数字水印嵌入设备、数字水印嵌入方法和数字水印检测设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种数字水印嵌入设备、数字水印嵌入方法和数字水印检测设备，所述数字水印嵌入设备包括：接口单元，获取视频数据和数字水印信息；以及处理单元，向视频数据内嵌入数字水印信息。所述处理单元被配置为使得由具有指定值的多个像素形成并且被叠加在所述视频数据中包含的每一个图像上的水印图案的面积根据所述数字水印信息中包含的符号的值随时间以周期性的方式改变，并且使用所述指定值来校正在所述视频数据中的每一个图像和对应于该图像的水印图案彼此重叠的区域中包含的每一个像素的值。
【专利说明】数字水印嵌入设备、数字水印嵌入方法和数字水印检测设备
【技术领域】
[0001]本文所讨论的实施例涉及用于向视频数据内嵌入数字水印信息的数字水印嵌入设备、数字水印嵌入方法、数字水印嵌入计算机程序和用于检测视频数据中嵌入的数字水印信息的数字水印检测设备。
【背景技术】
[0002]用于经由因特网等来传递诸如电影的视频内容的服务已经在近些年来变得常见。在传递之前，通过数字权限管理(DRM)技术来对视频内容编码。因为DRM技术而防止了这样的视频内容的非法复制或分发。
[0003]然而，已经出现许多事件，其中，通过使用诸如可携式摄像机的图像拍摄设备拍摄在计算机显示器或电视机监视器上显示的视频内容而非法复制的视频内容被非法分发。因为显示器上显示的视频内容未编码，所以难以防止通过视频拍摄的视频内容的分发。
[0004]鉴于上面的情况，已经开发了一种技术，其在传递视频数据之前以数字水印的形式向动态图像数据内嵌入诸如观众标识号的信息。如果通过使用可携式摄像机拍摄所显示的图像来非法复制其中嵌入数字水印的视频数据，则数字水印在所复制的视频数据中保持完整。因此，如果分发通过这样的模拟拍摄而非法复制的视频数据，则可以通过从非法复制的视频数据中检测数字水印来识别非法使用了视频内容的观众的标识号。因此，即使当例如通过模拟拍摄而非法复制的视频内容被上载到视频上载网站时，视频内容的管理员也可以从在上载的视频内容中嵌入的信息识别非法复制源。
[0005]优选的是，在视频数据中嵌入数字水印，以使得在视频数据中嵌入的数字水印观众感觉不到。为了在视频数据中嵌入数字水印而使观众感觉不到，优选的是，减少因为数字水印的存在而引起的亮度的变化，即数字水印嵌入区域和其外围区域之间在像素值上的差另O。然而，如果数字水印嵌入区域和其外围区域之间在像素值上的差别较小，则当使用诸如动态图像专家组(MPEG)的标准来压缩其中嵌入数字水印的视频数据时，数字水印可能丢失。数字水印还可能会因为当使用可携式摄像机等拍摄其中嵌入数字水印的视频数据时出现的图像失真等而丢失。另一方面，如果数字水印嵌入区域和其外围区域之间在像素值上的差别较大，则这样的问题不出现，但是在该情况下，数字水印变得观众能感觉到。即，在因为数字水印的存在使得像素值可以在空间上改变的程度和可以使得数字水印强壮的程度之间存在折衷。为了解决这种折衷问题，已经发明了各种数字水印技术(例如，参照国际专利公布 N0.2007/102403)。
[0006]在例如国际专利公布N0.2007/102403中公开的数字水印嵌入设备向具有等于大于N的维度的输入信号内嵌入作为数字水印的信息。该数字水印嵌入设备基于嵌入信息来生成(N-1)维图案，通过根在该(N-1)维图案上的值调制周期信号来生成N维嵌入图案，并且将嵌入图案叠加在输入信号上。
[0007]然而，在国际专利公布N0.2007/102403中公开的技术的情况下，整个嵌入图案的亮度改变。结果，如果在其中嵌入嵌入图案的区域中包含具有均匀亮度和几乎没有时域变化的图像比如天空，则可能将其中嵌入数字水印的动态图像感知为好象图像在闪烁。此外，具有不同的嵌入值的两个区域之间的边界可能变得不显著。这可以导致其中嵌入数字水印的动态图像的画面质量的下降。
【发明内容】
[0008]因此，本申请的目的是提供一种数字水印嵌入设备，该数字水印嵌入设备可以与视频数据中包含的图像无关地最小化由于视频数据中嵌入的水印信息导致可能出现的视频数据的画面质量的下降。
[0009]根据一个实施例，提供了一种数字水印嵌入设备。所述数字水印嵌入设备包括:接口单元，获取视频数据和数字水印信息；以及处理单元，向所述视频数据内嵌入所述数字水印信息。所述处理单元被配置为:使得由具有指定值的多个像素形成并且被叠加在所述视频数据中包含的每一个图像上的水印图案的面积根据所述数字水印信息中包含的符号的值随时间以周期性的方式改变，并且通过使用在所述水印图案中所述对应的像素具有的所述指定值来校正其中所述视频数据中的每一个图像和与该图像对应的所述水印图案彼此重叠的区域中包含的每一个像素的值。
[0010]根据另一个实施例，提供了一种数字水印检测设备。所述数字水印检测设备包括:接口单元，获取其中嵌入数字水印信息的视频数据；以及处理单元，检测所述视频数据中嵌入的所述数字水印信息。所述处理单元被配置为:针对所述视频数据中包含的每一个图像计算用于所述整个图像或用于包含水印图案的参考区域的平均像素值，所述水印图案的面积以匹配所述数字水印向中包含的符号的值的相位或周期随时间以周期性的方式来改变；通过对包含在与一个符号对应的时间段中并且按时间序列顺序布置的一组所述平均像素值进行频率变换来计算用于描述所述平均像素值如何随时域变化的频谱；并且通过从所述频谱中提取与所述水印图案的所述面积的周期变化对应的频率分量并且通过根据所述频率分量计算所述水印图案的所述面积的所述周期变化的相位或周期来获得所述符号的值。[0011 ] 将通过在权利要求中具体指出的元素和组合来实现和获得本发明的目的和优点。
[0012]应当明白，上述的概要说明和下面的详细说明都是示例性的和说明性的，而不是对所要求保护的本发明的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是以简化形式图示根据一个实施例的数字水印嵌入设备的配置的图。
[0014]图2是图示根据一个实施例的处理单元为向视频数据内嵌入数字水印信息实现的功能的框图。
[0015]图3是图示水印图案在一个周期上的时域改变的一个示例的图。
[0016]图4是按与图3的对应关系图示在参考区域中的平均像素值随时间的变化的曲线图。
[0017]图5是图示水印图案在一个周期上的时域改变的另一个示例的图。
[0018]图6是按与图5的对应关系图示在参考区域中的平均像素值随时间的变化的曲线图。[0019]图7是图示水印图案的时域改变的又一个示例的图。
[0020]图8是图示水印图案的过去时间和嵌入符号的值之间的关系的一个示例的图。
[0021]图9是图示水印图案的过去的时间和嵌入符号的值之间的关系的另一个示例的图。
[0022]图10是图示水印图案的过去的时间和嵌入符号的值之间的关系的又一个示例的图。
[0023]图11是图示根据第一实施例的由数字水印嵌入设备中的处理单元上执行的计算机程序控制的数字水印嵌入处理的操作流程图。
[0024]图12是图示水印图案的时域改变的另一个示例的图。
