用於媒體信號的水印處理的窗口整形函數的製作方法
2023-09-22 11:13:20 2
專利名稱：用於媒體信號的水印處理的窗口整形函數的製作方法
技術領域：
本發明涉及窗口整形函數，以及將這種函數用在用於編碼和解碼多媒體信號，諸如音頻音頻、視頻或數據信號中的信息的裝置和方法中。
多媒體信號的水印是用於另外的數據與多媒體信號一起傳輸的技術。例如，水印技術能用來將版權和拷貝控制信息嵌入音頻信號中。
水印方案的主要要求在於它不可觀測性(即，在音頻信號的情況下，它是聽不見的)，同時難以受從信號去除水印的攻擊(例如去除水印將損壞信號)。應意識到水印的魯棒性通常是相對於嵌入水印的信號質量的折衷。例如，如果水印被牢固地嵌入音頻信號中(並且由此難以移除)，那麼很可能將降低音頻信號的質量。
已經提出了各種音頻水印方案，每個具有其自己的優點和缺點。例如，一種音頻水印方案是使用時間關聯技術來將所需數據(例如版權資訊)嵌入音頻信號中。這一技術實際上是一種回波隱藏算法，其中通過求解二次方程確定回波強度。由在兩個位置一個在延遲時等於7，以及一個在延遲時等於0處的自相關值生成二次方程。在檢測器，通過確定在兩個延遲位置處的自相關函數的比率，提取水印。
WO00/00969描述了用於將輔助信號(諸如版權資訊)嵌入或編碼到信息主機或掩飾信號中。根據指定掩飾信號的參數的修改值的隱秘密鑰，生成在特定域(時間、頻率或空間)中的掩飾信號的拷貝，或掩飾信號的一部分。然後，由對應於將嵌入的信息的輔助信號修改拷貝信號，以及插回到覆蓋信號中以便形成隱秘信號。
在解碼器中，為提取原始輔助數據，用與原始掩飾信號的拷貝相同的方式生成隱秘信號的拷貝，以及要求使用相同的隱秘密鑰。然後，將最終的拷貝與所接收的隱秘信號關聯，以便提取輔助信號。
在這種水印方案中，將嵌入在多媒體信號中的另外的數據通常採用一系列值的形式。然後通過將窗口整形函數應用於每個值，將這種值序列轉換成緩慢改變的窄頻帶信號。迄今為止，僅利用振鈴形窗口整形函數諸如上升餘弦函數(例如
圖1所示的Hanning窗口函數)。
本發明的目的是提供允許比現有技術窗口整形函數改進性能的另外的窗口整形函數。
在第一方面中，本發明提供一種生成用於嵌入多媒體主機信號中的水印信號的方法，該方法包括下述步驟取第一值序列；將窗口整形函數應用於所述值序列以便形成適合於嵌入主機信號中平滑變化的信號；其中，窗口整形函數上的積分為零。
最好，窗口整形函數具有反對稱時間行為。
最好，窗口整形函數具有雙相位行為。
最好，雙相位窗口包括相反極性的至少兩個Hanning窗口。
最好，平滑變化的信號的頻譜具有的DC分量小於頻譜內的任何非DC峰值的分量。
最好，用寬度Ts的脈衝串表示第一序列的每個值，以便形成矩形波信號，窗口整形函數也具有寬度Ts。
最好，用窗口整形函數卷積所述第一值序列以便形成所述平滑變化信號。
最好，該方法進一步包括將所述平滑變化信號嵌入主機信號中的步驟。
在另一方面中，本發明提供一種用於生成適合於嵌入主機多媒體信號中的水印信號的裝置，該裝置包括a)用來通過採用第一值序列，生成水印信號的信號發生器；以及b)用來將窗口整形函數應用於所述值序列以便形成適合於嵌入主機信號中的平滑變化信號的處理裝置，其中，窗口整形函數上的積分為零。
最好，該裝置進一步包括將所述平滑變化信號嵌入主機信號中的水印嵌入裝置。
在另一方面中，本發明提供一種包括水印的多媒體信號，其中，通過將窗口整形函數應用於值序列形成的平滑變化信號，水印原始多媒體信號，窗口整形函數上的積分為零。
