專利名稱：在圖像信號(hào)中嵌入水印的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于把水印嵌入在包括被編碼為可變長(zhǎng)度碼字的信號(hào)取樣的媒體信號(hào)中的方法和設(shè)備，包括以下步驟把可變長(zhǎng)度碼字解碼成所述的信號(hào)取樣；根據(jù)將要被嵌入的水印的各個(gè)取樣修改選擇的信號(hào)取樣；和重新編碼修改的信號(hào)取樣。
背景技術(shù)：
如引言段落中所述的把水印嵌入在媒體信號(hào)中的一種已知方法在F.Hartung和B.Girod文章″Digital Watermarking of MPEG-2 CodedVideo in the Bitstream Domain″中公開(kāi)，該文章刊登在ICASSP，1997年卷4的2621-2624頁(yè)上。在此已有技術(shù)的出版物中，該媒體信號(hào)是MPEG壓縮的視頻信號(hào)。該媒體信號(hào)的信號(hào)取樣是通過(guò)使圖像像素經(jīng)歷離散余弦變換獲得的DCT系數(shù)。該水即是DCT變換的偽噪聲序列。通過(guò)把這種變換的噪聲序列的取樣添加到相應(yīng)DCT系數(shù)而嵌入水印。該MPEG編碼信號(hào)的零系數(shù)將不受影響。
該已有技術(shù)的水印嵌入方案的一個(gè)問(wèn)題是DCT系數(shù)的修改通常改變比特流的比特率，因?yàn)镈CT系數(shù)是由可變長(zhǎng)度碼字表示的。通常較高的比特率是不可接受的。因此，該已有技術(shù)的嵌入器檢測(cè)修改的系數(shù)的發(fā)送是否增加了比特率，并且在增加了比特率的情況下發(fā)送原始系數(shù)。不期望降低該比特率。例如，在MPEG系統(tǒng)中，該比特率的改變可能導(dǎo)致解碼器中的緩存器的上溢或下溢，并且改變?cè)谠摫忍亓髦卸〞r(shí)信息的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種減輕上述缺陷的嵌入水印的方法。
為此目的，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于把修改步驟應(yīng)用到利用可變長(zhǎng)度碼字表示的信號(hào)取樣，其中對(duì)于具有相同的幅值但具有不同的符號(hào)的信號(hào)取樣，這些可變長(zhǎng)度碼字具有相同長(zhǎng)度；并且如果反相所述的信號(hào)取樣的符號(hào)將使得信號(hào)取樣按照由水印的各個(gè)取樣的規(guī)定增加或減少，則修改步驟包括反相所述的信號(hào)取樣的符號(hào)的步驟。
通過(guò)僅更改信號(hào)取樣的符號(hào)并且留下幅值不受影響，可變長(zhǎng)度碼字的長(zhǎng)度將不被水印嵌入處理而改變。因此利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)比特率保持不受影響。
通過(guò)反相其符號(hào)修改信號(hào)取樣的量等于其幅值的兩倍。這樣的一種修改可能是太大的修改。因此，在本方法的一個(gè)實(shí)施例中，該反相步驟取決于該信號(hào)取樣的幅值。
在壓縮方案中，例如在使用具有表示信號(hào)取樣的符號(hào)的一個(gè)符號(hào)位和該信號(hào)取樣的可變長(zhǎng)度編碼幅值的可變長(zhǎng)度碼的MPEG壓縮方案中，本發(fā)明尤其有益。因此能省卻單獨(dú)的重新編碼的步驟。反相該可變長(zhǎng)度碼字的符號(hào)位就足夠了。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于在媒體信號(hào)中嵌入水印的設(shè)備的示意圖。
圖2A-2D示出說(shuō)明圖1所示設(shè)備的操作的波形。
圖3示出由圖1示出的設(shè)備執(zhí)行的操作的流程圖。
圖4A-4C示出說(shuō)明圖1所示設(shè)備的可選操作的波形。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的用于在媒體信號(hào)中嵌入水印的設(shè)備的另一圖6A-6C和7A-7G示出說(shuō)明圖5示出的設(shè)備的操作的示意圖。
圖8示出由圖5示出的設(shè)備執(zhí)行的操作的流程圖。
