专利名称：活动图象的水印插入装置和水印插入方法
技术领域：
本发明涉及活动图象的处理，特别是涉及在以整套节目(package)存储和记录介质发行的活动图象中插入水印的技术，也就是，活动图象的存储介质是录像带、CD-ROM、MO、DVD等等。也涉及在活动图象中插入水印和从活动图象中检测出水印的技术，这些活动图象是由网络或广播类分送方式分发的，也就是，活动图象通过国际互联网，数字有线电视和数字卫星广播传送的。它还涉及上述两种方法分发之活动图象有关版权管理服务方面的技术，以及关于由第三方进行的水印信息鉴定服务的技术。更具体地，本发明涉及适用于上述技术的插入系统，插入方法和存储介质。
本发明还与涉及有关版权保护的防拷贝技术。
背景技术：
引起本发明的技术背景是这样一种情况利用个人计算机、任何人都能复制和编辑一个作品。由于数字化的推广，因特网的普及和CD，MO，DVD等的广泛使用，涉及版权的问题变得愈来愈严重。为了防止任何非法拷贝，所以，对活动图象使用电子水印技术已经变得必不可少。
本发明涉及活动图象信息的版权保护，这种信息以整套节目介质的形式分发或发行，或者以广播，通信之类的形式传送，由于当前的技术本发明和引入其核心是数字化，活动图象信息已被广泛地推广，并且其复制和编辑已变得容易，相应地，版权保护也已成为重要的课题。
活动图象信息发行或传送的形式包括以下几种(a)模拟的活动图象成套节目电影、录像带等。
(b)数字活动图象成套节目CD-ROM，MO，DVD等。
(c)模拟活动图象广播地面波广播，有线电视，卫星广播等。
(d)数字活动图象广播数字电视，数字有线电视，数字卫星广播等。
(e)数字活动图象通信因特网通信等。
所有这些技术领域都根据其内容操作活动图象，近来，同一内容在模拟形式和数字形式之间被相互转换；成套节目，广播和通信相互可用任意连结方式。特别是，数字化的活动图象可容易地复制出无噪声的副本，并且通过个人计算机之类可容易地进行编辑。因此，如何保护版权是当前一重要的课题。具体来看，涉及此课题的首先是复制是允许还是不允许，以及如何防止非法盗版。
根据现有技术提及这类主题的有如下一些(1)其中使用拷贝限制码的方案在介质驱动器中实现和禁止在成套节目介质上存储的活动图象信息录像带的复制和回放显示。
(2)在方案中，成套节目介质的存储区分成数据存储区和控制存储区，数据存储区其中用于存放活动图象数据；控制存储区中用于存放控制信息。后者是硬件方式的保护，以防止活动图象数据被一般用户改动。
(3)在方案中，数字活动图象经受数据压缩(如MPEG)，以便存储或传送被压缩的数据。
(4)在方案中，对传送的活动图象加密，以便只有特许的接收器才可能解密被传送的活动图象。
(5)在方案中，水印被隐藏，以使视觉上不能被发觉(不可见水印)的水印被插入活动图象的数据中，从而传送或发行形成的活动图象。
然而，即使这些方案都用上，迄今尚未确立一个满意的版权保护方案。这一点也可以从The Copy Protection Technical WorkingGroup(CPTWG)的Data Hiding Sub Group(DHSG)在1997年7月1日发表的“Call for Proposals”中可以了解到。该征求建议或邀请公众投稿征求所希望的的版权保护方案建议，该方案采用附合上述方案(5)的各种“水印”技术，并且实现上述方案(1)中的视频记录/回放的允许和禁止。
注“Call for Proposals”，Data Hiding SubGroup，Copy ProtectionTechnical Working Group，Version 1.0，July 1，1997在http//www.dvcc.com/dhsg上。
CPTWG是与数字视频记录和回放有关的行业协会，行业标准化技术在这里被采纳，这种技术代表所涉及领域中的当前水平作为CPTWG的小组之一的DHSG的建议将会对相关领域的技术标准作出贡献。具体说来，当作为更综合的技术被DTDG(这是另一个小组)研究后，此建议预期在称作“IEEE 1394”的Secure bus的标准中得到反映。
本发明也是遵照Call for Proposals做的，关于这点，电子水印的当前技术将被陈述如下。
当今已用电子水印对静止图象和音乐实践过版权管理服务。当前技术的电子水印技术是这样，版权持有者的ID(身份证明)，图象数据的ID，图象数据接收器的ID，介质发行商的ID，用户的ID等按照数字作品的类型而被嵌入。作为一种技术方法，图象通过因特网的途径发行，而ID号对所有人公开。例如，产品“PictureMarc”(美国Digimarc公司)和“FBI Pro”(英国High Water Signum有限公司)符合这种策略。另一种方法，图象利用因特网之类发行，而ID号由密钥数据控制。例如产品“SysCop”(美国Fraunhoter Center for ResearchComputer Graphics)“Tiger Marc Image/Data Blade”(美国的NECAmerica)和“Argent”(美国Dice公司)符合此另一种方法。
说到利用电子水印对活动图象版权管理方案的研究，不同的方案包括一种活动图象的带宽压缩技术与电子水印的结合已被提出，它们基本上分为两类，第一类是数据隐藏方案，其中电子水印信息被插进一空间频率范围为的是使水印信息扩展到宽广的频谱区域。第二类方案其中电子水印被迭加并插进两维或三维采样值区域，采用第一类时，该水印信息难以去除，因此水印的强度高，但原始数据的图象质量或色调质量明显地降级。另外，频率需要被转换两次(转换和反转换)，因此，第一类中的处理负担重于第二类。在第二类中水印是嵌入采样值区域。相应地，第一类需要专用的硬件，电子水印的基本技术主题是(1)水印信息的嵌入要最大限度地避免带来图象质量或色调质量的下降，以及(2)最大限度地使嵌入的水印信息难以去除。
在水印信息被嵌入频率分量的方案中，水印信息是嵌在图象数据或声音数据的高频分量部分，这种改变不惹人注目，例如，头上的头发部分和物体的轮廓，以便抑制质量的下降。当要嵌入的水印信息数据量增加并且扩展到原始数据的主分量中时，电子水印的强度变高。不过，当水印信息扩展过广时图象质量或色调质量下降，而且，由于MPEG的编码/解码，水印有时消失或损坏。
在水印信息被嵌入采样值区域的方案中，水印信息是嵌在冗余部分，所以不会作为噪声被见到或是听到。
通过利用人的视觉特性和听觉特性，加到冗余部分的水印数据量做得很大，而进入内容主体部分的水印信息成为很小，从而被嵌入的水印信息不惹人注目。
在利用图象带宽压缩的现有技术嵌入水印信息方面也还存在不同的方案，例如，在美国的FraunhoferCRCG已经开发了在JPEG压缩过程中嵌入水印信息的方案，也就是在线性量化这一步，DCT输出的系数中中频系数被改变，并且将此改变用做水印信息。此外，在日本的NTT或在日本的NEC也已开发出方案，其中当DCT的变换系数要被线性量化时，系数值逐渐地改变以便形成水印信息。另外，在日本的Mitsubishi Denki正与日本Kyushu大学联合开发采用子波变换的电子水印，日本Kyoto Institute of Technology建议的方案中水印信息是嵌在MPEG的运动矢量中。具体的说，在发送和接收的每个端为保密信息配备一张表，表中持有对应于按每帧330个现存的各个运动矢量的100位的水印位。它作为码表秘密地使用以检查水印信息是真还是假。
发明内容
简单地说，本发明要解决的问题在CPTWG/DHSG所作的Call forProposals中已被陈述。在Call for Proposals中满足以下特性的活动图象成套节目介质记录系统和通过广播/通信传送的传输系统被说明如下
目标允许内容提供者将指示版权的“DHS水印”放入数字视频介质，目的是识别版权和防止非法视频记录和回放。这里特别要防止禁止复制的活动图象轻易地被消费者拷贝。
今后的数字视频设备将体现此标准并起作用，以防止非法视频记录和回放。虽然这一标准主要是针对DVD的，但它可以同样地用于其它视频应用(例如卫星广播，有线电视等)。
拷贝限制的技术要求包括三类方式，它们被示于图1中，另外，下列各点是所要求的特性/能力，应在新系统中得以体现(1)当活动图象回放并显示时，观众没有讨厌的感觉。
(2)拷贝限制方式易于被视频记录/回放设备检测到。
(3)在各个区域(活动图象数据，被压缩数据，传送数据，扇区数据，等等)DHS水印的数字检测都很容易。
(4)家用视频装备能够检测one-copy方式，并对no-more-copy方式，可设定一新盘用于记录。
(5)记录被错误拒绝的情况很少出现。
(6)“DHS水印”的检出率高(例如至少50％)。
(7)DHS水印在由观众执行的常规视频处理中仍保留。
(8)在合理的条件下允许采用许可证。
(9)新系统能出口到日本，美国，欧洲及其它国家，并且可以从这些国家进口。
(10)新系统技术上成熟并能示范。
(11)由于DHS水印，三种拷贝控制方式在任何时间可被连续地检测。
(12)DHS水印通过实时处理可被有效地插入。
(13)DHS水印的编码器/解码器能在DVD操作速度下进行处理。
本发明通过满足上述目标和有关的三种拷贝控制方式的要求，力图体现版权保护的一种更优秀方案。
有关电子水印插入技术领域当前的问题说明如下，甚至在现有技术的各种方案中，都是瞄准水印信息的插入最大限度避免带来图象质量或色调质量的下降，同时最大限度地使得嵌入的水印信息难以去除。然而，这些目标招致需要相当复杂的处理的问题，而简单经济的插入方法还不存在。
本发明易于实现其目的，例如，通过结构简单且成本低廉的水印插入方案检测非法拷贝，方案中，一种在静止图象中视觉可见但在活动图象中视觉不可见的可见水印被插入活动图象。也就是，本发明的目的是提供一种发明方案，按以下方式保护版权例如，活动图象的版权指示作为水印被插入，从而做到可以容易暴露如图象盗版之类非法事件。
根据本发明的水印插入设备允许在由大量的帧组成的活动图象中插入水印信息，并且包含帧选择单元和水印信息插入单元。
帧选择单元按照不规则的间隔，从大量的帧中间选择水印信息要被插入的各帧。这些帧的选择按如下方式实行，例如，由被使用的在受控条件下产生的随机数值来确定这些帧。
水印信息插入单元将水印信息插入选定的帧。