最好，通過水印修改原始信號的時間包絡。
在另一方面中，本發明提供一種檢測嵌入多媒體信號中的水印信號的方法，該方法包括步驟-接收可能通過修改主機多媒體信號的水印信號作水印處理的的多媒體信號；-通過假定水印包括已經應用窗口整形函數的值序列，從所述所接收的信號提取水印的估計值，窗口整形函數上的積分為零；以及-用水印的基準版本處理水印的估計值以便確定是否將所接收的信號作水印處理。
最好，該方法進一步包括將窗口整形函數應用於所述所接收的信號的步驟，窗口整形函數上的積分為零。
最好，水印信號具有有效負載，以及該方法進一步包括確定水印的有效負載的步驟。
在另一方面中，本發明提供一種水印檢測器裝置，用來檢測水印信號是否嵌入多媒體信號中，水印檢測器包括-用來接收可能通過修改主機多媒體信號的水印信號作水印處理的多媒體信號的接收器；-提取器，用來通過假定水印包括已經應用窗口整形函數的值序列，從所述所接收的信號提取水印的估計值，窗口整形函數上的積分為零；以及-用來用水印的基準版本處理水印的估計值以便確定是否對所接收的信號作水印處理。
最好，該裝置進一步包括用來將窗口整形函數應用於所述所接收的信號的單元，其中，窗口整形函數上的積分為零。
為更好地理解本發明，以及顯示如何實施本發明的實施例，現在通過例子參考附圖對本發明進行描述，其中圖1示例說明用在現有技術中的Hanning窗口整形函數；圖2示例說明根據本發明的優選實施例的雙相位窗口整形函數，其中兩個正負半周的波形為Hanning窗口函數；圖3示例說明用於分別用Hanning窗口整形函數和雙相位窗口整形函數調節的序列wdi[k]＝{1，1，-1，1，-1，1}的頻譜；圖4示例說明通過用圖2所示的雙相位窗口整形函數調節序列wdi形成的序列wi，以及wi(∫wi)的運行積分；圖5示例說明通過用Hanning窗口整形序列wdi形成的序列wi以及wi(∫wi)的運行積分；圖6是示例說明根據本發明的實施例的水印嵌入裝置的圖7圖示了用在一個優選實施例中的信號部分提取濾波器H；圖8a和8b分別圖示了將圖7所示的濾波器H的典型的振幅和相位響應表示為頻率的函數；圖9圖示了有效負載嵌入和水印調節階段；圖10是示例說明圖9的水印調節裝置Hc的一個可能實現的細節的圖，包括在每個階段的相關信號的圖；圖11是根據本發明的實施例，示例說明水印檢測器的圖；圖12圖示表示用於結合雙相位窗口整形函數使用的圖11的白化濾波器Hw；上升餘弦整形窗口函數使用的圖8的白化濾波器Hw；圖13表示從圖11所示的水印檢測器的相關器輸出的相關函數的典型波形；以及圖14示例說明根據本發明的另一實施例的另外的窗口整形函數。
圖2圖示了根據本發明的優選實施例，作為時間函數的窗口整形函數。在窗口整形函數上的積分為零，即，函數的全部正區域積分等於總的負區域積分(以便平均區域為零)。窗口整形函數為具有反對稱時間特性的雙相位函數，其中窗口函數的每個半周是Hanning窗口函數。
已經示出了在水印方案內使用這一窗口整形函數以便提供與使用圖1所示的Hanning窗口整形函數相比具有改進的性能。
圖3示例說明對應於分別通過Hanning和雙相位窗口整形函數調節的水印序列(wdi[k]＝{1，1，-1，1，-1，1})的頻譜。如所看到的，用於Hanning窗口調節水印序列的頻譜在頻率f＝0時具有最大值，而用於雙相位整形水印序列的頻譜在f＝0時具有最小值，即，它具有非常小的DC分量。
