专利名称：数据处理装置和方法
技术领域：
本发明涉及数据处理装置和方法，所述数据处理装置和方法用于形成用码字标记的各种资料项版本。这些码字在某些应用中用于唯一地标识所述资料项。
相应地，本发明还涉及能够检测可能存在于资料项中的一个或多个码字的数据处理装置和方法。
在本说明书中，为方便起见，将把以与资料创作者、所有者、创建者或分配者愿望不相符的方式拷贝或使用的资料项称之为非法资料项或非法资料。资料可以是视频、音频、音频/视频资料、软件程序、数字文件中任意之一或任何类型的信息承载资料。
任何加水印方案应当如此配置，使接收相同资料拷贝的各用户难于共谋屏蔽水印码字或者改动水印码字。因此加水印方案应以很高的概率识别已标记资料项(这一直是共谋攻击的主题)，此目的通过识别从非法资料恢复的码字而得以实现。相反，当码字存在时未检测到码字的概率应很低(伪否定概率)。此外，当用户并未参与但却错误地检测到用户参与共谋攻击的违法的概率应当尽可能低(伪肯定概率)。
美国专利NO.5664018公开了一种加水印方法，其中，用从具有预定数目系数的码字形成的数字水印标记资料项的多个拷贝。这种已加水印的资料项例如图像。用于引入水印的装置将图像变换到离散余弦变换(DCT)域。数字水印是从具有正态分布的随机分布的系数集合形成的。在DCT域中将各码字系数加到对应的一个DCT系数。已加水印的图像通过执行反DCT形成。1998年7月27日出版的J.Kilian、F.T.Leighton等人的题为“数字水印的抗共谋攻击”的相关文章提供了旨在证明这种加水印方法能够抗攻击的详细的数学分析。共同申请的英国专利申请0129865.2、0129841.3、0129840.5、0129907.5以及0129836.3公开了旨在提供实用的加水印系统的编码和检测装置及方法，这种系统利用具有如US专利5664018所建议的那样随机分布的系数的码字。
本发明的实施例可提供一种数据处理装置，这种数据处理装置用于形成资料项的受损版本以便分配。受损版本是通过生成资料项的带宽减少版本并从原始资料项的拷贝中减去带宽减少版本这样形成的。而且，在资料项的带宽减少版本的多个拷贝中的各拷贝中引入预定码字集中的一个码字，以形成多个已标记带宽减少版本。因此，为了形成原始资料项的表示，接收者必须将已标记带宽减少版本与资料项的受损版本相组合。
本发明的实施例在分配资料项并对其加水印过程中提供各种优点。资料项的受损版本一般总是表示资料项的主要部分。资料项通常会要求相对高的通信带宽和/或相应的高存储容量。因此受损版本表示这种高容量或存储要求的大多数。
生成受损版本的优点之一是接收者可以采样受损资料以确定其适用性。对于视频资料这种示例，接收者可以查看资料。为了形成原始资料项的正确表示，带宽减少版本必须与受损版本相组合。因为水印码字已经引入到带宽减少版本中，故可以唯一地识别所得的原始资料项的表示。
形成资料项的相对高带宽版本和已标记带宽减少版本的另一优点是可以利用传统技术大量复制受损版本。受损版本还可以利用传统媒体分配。另一方面，如果将码字集的水印码字加到原始资料项的各拷贝中，那么所得的各码字的拷贝就是唯一的，这就难于大量复制。大量复制受损版本可以这样实现，例如，通过从万维网服务器组播受损版本、或者生产例如CD或DVD或录像带。
由于水印码字引入到资料的带宽减少版本中，形成资料项的已标记版本所需的时间相对于将码字引入到原始资料项中所要求的时间大大减少。在考虑诸如视频录制品、DVD或影片的相对大量的要批量分发的资料项版本时，这种时间减少尤其重要。而且，在某些应用中，一旦已提供诸如货币或币值兑换的交易，才可以提供资料项的已标记带宽减少版本。
存在可用于形成原始资料项带宽减少版本的各种公知技术。一般为了形成资料项的受损版本，要将带宽减少版本上变频，以便可以从原始资料项的拷贝中将其减去。因此，在某些实施例中，数据处理装置可以包括第二带宽适配处理器，它能够根据第一带宽适配处理器执行的带宽减少对原始资料项的带宽减少版本进行上变频。其结果是，经上变频的带宽减少版本的带宽对应原始资料项的带宽。然后，资料适配处理器可以从原始资料项的拷贝中减去该经上变频的带宽减少版本。在其它实施例中，带宽适配处理器可以包括小波变换处理器。小波变换处理器形成资料项的小波变换。通过选择一个小波子带形成带宽减少版本，而受损版本则从剩下的子带形成。
从上述解释可以理解，本发明的一个方面提供用于再现原始资料项表示的再现装置。原始资料项表示根据资料项的已用预定码字集中的码字标记的带宽减少版本和资料项的受损版本再现。再现装置包括接收器和组合器，接收器能够接收资料项的受损版本并接收原始资料项的已标记带宽减少版本。组合器能够将资料项的已标记带宽减少版本与受损版本相组合以再现原始资料项的表示。