被插入的水印信息例如具有足够大的尺寸以便在活动图象停顿下来时(成为静止图象)，水印信息视觉可见，要插入水印的帧的数量设置到使插入的水印在活动图象中可能不被识出。
此外，根据本发明的水印插入设备结构还包括一用于存储活动图象的存储单元，在其中已插入水印信息的活动图象与已插入水印的帧的指示信息，或供帧选择单元选择帧用的受控条件指示信息一起被存储。另外，活动图象存储单元也可这样构造，以便进一步在其中存储已插水印的帧中位置指示信息，或者存储产生随机数值的条件，水印信息插入单元用这些随机数值确定插入位置。
还有，根据本发明的水印插入设备结构还包括拷贝限制信息插入单元，通过它指示对活动图象拷贝限制的信息被插入到记录活动图象的控制数据区域。
根据本发明的活动图像记录装置，用于记录由大量帧组成的活动图象，包括判别装置，根据拷贝限制信息，响应关于记录所说活动图象的请求，判断是否活动图象要被拷贝，在活动图象中，用作拷贝限制条件的拷贝限制信息指示被插入到记录有帧控制数据的区域；拷贝装置，根据所说判别装置的判别，拷贝所说的活动图象。
再则，本发明覆盖的范围，包括产生插有水印的活动图象的方法，存储活动图象或程序的介质，此程序用以借助计算机实现上述设备的各种功能，以及回放存储介质的内容的装置。
根据本发明的把水印信息插入到大量帧组成的活动图象中的方法，包括如下步骤按不规则间隔，从大量帧中，选择将要插入水印信息的帧；并且把所说水印信息插入到选定的帧中。
按照本发明，一个简单而经济的活动图象版权保护方案可被提供。
图1是一张表，给出了遵从CPTWG/DHSG的拷贝控制方式的详细说明；图2是显示本发明基本结构的方块图；图3是显示本发明第二个基本结构的方块图；图4是说明活动图象可视水印插入设备的基本操作的示图。
图5是水印插入处理的基本流程图；图6是说明确定帧号方法的示图；图7是确定了版权信息插入帧的结果的示图；图8显示了当插入率已改变后，确定版权信息插入帧的结果示图；图9是说明确定版权信息插入位置方法的示图；图10中给出一版权信息的实例；图11说明该版权信息在一帧中的插入；图12和13是可视水印插入处理的详细流程图；图14显示带有被加密的控制信息的活动图象文件；图15是从加水印的活动图象恢复成未加水印的原图的处理流程图；图16说明排除潜意识效应影响的版权指示方法；图17给出一示例，其中不同的图案作为版权指示部分而被插入；图18给出一示例，其中通过加密帧号得到的图案作为版权指示部分而被插入；图19说明在活动图象非法盗版的情况下各伪装隐藏示例；图20说明与一非法盗版活动图象的不法销售商有关版权合法性争议的方法；图21和22是显示对怀疑剽窃的活动图象进行版权校验处理的流程图；图23说明综合确定活动图象剽窃的一些例子；图24的表中显示了4种拷贝控制模式；图25说明用以插入水印信息和拷贝限制信息的系统的基本操作；图26说明遵照记录或回放存储介质内容的请求时，活动图象记录/回放装置的操作；图27说明同时采用拷贝限制信息和水印信息的版权保护方案；图28的表给出对实现拷贝控制方式的拷贝控制码的说明；图29为显示读出/接收设备结构的方块图；图30为MPEG视频格式示意图；图31为使用扩展拷贝控制方式执行的处理的流程图；图32说明成套节目介质的生成、发行和视频回放/记录的过程；图33为一方块图，它显示使水印插入设置具体化的计算机系统的结构；以及图34说明水印插入程序进入计算机的装载过程。
具体实施例方式
图2是显示本发明第一基本结构的方块图，更详细地说，该图表示了要为活动图象插入可见水印的设备的结构，其中在静止状态视觉可视的可见水印被插入由大量帧构成的活动图象中。
参照图2，帧选择单元1选择要插入水印信息的那些帧，它以这样的间隔选择帧，当水印信息被插入构成原图象的大量帧中的某些帧后，在结果的活动图象中水印信息视觉上不可见。该间隔例如可用受控条件下的伪随机函数确定。
水印信息插入单元2在静止状态下把视觉可见的水印信息插入那些已被帧选择单元1选中、需要插入水印信息的帧中，帧中要插入水印信息的那些位置，例如可以用受控条件下的伪随机函数来决定。
本发明中被插入的水印在静止图象中视觉可见，然而，被插水印帧的数目相对很小，并且它被设置到一个比率，例如每5秒钟一帧。另外，水印插入的间隔是无规律的，但水印是被插在无规律间隔的帧中，所以水印在活动图象中是视觉不可见的，在随后的说明中，这种水印将被称作“可见水印”。
即使当要插入可见水印的帧被设置到例如1∶100的比率，其中的每个帧号有水印插入，换句话说，在100个帧中每个帧的位置是随机确定的，并且在每个帧中水印的插入位置也是随机确定的，结果是，巨大的劳动要被花在检测所有这些帧上，这种帧作为一个整体从构成活动图象的大量帧中按无规律的间距被选中的、并且其中的水印信息按随机位置被插入。即使打算非法盗版此活动图象，有关水印信息检测和变更是相当困难的任务，例如版权信息要查找所有承载信息的帧。
本发明特性的第一方面，通过对水印信息插入帧的帧号进行加密所得到信息项，以及在水印信息被插入的帧中的那些位置可被存储，并与被插入水印信息的活动图象保持在一起。或者，可以存储和保持通过对受控条件加密所获得的信息，该受控条件用于随机地选择水印信息将被插入帧的帧号，和/或存储及保持用于随机确定在水印信息被插入帧中那些位置的受控条件，于是在这种情况下，例如出现版权问题时，以水印信息形式被插入的版权信息所在的位置可被明确指出，这能够服务于版权问题的合法解决。
本发明特性的另一方面，由于插入的水印信息能被存储和保持，局部图象会被帧中的水印信息所遮盖。通过把存储的局部图象与上面存储的带有插入水印信息帧的帧号结果以及帧中水印信息的插入位置相结合，因此能够恢复包括局部图象的完美的原图象。
另外，本发明的一些单元的功能通过让计算机运行计算机程序而能实现，根据本发明利用水印插入系统，可见的水印被插进活动图象。结果活动图象或上面的计算机程序被存储到任何不同的存储介质，如象录像带，CD-ROM，MO和DVD，以便分发此存储介质例如进入市场。从这种意义上说，存储带有已插入可见水印的活动图象或为生成加水印的活动图象的计算机程序的存储介质，通过本发明也得以首次实现。
还有，按照本发明，一介质驱动器(例如DVD驱动器)可按如下方式允许或禁止活动图象的记录或复制，即一拷贝限制码被预先记录在活动图象存储介质的控制数据存储区，或者在通信数据中。而且，在活动图象的数据区中，表达活动图象作品版权的信息嵌入到构成活动图象的大量帧中，以便在通常的活动图象显示器(如象屏幕投影机)上无法通过视觉认出版权指示，但在帧装载(frame feed display)显示中可被清楚地观查到。这样，非法的如盗版能被暴露或被防止发生。本发明的作用是在传送和使用活动图象时不会被任何不同的变换操作(复制，A-D/D-A转换，压缩/解压缩，加密/解密等)所损坏。
图3是一方块图，给出了本发明的第二个基本结构。与图2比较，图3的不同在于加了拷贝限制信息插入单元3。拷贝限制信息插入单元3记录活动图象的拷贝限制条件，也就是允许或是禁止生成一个或多个拷贝以及在允许的情况下能生成的拷贝数等等，在此区域中，例如构成活动图象的大量帧的各种控制数据也被记录，它不像活动图象自身数据的记录区，这里是不允许用户修改的。
示于图3的基本结构按顺序操作，其中拷贝限制信息例如在水印信息后插入，版权指示被水印信息插入单元2已经插到由帧选择单元1选中的帧中。然而，本发明的执行方式并不限于例示的顺序，它也可以在拷贝限制信息插入之后插入水印信息，或者同时插入拷贝限制信息和水印信息。
根据本发明的其中插有水印信息和拷贝限制信息的活动图象，与其中仅插有可见水印的活动图象一样，被存储在各种各样存储介质的任一种上，并在市场上发行。
按本发明生成的活动图象例如可以任何存贮介质形式递交给消费者，它可被复制或记录(为了复制)。在这时，按照本发明，视频记录的执行是根据拷贝限制信息的内容受硬件方式的控制。
更特别的是，按照本发明，活动图象的视频记录/回放装置以硬件方式或软件方式判定拷贝限制信息的内容，并根据判定结果决定视频拷贝被拒绝还是被执行。拷贝限制信息的内容包括复制的允许或拒绝以及前面提到的可复制拷贝(子拷贝)的数目。作为进一步的内容，例如可以指定对被复制的活动图象进行再复制或再拷贝的条件，换句话说，即生产的数目。
就目前所说，按照本发明，可见水印和拷贝限制信息插入到由大量帧构成的活动图象中，从而使得任何非法盗版拷贝的防止和检测变得容易。
现在对应于图2所示的基本结构说明本发明的水印信息插入运作方式。
图4说明按这种运作方式为活动图象插入可见水印的系统的基本操作。参照本图，本发明的水印插入装置10按下述方式产生加水印的活动图象13水印信息12被插入活动图象的原始图象11中已按无规律间隔选中的各帧中，在这种形式中，水印信息12在静止图像中视觉上清晰可见，但在活动图象中则视觉不可辨认。加水印的活动图象13通过各种发行过程中任何一种送到用户方，并且例如使用用户方的视频回放装置得到重现，在常规的回放模式下水印不能被认出，而在帧馈送回放或慢回放下则可被认出。
在本发明中，当然任何水印信息都可作为插入原始活动图象的可见水印被采用，在随后的说明中提到的活动图象的版权指示作为水印信息插入应被看做一个实例。通过将版权指示插进活动图象能够暴露象活动图象盗版之类的非法行为并保护版权。因此新发明需要满足下述条件(a)-(h)(a)版权信息能容易地嵌入到活动图象中，处理嵌入的负担不重。
(b)就活动图象的通常视听来看，活动图象的质量不会受到损害。
嵌在活动图象中的版权信息就通常视听来说不引起麻烦。
图象质量的失真或下降不影响到活动图象，或至少不被用户注意到。
(c)即使活动图象被部分盗版，版权信息仍留存在盗版部分中。
版权信息被嵌入到活动图象的所有部分，以便在部分盗版的情况下，在盗版部分中版权信息的包含比例可能变高。
(d)不要求任何特别的设备即可检测活动图象中的版权信息。
具体地，当包含版权信息的帧作为静止图象观察到时，版权信息视觉上清晰可见。
所以，对活动图象的普通用户(观众)，当他/她在视频记录/回放装置或个人计算机以及类似装置的显示模式下，使活动图象暂停或以帧为单位馈送时也能确认版权信息的存在。
