格中表示，其亮度和色度部分的組合應該使用當前沒有攜帶水印數據的色度部分作為所選擇的用於該組合的色度部分。對於平面，重複該處理，但是改變已經將數據加入到其中的色度部分。
對於兩個色度部分都出現閃爍的平面的任何盒，如可能發生的那樣，實施者可以選擇應該選擇的哪個色度部分。例如，可以選擇U，因為人類視覺系統通常對藍色不敏感。可替換地，可以使用能夠提供所得到的表格的更好數據壓縮的色度部分。類似地，在盒上都沒有閃爍出現的地方，對所要使用的色度部分的選擇就由實施者隨意選擇。
對於每一平面，重複該處理，直至整個表格被填充。
表格1











當這樣設置時，步驟603開始訪問信息的處理。更具體地，在步驟603中，為當前色度部分計算y＝Y＞＞5，u＝U＞＞2，以及v＝V＞＞2其中「＞＞」是右移操作。這樣做就只剩下U值的想要的第8至第3最低有效位、V值的第8至第3最低有效位，以及Y值的第8至第6最低有效位。此後，在步驟605中，查找表地址被計算為LUT_Address＝u＜＜9+v＜＜3+y，其中「＜＜」是左移操作。
這樣做就將所提取的比特組合到組合地址中，並且指向對應於所提供的Y、U和V值的一個字節。此後，在步驟607中，通過使用由Y值的第2至第5最低有效位組成的值作為比特中的附標，確定對應於所提供的Y、U和V值的字節內的特定比特。因此，步驟607計算b＝mod(Y＜＜2，8)，其中mod是取模函數。
在步驟609中，提取所計算的查找表地址處的字節的第b個比特位置的值，分配作為變量m的值，其被提供為輸出。再次，在該示範實施例中，如果所提取的比特是1，則U是所選擇的色度部分，而如果所提取的比特是0，則V是所選擇的色度部分。
處理然後在步驟611中退出。
本領域的普通技術人員可以容易認識到，如何將前述適用於其它格式的像素，諸如RGB或YIQ。
注意到，如果希望對表格進行Huffman編碼，則以下可能是有利的，即選擇U為1而選擇V為0的前述對應關係應該反向，假定，如已經從實驗性地看到，為多數像素組合選擇U。
圖8所示為另一示範處理，通過其，選擇特定色度部分來包含像素的水印信息。當需要選擇適合於包含水印信息的色度部分時，處理進入步驟801。為了描述圖8的目的，假定對於每一色度成分只有一個Y值。
為了相比於圖6的實施例，進一步減少圖8的實施例中的存儲要求，根據本發明的一個方面，不僅將YUV色彩空間劃分成區域，其中每一區域包括對應於至少一組Y、U和V值的位置，並且例如根據試驗觀察，每一區域被分配要為其Y、U和V值落入該區域內的任何像素選擇的色度部分，如結合圖6中所述，而且具有的U值小於預定值，例如最大值一半，的任何像素將U色度部分選擇用於水印。於是，對於8比特的Y、U和V值，如果U值小於128，那麼總是選擇U色度部分用於水印，而不管V或Y值。這是因為人類視覺系統對藍色成分U比對V成分更不敏感。
通過具有最高有效地址，色度部分選擇表格的比特對應於地址的U值推導的(U-value-derived)比特，有利地，可以將表格的大小減少高大一半。這是通過以下方式實現的，即添加測試，以在形成表格地址之前確定U值是否小於最大值的一半，並且如果測試結果為YES，簡單地指示選擇U色度部分並且跳過訪問表格的其餘處理，並且也通過在計算地址的U值推導的比特之前從實際U值中減去最大U值的一半。於是，消除了圖6所使用的、對應於最高有效U位為0的表格部分，並且只保留最高有效U位為1的表格部分。然而，在形成U值推導的比特之前，通過從U值中減去最大U值的一半，到表格其餘部分中的索引被移位。
於是設置表格，以使用具有對應於U值的最高有效位、對應於V值的次最低有效位、以及對應於Y值的最低有效位的地址進行尋址。換言之，字節的地址可以形成如下U6|U5|U4|U3|U2|V7|V6|V5|V4|V3|V2|Y7|Y6|Y5其中U6、U5、U4、U3和U2是U值的第7至第3最低有效位，V7、V6、V5、V4、V3和V2是V值的第8至第3最低有效位，並且Y7、Y6和Y5是Y值的第8至第6不重要的比特有效位。然後，通過使用Y值的第5至第2最低有效位，例如Y4、Y3和Y2，來指定字節內的特定比特。