圖9示出水印檢測(cè)過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的用于在媒體信號(hào)中嵌入水印的設(shè)備的示意圖。該設(shè)備包括可變長(zhǎng)度解碼器1、水印嵌入級(jí)2、可變長(zhǎng)度編碼器3和水印緩存器4。該設(shè)備接收可變長(zhǎng)度碼字VLC(x(n))形式的媒體信號(hào)，每一個(gè)可變長(zhǎng)度碼字表示該媒體信號(hào)的一個(gè)取樣x(n)。這些取樣可以是音頻、視頻或數(shù)據(jù)信號(hào)的DPCM取樣或付立葉或DCT系數(shù)。如通過(guò)可變長(zhǎng)度解碼器1解碼的信號(hào)取樣x(n)的系列x(0)...x(12)的一個(gè)示例在圖2A中示出(索引n示出在圖2A的頂部)。
將要嵌入的水印W是一系列水印取樣w(n)，它被存儲(chǔ)在水印緩存器4中。圖2B示出一系列水印取樣w(0)...w(12)的一個(gè)實(shí)例。在這一實(shí)例中假設(shè)該設(shè)備執(zhí)行附加的水印嵌入。這意味著水印取樣w(n)被加到相應(yīng)系列的信號(hào)取樣x(n)，如圖2C中所示。在數(shù)學(xué)表示中
x′(n)＝x(n)+w(n)。
應(yīng)該注意，水印取樣在實(shí)踐中要比信號(hào)取樣小得多。
隨后通過(guò)可變長(zhǎng)度編碼器3把加上水印的信號(hào)取樣x′(n)重新編碼成可變長(zhǎng)度碼字VLC(x′(n))。這種無(wú)條件附加水印嵌入處理的一個(gè)問(wèn)題是輸出的可變長(zhǎng)度碼字VLC(x′(n))將通常具有不同于相應(yīng)輸入的可變長(zhǎng)度碼字VLC(x(n))的長(zhǎng)度LEN。輸出比特率因而通常不同于輸入比特率，而這是不期望的。在上文提到的Hartung和Girod的文章提供了對(duì)此問(wèn)題的一種解決方案，即如果其修改增加相應(yīng)可變長(zhǎng)度碼字的長(zhǎng)度，則保留信號(hào)取樣x(n)不受影響。
根據(jù)本發(fā)明，信號(hào)取樣的修改被限制到利用可變長(zhǎng)度碼字表示的那些信號(hào)取樣，其中對(duì)于具有相同的幅度但具有不同符號(hào)的信號(hào)取樣，這些可變長(zhǎng)度碼字具有相同的長(zhǎng)度。為了方便起見(jiàn)，在此示例中將假設(shè)對(duì)于全部可變長(zhǎng)度碼來(lái)說(shuō)滿足這一條件，即，針對(duì)所有的x(n)LEN{VLC(x(n))}＝LEN{VLC(-x(n))}如果信號(hào)取樣x(n)的符號(hào)的反相的確使得信號(hào)取樣被按照水印的各個(gè)取樣規(guī)定的那樣增加或減少，此時(shí)通過(guò)反相信號(hào)取樣x(n)的符號(hào)來(lái)執(zhí)行水印嵌入。此操作通過(guò)嵌入級(jí)2來(lái)執(zhí)行。圖3示出由這嵌入級(jí)的一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行的操作的流程圖。在步驟31中，檢查把水印取樣w(n)加到信號(hào)取樣x(n)的結(jié)果是否具有與反相該信號(hào)取樣的符號(hào)實(shí)際上相同的效果?！皩?shí)際上”可以定義為意味著在x(n)+w(n)和-x(n)之間的差值小于一個(gè)給定閾值，或x(n)+w(n)至少具有與-x(n)相同的符號(hào)。如果情況如此，則執(zhí)行步驟32，其中確實(shí)把x(n)的符號(hào)反向。否則，在步驟33中，取樣x(n)保持不受影響。
圖2D示出如此獲得的加了水印的媒體信號(hào)的信號(hào)取樣x′(n)。在此圖中已經(jīng)圈出了反相的信號(hào)取樣。其值實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于圖2C示出的“規(guī)定”值。因?yàn)椴粷M足條件31，所以其它信號(hào)取樣沒(méi)有被修改。
利用上述通過(guò)符號(hào)反相(也稱作“符號(hào)位反轉(zhuǎn)(flip)”)的水印嵌入實(shí)現(xiàn)在輸出比特流中的每一可變長(zhǎng)度碼字VLC(x′(n))都具有與輸入比特流中的相應(yīng)可變長(zhǎng)度碼字VLC(x(n))相同的長(zhǎng)度。不僅實(shí)現(xiàn)平均比特率保持不變，而且甚至實(shí)現(xiàn)比特率不瞬間改變。該比特流的每個(gè)碼字都保持其原來(lái)的位置，并且沒(méi)有在比特流中的其它信息的定時(shí)關(guān)鍵位置(例如，時(shí)間標(biāo)記的位置)被更改的危險(xiǎn)。