(e)活动图象中的版权信息不通过违法处理的全程扫描是难以去除，版权信息存在的位置(所涉及的帧，以及帧中所处的位置)设置得很难轻易发现，以致其位置仅能通过对全部帧仔细地检查的方法才可能找到。
因此，产生了这样的可能性即使当某些加水印帧的水印信息已被非法去除，水印信息仍被留在后面其它加水印的帧中。
版权信息即使仅从一帧中被去除，要消除版权信息移去的痕迹也是非常困难。就是说很难作为正常帧显示不管是作为静止图象，或从具体帧的领先帧和后继帧关系看。
(f)就是经历各种发行处理过程以后，版权信息仍留在活动图象之中。
在活动图象是模拟类型的情况下，它应不受通信或复制中噪声的影响。
在活动图象是数字类型的情况下，它应不受起因于通信过程中图象压缩的退化的影响。
(g)版权持有者或插入水印者能够明确地说明活动图象中版权信息的存在。
此明确的说明必须找到，而无须对已发行的活动图象实际作品的全部帧作出检查。
“存在”的说法包括版权信息被插入帧的位置(帧号)，帧中的插入位置，插入信息的内容等。
(h)版权持有者或水印插入者，拥有方法以便根据需要容易地恢复加水印前的原始活动图象。
此条件并非永远必不可少，但仍是合乎需要的要求。
为满足上面的条件(a)-(h)，按此种执行方式的可见水印插入设备采用下面的策略(a)-(l)(a)版权指示信息作为一图象，按这样的形式被插到活动图象合适的帧中其中，在静态图象状态下此信息视觉上清晰可见。
要被插入水印的尺寸性质上说使该水印不过份引人注目。另一方面，当活动图象数据作为静止图象观查时，其尺寸应使该水印视觉上能被作为有明确意义的图案信息观查到，即使通过例如使用放大镜。
具体说，水印的尺寸大约是原始帧尺寸的1/5-1/100，并且按象点数说大于大约10×20，以避免点数太少造成版权信息变得不确定。然而，该尺度可根据视频图象的类型或性质、视频图象的使用环境等等而变化。
(b)如上所说，版权信息要插入的各帧基本上是相互隔离地被选择。
隔离的目的是保持版权信息画面的指示持续非常短。由于普通视频记录/回放装置所用的活动图象的帧数一秒钟内是30，基于一隔离帧版权信息的指示持为1/30秒。
这一极短持续的指示是不能被活动图象的观察者认出。顺便提一下，有时版权信息是插入小数目的相继帧中，例如二个相继的帧中，为的是防止因MPEG2之类的活动图象压缩造成的信息丢失。
(c)要被插入的信息可是任何长度，只要长到可以确定地指出拥有版权。
作为例子，此信息是通常的版权指示(如像“(c)Fujitsu 1997”)或一图符类型。
当带有水印插入的帧在静止状态观察时，版权指示需要能被清楚地认出。此中，隐藏版权信息不是本发明的基本目标，而是以任何伪装的形式，加密的形式，频率变换的形式，点分布的形式等等来插入信息。
(d)版权指示信息应最好具有作为一图象的合适尺寸。
当图象太小时，信息在发行处理过程中会被通信或复制的噪声败坏。
当图象太大时，例如，充满一个屏幕，则像在慢动作模式下变得引人注目，并且让观查者刺眼。此外，这还容易被盗版者识别。
(e)版权信息要插入的各帧以不规律的间隔被安置。
因而，任何打算剽窃活动图象数据者不能轻易地推测插入位置。
(f)在上面项目(e)中，为选择插入帧用了伪随机数之类，值得推荐的是采用一种随机选择位置且可被控制的方法。
此方法插入版权信息有自动达到目的的优点，并且插入帧的号码用小数目的控制信息项，例如，一随机数产生算法以及一为其使用的种子，就能容易地重新产生。
(g)在插入帧中版权信息要被插入的位置应当不固定，并且最好应该随机选择。
其目的也是使剽窃者难于知道其插入位置。
(h)在上述项(g)中，为确定插入位置使用了伪随机数或类似物，值得推荐的是采用一种随机确定位置并且可被控制的方法。
此方法具有自动和可再现性的优点。
(i)在插入版权信息过程中，活动图象内容产生器记录插入帧号码，插入帧位置，插入信息等等，以便今后在有关版权问题有法律争议的情况下，这些记录项能够被利用。
事实上，一个人无须检查全部内容的帧而能指出插入的信息项的位置，这些位置经常是不公开并且是随机的，就成了强有力的证据，证明他/她是创作人，或者至少是信息插入人。
(j)上述记录也可以独立数据表的形式而被拥有。或者，在采用方法(f)或(h)的情况下，它满足于仅记录小量的控制信息项。
(k)在插入版权信息过程中，创作人可以记录原始图象的那些要被信息掩盖的部分。
利用此部分图象记录和上面方法(i)(或项目(j))的那些记录，创作人在需要时可恢复出其中还没有插入版权信息的原始活动图象。
(l)尽管上面方法(i)(或(j))(和(k))能使创作人具有信心，在被加密以后它们仍能加在加水印的活动图象中并通过同样的存储介质发行。在这种情况下，只有有解码密钥的人才能译解方法(i)的信息项，以及知道版权信息的插入位置。
此外，仅有有解码密钥的人才能译解方法(i)和(k)的信息项，以及恢复出其中尚未插入版权信息的原始活动图象。
在上面，已经说明了本发明的水印插入设备应该满足的条件，以及实现这些条件的方法。实现这些条件的可行方式将参照附图详细说明如下。顺便说一说，随后的说明将举例说明一个情况，原始创作人，他已经用了个人计算机的活动图象处理软件创作和编辑了数字活动图象的内容，宣称拥有数据的版权，此创作人将作为可见水印的版权指示信息插入数字活动图象，以便此插入的水印甚至在数字图象已被剽窃时，也可立即被检测。
图5是一流程图，给出了本发明的水印插入处理的基本流程。另外，在流程图中“替代”将用“＝”表示，而“比较”用“＝”表示。
参考图5，处理启动时，要插入原始活动图象的水印，在步S1，首先按二维图案选择。在步S2，I(Inter-frame)帧的位置，也就是水印要插入帧的帧号用伪随机数生成函数来确定。
在步S2，当水印要插入的全部帧的帧号(I1，I2，…)已被确定时，在各个帧中水印要插入的位置，换句话说是在步S1时选中的二维图案块左下点的坐标位置，使用伪随机数生成函数在步S3被确定。当在步S3全部插有水印帧中的二维图案块左下点的坐标((X1，Y1)，(X2，Y2)，…)已被确定时，在步S4二维水印图案块根据插入帧号及插入位置的信息项，迭加到原始活动图象的采样值区(这里认为图象是采样点的集合)。
图6说明示于图5的步S2中确定帧号的方法。参照图6，伪随机数生成函数15输出版权信息要插入帧的帧号。在输出帧号的过程中，正如以后要解释的需要提供种子。在输出版权信息要插入的第一帧的帧号I1的过程中，将要从外界，例如由用户提供种子S
。与输出帧号I1的同时，伪随机数生成函数15输出种子S[1]，用于下一帧号I2的输出过程，以后，随帧号输出的种子同样地用于输出下一帧的帧号。
另外，通过伪随机数生成函数15输出帧号的过程还将具体地说明，例如，假定活动图象整个大约持续30分钟，并且总的帧数N＝54,000帧。虽然帧的总数N可能不知道，为简洁起见这里假定已知，并且还假定按随机方式确定帧号I1，I2，I3，…，Ik，使版权信息的插入率达到平均在n个活动图象帧中有一帧，也就是n/30秒出现一次。其中n的值例如可被设置为150，于是版权信息5秒钟插入一帧。
或者，插入率可设法做到由随机值来确定。更具体说将整个活动图象分为预定的周期时时间间隔，在各个时间间隔中插入率根据随机数之值而改变。例如，整个活动图象分为一分钟一个的间隔段，并且插入率使用随机数值来改变，按这种方式在一分钟的第一个时间间隔被插入的帧数为“n1”，而在下一个一分钟的时间间隔被插入的帧数为“n2”。
附带地，“nx”的最大值设定在一个范围，在该范围内起因于水印插入的任何改变，在加水印的活动图象中不能被视觉辨认。另一方面，“nx”的最小值设置使未插入水印的图象部分的最大时间周期不致变得太长。以不能拷贝剽窃的活动图象的任何部分。
当水印的插入率按此方式亦受随机数值而改变时，选择水印插入位置的复杂程度更为增高，第三者变得更难于预测插入位置。
作为例子，函数RANU，它产生0到1范围，包括0不包括1的均匀随机数(实数)，用来作为伪随机数生成函数15，并且生成随机数的种子S
被指定作为种子确定第一帧号I1。此时，该第一帧号由下面的等式给出I1＝floor(RANU(S
)×n)+1如前面所述，函数RANU与第一帧号I1的同时输出，种子S[1]用于产生下一帧的帧号I2，在上面的等式中，“floor”表示一函数，它丢弃圆括号中小数点以后的参数值，变成一整数。
第K帧的帧号Ik通常由下式给出Ik＝floor(RANU(S[k-1])×n)+1+n(k-1)其中最后一项“n(k-1)”表示在总数为54,000个帧中属于第k个集之一的每个第150帧选中的一帧，每个集由150个帧构成。函数RANU输出种子S[k]与确定帧号Ik的随机数一起用于输出下一帧的帧号。
为计算产生随机数的种子S[k]考虑了不同的方法，例如，使用线性同余方法最为方便。用这种方法，首先选择一足够大的自然数m，其计算过程如下最初的种子x
(可按0≤x
≤m-1任选)下一个种子x[n+1]＝a×x[n]+b(modm)此处选择常整数m，a和b的方法是，例如，为一标准函数，在32位计算机的情况下通过设定m＝231，选择其中的a＝65539以及b＝0。当用上述值产生的下一个种子被m除时，所得商成为实数，处在
范围的均匀随机数即可得到。
任何其它的各种方法均能用于计算此种子，这些方法被编进随机数生成函数，并且以大部分编程语言准备成数学运算库。
图7例示了按上面的方法获得的版权信息插入帧被确定的结果。如前面所说，一个帧是从包含n个帧的每个帧集中随机选择的，并且版权信息被插入选中的帧中，在图7中涂黑的方块表示版权信息插入的帧。在n个帧的一个集中，版权信息插入帧可以处在任何位置，因此，插入版权信息的帧之间可能的最大间隔值为(2n-1)，而可能的最小值是1。平均的间隔值为n，其保证的最大值最多是2n。
另外，上面的情况中版权信息的插入率在活动图象中到处是均匀的，与上面情况不同，可以设法做到使它在活动图象中不同，例如如上所述，在从包含n个帧的每个集中选择插入帧时，值n可以随随机数值而改变。或者，活动图象可按预定帧数的间隔被分段，并且在每个分段中插入的帧数可以改变。
图8例示了在插入率受随机数值而被改变的情况下，确定版权信息插入帧的结果。在图8中如像在图7中，涂黑的方块表示被插有版权信息的帧。在图8的示例中，在每个预定的分段七中版权信息插入帧的帧号，以受随机数值确定的比率从头开始改变为3，2，2，1…。