从上述讨论，可以理解本发明的实施例可以提供再现装置，例如电影放映机、万维网服务器或适配再现系统。再现装置被配置为将资料项的受损版本与带宽减少版本相组合以生成原始资料项的表示。如上所述，因为已用码字标记带宽减少版本，故可以通过检测再现版本的疑似拷贝中的码字唯一识别资料项的再现表示。
根据本发明的又一方面，提供一种检测数据处理装置，这种检测数据处理装置能够确定预定码字集中的一个或多个码字是否存在于资料项的疑似已标记版本中。该装置包括能够形成原始资料项拷贝的减少带宽版本的带宽处理器，至少在空间或时间之一上实现所述带宽减少。该带宽处理器还能够形成资料的疑似版本的带宽减少版本，所形成的带宽减少对应针对原始资料项实现的带宽减少。检测处理器还包括相关处理器和检测处理器。相关处理器能够通过将恢复码字与各生成码字相关，这样生成预定码字集中各码字的相关值。检测处理器能够根据超过预定门限的码字的相关值检测一个或多个码字。
本发明的其它各种方面和特性由所附权利要求限定。
图3A是原始图像表示，图3B是已标记图像的表示以及图3C是登记之后已标记图像；图4是N个码字的集合中各码字的例示相关结果的图形表示；图5是数据处理装置的示意框图，它按根据本发明实施例的水印编码器那样工作；图6是能够在已标记资料项中检测水印码字的检测数据处理装置的示意框图；图7是构成图5所示数据处理装置部分的空间二次采样器的示意框图；图8是构成图5所示数据处理装置部分的时间二次采样器的示意框图；图9是旨在通过将资料项的受损版本与水印编码器生成的资料项的带宽减少版本相组合从而再现资料项表示的再现装置的示意框图；
图10是数字电影放映机的示意框图；以及图11是利用因特网的资料项分配装置的示意框图。
视频图像是资料的一种示例，可以通过嵌入数字码字对其加以保护。可通过嵌入码字加以保护的其它资料示例包括软件程序、数字文件、音乐、音频信号、音频/视觉资料、多媒体内容以及任何其它信息承载信号。
图1表示用于将识别码引入原始图像拷贝中的编码图像处理装置示例。从源处接收原始图像I并将其存储在帧存储器1中。这种原始图像将要复制成多个加水印的拷贝，每个拷贝用唯一可识别的码字标记。将原始图像传送给离散余弦变换(DCT)处理器2，它将该图像分成8×8像素块并形成每个8×8像素块的DCT。DCT处理器2因此形成DCT变换图像V。
在以下描述中，将使用术语“样本”表示构成图像(或者实际上是任何其它类型资料)的离散样本。这些样本可能是图像亮度样本，这些样本也可以从图像像素生成。因此，在合适的情况下，术语样本和像素是可以互换的。
将DCT图像V馈送到编码处理器4。编码处理器4还从识别码字生成器8接收识别码字。
为码字生成器8提供多个种子，每个种子用于生成对应码字之一。每个生成的码字可以嵌入到一个原始图象拷贝中形成加水印的图像。码字生成器8配置了伪随机数发生器。伪随机数发生器生成用于形成特殊码字的码字系数。最佳实施例中根据正态分布生成码字系数。然而，也可以根据种子预先确定码字系数，种子是用于初始化随机数发生器的。这样，每个码字有一个存储在数据存储器12中的对应种子。因此，可以理解要生成码字Xi，要从存储器12中检索到seedi，并将其用于初始化码字生成器8中的随机数发生器。
在以下描述中，原始图象的DCT版本表示为V，其中V＝{vi}＝{v1，v2，v3，v4，......vN}以及vi是图像的DCT系数。在其它实施例中，图像vi的样本可以表示空间域或其它域中的图像样本。
每个码字Xi包括n个码字系数，其中Xi={xji}={x1i,x2i,x3i,x4i,.......xni}]]>码字系数n的数量对应原始图象V的样本数。不过，不同数量的系数是可能的，要根据特定应用加以确定。
然后将形成第i个码字的码字系数Xi的向量经通道14传送给编码器4。编码器4被配置为通过在图像V中加入码字Xi形成加水印的图像Wi，因此正如以下等式所示，实际上，每个码字系数加到一个不同的图像系数中以形成水印图像Wi。
Wi＝V+XiWt=v1+x1i,v2+x2i,v3+x3i,v4+x4i,..............,vn+xni]]>如图1所示，由反DCT处理器18形成在编码处理器4的输出生端产生的图像的反DCT，这样在图像处理装置的输出端形成已加水印的图像Wi。
因此如图1所示，可以在编码器4的输出端生成一组已加水印的图像。就多达20比特的数据字而言，可从10000000个码字中选择一个用于生成一千万个原始图象I的已加水印的Wi版本。
如图1所示，DCT处理器2、编码处理器4和反DCT处理器构成水印编码器120。水印编码器120还构成如图5所示的数据处理装置的部分，即将对此加以说明。而且，数据存储器12和码字生成器8构成亦在图5中显示的水印生成器116。
尽管码字提供唯一识别图像I的已标记拷贝Wi的功能，在其它实施例中这20比特可以提供在图像中传送数据的功能。因此应理解，用于选择识别码字的20比特可以提供在图像V内传输数据的20比特净荷。