[0025]图13是以简化形式图示根据一个实施例的数字水印检测设备的配置的图。
[0026]图14是图示数字水印检测设备中的处理单元为检测视频数据上的数字水印信息实现的功能的框图。
[0027]图15A是图示参考区域的平均像素值的时域变化的一个示例的图。
[0028]图15B是示意性地图示通过对于与三角波对应的频率分量执行逆频率变换而获得的平均像素值的时域变化的图，其中，从通过对图15A中图示的平均像素值的时域变化进行频率变换而获得的频谱中提取与三角波对应的频率分量。
[0029]图16A是图示参考区域的平均像素值的时域变化的另一个示例的图。
[0030]图16B是图示针对与每一个符号值对应的周期的频率分量的图，其中，从通过针对每一个时间段对图16A中图示的参考区域的平均像素值的时域变化进行频率变换而获得的频谱中提取与每一个符号值对应的周期的频率分量。
[0031]图16C是图示针对与每一个符号值对应的周期的频率分量的图，其中，从通过针对每一个时间段对图16A中图示的参考区域的平均像素值的时域变化进行频率变换而获得的频谱中提取与每一个符号值对应的周期的频率分量。
[0032]图17是图示数字水印检测处理的操作流程图，该数字水印检测处理由在数字水印检测设备中的处理单元上执行的计算机程序控制。
【具体实施方式】
[0033]下面将参照附图描述数字水印嵌入设备。根据在此公开的数字水印嵌入设备，由具有特定值的一组像素形成的水印图案的面积随时域改变，由此使得其中叠加水印图案的区域的平均像素值根据嵌入的数字水印信息中包含的符号的值而随时域改变。
[0034]视频数据中包含的每一个图像可以是帧或半帧。帧指的是视频数据中包含的完整的静态图像，而半帧指的是通过从帧中仅提取奇数编号的行或偶数编号的行中的数据而形成的静态图像。
[0035]图1是以简化形式图示根据一个实施例的数字水印嵌入设备的配置的图。数字水印嵌入设备I包括接口单元11、存储单元12和处理单元13。数字水印嵌入设备I向视频数据内嵌入经由接口单元11获取的数字水印信息。
[0036]接口单元11包括:视频信号接口，用于将数字水印嵌入设备I例如连接到动态图像输入装置比如可携式摄像机(未图示)或图像显示装置比如液晶显示器(未图示)；以及用于视频信号接口的控制电路。或者，接口单元11可以包括:通信接口，用于将数字水印嵌入设备I连接到符合比如Ethernet (以太网，注册商标)的通信标准的通信网络；以及用于通信接口的控制电路。另外，或者，接口单元11将数字水印嵌入设备I连接到用于接收经由无线链路传递的视频数据的天线，并且包括用于对经由天线接收的视频数据进行解码的电路。
[0037]接口单元11从动态图像输入装置或经由通信网络或天线获取视频数据，并且将视频数据传送到处理单元13。
[0038]接口单元11还可以包括符合总线标准的接口电路比如通用串行总线，以便将用户接口装置比如键盘或鼠标连接到数字水印嵌入设备I。然后，从用户接口装置或经由通信网络，接口单元11获取要作为数字水印信息嵌入到视频数据内的数据，并且将所获取的数据传送到处理单元13。
[0039]数字水印信息包含从下述部分中选择的至少一个标识号:观众的标识号、视频数据提供商的标识号和其中包含数字水印嵌入设备I的视频播放设备的标识号。在本专利说明书中，将数字水印信息中包含的构成观众的标识号等的多个数字或字符之一比如一个比特作为符号。因此，数字水印信息中包含的符号具有多个预定不同值之一。例如，如果数字水印信息中包含的符号是I比特，则该符号具有值“O”或“I”。
[0040]接口单元11从处理单元13接收嵌入数字水印的视频数据，并且向图像显示装置比如液晶显示器输出嵌入数字水印的视频数据。或者，接口单元11可以向经由通信网络连接到数字水印嵌入设备I的其他设备发送嵌入数字水印的视频数据。
[0041]存储单元12包括例如选自半导体存储器装置、磁盘装置和光盘装置中的至少一个装置。存储单元12存储要在数字水印嵌入设备I上执行的计算机程序和为嵌入数字水印信息要使用的各种参数。此外，数字水印信息和其中还没有嵌入数字水印信息的视频数据中包含的一个或更多个图像可以暂时存储在存储单元12中，直到处理单元13建立了嵌入数字水印的视频数据为止。存储单元12还可以存储其中嵌入了数字水印信息的视频数据。
[0042]处理单元13包括一个或多个处理器、存储器电路比如随机存取存储器和它们的外围电路。处理单元13控制数字水印嵌入设备I的整体操作。
[0043]处理单元13通过在视频数据中的每一个图像上叠加作为具有特定值的一组像素的水印图案来向视频数据内嵌入数字水印信息，其中，该水印图案的面积根据数字水印信息中包含的符号的值随时间以周期性的方式变化。
[0044]图2是图示处理单元13为向视频数据内嵌入数字水印信息而实现的功能的框图。处理单元13包括水印图案生成单元21和水印图案叠加单元22。构成处理单元13的这些单元是通过在处理单元13中包含的处理器上执行计算机程序而实现的功能模块。或者，水印图案生成单元21和水印图案叠加单元22可以分别作为独立的操作电路安装在数字水印嵌入设备I中。
[0045]水印图案生成单元21根据要嵌入的符号的值来生成要在每一个图像中嵌入的水印图案。在本实施例中，水印图案是一组一个或更多个水印块。每一个水印块包括一个或多个像素，并且具有例如矩形形状。或者，每一个水印块在形状上可以是圆形、半圆或三角形。水印块中包含的每一个像素具有除了 “O”之外的特定值。在本实施例中，该特定值用于校正其上叠加了水印图案的图像中的对应像素的亮度值。水印图案生成单元21随时间以周期性的方式来增加或减少水印块的数量。当水印块的数量增加时，水印图案的面积增大。根据要嵌入的符号的值，水印图案生成单元21改变水印图案的面积的周期性时域变化的相位或周期。结果，被定义为在整个图像上或在图像的一部分中的包含水印图案区域的参考区域的平均像素值以类似的方式周期地增大和减小，从而周期性地改变参考区域的平均像素值的时域变化的相位或周期。
[0046]图3是图示在一个周期上水印图案的时域改变的一个示例的图。在所图示的示例中，水印图案中包含的每一个水印块中的每一个像素具有正值比如“2”作为特定值。因此，每一个水印块以光点的形式显示其本身；结果，当叠加水印图案中包含的像素时，叠加的像素的值变得大于原始像素值。
[0047]图3图示了从时间t至时间(t+8)的9个时域连续的图像。矩形水印图案311在时间t处叠加在图像301上。然后，随着水印块312的数量在从时间t至时间(t+4)的时间间隔上减少，叠加在图像上的水印图案的面积减小。然后，在时间(t+4 )处从图像302减小水印图案。在时间(t+4)后,水印图案的面积开始增大,直到水印图案的面积在时间(t+8)处再一次达到图像303中的最大值为止。
[0048]图4是以与图3对应的关系图示在水印图案的面积随时间的变化和参考区中的平均像素值随时间的变化之间的关系的曲线图的图。在图4的上曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示水印图案的面积。曲线图401图示了水印图案的面积在从时间t至时间(t+8)的时间间隔上如何变化。另一方面，在下曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示像素值。曲线图402图示了参考区域的平均像素值在从时间t至时间(t+8)的时间间隔上如何变化。为了易于理解，假定每一个图像中的对象是固定的。