在許多實例中，有用信息僅包含在水印的非DC分量中。因此，對增加相同的水印能量，用雙相位窗口調節的水印將比通過Hanning窗口整形函數調節的水印具有更多的有用信息。因此，雙相位窗口在相同魯棒性下能提供較高的可聽性性能，或相反，在相同的可聽性質量情況下，具有更好的魯棒性。
圖4示例說明用於通過圖2所示的雙相位窗口整形函數調節的序列wdi的正規化積分(如虛線所示)。相反，圖5用於通過Hanning窗口整形函數調節的相同序列的正規化積分。可以看出，與用於通過Hanning窗口函數調節的序列相比，正規化積分的最大值低於通過雙相位窗口函數調節的序列。
現在，結合水印方案，描述這一窗口整形函數的使用。然而，當然，將意識到這一窗口整形函數的應用不限於下述方案，也可以應用於其他水印技術，特別是時域水印技術。其能用來在檢測器處執行能用於重新生成基準隨機序列的密鑰(例如，加密密鑰)，允許將不同隨機序列嵌入不同主機信號。
圖6表示根據本發明的優選實施例，執行用於將多位有效負載水印w嵌入主機信號x的數位訊號處理所需的裝置的框圖。
在裝置的輸入12提供主機信號x。經加法器22，在輸出14的方向中傳遞主機信號x。然而，在多路乘法器18的方向中分離主機信號(x)的拷貝(輸入8)。
從有效負載嵌入器和水印調節裝置6獲得，以及從輸入到有效負載嵌入器和水印調節裝置的水印隨機序列Ws導出水印信號Wc。利用乘法器18來計算水印信號Wc和複製的音頻信號x的乘積。然後經增益控制器24將最終乘積Wcx傳遞到加法器22。使用增益控制器24來按增益因子α放大或減弱誤差信號。
增益因子α控制水印的可聽性和魯棒性間的折衷。它可以是時間、頻率和空間的至少一個中的常數，或變量。圖6中的裝置表示當α可變時，基於主機信號x的屬性，能經信號分析單元26自動地匹配它。最好，根據適當選擇的可感知成本函數，諸如人聽覺系統(HAS)的音質模型，自動匹配增益α，以便對信號質量的影響最小化。例如，這種模型在E.Zwicker的論文「Audio Engineering andPsychoacousticsMatching signals to the final receiver，the HumanAuditory System」，音頻工程協會期刊，Vol.39，pp.Vol.115-126，1991年3月描述過。
在下文中，僅通過例子，利用音頻水印來描述本發明的這一實施例。
通過將Wc和x的乘積的適當的比例版本增加到主機信號上，在嵌入裝置10的輸出14處獲得最終水印音頻信號yy[n]＝x[n]+αwc[n]x[n](1)最好，選擇水印Wc以便當與x相乘時，顯著地改變x的瞬間包絡線。
圖7表示使用濾波單元15中的濾波器H，過濾主機信號x的拷貝，獲得到圖6中的乘法器18的輸入8的一個優選實施例。如果用xb表示濾波器輸出，那麼根據這一優選實施例，通過將xb和水印wc的乘積增加到主機信號x上，生成水印信號假定 定義成xb=x-xb,]]>以及yb定義成y=yb+xb,]]>那麼水印信號y能寫成y[n]=(1+wc[n])xb[n]+xb[n]---(2)]]>以及水印信號y的包絡調製部分yb給出為yb[n]＝(1+wc[n])xb[n] (3)最好，如圖8所示，濾波器H是具有低截止頻率fL和高截止頻率fH的線性相位帶通濾波器。從圖8b可以看出，濾波器H相對於帶通(BW)內的頻率f，具有線性相位響應。因此，當H是帶通濾波器時，xb和 分別是主機信號的帶內和帶外分量。對最佳性能來說，最好，信號xb和 同相。這是通過適當地補償由濾波器H產生的相位失真來實現的。在線性相位濾波器的情況下，失真是簡單的時間延遲。