当版权信息要插入的帧的帧号已被确定时，在具有被确定帧号的帧中版权信息要插入的位置，换句话说，此二维图案块左下点的坐标利用伪随机数接连确定。
图9说明了确定版权信息插入位置的方法。参考本图，伪随机数生成函数16是类似于图6所示伪随机数生成函数15的函数，并且它输出I-帧中二维图案块左下点的X坐标值和Y坐标值，如同在图6的情况，在输出第一帧中的x坐标值X1时，为生成随机数需要种子SX
，此外，还要求种子SY
以输出Y坐标值Y1。这些种子应从外界提供。
如同图6的情况，在输出下一帧中二维图案块左下点的坐标X2和Y2的过程中，用了种子SX[1]和SY[1]，它们是伪随机数生成函数16与输出用于确定坐标X1和Y1的随机数的同时输出的。以后，二维图案左下点的X和Y坐标以及为计算下一帧中坐标的种子类似地被输出。
图10给出了版权信息的具体例子，关于要插入的版权信息，图10中用虚线包围的区域作为二维图案对待，它具有尺寸Lx点(宽)×Ly点(高)，例如300点×60点。为说明简洁起见，组成此图案的字符彩色和色调强度假定是固定的。
图11说明版权信息对一帧的插入。图中假定这一帧具有Mx点(宽)My点(高)的尺寸，并且被坐标X和Y表示的任何点的位置都是以帧的左下点为参照的。
正如结合图10所解释的，作为要被插入的版权信息的二维图案具有Lx点(宽)Ly点(高)的尺寸，为了设置左下点作为二维图案的插入位置，在一帧中的插入位置范围被限定在其两个边由图11中的虚线表示的长方形中，也就是，限定在x坐标从1到(Mx-Lx)和Y坐标从1到(My-Ly)的范围内。
示于图9的伪随机数生成函数16，对应于如前面所说的如同第一帧的随机数生成种子所提供的各个值SX
和SY
，通过下面的等式输出二维图案左下点的坐标X1和Y1X1＝floor(RANU(SX
)×(Mx-Lx)+1Y1＝floor(RANU(SY
)×(My-Ly)+1这里，关于函数RANU，使用如同前面输出帧号情况下相同函数。与输出坐标X1和Y1的同时，伪随机数生成函数16为输出下一帧中二维图案的插入位置而输出随机数生成种子SX[1]和SY[1]。
在版权信息要插入的第K帧中，也就是在帧号IK的帧中，二维图案插入位置的坐标XK和YK由下面的等式给出。用于输出下一帧中二维图案插入位置的随机数生成种子SX[k]和SY[k]，与计算位置坐标的随机数一起从伪随机数生成函数16输出。
XK＝floor(RANU(SX[k-1])×(Mx-Lx))+1YK＝floor(RANU(SY[k-1])×(My-Ly))+1图12和13的流程图概括上面所说的，给出了可见水印插入过程的详细流程。参考图12，当过程开始时，一文件F，其中的活动图象要被处理，也就是存储有不带插入水印的原始活动图象，在步S11首先被存取。这里假定图象帧尺寸为Mx点×My点，而总帧数为N。
在步S12，将插入的版权信息如水印作为一二维图案图象被产生。图案的尺寸假定为Lx点×Ly点。接着，在步S13，为水印插入的控制参数被设定，并作为控制信息被存储。根据控制参数设定的是版权信息要被插入帧的平均间隔n，为确定第一帧帧号的随机数生成种子S
，为确定第一帧中X和Y坐标值的随机数生成种子SX
和SY
，以及在0到1的范围产生均匀随机数的RANU函数。
当控制参数在步S13设定好以后，版权信息要插入帧的帧号，版权信息在帧中要被插入的位置，以及版权信息的插入等等，在步S14～S17重复确定。在步S14，版权信息要插入帧的帧号按前面所说的被确定。示于图13的步S15确定版权信息的二维图案在所确定帧中的插入位置，也就是图案左下点在帧中的坐标，接下来，在步S16，作为版权信息的二维图案要插入到原始图象部分，也就是由4个极点所表示的部分被复制，并使其内容保存在一个独立的文件FD中，以便需要时可恢复出版权信息插入前的原始图象。此后，在步S17，版权信息的图象被复制或重写在指定的区域。
在步S14～S17的处理重复了N/n次(K＝1-N/n)以后，在步S18，水印信息以及其控制参数被存储到独立的文件FC中，同时水印插入过程也就结束。这里，作为控制参数要被存储的内容有指明每帧尺寸的Mx和My以及指明帧总数的N，是作为活动图象文件F的信息项；指明水印图象尺寸的Lx和Ly以及该图象本身的数据；水印插入的平均帧间隔或空间n；插入帧的数目N/n；伪随机数生成函数RANU；产生随机数用的种子S
，SX
和SY
；以及前面所说的计算帧号IK及插入位置(XK，YK)的算法。
在按上述方法插入版权指示以后，活动图象的创作人可用列表的形式生成记录，作为一种方法以便记录版权信息在图象中的插入位置。更具体说，此列表可用全部值K1，2，…，N/n的帧号IK和插入位置(XK，YK)组成的每个集来产生。作为更紧凑的记录方法，图13中步S18提到的控制参数的那些控制信息项可被记录和存储。
图14说明了一个示例，其中这种控制信息项被加密并加到活动图象文件中。参见本图，除了全部加水印的活动图象帧以外，水印控制信息项也就是图13的步骤S18说到的控制信息项，全部都被加密，并且存储在文件的控制表中，在水印控制信息项是按这种方式存储在文件控制表中，并且同加水印活动图象在一起被复制到例如软盘上，控制信息项也能直接提供到用户端，由于在这种情况下水印控制信息项已被加密，具有解密用密钥的用户通过使用密钥就能知道水印控制信息项的内容，从而他/她就能知道版权信息的插入位置。在这个时候，当原始图象的部分图象在插入版权信息之前如同在步S16在独立的文件FD中复制时，在加密的状态提供到用户端，具有解密密钥的用户通过使用此密钥，也能恢复出其中作为水印的版权信息尚未插入的原始活动图象。
图15显示了加水印活动图象按这种方式恢复为未加水印之原始图象的处理流程。参考本图，处理开始时，在步21原始版权持有者的活动图象文件集被访问，此文件集包括加水印活动图象文件FA的内容，其中存储有水印控制信息的文件FC，以及在图13步S18所说的控制信息，还有其中存储有原始图象中被水印遮盖部分的文件FD。
随后，在一组其中插有水印或版权信息的帧中，指示加水印帧帧号的变量K的值，在步S22被初始化到1，以后，处理在步S23-S26重复。在步S23，版权信息的帧号Ik和插入位置(XK，YK)按图12的步S14和图13的步S15的相同处理方式首先被计算。在下一步S24，通过使用保存的部分图象为帧IK，恢复出其中未插入版权信息的原始图象，在此处理中，保持在保存文件FD中的部分图象在由4个极点指示的水印插入位置被复制。
接着，在步S25判断变量K的值是否达到N/n，当N/n的次数条件尚未达到时，变量K的值在步S26被加1(+1)，于是在步S23以及其后等等，处理被重复，根据步S25的判断变量K已达到次数N/n，恢复原始图象的处理就被结束。
如上所述，按照本发明，在静态或静止图象下视觉上清晰可见的水印信息或版权信息，以无规律的间隔插入到活动图象的帧中，然而，版权信息在活动图象情况下被观查，因为在一帧中出现的持续期足够短，它不能被视觉所识别。按这种方式插入的信息，在本发明中如前所述将称作“可见水印”。这种效能已为广泛了解，并且从心理学角度做过研究，本发明利用此效能确实地用于版权保护。
顺便说一说，正如所知，尽管以上面所说方式插入的信息视觉上不能明确辨认，它能潜意识地被观众记忆，所以，应用此效能到广告上等等被认为侵害人权并受法律管理，这一点应当被考虑，即使在本发明中可见水印仅用来作为版权指示。
图16说明一种排除潜意识效应影响的版权指示方法，参看本图，作为可见水印的版权指示信息以不规则的间距插入作为活动图象主体的帧中(如黑方块所表示)，还有，在活动图象例如电影的开头和结尾，比如说几秒钟的时间区间版权信息被指示，以便让观众明明确地见到。这样一来，基于潜意识效应记忆的版权信息变成了在开头和结尾的一种明确显示，避免了对观众的任何不利影响。
虽然本发明的整个性能方面已在上面作了详细说明，本发明并不限于前面的性能方面，而可按各种不同方面性能执行。在前面的方式中，示于图10的一种信息已作为版权指示被提到。然而也可以配备多种版权指示信息，例如用英文和日文，而且至少按照伪随机数的指示选择多种信息中的两种，并按选择版权信息插入帧帧号的相同操作，将其插入活动图象数据的帧图象中。
还有，版权指示信息不只限于图10所示的字符，它也可以包含图案，这样的例子在图17和18中被图解说明。图17说明一例子，对任何不同的图案(此不同取决于黑方块的数量和位置)按照基于伪随机数的标示，作为版权指示信息的部分被插入同选择两种或多种版权指示信息方式相同，以这种方式插入不同的图案，版权指示的复杂程度能够增高。
与图17的例子相同，图18的例子是任何不同的图案作为版权指示信息的部分被插入，例如，要插入的不同图案是这样获得的，承载版权指示信息帧的帧号使用杂凑函数(hash function)或之类被加密，由于版权指示信息本身是加密的，指示的复杂程度则更加增高，另外，对于上术加密当采用一技术允许反过来从图案解密出帧号时，将对版权指示信息的检测和恢复原始活动图象是有效的。
谈到版权指示信息要插入的帧，结合图7已经讲述过，从包含n个帧的每个组中随机选择出的仅有一个帧。然而，并不限于此仅有一帧的呈现形式，版权信息也能出现在数目不大的连续帧中，例如二或三个连续帧，连续帧的数目可按前面相同的方式，通过基于伪随机数的标示而被选择。由于在多个连续帧中的这种呈现形式，在采用MPEG或类似的活动图象压缩方案时，版权指示被当成噪声，并且完成从领先帧和后继帧的内插，相应地，在版权指示变得朦胧难辨的现象中，能有所缓解不致到最坏。
在结合图10中已经说明过，版权指示信息的颜色和色调强度是固定的。然而也可以使插入的版权指示信息其色调强度，颜色等是可调节的。更具体说，在围绕版权指示信息插入位置的图象的颜色和色调强度已被判定后，版权指示信息的色调强度，颜色等可按照判定结果而被调整使其不变成过份显眼，或者变得适当地引人注目。
按照上面所述的方法，版权指示能被插入活动图象而作为可见水印。此插入过程简单，并能在个人计算机上使用数字活动图象编辑工具很容易地自动完成。