图1所示的用于生成已加水印的图像的编码图像处理装置可以结合到各种针对本发明实施例获得应用的各种不同情形的产品中。即将参照提供本发明的示范实施例的分配系统对此加以解释。不过，对图1所示编码图像处理装置生成的已加水印图像的分配一般用分配云19表示。即将对例如视频、电影或其它带宽相对较高的资料项的分配作更详细的说明。首先提供码字检测的说明。检测处理器图2表示检测图像处理装置，这种装置设置用于检测一个或多个可能存在于非法标记图像中的码字。一般讲，图2所示的图像处理器能够识别可能存在于图像的非法拷贝中的一个或多个码字。
从源端接收已加水印的图像W′的非法版本并将其存储在帧存储器20中。由于图像处理器执行的检测过程要求图像的原始版本，所以图像I的原始版本亦存储在帧存储器24中。然后，将非法的已加水印的图像W′和图像的原始版本通过各自的连接通道26、28馈送到登记处理器30。
已经作过说明，可能已经通过照相或别的方式再现加水印的图像W′的一部分从而生成图像W′的疑似版本。因此，为了提高检测识别码字的概率，登记处理器30被配置为使非法图像与存在于数据存储器20和24中的图像的原始版本基本对齐。这种对齐的目的是提供原始图像样本I与其中已添加码字系数的已加水印的图像W′的对应样本之间的一致性。
这种登记的效果在图3中说明。图3中相对于图像W′的非法已标记版本显示原始图像I的示例。如图3所示，已加水印的图像W′相对于原始图像I偏移，这可能是因为生成已加水印图像疑似版本的照相机的相对视野。
为了恢复码字系数的表示，应当从已标记非法图像的对应样本中减去原始图像的正确样本。为此目的将这两个图像对齐。如图3所示，登记的图像W″具有外围区域PA，PA包括原始图像中不存在的部分。
可以理解，其它实施例中可能不会使用登记处理器30，因为非法图像W′可能已经和图像I的原始版本基本对齐，例如，如果非法版本通过因特网下载。因此，为检测图像处理器提供了备用通道32，这个通道将已标记图像直接传送给恢复处理器40。
已登记的图像W″由恢复处理器40接收。恢复处理器40还通过第二通道44接收原始图像I的拷贝。已登记的图像W″和原始图像I由DCT变换处理器46变换到DCT域。然后从原始图像V的DCT域样本中减去DCT域已标记图像V′的样本，从而形成估计码字X′，用如下等式表示X′＝V′-V＝v′1-v1，v′2-v2，v′3-v3，v′4-v4，......，v′n-vn，＝x′1，x′2，x′3，x′4，......，x′n因此恢复处理器40的输出在连接通道50上提供待识别码字系数的估计。然后将恢复码字X′馈送到相关器52的第一输入端。相关器52还在第二输入端上接收由码字生成器54产生的再生成码字Xi。码字生成器54以同码字生成器8相同的方式工作，它利用唯一识别来自存储器58的码字的预定种子生成集合中的所有可能的码字。
相关器52形成n个相似度值sim(i)。在一个实施例中，根据以下等式形成相关从而生成相似度值sim(i)=Xi.X′Xi.X′=x1i.x1′+x2i.x2′+x3i.x3′+......+xni.xn′x1i.x1′+x2i.x2′+x3i.x3′+......+xni.xn′]]>然后将n个相似度值sim(i)的每个馈送给检测器60。检测器60然后分析针对n个可能码字中每个而生成的这些相似度值sim(i)。举例如下，相关器52针对每个可能码字中的门限TH生成的相似度值如图4所示。如图4所示，有两个码字2001、12345在门限之上。因此，检测处理器判定与码字2001和码字12345相关的已加水印的版本必定已经共谋以形成非法图像。因此，根据从例如本例中到达1千万个的群体大小确定的伪肯定检测概率和水印强度α，可设定门限TH的高度，以保证伪检测概率。如图4所示示例中，如果相关器52生成的相似度值超过门限，那么就此伪肯定概率而言，认为此已标记图像的接收者共谋形成图像Wi的非法的加水印的版本。分配系统将要参照图5所示的构成水印编码器的数据处理装置描述资料项的加水印及其分配。图5所示的加水印编码器结合图6所示的检测数据处理器形成资料分配和水印保护系统，可用于保护资料所有者的权利。现在描述水印编码器。
如图5所示，带宽处理器102从资料源100接收原始资料项。带宽处理器102被配置为以数字形式形成资料项的带宽减少版本。由于资料项形式上是数字的，故可以通过在时间或空间上对资料二次采样，或者既在空间上又在时间上对资料二次采样，这样形成原始资料项的带宽减少版本。根据示例实施例，为带宽处理器102配置了空间二次采样器104和时间二次采样器106，从而既可在空间上又可在时间上执行带宽减少。在备选实施例中，可以在空间上或者时间上执行带宽减少。