因此，條件分支點802進行測試，以確定是否U＜predefined_value，其中predefined_value例如是最大U值的一半。注意到，為了節省比特，並且將表格減半，predefined_value優選地應該是2的冪。如果步驟802中的測試結果為NO，說明U值小於預定值，例如U的最大值的一半，例如128，並且因此所要選擇的色度部分是Y、U和V的函數，從而必須訪問表格，則控制前進到步驟803，以開始訪問表格的處理。在步驟803中，為當前色度成分計算y＝Y＞＞5，u＝(U-predefined value)＞＞2，例如u＝(U-128)＞＞2，以及v＝V＞＞2其中「＞＞」是右移操作。這樣做就只剩下希望的U值的第7至第3最低有效位、V值的第8至第3最低有效位、以及Y值的第8至第6最低有效位。此後，在步驟805中，用於當前像素的查找表地址被計算為LUT_Address＝u＜＜9+v＜＜3+y，其中「＜＜」是左移操作。
這樣做就將所提取的比特組合到一個組合地址中，並且指向對應於像素的一個字節。此後，在步驟807中，通過使用由Y值的第5至第2最低有效位組成的值作為到字節的索引，來確定對應於像素的字節內的特定比特。因此，步驟807計算b＝mod(Y＜＜2，8)，其中mod是取模函數。
在步驟809中，提取在所計算的查找表地址處字節的第b個比特位置的值，並將其存儲在變量m中。變量m的值在步驟811中作為輸出提供。再次，如果輸出比特是1，則U是所選擇的色度部分，而如果所提取的比特是0，則V是所選擇的色度部分。處理然後在步驟813中退出。
如果步驟802中的測試結果為YES，說明應該選擇U色度部分，因為像素顏色並非主要為藍色，並且因此改變像素的藍色不會被人類視覺系統檢測到，則控制前進到步驟815，其中將變量m設置為等於1。這樣做就確保選擇U。控制然後前進到步驟811，並且處理按照如上所述繼續。
權利要求
1.一種用於在視頻信號內嵌入附加水印數據的設備，包括數據添加器，用於將表示所述附加水印數據的每一單元的值添加到所述視頻信號的色度成分中一些色度成分的被選擇的色度部分，所述值是周期性變化的對映波形的函數。
2.如權利要求1中的發明，其中表示所述附加信息的單個單元的所述色度成分中所述一些色度成分的每一個是多組色度成分中一組的成員，每一所述組相似地定位在所述視頻信號的不同線上。
3.如權利要求1中的發明，其中被添加的每一所述值是a)所述周期性變化的對映波形；與b)指示正被嵌入到所述視頻信號中的所述附加信息的所述單元的值的值的乘積的函數。
4.如權利要求3中的發明，其中表示正被嵌入到所述視頻信號中的所述附加信息的所述單元的所述值是所述色度成分所屬於的所述視頻線的線數目的函數。
5.如權利要求3中的發明，其中使用值1和-1來表示代表正被嵌入到所述視頻信號中的所述附加信息的所述單元的所述值。
6.如權利要求1中的發明，其中被添加到所述色度部分的每一所述值是下列元素的乘積的函數a)所述周期性變化的對映波形的值；b)表示所印的附加水印數據的所述單元的值；以及c)加權值。
7.如權利要求1中的發明，進一步包括顏色選擇單元，用於為每一所述色度成分確定其哪一色度部分能夠更好地經受值的改變，而不引入人類視覺系統基本上能夠察覺到的非自然信號。
8.如權利要求1中的發明，進一步包括塊交織器，用於在所述附加水印數據被嵌入到所述視頻信號中之前，對所述附加水印數據進行交織。
9.如權利要求1中的發明，進一步包括信道編碼器，用於在所述附加水印數據被嵌入到所述視頻信號中之前，對所述附加水印數據進行信道編碼。
10.如權利要求1中的發明，進一步包括序列添加器，用於向所述附加水印數據添加將幀標識為屬於特定用戶的序列。
11.如權利要求1中的發明，其中所述數據添加器將所述每一所述值添加到色度成分中所述一些色度成分中每一個的至多一個色度部分，所述設備進一步包括復用器，用於至少復用所述色度成分中所述一些色度成分的未修改色度部分和所述色度成分中所述一些色度成分的所述修改的色度部分。
12.如權利要求1中的發明，其中所述數據添加器進一步包括對映比特映射器。
13.如權利要求1中的發明，其中所述數據添加器進一步包括紋理掩蔽單元，用於確定在使可見非自然信號產生的可能性最小時，所述色度成分中所述一些色度成分的每一所述被選擇的色度部分可以忍受的改變量，並且其中所述數據添加器向所述色度部分添加不超過所述量。