在圖9中，示出了有效負載嵌入器和水印調節單元6的詳細情況。在這一單元中，將水印種子信號ws轉換成多位水印信號wc。
使用具有初始種子S的隨機數發生器，生成最好是零平均值的有限長度以及均勻分布的隨機序列ws。如下面將意識到的，最好這一初始種子S對嵌入器和檢測器來說是已知的，以便出於比較目的，在檢測器處能生成水印信號的拷貝。這產生長度Lw的序列ws[k]∈[-1，1]，k＝0，1，2...Lw-1 (4)然後，使用循環移位單元30，按量d1和d2循環移位序列ws以便分別獲得隨機序列wd1和wd2。將意識到這兩個序列(wd1和wd2)實際上是第一序列和第二序列，相對於第一序列循環地移位第二序列。在乘法單元40中，每個序列wdi，i＝1，2順序地乘以各自的符號位ri，其中ri＝+1或-1。r1和r2的各個值保持恆定，以及僅當改變水印的有效負載時才改變。然後，通過圖9中所示的水印調節電路20，將每個序列轉換成長度LwTs的定期、緩慢變化的窄帶信號wi。最後，將緩慢變化的窄帶信號w1和w2與相對延遲Tr(其中Tr＜Ts)相加以便提供多位有效負載水印信號wc。這是通過使用延遲單元45首先延遲信號w2量Tr，然後通過加法單元，將其增加到w1上來實現的。
圖10更詳細地表示用在有效負載嵌入器和水印調節裝置6中的水印調節裝置20的另外一個的可能的實現方案。水印隨機序列ws被輸入到調節裝置20。
為方便起見，在圖10中僅示出了一個序列Wdi的修改，但將意識到可以用類似的方式修改每個序列，從而相加以獲得水印信號Wc。
如圖10所示，將每個水印信號序列Wdi[k]，i＝1，2應用於採樣中繼器180的輸入。圖181將一個序列Wdi示例說明為+1和-1間的隨機數值的序列，該序列具有長度Lw。採樣中繼器重複水印種子信號序列Ts時間內的每個值，以便產生矩形形狀的脈衝串信號。Ts稱為水印符號周期並表示音頻信號中的水印符號的取值範圍。圖183表示一旦通過採樣中繼器180傳遞它，就在圖181中圖示信號的結果。
隨後採用圖2所示的雙相位函數的窗口整形函數s[n]以便將由wd1和wd2導出的矩形脈衝函數分別轉換成緩慢改變水印序列函數w1[n]和w2[n]。窗口整形函數寬度為Ts。
然後，將所生成的序列w1[n]和w2[n]與相對延遲Tr合計(其中Tr＜Ts)以便給出多位有效負載水印信號wc[n]，即wc[n]＝w1[n]+w2[n-Tr] (5)選擇Tr的值以便w1的零相交與w2的最大振幅點相匹配，反之亦然。因此，對雙相位窗口整形函數Tr＝Ts/4。對其他窗口整形函數，Tr也可能是其他值。
從下述描述將意識到，在檢測期間，wc[n]的相關將生成由pL(如能從圖13所見)分隔的兩個相關峰值。值pL為有效負載的一部分，並定義為 除pL外，通過改變嵌入水印的相對符號，能編碼額外信息。在檢測器中，這被看作相關峰值間的相對符號rsign。可以看出rsign能取四個可能值，並可以定義為rsign=21+2+32{0,1,2,3}---(7)]]>其中ρ1＝sign(cL1)，ρ2＝sign(cL2)分別是圖9的符號位r1(輸入80)和r2(輸入90)的估計值，cL1和cL2分別是對應於wd1和wd2的相關峰值的值。然後將用於免誤差檢測的整個水印有效負載pLw指定為rsign和pL的組合pLw＝rsign，pL(8)由此，通過下述等式給出能由長度Lw的水印序列執行的位數方面的最大信息(Imax)，表示如下 圖11圖示了水印檢測器的框圖(200，300，400)。檢測器包括三個主要階段(a)水印符號提取階段(200)，(b)緩衝和內插階段(300)以及(c)相關和判定階段(400)。