可以非常容易地检测和确认包含在用上述方法生成的活动图象中的版权指示，更具体说，使用一普通活动图象观查装置，活动图象的帧图象也许可按装置的帧馈送方式(或以很低速度的慢运动模式)被显示，以便目视观查版权指示，这种确认操作可以在消费者广泛使用的许多种活动图象观查装置上进行，并且甚至能由非图象处理专业人员的普通观众来执行，顺便提一下，专业人员为了提高版权指示校验效率，例如可利用上面所说的控制信息。更具体说，专业人员根据控制信息可找到带有被插版权指示的帧的帧号以及帧中指示的插入位置，从而可以连续显示和确认插入帧。
现在，将说明对活动图象侵害版权的检测和判定，这里的活动图象中已按上面所述方法插入了版权信息，顺便说一下，例如随后的说明将提及一活动图象，其中合法版权持有者“A”的版权信息以可见水印方式被插入在电影中，不是全部仅是部分被侵权的情况。
当一无版权的销售商“B”被怀疑非法盗版部分活动图象用于商业目的时，版权持有者“A”在下面所说的任何情况下都能揭露其非法性。
最简单的情况是当一作为商品(或贸易货品)从销售商B处购买了活动图象的持有活动图象的普通观众“C”，已将活动图象在中途停止下来，此活动图象碰巧停在带有版权持有者A的版权指示的帧处，并且此观众C也可注意到在此具体帧中持有者A的版权指示不同于销售商B的，在观众C追究销售商B或与版权持有者A联系时，则销售商B的非法举动被揭示。
在一类似的活动图象可能已被非法盗版的情况中，版权持有者A通过分析销售商B的商品的活动图象，可以证明盗版的踪迹，证明的方式如下所述。
(b1)保留有版权持有者A的版权指示的一个帧已从销售商B的商品活动图象中抽取出来，如果此活动图象是销售商B的合法商品就应该不会带有持有者A的版权指示。
(b2)在销售商B的商品活动图象中缺少版权持有者A已在其中插入了版权指示的一帧，而指定部分前后的运动又不自然。根据该指定帧前后帧的运动能证明有相当于一帧的暂短跳越或删除。
(b3)在销售商B的商品活动图象中，销售商B的版权指示的位置(或许多位置)与版权持有者A已插入版权指示的第一位置一致(或包括)。在此情况下，可以推测销售商B打算清除版权持有者A的版权指示已经复盖了该第一位置，必须注意到，为伪装的目的，销售商往往比版权持有者A插入的版权指示更多地将自己的版权指示放入帧中。
(b4)在销售商B的商品活动图象中，版权持有者A已把他/她的版权指示放入第一帧，或者是第一帧中与版权指示对应的部分，被怀疑是经其前帧和后帧的插值处理而产生的，但这是相当不容易的。
图19是在图象被销售商B盗版的情况下说明伪装的例子，图的最左端部分显示出加水印的活动图象，其中版权持有者A的版权指示被插入到帧号为“IK”帧的右下角。情况(b1)对应于版权持有者A的版权指示保留在经销商B的商品活动图象中。
情况(b2)，版权持有者A的版权指示所插入的帧IK被跳过。
情况(b3)中，版权持有者A的版权指示部分被经销商B的版权指示所复盖，而版权持有者A的版权指示被擦除了。
在情况(b4)，帧号IK的图象是通过从帧号为“IK-1”的前帧和帧号为“IK+1”的后继帧插值产生的。
在四种情况的(b1)和(b2)中，版权持有者A直接宣称被经销商B盗版是有客观说服力的，然而在情况(b3)和(b4)盗版的结论还不够有力，由公开的第三方的专家作出判断还是必要的。
版权持有者A可向公开的第三方的专家要求，例如，鉴定机关，给出关于盗版的专家意见，判断的方法基本上与情况(b1)-(b4)是相同的。鉴定机关的专家观察图象本身以确定版权持有者A的加水印原始活动图象和经销商B的商品活动图象具有同一的源，通过确认同一源，专家判断那个图象是盗版，在鉴定机关归挡申请文件中，版权持有者A提交如图13中步S18所提到的水印插入控制信息，经销商B也可提交类似的控制信息(如果有时)作为对抗。结果，下面的情况可能发生。
(c1)在经销商B的商品活动图象中找到版权持有者A的版权指示，则经销商B盗版A的活动图象得以证实。
(c2)经销商B的商品活动图象中包含了其中前后帧含有不自然运动的部分，而且被确定是起因于去除的一帧。还有，该部分对应于其中版权持有者A已插入他/她的版权指示的一帧，则经销商B盗版A的活动图象被证实。
(c3)经销商B插入的版权指示位置安排得无差错地掩盖A的版权指示，如果A和B的版权指示两者的位置完全匹配，那一个活动图象是源没有更多的数据是不能立即下结论的。通常，活动图象中按较少数量的位置出现版权指示的，是源的可能性大。
在版权持有者A假定提交水印插入控制信息时，判决变得十分明确。版权持有者A报告在呈现版权指示时使用的伪随机数，并且展现使用的随机数种子的值以及产生随机数的算法。因此，版权持有者A能自动地重新产生他/她的版权指示的全部插入位置，与此相反，经销商B不能够提交如此系统的材料。经销商B最多只能以列表的方式展示盗版部分的具体值。这是因为除了试错法以外没有其它的办法能被采用，以便从随机数的输出结果中推测出均匀随机数生成所使用的种子值。
(c4)在经销商B根据其产品已经生产了活动图象，其中版权持有者A的版权指示部分已通过如像前后帧插值的办法而被改变的情况下，判决变得更难以处理，并且图象的自然性如同在(b4)的情况首先被争论。
在此情况下，为最有力地处理销售商B，版权持有者A需要向鉴定机关提交水印插入控制信息和水印插入前的原始活动图象。然后，能够证明造成销售商B盗版问题的活动图象部分是被版权持有者A合法拥有更广范围的活动图象部分，更具体说，当事人A和B拥有被确认来自同一源的活动图象部分，并且当事人A拥有的部分大于当事人B的部分。此中，如果版权持有者A的版权合法性已被确立，销售商B唯一拥有部分图象的断言变弱。并且，还考虑到这种情况，当事人A和B的活动图象来自分别发行的公共源以后，当事人A插入了版权指示，而当事人B也以任何方式得到了活动图象的合法版权，并且将此活动图象列为商品。
正如迄今所说的，在(a)，(b1)，(b2)，(c1)，(c2)和(c3)的任何情况下，盗版的判决是相当明确，并且销售商B的盗版易于社会澄清。最无力的情况是(c4)。然而销售商人B改变由版权持有者A生成的活动图象要花费大量的劳力，以致于达到能经受专家的判断的程度。更具体说，销售商B需要执行如此高程度的活动图象处理，要送入需盗版的A的活动图象部分的每一帧，以找出全部A的版权指示信息，这里每个版权指示部分是通过例如插值方法，从前后帧插值而被修补，并且图象通过校正以避免边界出现不连贯等等。另外，即使执行过这样的操作，活动图象源的识别仍能清楚做出判断。为此，销售商B必须证实获得其活动图象的手段、在此情况下，在生成活动图象和插入可见水印时，版权持有者A对公开的第三方，例如National DietLibrary，任何公共图书馆或鉴定机关，将加水印活动图象以及机密的或加密的水印插入控制信息予以注册，则在有关版权的争议中他/她能占据很有利的客观地位。此时，加密用的密钥被登录在密封状态。
以这种方式，为了盗版活动图象，经销商B要花的劳动和伪装的代价与其收益比不相平衡，从这种意义上说，按照本发明的可见水印便利了图象盗版的揭露，从而能防止盗版的发生。
如上面所说，为对抗活动图象被盗版的版权合法性的要求以及校验用方法，将参照附图予以更多说明。
图20说明一个例子，其中版权持有者A与非法盗版的经销商B关于活动图象版权的合法性有争议，在本例中，销售商B仅盗版合法版权持有者A的部分活动图象，并且销售商B的版权指示已重写到版权持有者A的版权指示包含的相应部分，从而被清除，在这种情况下，版权持有者A能揭示整个活动图象中带有插入水印帧的帧号以及指出插入位置的控制参数。相反，盗版销售商B仅能引证部分发行物中的水印插入位置。从而清楚地证明合法版权存在于版权持有者A手中。
图21和22是流程图显示了针对被怀疑盗版的活动图象的版权校验处理过程。参照本图，当处理开始时，原始版权持有者A的活动图象文件集在步S30被访问。这里要被访问的数据与图15步S21所说的相同，也就是，加水印活动图象文件FA的内容，其中存储水印控制信息的文件FC，以及控制信息和其中保存被水印复盖的原始图象部分的保存文件FD。
接着，在步S31，使用原始版权持有者A的水印控制信息生成水印插入位置表，和结果表被存贮，在生成该表的过程中，帧号IK和在加水印帧中水印插入位置的坐标“XK，YK”，按图15步S23相同的方式，根据其中插有水印的加水印帧的帧号变量K＝1～N/n被计算出在下一步S32，被怀疑盗版的销售商B的活动图象文件FB被访问，以便找到销售商B的活动图象中被怀疑剽窃部分的起始帧IB，在步S33，在原始版权持有者A的活动图象中寻找与上面部分对应的帧IA，以便确定帧IB和IA之间的对立关系。此后，处理在图22的步S34～S37被重复。
在步S34，带有插入的水印信息的第一帧的帧号，在IA帧之外从版权持有者A的活动图象中得到，并且，将在A的活动图象中所获帧号的图象与在B的活动图象中相应帧号的图象，利用在帧馈送模式下馈送A的活动图象和B的被怀疑盗版的活动图象进行比较。比较时，FD文件的内容在需要时也可被使用，在此文件中存储有尚未加水印的原始活动图象部分，同时该文件是监护在原始版权持有者A方保存。
接着，在步S35，A的图象和B的图象之间的比较结果就情况(a)-(e)作出判断并记录下此判断，情况(a)是版权持有者A的水印存留在B的图象中，而情况(b)是在发行物中A的活动图象帧在B的活动图象中被跳过，(c)的情况是在B的活动图象中版权持有者A的版权指示被销售商B以清除的形式被复盖。在情况(d)，版权持有者A的版权指示在图象B中不存在，并且这个部分接近版权持有者A的水印插入前的原始图象，而且有点不自然，在情况(e)，B的活动图象中的帧图象与版权持有者A的水印插入前的原始图象完全匹配。
当结果在步S35被记录下来以后，在步S36仍归在两者，A的和B的活动图象中确定是否是类似图象。假定确定为类似图象继续进行，在步S37变量K的值增加。以后，步S34的处理以及下列等等被重复。
假定在S36的确定在两者，A的和B活动图象中类似图象不再继续。在步S35的比较结果在步S36进行综合判断。作为结论(1)，当情况(a)出现那幅是一次，综合判断为销售商B盗版的怀疑成立。
如为结论(2)，在全部比较中已得到(b)或(c)的结果时，盗版的怀疑被判断为几乎属实。
如为结论(3)，在大多数比较中获得(b)或(c)的结果，在某些比较中获得(d)或(e)的结果，盗版的怀疑非常可靠地被肯定。
如为结论(4)，在某些比较中出现(b)， (c)或(d)的结果时，盗版的怀疑有力地被确定。