可以理解，存在各种用于实现数据信号带宽减少的技术。但是，图7和图8提供的是空间和时间二次采样器104、106的示范性实施例。
在图7中，空间二次采样器包括小波变换器204和小波选择器206。利用小波变换实现空间二次采样。为此，小波变换器204被配置为生成资料的二阶小波变换。接着，小波选择器206被配置为选择最低频率小波子带，将其它子带内的小波系数设置成零。图7通过小波变换器204形成的视频帧210的小波变换的表示和经小波选择器206处理后形成的小波变换帧212的图解对此加以说明。通过从二阶小波变换图像中选择频率最低的小波子带，形成视频帧的经空间二次采样版本，该版本的向下采样系数为8。
相应地，图8所示的时间二次采样器106包括低通滤波器220，低通滤波器220用作时间二次采样资料的抗混叠滤波器。因此，根据资料二次采样率设置低通滤波器的带宽。对应说明性示例，时间二次采样率为4。相应地，在低通滤波器220之后，可用帧选择器222每隔四帧选择一帧资料而丢弃其它帧，以形成时间二次采样的资料。
回到图5，带宽处理器102的输出108将资料的带宽减少版本馈送给登记处理器110。登记处理器110被配置为将带宽减少版本的样本与将要引入带宽减少版本的水印码字的系数相联系。相应地，连接通道112提供对来自水印处理器114的带宽减少版本的样本的访问。
水印处理器114被配置为从码字生成器116′接收多个可能水印码字之一。正如已作的解释，水印码字由伪随机数发生器形成，伪随机数发生器用与码字唯一相关的种初始化。
为了降低资料项中可察觉水印码字的可能性，根据资料项的敏感度使码字适合携带码字系数。为此，水印处理器114可通过通道112从登记处理器110获得将由水印处理器114在其中加入码字系数的样本。同时待申请的申请号为0129865.2的英国专利中详细描述了根据资料的敏感度使码字系数适合在维持预定的伪肯定和伪否定检测概率的同时携带系数的技术。
在修改码字系数之后，由组合处理器120将码字与资料的带宽减少版本相结合。组合处理器120从连接通道122接收来自登记处理器110的带宽减少版本，并且通过连接通道124从水印处理器114接收码字。在组合处理器120的输出端126形成资料项的已标记带宽减少版本，此版本保存在数据存储器128中。
资料的带宽减少版本还通过第二带宽适配器123从通道122馈送到减法处理器130的第一输入端。第二带宽适配器被配置为将已标记带宽减少版本的带宽上变频到原始资料项的对应带宽。这种上变频以同第一带宽适配处理器102执行的带宽减少相对应的方式执行。对已标记带宽减少版本的上变频是为了可以形成资料项的受损版本。受损版本是通过从原始资料项的拷贝中减去经上变频的带宽减少版本而形成的。
将原始资料项的拷贝从资料源100馈送到减法处理器130的第二输入端。从原始资料项的拷贝的样本中减去资料项的上变频带宽减少版本的相应样本，以形成资料项的受损版本。接着将资料项的受损版本保存在第二数据存储器134中。
如上所述，资料项的带宽减少版本和受损版本可以采用多种不同的方式形成。因此，备选实施例中可以利用小波变换形成原始资料项的带宽减少版本和受损版本。原始资料项变换到小波变换域。然后选择最低频率子带以形成带宽减少版本。实际上，选择一个子带代表空间带宽减少的一种形式。通过在空间和时间上减少带宽从而形成带宽减少版本，空间减少对应选中的小波子带。可以通过形成一维小波变换和从为一阶变换形成的两个子带中选择频率较低的子带，这样实现时间减少。在已经选择子带以形成带宽减少版本之后原始资料项的剩下部分提供资料项的受损版本。
正如所述，通过从具有相对高带宽的资料项中减去其较低带宽部分以生成该资料项的受损版本，提供了本发明实施例的各种优点。对于例如视频录制品、电影和多媒体内容的资料，要求相对高的带宽通信或存储能力以分配这样的资料。一般而言，批量分配应用中要把资料分配给大量接收者。如果存在N个接收者，那么为了唯一识别各个接收者，必须生成N个资料项版本，每个用不同码字标记。因此，用于分配这些资料项的带宽或存储要求是该资料项总带宽或存储容量要求的N倍。然而，通过形成资料项的受损版本，带宽或存储要求仅等于原始资料项的带宽或存储容量。这是因为可由批量制造工具分配受损资料项，或例如可以通过从万维网服务器或者电信系统组播或广播实现分配。只是带宽相对低的版本，需要分别针对各用户加水印。因此，可以理解这大大节省了带宽。而且，因为仅将水印码字加到资料的带宽减少版本，所以减少了为资料项加水印所要求的时间。此外，如果拷贝原始资料项并对每个拷贝分别加水印，那么就不能将已加水印的拷贝向接收者组播或广播。