[0049]如曲线图401所示，水印图案的面积在从时间t至时间(t+8)的时间间隔上以三角波的方式变化。如上所述，在所示出的示例中，水印图案中的每一个像素具有正值。结果，如曲线图402所示，参考区域的平均像素值随水印图案的面积减小而减小，且随水印图案的面积增大而增大。因此，平均亮度值也以三角波的方式随时域改变，并且表示平均像素值的变化的三角波的相位与表示水印图案的面积的变化的三角波的相位相同。
[0050]图5是图示了水印图案在一个周期上的时域改变的另一个示例的图。在所图示的示例中，水印图案中包含的每一个像素具有负值比如“_2”作为特定值。因此，每一个水印块以阴影块的形式来显示其本身；结果，当叠加水印图案中包含的像素时，叠加的像素的值变得小于原始像素值。
[0051]图5图示了从时间t至时间(t+8)的9个时域连续的图像。在时间t处在图像501上叠加矩形水印图案511。然后，当水印块512的数量在从时间t至时间(t+4)的时间间隔上减少时，叠加在图像上的水印图案的面积减小。然后，在时间(t+4)处从图像502减小水印图案。在时间(t+4 )后，水印图案的面积开始增加，直到水印图案的面积在时间(t+8 )处再一次达到图像503中的最大值为止。
[0052]图6是以与图5对应的关系图示在水印图案的面积的随时间的变化和包含水印图案的区域中的平均像素值随时间的变化之间的关系的曲线图的图。在图6的上曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示水印图案的面积。曲线图601图示了水印图案的面积在从时间t至时间(t+8)的时间间隔上如何变化。另一方面，在下曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示像素值。曲线图602表示参考区域的平均像素值在从时间t至时间(t+8)的时间间隔上如何变化。
[0053]如曲线图601所示，水印图案的面积在从时间t至时间(t+8)的时间间隔上以三角波的方式变化。在所图示的示例中，水印图案中的每一个像素具有负值。结果，如曲线图602所示，参考区域的平均像素值随水印图案的面积减小而增大，并且随水印图案的面积增大而减小。因此，平均像素值也随时间以三角波方式变化，并且表示平均像素值的变化的三角波的相位相对于表示水印图案的面积的变化的三角波的相位相反。
[0054]图7是图示水印图案的时域改变的另一个示例的图。在所图示的示例中，水印图案中包含的每一个水印块中的每一个像素具有值比如“2”或“_2”作为特定值。然而，也在这个示例中，确定要叠加在每一个图像上的水印图案，以使得参考区域的平均像素值以三角波的方式随时间而变化，就像在图5中图示的水印图案的情况那样。
[0055]图7图示了从时间t至时间(t+8)的9个时域连续的图像。在时间t处，在图像701上叠加矩形水印图案711。水印图案711中包含的每一个像素具有负值，从而整个水印图案711以阴影图案的形式来显示其本身。然后，具有正值的光点状水印块713的数量与具有负值的阴影水印块712的数量的比例在从时间t至时间(t+4)的时间间隔上逐渐增大。然后，在时间(t+4)处的图像702中，整个水印图案711以光点状图案的形式来显示其本身。结果，参考区域的平均像素值在从时间t至时间(t+4)的时间间隔上增大。在时间(t+4)后，具有正值的光点状水印块713的数量与具有负值的阴影水印块712的比例逐渐减小，直到整个水印图案在时间(t+8)处再一次以在图像703中的阴影图案的形式显示其本身为止。
[0056]如上所述，作为示例，通过参考区域中的平均像素值的时域变化的相位来表示要在视频数据中嵌入的符号的值。在该情况下，水印图案生成单元21例如针对其中包含多个图像并且其中嵌入一个符号的指定时间段中包含的第一图像确定水印图案的面积。然后，针对在该时间段中包含的第二和后续的图像，水印图案生成单元21确定要在每一个图像上叠加的水印图案的面积，以使得参考区域的平均像素值以三角波方式随时间变化。然后，水印图案生成单元21通过将针对该图像确定的水印图案的面积除以一个水印块的面积，来确定要叠加在感兴趣的图像上的水印图案中包含的水印块的数量。将指定时间段选择为例如等于水印图案的面积的时域变化的周期的一倍或若干倍。
[0057]水印图案生成单元21确定要叠加在感兴趣的图像上的水印图案，以使得该水印图案的形状与紧跟感兴趣的图像的图像上叠加的水印图案的形状不同。在该情况下，优选的是，确定水印图案的形状以使得在分别叠加在两个时域连续的图像上的两个水印图案之一不包含在图案的另一个中。例如，如图3、5和7中所示，优选地，水印图案生成单元21确定要叠加在感兴趣的图像上的水印块的布置，以使得该布置与在感兴趣的图像之前和之后的图像中的水印块的布置不相关。这使得叠加在每一个图像上的水印图案不容易被观众感觉到，因为水印块的位置随时间过去随机地改变。
[0058]进一步优选的是，水印图案生成单元21确定每一个水印块的布置，以使得当水印图案的面积变为最大时在水印图案区域的任何特定部分中包含的水印块的面积也以三角波方式随时间改变。这使得后述的数字水印检测设备可以即使当仅关注水印图案区域的一部分时也能检测水印图案的面积的变化。
[0059]例如，当水印图案的面积变为最大时，其中叠加水印图案的区域被划分为N个子块(N是不小于2的整数)，每个子块的面积不小于一个水印块的面积。各个子块按光栅(raster)扫描顺序以升序顺序编号，例如，从I开始并且在N处结束。然后，水印图案生成单元21通过获取随机序列中的第k个元素的值来确定其中要放置每一个水印块的子块的数量，其中，随机序列的元素的每一个均输出落在I至N的范围内的值(在此，K k<m，其中，m表示要叠加在感兴趣的图像上的水印块的总数，并且被定义为m ( N)。通过使用用于不同的图像的不同随机序列，水印图案生成单元21可以确定要在感兴趣的图像上叠加的水印块的布置，使得该布置与在感兴趣的图像前和后的图像中的水印块的布置不相关。
[0060]或者，可以预先在存储单元12中针对每一个水印图案区域存储一个或多个水印图案，在这些水印图案中，水印块的布置彼此不同。然后，从对应于要叠加在感兴趣的图像上的水印图案的面积的水印图案中，水印图案生成单元21可以例如根据指定顺序或通过使用随机序列来选择一个水印图案。此处的指定顺序例如是向水印图案分配的编号的升序或降序。
[0061]另外，或者，水印图案生成单元21可以通过使用除了如上所述之外的方法，来确定要叠加在每一个图像上的水印图案的形状。
[0062]图8是图示在水印图案的过去时间和嵌入符号的值之间的关系的一个示例的图。在图8的上和下曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示参考区域的平均像素值。曲线图801和802图示了当符号值分别是“O”或“I”时参考区域的平均像素值如何随时间变化。