如为结论(5)，当全部比较都落入情况(e)时，只能认为销售商B已经得到了原始活动图象，其中还没有版权持有者A插入水印，或者是销售商B已经通过任何方法完美地恢复出未承载插入水印的原始图象。
图23说明一综合决定的例子，它被反映在图22中流程的步S38，对应于步S35的判断结果。如图23所示，在对于被怀疑盗版部分的所有帧中或者甚至在其中的一帧中得到判断结果(a)的情况下，综合决定的是结果(1)。当对全部帧得到判断结果(b)或(c)时，综合决定的结果是(2)，在大多数帧获得判断结果(b)或(c)，而在某些帧获得判断结果(d)或(e)的情况下，综合决定的结果是(3)。在某些帧中出现判断结果是(b)， (c)或(d)时，综合决定的结果是(4)，而在全部帧的判断结果是(e)时，综合决定的结果是(5)。
至此，已经详细说明了作为水印信息的版权指示的插入，现在将说明拷贝限制信息对活动图象的插入，以及带有记录的拷贝限制码之活动图象存储介质的视频回放和记录。
如前所述，拷贝限制信息的插入遵从CPTWG/DHSG发表的Callfor Proposals的精神，并且在这方面把下面项(1)～(10)所表示的看成是本发明的基本思想。
(1)如前面所说，按照CPTWG/DHSG的DHS水印概念已基本上被分离，并采用了二种信息。
第一种是拷贝控制方式指示信息。该信息不作为水印处理，但它是一组由硬件处理的明确的控制信息。
第二种是呈现版权的信息。该信息作为水印放在活动图象数据中。为控制拷贝或复制不必要检测水印。
本发明的基本思想是结合使用这两种分离的信息。
(2)根据CPTWG/DHSG，在Call for Proposals中拷贝控制方式包含三种方式，并且不限于这三种方式。至少，加入允许复制任意次数的“any-copy mode”，以建立至少四种拷贝控制方式。这四种控制方式示于图24。
(3)作为拷贝控制方式的扩展，也可以采任何根据复制的世代数(generations)限制的设计方案，根据复制中子拷贝数限制的设计方案，以及其中结合第一和第二设计的限制设计方案。
(4)拷贝控制方式的指示信息(称作“拷贝控制码”)被规定(存储)在整个活动图象文件的控制信息区，以及构成活动图象的帧组或每个帧的控制信息区中，在一介质驱动器例如视频记录/回放装置中，拷贝控制码是直接通过硬件方式处理，所以，拷贝控制方式被可靠地检测出并进入视频记录操作，并且普通观众能被防止盗版活动图象数据。
(5)一介质，它能进行视频记录并且具有一写保护区，包含的数据区可供一般用户记录/回放图象，还有一受保护的控制数据区，销售商初始时对其写入数据，并且至此以后它只能接受硬件方式的处理，在此情况下，拷贝控制码被写入此受保护的控制数据区，并能防止用户改变。
(6)在呈现版权的信息作为水印被插入的情况下，如前所述可见水印的方案完全被采取，并且可见水印被插到活动图象数据区的数据中。
(7)而且，为了强化防止盗版，除可见水印外，一种难以视觉发现的伪装水印(即“invisible watermark”)完全可以插入所需要的已选择的大量帧中。在此情况下，被附加插入的水印一种是写在空间域的，从易于处理的观点看，它比另一种在转换成频率域以后被写入的更符合要求。
(8)写入活动图象数据区的可见水印(也包括在前面项(7)的附加插入的伪装水印)只有在怀疑盗版的时候才查验，在通常的视频记录/回放或在广播，通信等等传送过程中，水印仅仅当作部分常规活动图象数据对待，任何特别的处理例如水印检测是不要求的，在这点上本发明的水印与由CPTWG/DHSG发表的Call for Proposals中建议的DHS水印基本上不同。按这种方式，本发明的可见水印在通常处理中不需要被检测，所以视频记录/回放装置可以做得结构简单，价格低廉。
(9)可见水印是直接插在活动图象帧的数据中间，活动图象数据可以是模拟型或者是数字型。另外，在包含这种可见水印的活动图象是存放在计算机里，被记录在成套节目的介质上或以广播或通信的形式被传送的情况下，它可能作为原始活动图象而被保持，经受A/D或D/A转换，依照MPEG方法或类似办法被压缩及编码，或/和被加密。这种不同的处理应当根据活动图象的使用目的或根据用于活动图象的装置的功能而被选择。作为例子，当活动图象存储在数字介质如CD-ROM上时，数字活动图象通过MPEG方法被压缩然后再记录，以降低对存储容量的要求，这是受欢迎的。
(10)本发明的拷贝控制码设置在保留位的区域，作为包含在现有的介质(如录像带或CD-ROM)或现存的广播/通信协议(如电视广播或因特网通信)中的控制码。于是，涉及活动图象采纳本发明方案设置的装置，介质，协议，内容，处理方法等等，能重新做成与迄今广泛使用的现存方案兼容。更详细说，该兼容性表现如下·由装置以及遵照本发明的新方案的处理方法产生的介质协议或内容包含拷贝控制方式和可见水印。基于常规方案的装置和处理方法能类似于对待常规方案的介质，协议或内容那样来处理它们。实际上，基于常规方案的装置和处理方法中，拷贝控制码是规定了但未被使用(也就是，视频记录或视频回放的请求都按any-copy方式执行)，并且可见水印保持原封不动(被记录，被呈现或被传送)就像活动图象数据部分一样。
·基于常规方案的介质，由装置产生的协议或内容和处理方法不故意地包含拷贝控制方式和可见水印。遵从本发明的新方案的装置和处理方法，能类似于遵从新方案的介质，协议或内容中所包含的控制码那样管理控制码和水印。实际上，拷贝控制码等效于被清除，把新方案情况下的any-copy方式进行的设置被认为拷贝控制方式。
这种兼容性使得在使用新方案时本发明的新方案和常规方案共存，并且允许新方案的装置，处理方法，介质等等广泛推向市场而不发生混乱。
在此要指出由于下列原因这种兼容性在一开始能被保证拷贝控制码被设在保留位的区域，在CPTWG/DHSG的拷贝控制方式中缺少的any-copy方式被加入，而此any-copy方式设为位清除码。在由CPTWG/DHSG假定只用三种拷贝控制方式，这种兼容性不能保证，并且新方案的装置和处理方法将不能接受常规方案的介质，协议或内容。反过来，常规方案的装置和处理方法也将不能接受新方案的介质，协议或内容。
如上面项(1)-(10)所说明的，按照本发明，拷贝控制信息和水印信息被用在明确可区别的状态，两种信息相互独立被设置，处理和使用。因此，本发明归结起来具有下列特征(a)-(h)(a)本发明的最重要特征是两种信息如上所述可区别开也可联合使用，从而，一种信息起控制允许/拒绝拷贝或复制的作用，而另一种信息隐藏并保留在活动图象中起验证版权信息的作用。两种功能的协同作用形成了本发明的特征。它产生的作用实质上不同于前面由CPTWG/DHSG建议的“DHS水印”。
(b)示于图24的四种拷贝控制方式被具体化，并且记录的允许/阻止或回放的允许根据示于本图的详细说明给出，以响应视频记录或回放显示的请求。
特别在one-copy方式下，子拷贝(副本)能被形成，但形成的副本被设定在no-more-copy方式，所以相应于孙辈的拷贝不能被形成。在每个no-more-copy和never-copy方式下，回放显示被允许，但视频记录被拒绝。相应地避免了形成大量非法拷贝。
(c)any-copy方式被加入作为新拷贝控制方式，并且在本发明的新方案中被确定为一正式或常规方式，该方式甚至在遵从新方案的装置或处理方法中对复制或拷贝均不施加限制，它等效于在常规视频装置中视频记录不被拒绝的效果。此方式的正常识别作用是实现新方案与常规方案间的兼容性，更具体说，目前，有大量的活动图象成套节目和内容是基于常规方案的视频记录，常规方案的视频装置已经广泛深入到家庭及办公室，常规方案的广播和通信在世界各地继续进行，在这种情况下，本发明据此提供的办法，此新方案推向市场不会造成混乱，多种方案的世代(generations)确实在变化，尽管是缓慢地进行。
(d)原始活动图象的版权持有者能够确定他/2是否允许他/她的顾客(如用户和观众)去复制活动图象，并且能以拷贝控制码的形式指定他/2的顾客是在活动图象介质范围还是在广播或通信的数据流范围。这个愿望将由采用本发明新方案的设备来评价。
(e)作为拷贝控制方式的扩展，变得有可能对子拷贝的数量设置某种限制，或/和对派生产物的世代数(generation numbers)设置某种限制。该限制可由原始版权持有者设置，也能在活动图象的销售/发行中明确地指示。
(f)拷贝控制码不作为水印而是作为明确的控制信息设置的事实，使得能够直接由硬件管理，带来控制信息能可靠地被检测的以下效果，并且用户的任何非法操作能被排除。特别是当控制信息被写在存储介质的存储保护区时，用户不能删除或操作控制信息，版权持有者的权力被保护。
(g)在录像带，广播，通信或之类中，拷贝控制码被设在活动图象的每个帧或每组帧中。因而，在活动图象的传输/广播/通信期间拷贝控制码正常地被检测。甚至视频记录在活动图象的任何中间部分启动，拷贝控制方式迅速被确定(一秒钟以内)，并且视频记录允许或拒绝的支配发生作用，在此情况下，不像DHS水印的检测，拷贝控制码的漏检非常少。
(h)当然，拷贝控制码不能产生任何坏的影响例如，在活动图象的显示回放中显示图象的失真，且不提供给观众任何讨厌的感觉。
另外，如前面所说的可见水印的插入，相对于由CPTWG/DHSG发表的Call for Proposals，具有下列特征(i)～(k)(i)当水印被插入活动图象的数据中间时，在视频记录或回放期间，为控制拷贝或复制的这种目的用不着正常检测水印，在这点上，可见水印实质上不同于CPTWG/DHSG的DHS水印。结果，视频记录装置或广播/通信的接收装置的处理过程变得非常简单，并且活动图象高速传送等可以实现，不出现任何问题。
(j)可见水印作为活动图象数据部分被插入，并适用于活动图象的全部应用方面，此外，水印在广播传送，通信之类中及在常规视频处理(如视频记录/回放，A-D/D-A变换，压缩/扩展，及加密/解密)中完全不降低处理能力，以外，水印本身是坚固的。
(k)当活动图象在帧馈送方式或慢运动方式被显示时，可见水印易于视觉清晰观查，当版权指示以明显的形式被插入时，观众能迅速注意到版权指示。不像DHS水印那样，版权指示不必常规检测，仅当校验版权的所有权时，利用这种方法可进行确认。