电影发行商特别关心对预发布以宣传影片和引起例如新闻和电影评论家兴趣的样片拷贝的控制。这种样片采取视录像带的形式，以术语“筛选样带(screener)”为人们所知。然而，筛选样带是生成盗版影片拷贝的已知来源。本发明实施例在保护诸如筛选样带的媒体项中获得特殊应用。这种应用采用受损资料项形成筛选样带。通过在筛选样带中形成要分发的电影的受损版本，可以批量生产筛选样带。然而，为了观看筛选样带，必须再引入影片的低频带分量。因为低带宽分量包括在再现时唯一识别影片版本的水印码字，所以可以识别任何盗版拷贝的源。如果满足特殊条件，电影的低频带分量可能仅发放给希望审阅筛选样带的人。这些条件可能包括要求该人提供身份证明。相应地，检测盗版拷贝中的对应码字唯一地识别收到用于创建盗版拷贝的原始筛选样带的人。再现装置从上述解释可以想象，可存在各种方式分发受损资料项和资料项的带宽减少版本。它们可以分别在不同的存储媒体上或者可以在同一存储媒体上分发。例如，CD或DVD可用于存储受损资料项，并可在同一CD或DVD上对资料项的已标记带宽减少版本加密并存储。可以对几个已标记带宽减少版本加密并存储，其中每个版本针对不同的用户。可以分别对各不同用户解密，分别为这些不同用户提供他们的解密密匙。这提供了本发明实施例提供的带宽节省的又一示例。这是因为为各接收者分发原始资料项的已标记拷贝，与为各接收者分配一个受损版本和一个已标记带宽减少版本相比，总是表示大大增加存储容量或带宽。
相应地，可以通过数据通信网络，例如因特网，内部网、外部网或专用IP网或例如电视网的广播系统，分别传送受损版本和带宽减少版本。广播系统可以是用于资料项的带宽减少版本和受损版本的推或拉式广播系统。在本实施例中，资料项的受损版本或者资料项的带宽减少版本可以在例如按时间或频率分隔的信道上传送。
图9提供根据示范性实施例的再现装置的一种示范形式。图9中，例如，受损资料项由电信接收机300从因特网下载并存储。资料项的带宽减少版本可以由接收机300从因特网上下载或者如图9所示，可以提供第二带宽较低的接收机302。第二带宽较低的接收机302可以是例如CD或DVD播放器，这样可以通过CD或DVD分发带宽减少版本。如图9所示，接收机300、302被配置为由再现单元308再现通过通道304、306接收的资料项的受损版本和带宽减少版本。再现单元308包含时间校准处理器310、带宽处理器311和组合器312。带宽处理器311被配置为根据旨在形成带宽减少版本的带宽减少，在时间上和空间上将从连接通道306接收的带宽减少版本上变频，以便可以将其和受损版本相结合。时间校准处理器310被配置为尽可能地同步资料项的受损资料项和经上变频的带宽减少版本的再现和登记，以使各版本的样本与原始资料项的样本相对应。组合器312用于将经上变频的带宽减少版本的样本加到受损版本中，以再现表示原始资料项的样本。然后通过通道314将再现的原始资料项表示馈送给输出装置316。输出装置316用于再现原始资料项的表示。
再现装置的一种示范性实现如图10所示。图10表示数字电影放映机，该数字电影放映机用于生成影片表示。电影已由图5所示的水印编码器处理过，以形成其低带宽分量已删除的电影的受损版本。低带宽分量对应电影的带宽减少版本，正如所述，该版本亦由水印编码器形成。电影放映机包括高容量数据存储器300′和低容量存储器302′。对应图9所示的再现装置的一般形式，数据存储器300′用于接收并存储受损影片，而电影的已标记带宽减少版本由容量较少的数据存储器302′存储。再现单元308′用于接收受损影片和带宽减少版本，它们被组合以形成电影表示，所示电影表示馈送到数字放映机316′。数字放映机316′构成输出装置，它将再现的电影投影到屏幕S上。
图11说明备选实施例。图11中，例如视频节目的受损资料通过万维网WWW从万维网服务器300″下载到再现单元308″中。从数据存储器302″通过连接通道306″接收已用水印码字标记的视频的带宽减少版本。数据存储器可以是用于从数据载体读取数据的数据阅读器。数据载体可以是磁盘或者智能卡。或者数据存储器可以是半导体存储器或硬盘。
在一个备选实施例中，通过万维网WWW从连接314，306接收视频的带宽减少版本。正如前一示例中，再现单元308″用于将受损视频与视频的带宽减少版本相组合，以形成原始视频的表示，在显示监视器316″上显示。检测数据处理器正如已作解释，可以以预定的伪肯定和伪否定检测概率检测资料项的已标记版本中存在的码字。因此可以相应地配置图2所示的检测数据处理器以检测疑似资料项中是否存在码字。然而，因为码字已经通过带宽减少版本引入资料项，因此要求如图6所示那样对图2所示检测数据处理器作某些修改。
图6中疑似资料从存储器400馈送到空间带宽处理器404。来自第二存储器402的原始源资料的拷贝亦馈送到空间带宽处理器404。空间带宽处理器404包括第一空间二次采样器406和第二空间二次采样器408。第一和第二空间二次采样器406和408被配置为按照图5所示水印编码器的带宽处理器102中空间二次采样器104执行的二次采样所对应的采样率执行空间二次采样。对于本示例，这种二次采样率为八分之一。空间二次采样器406、408可以如上所述象图7所示那样实现。可以理解，同样的空间二次采样器既可用于疑似版本又可用于原始资料版本。