[0063]在所图示的示例中，当符号值是“O”时，平均像素值在开始时间t0处最小(暗)，并且其后以三角波的方式改变为亮，然后改变为暗，然后改变为亮。另一方面，当符号值是“I”时，平均像素值在开始时间to处最大(亮)，并且其后以三角波的方式改变为暗，然后改变为亮，然后改变为暗。以这种方式，当符号值是“O”时的平均像素值的时域变化相对于当符号值是“I”时的平均像素值的时域变化在相位上相差180°。
[0064]如果水印图案包含阴影水印块,则当水印图案的面积最小时平均像素值最高。因此，当平均像素值从亮向暗并且然后向亮改变时，水印图案的面积按该顺序从最小向最大然后向最小改变。相反，如果水印图案包含光点状水印块，则当水印图案的面积最大时平均像素值最高。因此，当平均像素值从亮向暗并且然后向亮改变时，水印图案的面积按该顺序从最大向最小然后向最大改变。
[0065]不一定要使得对于一个符号值平均像素值的时域变化和对于另一个符号值平均像素值的时域变化之间的相位差等于180°，而是仅需要使得该相位差大得足以使数字水印检测设备可以检测到该相位差。
[0066]图9是图示在水印图案的过去时间和嵌入符号的值之间的关系的另一个示例的图。在图9的上和下曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示参考区域的平均像素值。曲线图901和902分别图示了当对于一个符号值参考区域的平均像素值的时域改变和对于另一个符号值参考区域的平均像素值的时域改变之间的相位差是180°时参考区域的平均像素值如何随时间变化。与横坐标大体平行的每一个双头箭头910表示与一个符号对应的时间段，并且在每一个箭头下的数值表示在该时间段中的符号值。
[0067]曲线图901在符号在“O”和“I”之间改变的边界921和922处显示出大的间隙。鉴于这一点，通过针对符号“O”和“I”的每一个，将三角波的相位移位90°，如曲线图902所示，水印图案生成单元21可以使得平均像素值在符号值改变的边界923和924上平滑地改变。从而，水印图案生成单元21可以使得符号值的改变观众不容易感觉到。同样在曲线图902中，在针对符号“O”和“ I ”的三角波之间的相位差保持在180°。
[0068]或者，可以根据符号值而改变水印图案的面积的变化的周期，即参考区域中平均像素值的变化的周期。
[0069]图10是图示在水印图案的过去时间和嵌入符号的值之间的关系的又一个示例的图。在图10的上、中和下曲线图中，横坐标表示时间，纵坐标表示参考区域的平均像素值。曲线图1001和1002图示了当符号值分别是“O”或“I”时参考区域的平均像素值如何随时间变化。在所图示的示例中，针对符号值“I”的周期Tl是针对符号值“O”的周期T2的一半。因此，如果假定周期T2由例如图3中所示的8个图像构成，则周期Tl由四个图像构成。同样在这个不例中，优选地，使得其中嵌入每一个符号的时间段的长度相同，而与符号值无关，以便方便嵌入值的检测。例如，如在图10中通过图示了针对多个符号参考区域的平均像素值的时域变化的曲线图103所示，当符号值是“O”时，每一个时间段1010由平均像素值的变化的两个周期构成；另一方面，当符号值是“I”时，每一个时间段1010由平均像素值的变化的四个周期构成。
[0070]水印图案生成单元21将针对每一个图像确定的水印图案传送到水印图案叠加单元22。
[0071]水印图案叠加单元22识别针对每一个图像的参考区域。然后，水印图案叠加单元22通过使用参考区域内的水印图案的特定水印块中包含的对应像素的值，来校正与该水印块重叠的区域中包含的每一个像素的值。例如，如果该水印块中包含的每一个像素具有值“-2”，则水印图案叠加单元22从与水印块重叠的区域中包含的每一个像素的值减去“2”。相反，如果水印块中包含的每一个像素具有值“2”，则水印图案叠加单元22向与水印块重叠的区域中包含的每一个像素的值加“2”。
[0072]如上所述，水印图案叠加单元22可以沿着时间序列的方向，在视频数据中嵌入多个符号。在这种情况下，每次与视频数据中嵌入的一个符号对应的时间段结束，可以在图像上叠加用于表示符号边界的指定图案，其持续直到对应于下一个符号的时间段开始为止。
[0073]水印图案叠加单元22在存储单元12中存储其上叠加有水印图案的图像。或者，水印图案叠加单元22可以经由接口单元11向另一个设备输出其上叠加有水印图案的图像。
[0074]图11是图示由根据本实施例的数字水印嵌入设备中的处理单元上执行的计算机程序控制的数字水印嵌入处理的操作流程图。处理单元13针对数字水印信息中包含的每一个符号执行下面的数字水印嵌入处理。
[0075]处理单元13从经由接口单元11接收的数字水印信息中包含的符号中选择感兴趣的符号(步骤S101)。然后，处理单元13中的水印图案生成单元21在视频数据中设置指定时间段，该指定时间段包含其中要嵌入感兴趣的符号的多个图像(步骤S102)。
[0076]水印图案生成单元21按时间顺序从指定时间段中包含的多个图像中选择感兴趣的图像(步骤S103)。然后，水印图案生成单元21确定要叠加在感兴趣的图像上的水印图案的面积，以使得参考区域的平均像素值以匹配感兴趣的值的相位或周期随时间变化(步骤S104)。水印图案生成单元21根据水印图案的面积来确定水印图案中要包含的水印块的数量。此外，水印图案生成单元21确定用于感兴趣的图像的水印块的布置，以使得用于感兴趣的图像的水印图案在形状上与用于紧跟其的图像的水印图案不同(步骤S105)。然后，水印图案生成单元21向水印图案叠加单元22传送水印图案。
[0077]水印图案叠加单元22通过使用每一个水印块中包含的对应像素的值，来校正与该水印块重叠的区域中包含的每一个像素的值(步骤S106)。
[0078]其后，处理单元13确定指定时间段是否已经结束(步骤S107)。如果指定时间段还没有结束(在步骤S107中的否)，则处理单元13重复从步骤S103至步骤S107的处理。另一方面，如果指定时间段已经结束(在步骤S107中的是)，则处理单元13继续对数字水印信息中包含的下一个符号执行水印嵌入处理。符号长度和符号嵌入的次数是预定的，并且，处理单元13重复嵌入处理，直到达到预定次数。或者，处理单元13可以重复嵌入处理，直到嵌入与动态图像的长度所允许的那么多的符号。
[0079]如上所述，根据本实施例的数字水印嵌入设备，要叠加在图像上的水印图案的面积周期性地变化，由此周期地改变参考区域的平均像素值，平均像素值的时域变化的周期或相位表示嵌入符号的值。结果，数字水印嵌入设备可以将水印图案中包含的每一个像素的值设置为小常数值。因此，数字水印嵌入设备不仅可以与视频数据中包含的图像无关地最小化因为视频数据中嵌入的水印信息导致可能出现的视频数据的画面质量的下降，而且也可以使得观众难以视觉上识别嵌入的数字水印。此外，因为使得要叠加的水印图案的形状对于每一个图像不同以便防止水印图案总是叠加在同一特定区域上，所以数字水印嵌入设备可以使得观众更难以视觉上识别嵌入的数字水印。