在符號提取階段(200)中，處理所接收的水印符號y』[n]以便產生水印序列的多個(Nb)估計值。要求這些水印序列的估計值來解決可能存在於嵌入器和檢測器間的時間偏差，以便水印檢測器能與插入主機信號中的水印序列同步。
在緩衝和內插階段(300)，將這些估計值信號分離成Nb個單獨的緩衝器，以及將內插應用於每個緩衝器以便解決可能出現的時標修改，例如採樣(時鐘)頻率中的漂移會導致時域信號中的拉伸或收縮(即，可以拉伸或收縮水印)。
在相關和判定階段(400)，將每個緩衝器的內容與基準水印關聯，以及將最大相關峰值與閾值進行比較以便確定水印是否的確已嵌入所接收的信號y』[n]中的可能性。
為使水印檢測的精確度最大化，通過在為水印序列長度的3至4倍的所接收的信號y』[n]的長度上執行水印檢測過程。由此，通過取所述符號的幾個估計值的平均值，構成將檢測的每個水印符號。這一平均過程稱為平滑，以及執行平均的倍數稱為平滑因子sf。因此，檢測窗口長度LD是報告水印檢測真值上的音頻段的長度(按採樣數)。因此，LD＝sfLwTS，其中Ts是符號周期以及LW是水印序列中的符號的數量。典型地，在緩衝和內插階段內的每個緩衝器320的長度(Lb)是Lb＝sfLw。
在圖11所示的水印符號提取階段200中，將輸入水印信號y』[n]輸入到信號調節濾波器Hb(210)。這一濾波器210通常是帶通濾波器，並且具有與水印嵌入器中相應的濾波器(H，20)相同的特性。濾波器Hb的輸出是y』b[n]，以及假定傳輸介質內具有線性特徵，其遵循下述方程式(1)和(3)y′b[n]≈yb[n]＝(1+αw[n])xb[n] (10)注意在上述表達式中，隱含忽略嵌入器和檢測器間的可能的時間偏差。為易於說明一般水印方案原理，從現在開始，假定嵌入器和檢測器間完全同步(即，沒有偏差)，然而，應注意到如果在嵌入器和檢測器間不是完全同步，那麼在緩衝和內插階段300內，利用技術人員已知的技術，對偏差進行補償，即，通過搜索時間和偏差中的另外的移位直到實現最佳匹配為止。
注意當用在嵌入器不採用濾波器(即，當H＝1)時，那麼，也能忽略檢測器中的Hb，或也可包括以便改進檢測性能。如果忽略Hb，那麼方程式(10)中的yb用y代替。其餘部分的處理是相同的。
假定音頻信號分成長度Ts的幀，以及y′b，m[n]是第m濾波幀信號的第n採樣。對應於第m幀的能量E[m]如下E[m]=n=0Ts-1|yb,m[n]|2---(2)]]>其中，S[n]是用在圖10A的水印調節電路中的相同窗口整形函數。本領域的技術人員將意識到方程式11表示匹配的濾波接收器，以及當符號周期完全同步時，是最佳接收器。從現在開始，儘管這一事實，我們設置S[n]＝1，以便簡化下面的說明。
將這與方程式10組合，得出E(m)n=0TS-1|yb,m[n]|2=n=0TS-1|(1+we[m])xb,m[n]|2---(12)]]>其中，we[m]是第m個被提取的水印符號以及包含嵌入水印序列的Nb倍多個估計值。解答方程式12中的we[m]以及忽略α的高階項給出下述近似we[m]12(n=0Ts-1|yb,m[n]|2n=0Ts-1|xb,m[n]|2-1)---(13)]]>在圖11所示的水印提取階段200中，濾波器Hb的輸出y』b[n]提供為幀分頻器200的輸入，幀分頻器200將音頻信號分成長度Ts的幀，即，分成具有能量計算單元230的y』b，m[n]，然後用來根據每個方程式(11)，計算對應於每個幀信號的能量。然後，這一能量計算單元230的輸出提供為執行方程式13中所示的函數的變白階段Hw(240)的輸入，以便提供輸出we[m]。