疑似和原始资料项的空间二次采样版本由时间登记处理器410从连接通道412、414接收。时间登记处理器410可用于在时间上使疑似和原始资料项对齐，以便原始版本的样本相应地同步于资料项的疑似版本的样本。然后将时间上对齐的疑似和原始资料项馈送到时间带宽处理器416。时间带宽处理器416包括第一时间二次采样器418和第二时间二次采样器420，这些二次采样器分别用于接收时间上对齐的疑似和原始资料项。由第一和第二时间二次采样器418、420对疑似和原始资料项执行时间二次采样，这种时间二次采样与图5的编码数据处理装置101中二次采样器106执行的时间二次采样一致。然后，由空间登记处理器422接收疑似和原始资料项的经过时间和空间二次采样的版本。空间登记处理器422可使疑似和原始资料项的样本在空间上对齐。
空间和时间带宽处理器404、416可用于形成疑似和原始资料项拷贝的带宽减少版本。实际上，时间和空间登记处理器410、422被配置为将疑似和原始资料项拷贝的带宽减少版本的样本相联系。因此，减法处理器424实际上分别接收疑似资料项和其中已加码字系数的原始资料项的样本。相减的结果是形成表示恢复码字的样本X′的向量。然后，将恢复码字X′馈送给相关器52′，相关器52′和检测器60′一起工作，正如针对图2的检测数据处理器所作的描述那样，检测器60′用于确定恢复码字是否对应码字集之一，因此这里将不重复该说明。于是，检测码字可以唯一识别违法资料项的接收者。
从上述解释可以理解，资料项的受损版本和资料项的带宽减少版本可以彼此独立地形成。可以这样配置的条件是，如果形成资料项的带宽减少版本的部分带宽与从原始资料项减去以形成资料项的受损版本的带宽部分相同。因此，可以运用单独的数据处理装置，根据旨在形成其中已加码字的带宽减少版本的资料项形成受损资料项版本。因此，可以理解本发明的一个方面是可以提供一种数据处理装置，这种数据处理装置可用于形成原始资料项的已用预定码字集中码字标记过的带宽减少版本。
相应地，本发明的另一方面可以提供一种数据处理装置，用于形成资料项的受损版本，从该受损版本可形成原始资料项的已标记表示。从原始资料项的拷贝中减去资料项的带宽减少版本形成受损版本。
可以理解，形成受损资料项的数据处理装置所处的管辖区域可以不同于用于形成资料项的已标记带宽减少版本的数据处理装置所处的管辖区域。
本发明的各种其它方面和特性由所附权利要求限定。在不背离本发明范围的情况下可以对本说明书中的实施例作各种修改。
权利要求
1.一种数据处理装置，可用于形成原始资料项的带宽减少版本以及所述资料项的受损版本，所述带宽减少版本包括预定码字集中的码字，从所述受损版本可以形成所述原始资料项的标记表示，其特征在于通过从所述原始资料项的拷贝中去除所述资料项的所述带宽减少版本而形成所述受损版本。
2.如权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于它包括第一带宽处理器，可用于形成所述原始资料项的所述带宽减少版本，所述带宽减少至少在时域或频域之一中发生，编码处理器，可用于通过将所述码字与所述原始资料项的所述带宽减少版本相组合而形成所述原始资料项的已标记带宽减少版本，资料适配处理器，可用于通过从所述原始资料项中减去所述资料项的所述带宽减少版本而形成所述原始资料项的受损版本。
3.如权利要求2所述的数据处理装置，其特征在于包括第二适配处理器，它能够根据由所述第一带宽适配器执行的带宽减少，对所述原始资料项的所述带宽减少版本进行上变频，经上变频的带宽减少版本的带宽与所述原始资料项的带宽相对应，以及所述资料适配处理器可用于从所述原始资料项的拷贝中减去所述经上变频的带宽减少版本。
4.如权利要求2或3所述的数据处理装置，其特征在于包括数据存储部件，可用于分别保存所述资料项的所述已标记带宽减少版本和所述受损版本。
5.如权利要求4所述的数据处理装置，其特征在于所述资料项的多个加密的已标记带宽减少版本与所述受损资料项存储在一个存储媒体中。
6.如权利要求3、4或5所述的数据处理装置，其特征在于所述资料项的所述已标记带宽减少版本和所述受损版本保存在独立的媒体中。
7.如在先的权利要求中任何一项所述的数据处理装置，其特征在于包括数据通信装置，可用于分别地传递所述资料项的所述已标记带宽减少版本和所述受损版本。
8.如权利要求7所述的数据处理装置，其特征在于所述资料项的所述受损版本通过数据通信网传输，以及所述带宽减少版本通过数据载体分配。
9.如权利要求7所述的数据处理装置，其特征在于所述资料项的所述受损版本通过数据载体分配，而所述带宽减少版本通过数据通信网传输。