[0080]数字水印嵌入设备可以通过下述方式来确定是否嵌入了数字水印信息:仅从其中嵌入数字水印信息的视频数据中检测参考区域的平均像素值是否周期性地改变。结果，如果通过模拟拍摄来复制其中嵌入数字水印信息的视频数据，则只要参考区域保持在复制的视频数据的图像中数字水印信息就保持完整。
[0081]根据另一个实施例，数字水印嵌入设备可以向视频数据中的每一个图像内嵌入数字水印信息中包含的多个符号。在该情况下，针对视频数据中的每一个图像设置多个参考区域和要包含在各个参考区域中的多个水印图案。每一个参考区域和该参考区域内叠加的水印图案对应于一个符号。此外，如果数字水印信息中包含的全部符号要被嵌入在每一个图像中，则可以设置指定时间段为在视频数据中的第一图像处开始，并且在最后的图像处结束。
[0082]水印图案的面积的时域变化不限于三角波状变化。根据一个替代实施例，水印图案生成单元可以确定要叠加在每一个图像上的水印图案的面积，以使得水印图案的面积的时域变化的特定频率分量具有加强值。例如，水印图案生成单元可以确定要叠加在每一个图像上的水印图案的面积，以使得水印图案的面积随时间正弦变化。
[0083]根据另一个修改示例，一个符号可以具有三个或更多个可能值。在该情况下，例如通过参考区域的平均像素值的变化的相位和周期的组合来确定一个符号的值。例如，最大化其中嵌入一个符号的给定时间段中包含的第一图像中的参考区域的平均像素值的相位被指定为“正”，并且最小化该时间段中包含的第一图像中的参考区域的平均像素值的相位被指定为“负”。此外，当平均像素值的时域变化具有第一周期时，时域变化被指定为“短”，而当平均像素值的时域变化具有比第一周期长的第二周期时，时域变化被指定为“长”。在此，假定一个周期中的符号可以具有四个可能值“0”、“1”、“2”和“3”之一。在该情况下，水印图案生成单元例如分别向相位/周期组合“正/短”、“负/短”、“正/长”和“负/长”分配值“O”至“3”。
[0084]根据另一个修改示例，当每一个符号是一个比特并且数字水印信息由比特序列表示时，数字水印嵌入设备中的处理单元可以通过使用纠错码或检错码来向比特序列应用纠错编码。然后，处理单元可以向视频数据内嵌入纠错编码的符号图案。例如，处理单元可以使用循环冗余校验码(CRC)作为纠错码的示例。在该情况下，处理单元可以将数字水印信息内包含的比特序列转换为CRC码，并且向视频数据内嵌入CRC码。仅需要使得参考区域的平均像素值根据嵌入的符号值而不同地改变。当在每一个图像中嵌入多个CRC编码的符号时，数字水印检测设备可以确定每一个嵌入符号的值，而不必了解用于该符号的参考区域的平均像素值的时域变化的相位或周期和该符号值之间的关系。数字水印检测设备确定嵌入值是当从视频数据中提取的比特序列除以用于生成CRC码的同一生成多项式时得出余数“O”的值。
[0085]例如，如果假定作为除数的该生成多项式是“1011”并且数字水印信息中包含序列“ 111011”，则与该比特序列对应的CRC码被给出为“ 1110011010 ”。
[0086]在该情况下，从其中嵌入数字水印信息的视频数据中，数字水印检测设备获得与每一个比特对应的参考区域的平均像素值的时域变化的相位或周期。然后，数字水印检测设备通过向不同的相位或周期分配不同的符号值来获得两个比特序列“1110011010”和“0001100101”。接下来，为了确定从视频数据中提取的比特序列是“1110011010”还是“0001100101”，数字水印检测设备将两个比特序列的每一个除以除数“1011”。然后，数字水印检测设备可以确定得出余数“O”的“1110011010”是嵌入比特序列，并且通过从该比特序列中去除校验比特“ OIO ”，可以获得嵌入的比特序列。
[0087]根据另一个修改示例，数字水印嵌入设备嵌入数字水印信息，以使得数字水印检测设备可以识别与每一个图像中嵌入的符号值对应的参考区域的平均像素值的周期性时域变化的相位。为了该目的，数字水印嵌入设备可以对于每一个图像设置多个参考区域，并且可以将参考区域之一设置为特定参考区域。然后，处理单元中的水印图案生成单元确定用于特定参考区域的水印图案，以使得特定参考区域的平均像素值总是以恒定的周期变化。对于特定参考区域设置的水印图案以下被称为“参考图案”。
[0088]水印图案生成单元确定水印图案，以使得被分配嵌入符号的任何其他参考区域的平均像素值的时域变化也将具有与参考图案相同的周期。此外，水印图案生成单元根据嵌入的符号的值，确定在水印图案的面积的时域变化和参考图案的面积的时域变化、即参考区域的平均像素值的时域变化和特定参考区域的平均像素值的时域变化之间的相位差。例如，当符号值是“O”时，水印图案生成单元生成水印图案，以使得其中嵌入该符号的参考区域的平均像素值的时域变化的相位匹配特定参考区域的平均像素值的时域变化的相位。另一方面，当符号值是“I”时，水印图案生成单元生成水印图案，以使得其中嵌入该符号的参考区域的平均像素值的时域变化的相位相对于特定参考区域的平均像素值的时域变化的相位移位90°或者180°。
[0089]根据又一个修改示例，可以作出规定以使得水印图案生成单元不使用与整个参考区域重叠的形状的水印图案。
[0090]图12是图示当作出规定以不使用与整个参考区域重叠的形状的水印图案时水印图案如何随时间改变的一个示例的图。在所图示的示例中，水印图案中包含的每一个像素具有负值比如“_2”作为特定值。
[0091]图12图示了从时间t至时间(t+6)的7个时域连续的图像。具有最大面积的水印图案1211、即最大数量的水印块1212在时间t处叠加在图像1201上。然后，从时间t至时间(t+3 )，水印图案的面积减小，但是在时间(t+3 )后，水印图案的面积增大。然后,水印图案的面积在时间(t+6)处再一次在图像1202中变为最大。在所图示的示例中，在各个图像1201和1202上叠加的水印图案的任何一个都不是矩形形状的，但是彼此隔开地布置多个水印块。
[0092]以这种方式，优选的是，确定水印图案以使得即使在具有最大数量的水印块的水印图案的情况下，水印图案也不完全与参考区域重合，并且在水印图案的外围上的最长线被设置得短于给定值。通过如此设置水印图案，即使在具有均匀亮度的背景比如天空的图像的情况下，其上叠加了水印图案的区域的边界也变得不容易被感觉到。因此，数字水印嵌入设备可以进一步减小因为嵌入的水印图案导致可能出现的视频数据的画面质量的下降。通过经验确定该给定值，并且将该给定值设置得等于例如具有最大面积的水印图案的宽度或高度的二分之一至三分之一。
[0093]接下来，将给出检测由根据上面的实施例或其修改示例的数字水印嵌入设备在视频数据中嵌入的数字水印信息的数字水印检测设备的描述。
[0094]图13是以简化形式图示根据一个实施例的数字水印检测设备的配置的图。数字水印检测设备2包括接口单元31、存储单元32和处理单元33。数字水印检测设备2检测经由接口单元31获取的视频数据中嵌入的数字水印信息。