可以認識到，方程式13的分母包含需要主機(原始)信號x的知識的項。當信號x對檢測器來說不可用時，意味著為了計算we[m]必須估計方程式13的分母。
下面描述雙相位窗口函數是如何實現這種估計額，但將同樣意識到教義能延伸應用到其他窗口整形函數。
通過檢查圖2所示的雙相位窗口函數將看到當通過這種窗口函數調製音頻包絡時，在相反方向中縮放幀的第一和第二半部分。在檢測器中，利用這一屬性來估計主機信號x的包絡能量。
因此，在檢測器內，每個音頻幀首先被細分成兩個半部分。因此，分別通過下述得出對應於第一和第二半幀的能量函數有下式給出E1[m]=n=0TS/2-1|ytb,m[n]|2---(14)]]>以及E2[m]=n=Ts/2Ts-1|ytb,m[n]|2---(15)]]>在兩個子幀內，在相反方向中調製原始音頻的包絡，能將原始音頻包絡近似為E1[m]和E2[m]的平均值。
另外，瞬時調製值可以取這兩個函數的差值。因此，對雙相位窗口函數，能通過下述近似水印we[m]給出we[m]=12(E1[m]-E2[m]E1[m]+E2[m]-1)---(16)]]>因此，如圖10所示，能實現用於雙相位窗口整形函數r變白濾波器Hw(240)。輸入242和243分別接收第一和第二半幀E1[m]和E2[m]的能量函數。然後，將每個能量函數分成兩個，以及提供給分別計算E1[m]-E2[m]以及E1[m]+E2[m]的加法器245和246。然後根據方程式16，將這些計算函數傳遞給將來自加法器245的值除以來自246的值以便計算用於we[m]的估計值的計算單元248。
然後將這一輸出we[m]遞給緩衝和內插階段30，其中，通過信號分離器310分離該信號，在長度Lb的緩衝器320中緩衝，以便解決嵌入器和檢測器之間的不同步性，以及內插在內插單元330中以便補償嵌入器和檢測器間的可能時標修改。這種補償能利用已知技術，因此，在本說明書中不再詳細地描述。
如圖11所示，將來自緩衝階段的輸出(WD1，WD2，...WDNb)傳遞到內插階段以及在內插後，將對應於正確重新縮放的信號的不同估計值的這一階段的輸出(wI1，wI2，....wINb)傳遞到相關和判定階段。如果認為不需要時標補償，直接將值(WD1，WD2，...WDNb)傳遞到相關和判定階段400，即該裝置能忽略內插階段330。
相關器410相對於基準水印序列wc[k]，計算每個估計值wIj，j＝1，....Nb的相關。然後將對應於每個估計值的每個各自的相關輸出施加到確定哪兩個估計值提供最大相關峰值的最大檢測單元420，以及將這些估計值選擇為最匹配基準水印的循環移位版本wd1和wd2的兩個估計值，以及將用於這些估計序列的相關值傳遞到閾值檢測器和有效負載提取器單元430。
如果忽略內插階段，另外，相關器410通過基準水印序列Ws[k]，計算每個估計值WDj，j＝1，...Nb的相關以及如在上述段落中概述的，將結果傳遞到單元420和430，以作隨後的處理。
可以利用有效負載提取單元430來從所檢測的水印信號提取有效負載(例如信息內容)。只要單元估計到超出檢測閾值的兩個相關峰值cL1和cL2，測量峰值間的距離pL(如由方程式(6)中所定義的)。接著，確定相關峰值的符號ρ1和ρ2，因此，可由方程式(7)計算rsign。然後使用方程式(8)計算整個水印有效負載。