为成功实现本发明的上述特征其性能方面结合参考附图将说明如下。图25解释插入水印信息和拷贝限制信息的系统的基本操作。参看本图，水印信息如前面所说由水印插入设备51插入原始活动图象50中。还有，拷贝限制信息插入控制(数据存储)区。插入后的活动图象由MPEG编码器52进行数据压缩。那时活动图象存储介质已被生成。介质的数据区载有加水印活动图象53，而介质的控制区载有拷贝限制码54。
图26根据本发明遵照记录或回放活动图象介质内容的请求，解释了视频记录/回放装置的操作。参照本图，对应于视频记录或回放的请求，活动图象存贮介质被置于介质驱动器55中，根据回放存贮在存贮介质中的活动图象的请求，由MPEG解码器56扩展被压缩的数据，在允许回放的情况下，由显示设备57呈现加水印活动图象(53)的显示59，根据视频记录的请求，由介质驱动器55判定拷贝限制码(54)的内容，在视频记录允许的情况下，由视频记录设备58创建承载加水印活动图象61和拷贝限制码62的一个新的视频记录盘。
图27是用来解释版权保护方案的图，该方案既利用拷贝限制信息又利用水印信息，图的上面部分说明由活动图象的原始版权持有者创建活动图象数据的过程，尽管，具体说明类似图25，其意图是阐明水印信息和拷贝控制信息的处理，基本上彼此分开和独立。首先在水印插入65时，水印信息被插入到原始活动图象50中，从而形成一个加水印的活动图象66，然后，利用拷贝控制信息实现控制指定67，从而产生承载在活动图象数据上的控制信息。
更准确地说，在原始版权持有者已形成活动图象以后，他/她可以插入一个表示活动图象版权等的水印，水印的插入应该最好符合前面的可见水印方案，然后，原始版权持有者或传输者指定在控制数据区中的拷贝控制信息，控制数据区至少包括两类区，其中一类区集中地规定全部活动图象信息(一个内容)而另一类区是规定活动图象的每一帧或它的每一个帧组的区域，在活动图象数据被一次性处理的情况下，例如磁带形式的存贮介质，或广播/通信的实时传输之类，重要的是附加控制信息，尤其是后者，这样，得到了带有控制信息的加水印活动图象。
图27的中间部分说明所形成的活动图象的发行和分配过程，这方面包括四种类型，成套节目发行70，71，广播传输72，73，通信传输74、75以及用计算机传送和复制76，77。
同图27所示版权保护方案一致的活动图象的第一种方式，活动图象存储在任何成套节目介质上，作为商品被发行，成套节目介质有不同形式，如模拟型录象带，CD-ROM，MO盘，DVD和数字型录像带。因此，遵照成套节目介质的格式，活动图象被写入到每种成套节目介质中，在这个时候，活动图象常常要经D-A转换，基于MPEG方案的数据压缩之类，以及加密等，在作为商品发行后，成套节目介质被放置到具有读出功能的装置(如VTR或CD-ROM播放器)中，将其进行所需的处理，如解密，数据扩展，接着，活动图象数据在设备中实时地被恢复，并送去处理如图27下面部分所示。
图27所示的活动图象的第二种方式，活动图象是由广播分发，广播包括地面广播，有线电视，卫星广播等，此外，它分成模拟广播和数字广播，广播台把活动图象和附加的控制数据以合适的格式结合起来(如果需要，在数据压缩和加密以后)并发送它们，接收广播的接收装置，在执行所需处理如解密和数据扩展以后，实时地接收活动图象数据。
图27所示的活动图象的第三种方式对应于活动图象用通信分发的情况，通信包括很多新形式如视频点播，电视会议，网络游戏，因特网信息检索及电子邮件附加，而且，通信网络包括许多类，如有线/无线/移动类型，而通信协议包括许多种，如果需要，通信的发送器能使带有控制信息的活动图象数据经受处理如数据压缩和加密，于是，他/她按每种通信方案规定的格式传送数据，能接收发送数据的通信接收器实时地接收活动图象数据(在执行所需处理如解密和数据扩展后)。
图27所示的活动图象的第四种方式中活动图象由计算机存贮，结果数据文件被传送或复制。这种方式还包括各种情况，所考虑的一种情况，那里的活动图象由某用户在同一个人计算机上备份复制。一种情况，那里的活动图象在LAN上传送给另一用户并被复制，一种情况，在那里活动图象在计算机广域网上被传送和复制等等。应该考虑，在这种情况中，活动图象通常以准备在数据文件中的任何所需要的格式传送和复制，而且，在实际情况下，一计算机用户他是拥有活动图象编辑工具的专家，他能管理活动图象数据和拷贝控制信息。
图27的下面部分说明用上面分发方式各种情况拷贝的活动图象数据的记录和回放过程，虽然，图示类似于图27，读出/接收设备80，显示设备81和以分发方式拷贝的视频记录设备82被配置以代替介质驱动器55，MPEG解码器56，显示设备57和视频记录设备58，以对应于任一种分发方式恢复的数据，由水印活动图象68，拷贝控制信息69组成，它们由读出/接收设备80处理。
活动图象读出/接收设备80通常装有回放显示设备81或/和视频记录(存贮)设备82，这些设备由用户请求显示或/和记录活动图象，因此，本发明方案的特点在于，根据请求，在读出/接收数据中所包含的拷贝控制信息控制是否活动图象将实际输出(被记录或/和显示)，以允许或阻止图象输出，特别是，在同本发明的方案一致的读出/接收设备80中，拷贝控制信息由硬件来处理，因此，它不能由用户有意改变。此外，对活动图象，拷贝控制信息亦可在读出/接收设备80中每帧或每帧组地进行检测，因此，即使在成套节目介质(尤其是录象带)从活动图象的中间部分被读出，或广播或通信从活动图象的中间部分被接收的情况下，输出控制能立即实现。
如图27的下面部分右侧所示，当显示(回放)请求是允许时带有水印信息(特别是可见水印)的活动图象被显示。活动图象的读出/接收设备80对水印信息完全不执行任何专门的处理，它亦不检测水印信息，不管是否具有水印信息，设备80操作执行同水印信息无关的普通活动图象的显示，此外，可见的水印提供使观察完全没有讨厌的感觉。
在通过允许视频记录形成的复本中，与原始活动图象中相同的水印信息(特别是可见水印)被插入到在数据区中存贮的活动图象数据61中，此外，为子拷贝的拷贝控制信息62，根据本发明的方案的规定按硬件方式被写到控制数据区，特别是，no-more-copy方式被写入到通过one-copy方式接受的子拷贝中。
这里以什么方式形成复本，取决于使用的活动图象读出/接收设备，最一般的方式，复本对观众以成套节目介质的形式输出。这种方式，对应于在其中存贮活动图象的录象带被复制的情况，或者相当于广播节目被接收，以便在MO盘或DVD中记录活动图象的情况，在这种方式中，输出介质可回过来以成套节目介质分发处理，如图27中部左边所示，从较高等级的应用来说，活动图象作为个人计算机的计算机文件之类存贮。在这种方式中，在图27的下部得到的输出活动图象存贮如图27的上面右边所示，可以以控制信息承载在活动图象数据上的形式加到一个新的分发路径上。这样，本发明的方案能通过任何想要的分发路径或处理路径，例如成套节目介质，广播，通信或计算机传输，不需电子围墙(fence)的介入。
而且，传统的方案可当作在本发明方案中拷贝控制信息被清为零(未附加)，在这当中，读出/接收设备80没有处理拷贝控制信息和阻止用户的请求功能(从而，允许所有请求)，水印信息实际上亦不具备。这些事实意味着，即使当传统的方案和本发明的新方案在图27说明的全部操作中混合使用，完全不会发现任何障碍，因此，已经很难以硬件方式限制拷贝或复制(这种状况相当于按照如图24所示的本发明的any-copy方式)，所以可理解，通过引用，像CPTWG/DHSG的详细说明(图1)或本发明的详细说明中拷贝控制方式(图24)，版权持有者的保护得以实现的情况下，在保持同扩展的传统系统兼容性同时，为了扩展拷贝控制方式，CPTWG/DHSG(图1)的详细说明是不够的，因此本发明的详细说明(图24)是必须的。
图28是拷贝控制码的示例表，用来实现图24所示的拷贝控制方式，在图28的例子中，通过2位码来表示4种拷贝控制方式，例如，one-copy方式，对原始盘码“01”表示允许视频记录，而“10”表示拒绝视频记录被设置作为对子拷贝即复制盘的码。
附带地，本实施例的2位表达中“00”表示ony-copy方式，这个事实对于兼容其中无拷贝限制的常规方案是重要的，关于其它三种方式，在本实施例中所选择的表示是固有的，但并不总是绝对的。
作为另一实施例，拷贝控制方式完全可以用3位表示，并且在这种情况下，any-copy方式亦可以如本发明的意义编码成“000”。
活动图象数据的基本控制信息，包括拷贝控制码，其版权指示等应该存贮在所希望的位置上，使一般用户不能擦除，某些成套节目介质，例如某些MO盘或DVD具有不同于一般数据区的专门硬件方式保护的数据区，在这种情况下，可推荐把拷贝控制码，原始版权持有者的版权指示等写到专门的保护区中。
图29显示了读出/接收设备的结构方块图，用于解释其中拷贝控制码如何被操作，参见本图，读出/接收设备83包括用于读出活动图象数据的数据读出部分84，用于显示数据读出的回放显示部分85，用于读出拷贝控制码的控制码读出部分86，当允许视频记录时，用于产生拷贝图象数据的视频记录部分87，以及为对子拷贝写入控制码的控制码写入部分88。
在回放和显示输入的图象信息时，读出/接收设备83操作发送由数据读出部分84读出的活动图象数据给回放显示部分85，以便回放和显示活动图象。此外，在产生输入活动图象数据拷贝时，控制码读出部分86读出输入的活动图象数据的拷贝控制码，在这当中，如果活动图象数据是可被复制的，控制码读出部分86允许视频记录部分87产生通过数据读出部分84读出的活动图象数据的拷贝，并把活动图象数据的控制码提供给控制码写保护部分88。然后，控制码写部分88输出提供的更新控制码。
其次，将说明在整个活动图象数据中所存贮的拷贝控制码的格式，通常，活动图象数据具有巨大的信息量。即使当它们静止地存贮时，存贮介质包括在任何所需图象帧被观察的同时，能看到整体控制信息(如整个活动图象数据的头部的控制信息)的那些存贮介质(如计算机中存贮器，MO盘及DVD)，包括在任何所需图象帧被观察时不能看到整体控制信息的那些存贮介质(如模拟录象带和数字录象带)，此外，在活动图象数据被实时传送的情况下，例如，那里他们正在广播或通信，或正在从DVD上回放，实质上只有少量活动图象帧在短时间内被传送，不能看到用于控制整体的信息(即使该信息在传送的开头部分发送)。