[0095]接口单元31包括:视频信号接口，用于将数字水印检测设备2例如连接到动态图像输入装置比如可携式摄像机(未图示);以及用于视频信号接口的控制电路。或者，接口单元31可以包括:通信接口，用于将数字水印检测设备2连接到符合诸如Ethernet(以太网，注册商标)的通信标准的通信网络；以及用于通信接口的控制电路。
[0096]接口单元31从动态图像输入装置或经由通信网络获取视频数据，并且将视频数据传送到处理单元33。
[0097]接口单元31也可以从处理单元33接收所检测的数字水印信息，并且向经由通信网络连接到数字水印检测设备2的其他设备发送数字水印信息。
[0098]存储单元32包括例如选自半导体存储器装置、磁盘装置和光盘装置的至少一个装置。存储单元32存储要在数字水印检测设备2上执行的计算机程序和要被使用以便检测视频数据中嵌入的数字水印信息的各种参数。例如，存储单元32存储在图像上限定的参考区域的位置和范围以及映射表，该映射表提供在嵌入值和参考区域的平均像素值的时域变化的相位或周期之间的映射。存储单元32还可以存储所检测的数字水印信息，存储单元32还可以存储其中嵌入了数字水印信息的视频数据。
[0099]处理单元33包括一个或多个处理器、存储器电路比如随机存取存储器和它们的外围电路。处理单元33检测视频数据中嵌入的数字水印信息。此外，处理单元33控制数字水印检测设备2的整体操作。
[0100]图14是图示处理单元为检测视频数据上的数字水印信息实现的功能的框图。
[0101]处理单元33包括平均像素值计算单元41、频率变换单元42和水印信息提取单元43。处理单元33经由接口单元31从拍摄其中嵌入数字水印信息的视频数据的可携式摄像机或从存储视频数据的某个其他设备获取视频数据。然后，处理单元33通过分析该视频数据来检测嵌入的数字水印信息。
[0102]平均像素值计算单元41按时间序列顺序从处理单元33接收在其中嵌入数字水印信息的视频数据中包含的图像。然后，平均像素值计算单元41对于每一个图像中的参考区域计算平均像素值。如果对于每一个图像设置多个参考区域，则平均像素值计算单元41对于每一个参考区域计算平均像素值。
[0103]如果视频数据是通过不仅拍摄其中嵌入数字水印信息的视频而且拍摄在原始视频上的背景等而获得的模拟拍摄的视频，则平均像素值计算单元41可以从所有的模拟拍摄视频计算平均像素值。或者，平均像素值计算单元41可以通过向每一个图像应用边缘检测，来检测包含原始视频的动态图像区域。在该情况下，平均像素值计算单元41检测动态图像区域内的参考区域。此外，在该情况下，平均像素值计算单元41通过使用例如索贝尔(Sobel)滤波器或拉普拉斯(Laplacian)滤波器来检测每一个图像上的边缘。然后，平均像素值计算单元41确定在大体在水平方向上延伸的边缘中，例如在图像的上半部分中的最长边缘表示包含原始视频的动态图像区域的上边缘。同样，平均像素值计算单元41确定在大体在水平方向上延伸的边中，例如在图像的下半部分中的最长边缘表示动态图像区域的下边缘。此外，平均像素值计算单元41确定在大体在垂直方向上延伸的边缘中，例如在图像的左半部分中的最长边缘表示动态图像区域的左边缘，并且图像的右半部分中的最长边缘表示动态图像区域的右边缘。如果在图像的上半部分中大体在水平方向上延伸的最长边缘的长度例如是图像的水平宽度的一半或更小，则平均像素值计算单元41可以确定图像的上边缘对应于动态图像区域的上边缘。此外，如果在图像的下半部分中大体的水平方向上延伸的最长边缘的长度例如是图像的水平宽度的一半或更小，则平均像素值计算单元41可以确定图像的下边缘对应于动态图像区域的下边缘。同样，如果在图像的左半部分或右半部分中大体在垂直方向上延伸的最长边缘的长度例如是图像的垂直高度的一半或更小，则平均像素值计算单元41可以确定图像的左边缘或右边缘分别对应于动态图像区域的左边缘或右边缘。
[0104]平均像素值计算单元41确定参考区域的上边缘，以使得在动态图像区域的上边缘和参考区域的上边缘之间的距离与动态图像区域的高度的比率变得与模拟拍摄的原始视频中的对应比率相同。同样，平均像素值计算单元41可以确定参考区域的任何其他边缘，以使得在动态图像区域和参考区域的对应边缘之间的距离与动态图像区域的高度或宽度的比率变得与原始视频中的对应比率相同。
[0105]平均像素值计算单元41将整个图像的平均像素值或针对每一个图像获得的参考区域的平均像素值传送到频率变换单元42。
[0106]频率变换单元42通过以时间序列顺序布置针对每一个参考区域或针对整个图像的平均像素值来建立一维向量。然后，通过对与一个符号值对应的每一个时间段的一维向量进行频率变换，频率变换单元42获得用于表示该时间段中的平均像素值的时域变化的频谱。使用例如快速傅立叶变换或离散余弦变换来执行频率变换。频率变换单元42可以通过使用例如图案匹配的技术检测用于指示时间段边界的指定图案来识别每一个时间段。
[0107]频率变换单元42向水印信息提取单元43传送针对每一个参考区域或针对整个图像获得的、用于表示针对每一个时间段的平均像素值的时域变化的频谱。[0108]基于针对每一个参考区域或针对整个图像获得的、用于表示针对每一个时间段的平均像素值的时域变化的频谱，水印信息提取单元43提取嵌入在视频数据中的数字水印信息。
[0109]参考区域的平均像素值也随时间改变，除非其中嵌入数字水印信息的图像中拍摄的视频是静态图像。
[0110]图15A是图示参考区域的平均像素值的时域变化的一个示例的图。在图15A中，横坐标表示时间，纵坐标表示像素值。图15A中的曲线图1501描述在随时间过去参考区域中的图像改变时参考区域的平均像素值如何随时间变化的一个示例。存在其中参考区域的平均像素值上的变化主要归因于参考区域中的图像而不是水印图案的面积的变化的情况。在这样的情况下，如可以从曲线图1501看出，难以从平均像素值的时域变化直接提取与水印图案的面积的变化相关联的平均像素值的变化分量。
[0111]然而，预先已知用于表示因为水印图案的面积的变化导致的参考区域的平均像素值的时域变化的频率。例如，当参考区域的平均像素值以三角波方式随时间变化时，如前所述，沿着时间轴方向的平均像素值的频率包含对应于三角波的频率分量。
[0112]图15B是示意性地图示通过对以下与三角波对应的频率分量执行逆频率变换而获得的平均像素值的时域变化的图:该频率分量从通过对图15A中描述的平均像素值的时域变化进行频率变换获得的频谱中提取。在图15B中，横坐标表示时间，纵坐标表示像素值。在图15B中的曲线图1502描述了通过仅向对应于三角波的频率分量应用逆频率变换而获得的像素值的时域变化。如可以从曲线图1502看出，通过仅提取因为水印图案的面积的变化导致的频率分量，仅提取因为水印图案的面积的变化导致的参考区域的平均像素值的周期性时域变化分量。当从包含背景等的模拟拍摄的视频中检测水印图案时，水印信息提取单元43不仅使用参考区域，而且使用包含噪声比如背景的整个图像；如果水印图案的面积的变化的周期与背景的不同，则可以检测符号。