例如，在圖13中能看出pL是兩個峰值間的相對距離。兩個峰值為正，即ρ1＝+1，以及ρ2＝+1。從方程式(7)，rsign＝3。因此，有效負載pLw＝3，pL。
在檢測器內使用的基準水印序列ws對應於施加到主機信號上的原始水印序列(的可能循環移位版本)。例如，如果在嵌入器內使用具有種子S的隨機數生成器，計算水印信號，那麼同樣地，檢測器能使用相同的隨機數生成算法和相同的初始種子，計算相同的隨機數序列，以便確定水印信號。另外，在嵌入器內初始施加的並由檢測器用作基準的水印信號能簡單的是任何預定序列。
圖13圖示了作為來自相關器410的輸出的相關函數的典型形狀。橫坐標表示相關延遲(根據序列樣本)。左手側上的縱坐標(稱為置信度cL)表示相對於典型的正常分布的相關函數規格化的標準偏差的相關峰值。
如所看到的，相對於cL而言，通常相關性是相對較平的，以及以cL＝0為中心。然而，函數包含兩個峰值，由pL分隔(見方程式6)以及當水印存在時，向上延伸到高於檢測閾值的cL值。
水平線(如圖所示，並設置為cL＝8.7)表示檢測閾值。檢測閾值控制錯誤報警率。
存在兩種錯誤報警錯誤正率，定義為檢測非水印項中的水印的概率，以及錯誤負率，定義為水印項中未能檢測出的水印的概率。通常，錯誤正報警的需求比錯誤負更迫切。圖11上的右手側示例說明錯誤正報警ρ的概率。如在所示例子中所看到的，錯誤正的概率ρ＝10-12等價於閾值cL＝8.7，而ρ＝10-83等價於cL＝20。
在每個檢測間隔後，檢測器確定原始水印是否存在或是否不存在，以及在此基礎上，輸出「是」或「否」判定。如果需要的話，為改進這一判定進行過程，可以考慮採用多個檢測窗口。在這種例子中，錯誤正概率是用於所考慮的每個檢測窗口的各個概率的組合，由所需規則而定。例如，確定如果在三個判定間隔的任何兩個輸出中，相關函數具有超出閾值cL＝7的兩個峰值，那麼認為水印確實存在。很顯然，可以根據水印信號的所需用途以及考慮諸如主機信號的原始質量以及在正常傳輸期間，信號被破壞所能達到的最壞程度的因素，來修改這種檢測規則。
技術人員將意識到在此經未特定描述的各種實現能理解為落在本例如，儘管描述過特定的雙相位窗口整形函數，特別是每個半周是Hanning函數的雙相位窗口整形函數的實現，將意識到本發明適合於落在附加權利要求書的範圍內的任何窗口整形函數。所觀測的已經確定頻譜的DC分量cf中的降低與具有函數上的積分為零的窗口整形函數有關，即，全部正區域的積分等於總的負區域的積分。使用這種函數減少了頻譜的DC分量而與水印序列無關。由於在DC分量中不帶有有用信息，而僅存在於非DC分量中，所以DC分量中的任何減少是所期望的。
圖14是仍然落在本發明的範圍內的另外的窗口整形函數的例子。該函數具有四個半周。相鄰的0交叉點間的半周是Hanning窗口函數。將意識到這種窗口整形函數能是對稱或反對稱的。
儘管僅描述了嵌入和檢測裝置的功能性，將意識到該裝置能實現為數字電路、模擬電路、電腦程式或其組合。
同樣地，雖然參考音頻信號描述了上述實施例，將意識到本發明能施加到其他類型的信號上，例如視頻和數據信號。
在說明書內，將意識到詞「組成」不排除其他元件或步驟，「a」或「and」排除多個，以及單個處理器或其他單元可以實現在權利要求中引用的幾個裝置的功能。
權利要求