10.如权利要求2至7中任何一项所述的数据处理装置，其特征在于所述编码处理器可用于针对将在其中组合码字系数的所述资料项的所述带宽减少版本的样本调整所述码字的系数，其中所述针对所述带宽减少版本的码字系数调整的进行是为了减少在所述资料项的标记表示中检测到所述码字的可能性。
11.如权利要求2至10中任何一项所述的数据处理装置，其特征在于所述带宽减少处理器包括时间二次采样器，可用于在时域形成所述资料项的所述带宽减少版本。
12.如权利要求11所述的数据处理装置，其特征在于所述时间二次采样器包括低通滤波器和样本选择器，所述样本选择器可用于有选择地对经过低通滤波之后的资料项进行采样。
13.如在先的权利要求中任何一项所述的数据处理装置，其特征在于所述带宽减少处理器包括空间二次采样器，可用于形成所述资料项的所述带宽减少版本。
14.如权利要求13所述的数据处理装置，其特征在于所述空间二次采样器包括低通滤波器和样本选择器，所述样本选择器可用于在低通滤波之后参考空间基准选择预定样本。
15.如权利要求14所述的数据处理装置，其特征在于所述样本选择器包括小波变换处理器，所述小波变换处理器可用于形成所述资料项的小波变换并从所述小波变换的多个子带中选择一个，从而在所述资料经过低通滤波之后形成其带宽减少版本，所述小波变换子带提供所述空间基准。
16.如权利要求2至15中任何一项所述的数据处理装置，其特征在于所述编码处理器包括码字生成器，它可利用伪随机数发生器生成所述码字，所述伪随机数发生器由与所述码字唯一相关的种子值初始化，所述码字系数根据所述伪随机数发生器生成的数字形成。
17.如权利要求16所述的数据处理装置，其特征在于所述编码处理器包括离散余弦变换处理器，可用于将所述资料项的所述带宽减少版本变换到离散余弦变换域，所述离散余弦变换域中的所述资料项的所述带宽减少版本用多个离散余弦变换系数表示，其中所述编码处理器能够通过将所述各码字系数加到对应的一个所述离散余弦变换系数中，从而将所述码字与所述资料项相结合；以及反离散余弦变换处理器，可用于通过对经离散余弦变换的已由所述编码处理器添加了所述码字的带宽减少版本执行反离散余弦变换，从而形成所述资料项的已标记带宽减少版本。
18.一种再现装置，用于从资料项的带宽减少版本和所述资料项的受损版本再现原始资料项的表示，其中所述资料项的带宽减少版本已用预定码字集中的码字标记过，可以从所述资料项的受损版本形成所述原始资料项的标记表示，所述装置包括接收器，可用于接收所述资料项的所述受损版本，以及接收所述原始资料项的所述已标记带宽减少版本，以及组合器，可用于将所述资料项的所述已标记带宽减少版本与所述受损版本相组合，以再现所述原始资料项的表示。
19.一种电影放映机，包括如权利要求18所述的再现装置，其特征在于所述资料至少为音频信号和图像信号之一，所述放映机包括投影处理器，可用于放映所述再现装置再现的所述原始资料项的表示。
20.一种万维网服务器，能够提供通过因特网下载的资料项，所述万维网服务器包括如权利要求18所述的再现装置，其特征在于所述再现装置能够在下载所述资料项之前将所述资料项的所述已标记带宽减少版本与所述受损版本相组合。
21.一种万维网服务器，包括如权利要求1至17中任何一项所述的数据处理装置，它能够通过从资料项中减去带宽减少版本，从而形成所述资料项的受损版本，所述万维网服务器被配置为通过因特网、内部网、外部网或专用IP网提供对所述受损版本的访问，以及提供用码字标记的所述资料项的带宽减少版本，所述码字标识通过将所述受损资料项与所述资料项的所述已标记带宽减少版本相组合而形成的所述资料项的版本。
22.一种显示装置，包括如权利要求18所述的再现装置，其特征在于所述资料至少为音频信号和图像信号之一，所述显示装置能够在显示屏幕上显示所述再现装置再现的所述原始资料项的表示。
23.一种分配系统，包括如权利要求1至17中任何一项所述的数据处理装置，所述数据处理装置可用于通过从原始资料项中减去资料项的带宽减少版本形成所述资料项的受损版本，所述分配系统被配置为提供对所述受损版本的访问以及按需向用户分配所述资料项的所述带宽减少版本，所述资料项的所述带宽减少版本已用识别分配给各用户的所述资料项的版本的码字标记，所述码字被配置为标识通过将所述受损资料项与所述资料项的所述已标记带宽减少版本相组合而形成的所述资料项的版本。