[0113]鉴于这一点，水印信息提取单元43从针对每一个参考区域或针对整个图像针对每一个时间段获得的频谱中，仅提取与关联于水印图案的面积的周期性变化的平均像素值的时域变化对应的频率分量。然后，当由平均像素值的时域变化的相位表示嵌入符号的值时，水印信息提取单元43从提取的频率分量中获得相位信息。然后，水印信息提取单元43例如通过参照用于提供相位和符号值之间的映射的映射表，来获得对应于该相位的符号值。
[0114]或者，可以由参考区域的平均像素值的时域变化和特定参考区域的平均像素值的时域变化之间的相位差来确定符号值，如上所述。在该情况下，水印信息提取单元43从分别针对参考区域和特定参考区域的频谱中提取与水印图案的面积的变化相关联的频率分量。然后，水印信息提取单元43分别获取针对参考区域和特定参考区域提取的频率分量的相位，并且计算参考区域中的相位和特定参考区域中的相位之间的差。水印信息提取单元43从存储单元32检索提供相位差和符号值之间的映射的映射表。水印信息提取单元43参照映射表，并且确定对应于所检测的相位差的符号值是嵌入符号的值。
[0115]或者，如果用于表示嵌入在视频数据中的数字水印信息的比特序列是使用CRC码的纠错编码，则水印信息提取单元43根据针对每一个时间段的平均像素值的时域变化的相位计算每一个参考区域的可能符号图案。例如，如果符号是一个比特，则在假定在每个时间段的符号对于相同的相位分别是“O”或“I”的情况下，水印信息提取单元43建立两个图案。然后，水印信息提取单元43选择被CRC校验判断为无错误的符号图案。例如，当三个时间段中的相位不同时，例如分别是0°、180°和0°，可能符号图案是(0，1，0)和(1，0，1)。如上所述，也可以通过预先嵌入CRC奇偶校验比特作为水印符号并且通过当进行符号判断时进行CRC奇偶校验来进行关于哪个图案是正确的符号图案的确定。
[0116]另一方面，当通过数字水印的面积的时域变化的周期来表示符号值时，水印信息提取单元43在对应于该符号可以采用的可能值的频率分量中获得最强的频率分量，并且获得对应于最强频率分量的周期。
[0117]图16A是图示参考区域的平均像素值的时域变化的另一个示例的图。在图16A中，横坐标表示时间，纵坐标表示像素值。图16A中的曲线图1601描述了随时间过去参考区域中的图像改变时参考区域的平均像素值如何随时间变化的一个示例。双头箭头1602和1603分别表不其中嵌入一个符号的时间段。如可以从曲线图1601看出，难以在每一个时间段中检测与水印图案的面积的变化相关联的平均像素值的变化的周期。
[0118]图16B和16C是图示从通过针对每一个时间段对图16A中图示的参考区域的平均像素值的时域变化进行频率变换而获得的频谱中提取的、用于对应于每一个符号值的周期的频率分量的图。在图16B和16C中，横坐标表示提取的频率分量，纵坐标表示频谱的强度。图16B对应于图16A中的时间段1602，并且图16C对应于图16A中的时间段1603。三角波的频谱包含特定于三角波的周期的多个频率分量。
[0119]如图16B中所示，在时间段1602中，对应于周期Tl的频率分量1611的强度大于对应于周期T2的频率分量1612的强度。结果，水印信息提取单元43推断水印图案的面积的变化的周期是Tl。另一方面，如图16C中所示，在时间段1603中，对应于周期T2的频率分量1622的强度大于对应于周期Tl的频率分量1621的强度。结果，水印信息提取单元43推断水印图案的面积的变化的周期是T2。
[0120]水印信息提取单元43从存储单元32检索提供在周期和符号值之间的映射的映射表。水印信息提取单元43参照映射表，并且确定对应于所检测的周期的符号值是嵌入符号的值。
[0121]水印信息提取单元43通过以时间序列顺序布置所提取的符号值来重建数字水印信息。如果对于每一个图像设置多个参考区域，并且在每一个参考区域中嵌入符号，则水印信息提取单元43通过以其中在图像中嵌入符号的顺序布置用于各个参考区域的符号值来重建数字水印信息。
[0122]图17是图示由数字水印检测设备2中的处理单元33上执行的计算机程序控制的数字水印检测处理的操作流程图。处理单元33对于视频数据中嵌入的数字水印信息中包含的每一个符号执行下面的处理。
[0123]处理单元33选择视频数据中对应于一个符号的指定时间段中包含的多个图像(步骤201)。处理单元33中的平均像素值计算单元41对于每一个选择的图像计算针对参考区域或针对整个图像的平均像素值(步骤202)。然后，平均像素值计算单元41将平均像素值向频率变换单元42传送。
[0124]频率变换单元42通过下述方式来计算平均像素值的时域变化的频谱:对于每一个时间段对通过以时间序列顺序布置平均像素值而建立的一维向量进行频率变换(步骤S203)。然后，频率变换单元42向水印信息提取单元43传送频谱。
[0125]水印信息提取单元43从频谱中提取与水印图案的面积的变化相关联的频率分量(步骤S204)。然后，水印信息提取单元43计算所提取的频率分量的相位或周期(步骤S205)。水印信息提取单元43将与所计算的相位或周期对应的符号值提取为嵌入符号的值(步骤 S206)。
[0126]处理单元33重复数字水印检测处理以获得下一个符号。在已经提取了预定数量的符号后，处理单元33结束数字水印检测处理。
[0127]如果对于每一个图像设置多个参考区域，则处理单元33对于每一个参考区域重复步骤S202至S206。
[0128]如上所述，根据本实施例的数字水印检测设备可以从由根据前述实施例的数字水印嵌入设备嵌入数字水印信息的视频数据中提取数字水印信息。此外，即使当通过模拟手段拍摄其中嵌入数字水印信息的视频数据时，水印图案的面积的时域变化的相位或周期也不改变。因此，数字水印检测设备甚至可以从这样模拟拍摄的视频数据中提取数字水印信
肩、O
[0129]由数字水印嵌入设备嵌入数字水印信息的视频数据可以是彩色图像数据。例如，如果视频数据具有用于三种颜色红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的每一种的亮度信息，则根据实施例的数字水印嵌入设备可以对于三种颜色之一或之二或对于所有三种颜色执行上面的数字水印嵌入处理。或者，数字水印嵌入设备可以对于亮度或色调分量或对于饱和度、色度等执行上面的数字水印嵌入处理。另一方面，数字水印检测设备可以对于嵌入数字水印信息的一个或多个颜色执行上面的数字水印检测处理。
[0130]根据上面的实施例的数字水印嵌入设备例如被包含在机顶盒、服务器或个人计算机中。配备了数字水印嵌入设备的设备当播放视频数据时，对于视频数据、即经由通信网络或天线接收的视频内容执行上面的数字水印嵌入处理。如果视频数据是通过指定的压缩方案压缩的数据，则该设备根据指定的压缩方案来对视频数据中的每一个图像进行解码。然后，该设备以时间序列顺序将从视频数据解码的图像存储在其缓冲存储器内。接下来，该设备以时间序列顺序从缓冲存储器中检索每一个图像，执行数字水印嵌入处理，并且使得显示单元显示嵌入数字水印信息的图像。
[0131]此外，可以以记录在能够由计算机读取的介质上的形式来提供用于使得计算机实现根据上面的实施例的数字水印嵌入设备中的处理单元的各个功能的计算机程序。同样，可以以记录在能够由计算机读取的介质上的形式来提供用于使得计算机实现在根据上面的实施例的数字水印检测设备中的处理单元的各个功能的计算机程序。