1.一種生成用於嵌入多媒體主機信號中的水印信號的方法，該方法包括步驟取第一值序列；將窗口整形函數應用於所述值序列以便形成適合於嵌入主機信號中的平滑變化信號；其中，窗口整形函數上的積分為零。
2.如權利要求1所述的方法，其中，窗口整形函數具有反對稱時間特性。
3.如權利要求1所述的方法，其中，窗口整形函數具有雙相位行為。
4.如權利要求3所述的方法，其中，雙相位窗口包括相反極性的至少兩個Hanning窗口。
5.如權利要求1所述的方法，其中，平滑變化信號的頻譜具有小於頻譜內的任何非DC峰值的分量的DC分量。
6.如權利要求1所述的方法，其中，用寬度Ts的脈衝串表示第一序列的每個值，以便形成矩形波信號，窗口整形函數也具有寬度Ts。
7.如權利要求1所述的方法，其中，用窗口整形函數卷積所述第一值序列以便形成所述平滑變化信號。
8.如權利要求1所述的方法，該方法進一步包括將所述平滑變化信號嵌入主機信號中的步驟。
9.一種用於生成適合於嵌入主機多媒體信號中的水印信號的裝置，該裝置包括a)用來通過取第一值序列，生成水印信號的信號發生器；以及b)用來將窗口整形函數應用於所述值序列以便形成適合於嵌入主機信號中的平滑變化信號的處理裝置，其中，窗口整形函數上的積分為零。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，該裝置進一步包括將所述平滑變化信號嵌入主機信號中的水印嵌入裝置。
11.一種包括水印的多媒體信號，其中，通過將窗口整形函數應用於值序列形成的平滑變化信號，對原始多媒體信號進行水印處理，窗口整形函數上的積分為零。
12.如權利要求11所述的信號，其中，通過水印修改原始信號的時間包絡。
13.一種檢測嵌入多媒體信號中的水印信號的方法，該方法包括步驟a)接收可能通過修改主機多媒體信號的水印信號作水印處理的多媒體信號；b)通過假定水印包括已經應用窗口整形函數的值序列，從所述所接收的信號提取水印的估計值，窗口整形函數上的積分為零；以及c)用水印的基準版本處理水印的估計值以便確定是否對所接收的信號作水印處理。
14.如權利要求13所述的方法，該方法進一步包括將窗口整形函數應用於所述所接收的信號的步驟，窗口整形函數上的積分為零。
15.如權利要求13所述的方法，其中，水印信號具有有效負載，以及該方法進一步包括確定水印的有效負載的步驟。
16.一種水印檢測器裝置，用來檢測水印信號是否嵌入多媒體信號中，水印檢測器包括a)用來接收可能通過修改主機多媒體信號的水印信號作水印處理的多媒體信號的接收器；b)提取器，用來通過假定水印包括已經應用窗口整形函數的值序列，從所述所接收的信號提取水印的估計值，窗口整形函數上的積分為零；以及c)用來用水印的基準版本處理水印的估計值以便確定是否對所接收的信號作水印處理的處理器。
17.如權利要求16所述的裝置，其中，該裝置進一步包括用來將窗口整形函數應用於所述所接收的信號的單元，其中，窗口整形函數上的積分為零。
全文摘要
描述了窗口整形函數，該整形函數的積分為零。與傳統的窗口整形函數相比，這一窗口整形函數改進了用於指定主機信號的質量的水印信號的魯棒性。描述了在水印方案內適合於利用這一窗口整形函數的方法和裝置。
文檔編號G10L19/018GK1643593SQ03807200
公開日2005年7月20日 申請日期2003年2月26日 優先權日2002年3月28日
發明者A·N·勒姆馬, J·F·阿普裡 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司