14.一種用於在從被加水印的視頻信號中提取水印數據中使用的方法，其中所述水印數據的單元被攜帶在所述視頻信號的至少第一線上的至少第一組色度成分中，所述組包括至少兩個子組，所述方法包括步驟產生對於每一所述子組中多數色度成分很可能正攜帶所述水印數據的色度部分的指示，產生子組中所有色度成分的所述指示的色度部分與周期性變化的對映波形之間的相關值。
15.如權利要求14中的發明，進一步包括步驟對用於每一所述子組的所述產生的相關值積分，以產生用於所述第一線的組積分值。
16.如權利要求15中的發明，其中所述水印數據的所述單元也被攜帶在至少第二組色度成分中，其中第二組色度成分位於與所述第一組相似的水平位置、但是在所述視頻信號的第二線上，所述方法進一步包括步驟產生用於所述第一線的所述組積分值與為所述第二組所產生的組積分值之間的差，以產生第一線差。
17.如權利要求16中的發明，進一步包括步驟將所述第一線差與為位於與所述第一組相似的水平位置但是分別在第三和第四線上的組的色度成分所產生的第二線差組合，以產生組合的線差。
18.如權利要求17中的發明，進一步包括步驟將所述組合的線差作為軟比特提供。
19.如權利要求17中的發明，其中組合步驟進一步包括步驟將所述第一線差乘以加權，以產生加權的第一線差；將所述第二線差乘以加權，以產生加權的第二線差；和將所述加權的第一線差與所述加權的第二線差組合，以產生加權的組合線差。
20.一種用於在從被加水印的視頻信號中提取水印數據單元中所使用的接收器，其中所述水印數據的單元被攜帶在所述視頻信號的至少第一線上的至少第一組色度成分中，所述組包括多個子組，所述設備包括顏色選擇單元，用於產生對於每一所述子組中多數色度成分很可能正攜帶所述水印數據的色度部分的指示，相關器，用於提供子組相關值作為輸出，其中通過將子組中所有色度成分的所述指示的色度部分與周期性變化的對映波形進行相關而產生所述子組相關值。
21.如權利要求20中的發明，進一步包括解復用器和抽取器，用於產生具有色度成分的所述視頻信號的版本，好像所述版本是4-2-2格式，但是對於每一4-2-2色度成分只具有一個亮度值。
22.如權利要求20中的發明，進一步包括組積分器，用於積分所述組的所有所述子組的每一子組相關值，以及將組積分值作為輸出提供。
23.如權利要求22中的發明，進一步包括減法器，用於產生用於所述第一視頻線的所述組積分值與用於位於相同水平位置但是在第二視頻線上的組的組積分值之間的差。
24.如權利要求23中的發明，進一步包括存儲器，用於存儲用於位於相同水平位置但是在第二視頻線上的組的所述組積分值，並將其提供給所述減法器。
25.如權利要求23中的發明，進一步包括可變加權組合器，用於將所述差與為位於與所述第一組相同的水平位置但是分別在第三和第四視頻線其中一個上的兩個其它組所產生的至少一個其它差組合起來。
26.如權利要求20中的發明，其中所述接收器將水印數據的每一所述單元的表示作為軟比特值提供。
27.如權利要求26中的發明，進一步包括去交織器，用於重新設置所述軟比特的順序。
28.如權利要求26中的發明，進一步包括信道解碼器，用於將所述軟比特轉換為硬比特。
29.如權利要求26中的發明，進一步包括序列處理器，用於確定幀中所述水印數據的所述單元是否對應於規定的代碼。
30.一種用於將附加水印數據嵌入到視頻信號中的方法，所述方法包括步驟將表示所述附加水印數據的每一單元的值包括到所述視頻信號的色度成分的一些色度成分中，所述值是周期性變化的對映波形的函數。
31.一種其中包括附加信息的視頻信號，所述視頻信號的特徵在於至少所述附加信息的單元已經被至少表示為作為周期性變化的對映波形的函數的第一值，所述第一值已經被包括在所述視頻信號的第一線上至少第一組色度成分中一些色度成分中。
全文摘要
通過處理模擬信號的數字版本，以向色度成分——其是用於至少部分地攜帶被印的附加數據比特的視頻的線的分段的部分——中至少一些色度成分中每一個添加下列元素之積a)周期性變化的對映波形的值；b)表示所印的附加水印數據比特的值；以及c)可選地，表示在正添加附加水印數據的點處圖像的本地商業的加權值，從而實現對要以模擬形式傳輸的視頻進行水印處理。
文檔編號G06T1/00GK1756340SQ20051010757
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優先權日2004年9月30日
發明者莫罕莫德·H.·扎拉比扎德罕 申請人:朗迅科技公司