因此，特别在磁带型介质上存贮活动图象，或在广播或通信中发送活动图象数据的情况下，重要的是连续地贮有主要控制数据如拷贝控制码(在任何存贮位置，或在传送的任何时间点)，介质的格式或传输的格式(协议)通常利用一个部分提供(称头标)，这里指明了，每帧、各帧的每个子部分，或每几帧到几十帧的控制数据，因此，拷贝控制码最好亦应该作为某些这种控制数据而被设置。
图30显示了MPEG1及MPEG2的视频格式，以便解释拷贝控制信息的实施例，这里，作为随机存取单元的帧组的最小单元是“GOP”，并且相对于一序列头标“SH”的一个时间周期中的信息等包含在GOP的头部，在SH和GOP两部分都准备了为了将来扩充的数据区(序列扩充数据，组扩充数据)，因此，同本发明一致的拷贝控制码能设置在数据区。
其次，将说明拷贝控制方式的扩充，通过扩充拷贝控制方式限制子辈(child generation)的复本的数目(LC)，和/或限制后裔的辈份数(LG)是可能的。根据这个观点，图24所示的说明中的one-copy方式相当于此处子拷贝数无限制(无数)，而辈份数限于壹，而no-more-copy和never-copy方式相当于此处子拷贝数限于零，此处辈份数限于零，在常规情况中无拷贝限制时(在any-copy方式)，子拷贝数是无限的而辈份数亦是无限的。
设置包括限制子拷贝数LC和限制辈份数LG的实施例说明如下，首先，配备了下列3位表示控制方式.CCCO 0/1总之，目前允许复制为(0)，否则为(1)。
.CCC1 0/1子拷贝数不限制(无限)为(0)，否则为(1)。
.CCC2 0/1辈份数不限制(无限)为(0)，否则为(1)。
此外，准备了2个合适大小的完整区域，其中设定子拷贝LC的限制数和辈份LG的限制数。
当用上面3位表示时，方式设置any-copy＝000，one-copy＝001，no-more copy＝101及never-copy＝111，此外，仅有子拷贝限制数被设置成“010”，仅限制辈份数设置成“001”，当两者都限制则在开始时设置成“011”。
图31显示了按照对视频记录的请求，用扩充拷贝控制方式执行的过程的流程，在图中，为子拷贝(一复制盘)设置的控制码以标记“#”继后。
参考图31，当过程开始后，在步S50接收视频记录请求，在下一步S51，指示是否允许复制或拷贝的码CCC0的值被判定，如果该值是“1”，在步S52，拒绝视频记录，于是，过程结束。
在允许复制的条件下，用于子拷贝的3位内容被设置成同父拷贝相同，也就是步S53的同原始盘相同。然后，在步S54判定是否限制拷贝数目的码CCC1的值，如果码CCC1是“1”，拷贝数被限制，因此，在步S55，从父拷贝值LC中减去1得到的值作为子拷贝的拷贝限制数LC#，接着，在步S56判定是否数LC#已变成“0”。当数LC#已变成“0”，在步S57子拷贝的码CCC0的值设置成“1”，表示阻止复制，然后，控制流转到处理步S58，当在步S54，码CCC1不为“1”及在步S56，数LC#不为“0”时，控制流亦转到步S58的处理。
在步S58-S61，对于辈份数方面，类似于步S54-S57的处理被执行，从父辈值LG中减去“1”得到的值作为子辈辈份限制数LG#。最后，在步S62，为子拷贝或复制的视频记录被执行，并为子拷贝设置拷贝控制码，然后，结束处理，接着，在步S63-S68检查是否父拷贝不再能形成子拷贝，以这样的方式，在视频记录结束以后，连续地对父拷贝的拷贝限制数LC减1，父拷贝的拷贝控制码在步S68设置。
顺便说一下，在步S55中亦允许使用不从数LC中减“1”的方法，而且，允许事先由版权持有者在创建父拷贝时，设置的子拷贝的限制数被存贮作为值“LC0”，且该值“LC0”在步S55代入到数LC#中，在这个时候，步S56和步S57被取消，步S55后跟着步S58。
图32是用来解释由创作者在成套节目介质中创建原始活动图象的过程，成套节目介质的发行和分支，以及由观察者对活动图象的视频回放/记录的过程图，示例中成套节目介质是MO盘，DVD或数字录象带，图32主要在于改变了图27的说明形式，因此，省略详细说明，在图32中，在活动图象被存贮到成套节目介质之前，根据步S73的MPEG方案进行了数据压缩，在回放和显示活动图象中，在步S77用MPEG方案将被压缩的数据进行扩展，相反，在记录和复制请求时，复制该被压缩的数据不经MPEG方法处理。正如至此所陈述的，在记录和复制之前，在步S81检查拷贝控制码，因此，记录有时被拒绝。此外，这样通过记录和复制得到的成套节目介质被送到朋友之类处，并在用户之间分发。
最后，根据本发明，使插入水印和拷贝限制信息的系统具体化的计算机系统结构，及如何从存贮介质在这种计算机系统中装载程序，这些程序用来插入水印和拷贝限制信息，这些将分别参考图33和图34予以说明。
图33是显示计算机系统结构的方块图，该计算机系统体现用来插入可见水印和拷贝限制信息的系统，参见本图，该计算机系统包括一个中央处理单元(CPU)91，用来控制整个系统，存贮器92用来存储带有插入水印和拷贝限制信息的活动图象，一些控制信息项，用来选择水印插入帧号及用来确定水印信息的插入位置；一主存贮器93，其中存贮用于插入水印信息和拷贝限制信息的程序，按CPU91运行的次序被暂存；输入/输出设备94，它用于输入和输出活动图象数据等，还包括通信控制设备95，用于发送和接收活动图象数据等，例如通过网络输入和输出。
图34解释了以插入水印信息和拷贝限制信息的程序加载到计算机，参考本图，计算机100包括计算机本体101和存贮器102，计算机本体101可以从活动存贮介质104，以程序等加载，亦可以通过网络103从程序提供者那方面用程序等加载。
基于本发明的程序和在流程中显示的程序被存贮在存贮器102中，并由计算机本体101执行之，这里，存贮器102是以随机存取存贮器(RAM)或硬盘作为例子。
除了用作插入水印信息和拷贝限制信息的程序外，在活动存贮介质104中存贮一程序，该程序用于恢复还没有插入水印信息等的原始图象的恢复处理，水印插入等亦可通过在计算机100中加载程序实现，能用作为活动存贮介质104的是市场上买得到的及可分发的任何存贮介质，如存贮卡，软盘，CD-ROM(紧凑盘只读存贮器)，光盘或磁光盘，而且，水印信息等的插入亦可用这样方法实现，即用于插入水印信息和拷贝限制信息的程序通过网络103从程序提供者一侧送到计算机100一侧，以便装载。
如上所述，本发明提出一种新的方案，用于保护活动图象的版权(简明地，如同由CPTWG/DHSG设置的)，该方案可用在使用活动图象的很宽范围内，特别是该方案能用作活动图象数据的创建和存贮，其传送和接收，回放/显示及其记录/复制，以成套节目介质形式广播传送，通信，计算机传送等形式的所有方式分发，具体地，在下面给予陈述a)作为版权保护方案，一种用拷贝控制方式限制自身复制的方案，同基于加水印活动图象数据防止擦除版权指示的方案联合使用，从而实现了两种方案叠合作用。
b)基于拷贝控制方式的保护中，不仅one-copy方式，no-more-copy方式和never-copy方式的规范已实现，而且，any-copy方式同样地已实现。
而且，在拷贝控制中，子拷贝限制数的方式，和/或辈份限制数方式已实现，作为一种功能，原始版权持有者可为他/她的活动图象的作品设置一个合适的拷贝限制，此外，一般来说，不仅原始版权持有者的权利，而且购买/获得作品的用户权利亦要考虑拷贝限制，如象在本发明中，各种各样的(以及适应性强的)限制拷贝的方法将为把拷贝限制委托给社会调整打开路径。
c)拷贝控制码规定在特殊的保护数据区中，并且在读出/接收设备中被硬件操作，避免由用户故意改动此控制码这是有用的。
d)在磁带类型介质的读出和广播/通信之类实时传送中，拷贝控制码都能正常地和连续地被检测，因此，拷贝限制在很短的任何时间(一秒内)能正确地被判断。
e)本发明的拷贝限制方案包括常规的方案，如任意拷贝(any-copy)方式，所以同常规的方案完全兼容，这个事实保证本发明的新的方案采用的装置，介质，广播/通信方案等，无任何麻烦地在常规方案的整个系统中使用和服务，这为版权保护的新方案扩展到社会不发生混淆提供基础，也是本发明的重大效果。
f)像版权指示这类信息以水印形式，特别是以可见水印的形式插入到活动图象数据中，因此，版权指示能在静态图象中，以目视清楚可见的形式，保持在活动图象数据的任何地方，不会损害原始图象的质量，不会给观察者带来任何不舒服的感觉。
g)水印被插入在以不规律间隔选择的帧的随机位置上，一般用户不会注意到水印的存在，即使当他们注意到水印存在，他们不能移去该水印，不跟踪而移去可见水印，并得到接近原始图的活动图象这是非常困难的，而对企图非法盗版的经销商，这是白干活，因此，基于水印的原始版权持有者的这种表示法具有很安全的效果。
h)因为在本发明中，水印信息不用作拷贝限制的目的，因此在普通观察者的视频记录装置中不需要检测，此外，在所有活动图象处理级上，水印仅作为活动图象数据的一部分处理，结果，在活动图象处理的算法和性能上，水印完全不产生任何坏的影响，而且，水印不易因各种图象处理而变坏，这种版权指示能被长时间支持。
权利要求
1.一种活动图象记录装置，用于记录由大量帧组成的活动图象，包括判别装置，根据考贝限制信息，响应关于记录所说活动图象的请求，判断是否活动图象要被拷贝，在活动图象中，用作拷贝限制条件的拷贝限制信息指示被插入到记录有帧控制数据的区域；拷贝装置，根据所说判别装置的判别，拷贝所说的活动图象。
全文摘要
本发明涉及把水印信息插入到活动图象中的装置和方法，水印信息表示的活动图象的版权所有权以不规则的间隔插入在活动图象的一些帧中。这些帧有这样的数量，以使在活动图象中的水印信息肉眼是看不见的。另外，在这些帧中，水印信息的插入位置，根据随机数值确定，除此之外，拷贝活动图象的限制信息同水印信息一起被插入。当活动图象已静止成为静止图象时，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类很易暴露。
文档编号H04N5/85GK1516451SQ0314258
公开日2004年7月28日 申请日期1998年5月11日 优先权日1997年8月29日
发明者伊藤裕康, 秋山良太, 中川彻, 太 申请人:富士通株式会社