[0132]在此所述的所有示例和条件语言意在用于教导目的以帮助读者理解本发明和由本发明人对于发展本领域贡献的思想，并且应被解释为不限于这样具体描述的示例和条件，说明书中的这样的示例的组织也不涉及示出本发明的优势和劣势。虽然已经详细描述了本发明的实施例，但是应当明白，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对于其进行各种改变、替代和变更。
【权利要求】
1.一种数字水印嵌入设备，包括: 接口单元，获取视频数据和数字水印信息；以及， 处理单元，向所述视频数据内嵌入所述数字水印信息，其中， 所述处理单元被配置为使得由具有指定值的多个像素形成并且被叠加在所述视频数据中包含的每一个图像上的水印图案的面积根据所述数字水印信息中包含的符号值以周期性的方式随时间改变，以及 使用所述指定值来校正所述视频数据中的每一个图像和与所述每一个图像对应的所述水印图案彼此重叠的区域中包含的每一个像素的值。
2.根据权利要求1所述的数字水印嵌入设备，其中，所述处理单元被配置为执行处理，以使得要叠加在所述视频数据中的第一图像上的水印图案在形状上与要叠加在所述视频数据中紧跟所述第一图像的第二图像上的水印图案不同。
3.根据权利要求2所述的数字水印嵌入设备，其中，所述处理单元被配置为确定要叠加在所述第二图像上的所述水印图案的形状，以使得分别叠加在所述第一图像和所述第二图像上的所述水印图案之一不被包含在所述水印图案的另一个中。
4.根据权利要求2所述的数字水印嵌入设备，其中，所述水印图案包含由具有所述指定值的至少一个像素形成的至少一个水印块，并且，随着所述水印块的数量增加或减少，所述水印图案的面积增大或减小，并且其中 所述处理单元被配置为确定要叠加在所述第二图像上的所述水印图案中包含的所述水印块的布置，以使得所述布置与叠加在所述第一图像上的所述水印图案中包含的所述水印块的布置不相关，由 此使得叠加在所述第一图像上的所述水印图案和叠加在所述第二图像上的所述水印图案在形状上彼此不同。
5.根据权利要求4所述的数字水印嵌入设备，其中，所述水印图案包含具有第一指定值的至少一个第一水印块和具有与所述第一指定值不同的第二指定值的至少一个第二水印块，并且其中 所述处理单元被配置为执行处理以使得要叠加在所述第二图像上的所述水印图案中包含的所述第二水印块的数量与所述第一水印块的数量的比例和要叠加在所述第一图像上的所述水印图案中包含的所述第二水印块的数量与所述第一水印块的数量的比例不同。
6.根据权利要求1所述的数字水印嵌入设备，其中，当最大化所述水印图案的面积时的所述水印图案包含多个水印块，每一个水印块由具有所述指定值的像素形成，并且其中 所述处理单元被配置为布置所述多个水印块，以使得在所述多个水印块中，至少第一水印块和第二水印块彼此隔开。
7.根据权利要求1所述的数字水印嵌入设备，其中，所述处理单元被配置为执行处理，以使得当所述符号具有第一值时的所述水印图案的面积随时间的所述变化在相位上与当所述符号具有与所述第一值不同的第二值时的所述变化不同。
8.根据权利要求1所述的数字水印嵌入设备，其中，所述处理单元被配置为执行处理，以使得当所述符号具有第一值时的所述水印图案的面积随时间的所述变化在周期上与当所述符号具有与所述第一值不同的第二值时的所述变化不同。
9.一种数字水印嵌入方法，包括: 获取视频数据和数字水印信息；使得由具有指定值的多个像素形成并且被叠加在所述视频数据中包含的每一个图像上的水印图案的面积根据所述数字水印信息中包含的符号的值随时间以周期性的方式改变；以及 通过使用所述指定值来校正所述视频数据中的每一个图像与对应于所述每一个图像的所述水印图案彼此重叠的区域中包含的每一个像素的值，来向所述视频数据内嵌入所述数字水印信息。
10.一种计算机可读记录介质，其上记录了数字水印嵌入计算机程序，所述计算机程序使得计算机执行向视频数据内嵌入数字水印信息的处理，并且其中，所述程序使得所述计算机执行: 使得由具有指定值的多个像素形成并且被叠加在所述视频数据中包含的每一个图像上的水印图案的面积根据所述数字水印信息中包含的符号的值随时间以周期性的方式改变；以及 通过使用所述指定值来校正所述视频数据中的每一个图像与对应于所述每一个图像的所述水印图案彼此重叠的区域中包含的每一个像素的值，来向所述视频数据内嵌入所述数字水印信息。
11.一种数字水印检测设备，包括: 接口单元，获取其中嵌入数字水印信息的视频数据；以及， 处理单元，检测嵌入在所述视频数据中的所述数字水印信息，其中所述处理单元被配置为针对所述视频数据中包含的每一个图像计算针对整个图像或针对包含水印图案的参考区域的平均像素值，所述水印图案的面积以匹配所述数字水印信息中包含的符号的值的相位或周期随时间以周期性的方式改变；通过对与一个所述符号对应的时间段中包含的并且以时间序列顺序布置的一组所述平均像素值进行频率变换，来计算用于描述所述平均像素值如何随时间变化的频谱；以及通过从所述频谱中提取与所述水印图案的所述面积的周期性变化对应的频率分量并且通过根据所述频率分量计算所述水印图案的所述面积的所述周期性变化的相位或周期，来获得所述符号的值。
12.—种数字水印检测方法，包括: 获取其中嵌入数字水印信息的视频数据； 针对所述视频数据中包含的每一个图像，计算针对整个图像或针对包含水印图案的参考区域的平均像素值，所述水印图案的面积以匹配所述数字水印信息中包含的符号的值的相位或周期随时间以周期性的方式改变；通过对与一个所述符号对应的时间段中包含的并且以时间序列顺序布置的一组所述平均像素值进行频率变换，来计算用于描述所述平均像素值如何随时间变化的频谱；以及通过从所述频谱中提取与所述水印图案的所述面积的周期性变化对应的频率分量并且通过根据所述频率分量计算所述水印图案的所述面积的所述周期性变化的相位或周期，来获得所述符号的值，并且由此检测出所述视频数据中嵌入的所述数字水印信息。
13.一种计算机可读记录介质，其上记录了数字水印检测计算机程序，所述计算机程序使得计算机执行检测嵌入在视频数据中的数字水印信息的处理，其中，所述程序使得所述计算机执行:针对所述视频数据中包含的每一个图像，计算针对整个图像或针对包含水印图案的参考区域的平均像素值，所述水印图案的面积以匹配所述数字水印信息中包含的符号的值的相位或周期随时间以周期性的方式改变；通过对与一个所述符号对应的时间段中包含的并且以时间序列顺序布置的一组所述平均像素值进行频率变换，来计算用于描述所述平均像素值如何随时间变化的频谱；以及通过从所述频谱中提取与所述水印图案的所述面积的周期性变化对应的频率分量并且通过根据所述频率分量计算所述水印图案的所述面积的所述周期性变化的相位或周期，来获得所述符号的值，并且 由此检测出所述视频数据中嵌入的所述数字水印信息。
【文档编号】G06T1/00GK103455966SQ201210176615
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】阿南泰三, 仓木健介, 中潟昌平 申请人:富士通株式会社