24.一种检测数据处理装置，可用于确定预定码字集的一个或多个码字是否存在于资料项的疑似标记版本中，假设所述疑似版本已通过将原始资料项的带宽减少版本的多个样本中的各样本与相应的多个码字系数之一相组合而形成，所述装置包括带宽处理器，它能够形成所述原始资料项的拷贝的带宽减少版本和所述资料的疑似版本的带宽减少版本，或者所述原始资料项和疑似资料项之差的带宽减少版本，所述带宽减少被配置为隔离可能已组合所述码字的资料的带宽部分；恢复处理器，可用于通过将所述资料项的拷贝的样本与所述已标记带宽减少资料项的对应样本作比较以生成恢复的码字；相关处理器，可用于通过将所述恢复的码字与所述各生成的码字相关，从而生成所述预定码字集中各码字的相关值，以及检测处理器，可用于根据超过预定门限的所述码字的相关值来检测一个或多个码字。
25.如权利要求24所述的检测数据处理装置，其特征在于所述相关处理器包括码字生成器，所述码字生成器能够生成伪随机数，所述再现的码字系数根据这些伪随机数形成，所述伪随机数根据与所述码字唯一相关的种子值生成。
26.如权利要求25所述的检测数据处理装置，其特征在于所述种子值根据所述已标记资料项的样本形成。
27.如权利要求24、25或26所述的检测数据处理装置，其特征在于已在所述离散余弦变换域中将所述码字引入所述资料项的所述带宽减少版本中，所述装置包括离散余弦变换处理器，能够将所述资料项的疑似带宽减少版本和所述原始资料项的带宽减少拷贝变换到所述离散余弦变换域中，其中，所述恢复处理器可通过从所述已标记资料版本的离散余弦变换系数中减去所述原始资料项的相应离散余弦变换系数，这样生成所述恢复的码字。
28.一种系统，用于识别资料项的接收者，所述系统包括如权利要求1至17中任何一项所述的数据处理装置；如权利要求18所述的再现装置；以及如权利要求24至27中任何一项所述的检测数据处理装置，可通过检测所述资料中码字的存在与否以预定的伪肯定概率检测所述接收者。
29.一种处理方法，用于处理原始项，包括形成用预定码字集中的码字标记的所述资料项的带宽减少版本；以及形成所述资料项的受损版本，可从所述受损版本形成所述原始资料项的标记表示。
30.如权利要求29所述的处理方法，其特征在于所述形成原始资料项的带宽减少版本包括在至少时间域或空间域之一中形成带宽减少；以及将所述码字与所述原始资料项的带宽减少版本相组合，以及所述形成所述原始资料项的所述受损版本包括从所述原始资料项中减去所述资料项的所述带宽减少版本。
31.一种方法，用于确定资料项的标记疑似版本中是否存在预定码字集中的一个或多个码字，假设已通过将所述原始资料项的带宽减少版本的多个样本中的各样本与所述码字的多个相应系数之一相组合来形成所述疑似版本，所述方法包括形成所述原始资料项的拷贝的带宽减少版本和所述资料的疑似版本的带宽减少版本，或者形成所述原始资料项和疑似资料项之差的带宽减少版本，所述带宽减少被配置为隔离可能已组合所述码字的资料的带宽部分，通过将所述已标记带宽减少资料项的样本与所述资料项拷贝的对应样本作比较来生成恢复码字；以及通过将所述恢复码字与所述各个生成码字相关来生成所述预定码字集中各码字的相关值；以及根据超过预定门限的所述码字的相关值检测一个或多个码字。
32.一种数据信号，表示受损资料项或其中已嵌入码字的所述资料项的带宽减少版本，所述数据信号由如权利要求1至17中任何一项所述的数据处理装置产生。
33.一种数据载体，其上记录了如权利要求32所述的数据信号。
34.一种计算机程序，它提供计算机可执行指令，所述计算机程序在装入数据处理器时，配置所述数据处理器，使之如权利要求1至17中任何一项所述的数据处理装置或者如权利要求24至27中任何一项所述的检测数据处理装置那样工作。
35.一种计算机程序，它提供计算机可执行指令，所述计算机程序在装入数据处理器时，使所述数据处理器执行如权利要求29、30或31所述的方法。
36.一种计算机程序产品，它具有计算机可读媒体，其上记录了代表如权利要求34或35所述的计算机程序的信息信号。
37.一种数据载体，它承载受损资料项和其中已添加水印码字的所述资料项的多个带宽减少版本，这些版本由如权利要求1至17中任何一项所述的数据处理装置生成，其中所述已标记带宽减少版本是加密的。
全文摘要
对资料加水印和分配资料的系统包括作为水印编码器工作的数据处理装置。数据处理装置能够处理原始资料项以形成其带宽减少版本，用预定码字集中的码字进行标记。数据处理装置能够形成资料项的受损版本，从这种受损版本可以形成原始资料项的标记表示。通过从原始资料项拷贝减去资料项的带宽较少版本形成受损版本。这样，就可以批量分配受损版本，但如果没有资料项的带宽减少版本就不能形成原始资料项的表示。通过给带宽减少版本加水印，就可以唯一地识别通过将标记带宽减少版本之一与受损资料项结合形成的资料项表示。然而，只有资料项的低带宽部分需要用水印编码，它比原始资料项的加水印拷贝更容易分配给各个接收者。
文档编号H04N1/32GK1475934SQ03147120
公开日2004年2月18日 申请日期2003年6月27日 优先权日2002年6月28日
发明者J·C·佩利, D·W·塔普森, J C 佩利, 塔普森 申请人:索尼英国有限公司