圖4A-4C示出說(shuō)明圖1所示設(shè)備的一個(gè)可選實(shí)施例的操作的示意圖。在本實(shí)施例中，水印緩存器4僅存儲(chǔ)各個(gè)水印取樣w(n)的符號(hào)s(n)。本實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于，其只要求每水印取樣的一比特被存儲(chǔ)在緩存器4中。如圖4B所示，符號(hào)s(n)僅表示是否對(duì)應(yīng)信號(hào)取樣將被增加(+)或減小(-)。在本實(shí)施例中，如果所述的反相使得信號(hào)取樣按照該水印取樣的規(guī)定而被增加或減少，則該嵌入級(jí)2反相信號(hào)取樣x(n)的符號(hào)。由于修改信號(hào)取樣的量不再被規(guī)定并且此量值可以是太大的量(即兩倍于其幅值)，所以最好僅針對(duì)小幅值(例如小于閾值d)執(zhí)行反相。圖4C示出這樣一個(gè)實(shí)施例的加上水印的信號(hào)x′(n)。與圖2D相似，該反相的信號(hào)取樣被圈出表示。與圖2D比較僅有輕微的性能減小。由于對(duì)應(yīng)水印取樣w(9)非常大，在圖2D中被反相的信號(hào)取樣x(9)在圖4C中沒(méi)有被反相，因?yàn)槠浞蹈哂陂撝礵。
現(xiàn)參照把水印嵌入在根據(jù)MPEG2標(biāo)準(zhǔn)壓縮的一個(gè)視頻信號(hào)中來(lái)描述該設(shè)備的一個(gè)實(shí)際實(shí)施例。注意，該媒體信號(hào)可能已經(jīng)具有一個(gè)嵌入的水印。在這種情況下，嵌入附加水印。對(duì)已經(jīng)加了水印的信號(hào)加水印的處理通常被稱作″重新標(biāo)記(remark)″。
圖5示出執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)最佳實(shí)施例的示意圖。該設(shè)備包括MPEG語(yǔ)法分析單元51、可變長(zhǎng)度解碼器52、處理單元53、輸出單元54和水印緩存器55。
該設(shè)備接收表示視頻圖像序列的MPEG視頻流MP。圖6A中以舉例的方式示出這樣一種視頻圖像。這些視頻圖像已經(jīng)被分成8×8像素的塊，圖6A中以61表示一個(gè)這樣的塊。像素塊由各個(gè)8×8DCT系數(shù)塊來(lái)表示。這樣的一個(gè)DCT塊的左上方的變換系數(shù)表示對(duì)應(yīng)像素塊的平均亮度并且通常稱作DC系數(shù)。其他系數(shù)表示空間頻率，并且被稱為AC系數(shù)。左上方的AC系數(shù)表示圖像的粗略細(xì)節(jié)，而右下方的系數(shù)表示精確細(xì)節(jié)。這些AC系數(shù)被量化。這一量化過(guò)程使得許多DCT塊的AC系數(shù)被假定為零值。圖7A示出表示圖6A中的圖像塊61的一個(gè)DCT塊71的典型實(shí)例。
該DCT塊的系數(shù)已經(jīng)根據(jù)一個(gè)Z形(zigzag)掃描方案(圖7A中的79)被順序掃描以及被可變長(zhǎng)度編碼。由MPEG采用的可變長(zhǎng)度編碼方案是霍夫曼編碼和游程長(zhǎng)度編碼的組合。更具體地說(shuō)，零AC系數(shù)和一個(gè)隨后的非零AC系數(shù)的每個(gè)游程構(gòu)成一個(gè)(游程，等級(jí))(run，level)對(duì)兒。在每一(游程，等級(jí))對(duì)兒中，″游程″表示零系數(shù)的數(shù)量，而″等級(jí)″表示非零系數(shù)的值。一個(gè)塊結(jié)束碼(EOB)(End-Of-Block code)表示在該DCT塊中的其它非零系數(shù)的缺乏。圖7B示出表示DCT塊71的(游程，等級(jí))對(duì)兒的序列。
(游程，等級(jí))對(duì)兒利用可變長(zhǎng)度碼字來(lái)表示。由MPEG采用的這種可變長(zhǎng)度編碼方案的一個(gè)特性是具有相同幅值但不同符號(hào)的系數(shù)將利用等長(zhǎng)度碼字來(lái)表示。例如，(游程，等級(jí))對(duì)兒(1，-1)和(1，1)被分別編碼為等長(zhǎng)碼字0111和0110。圖7C表示由圖5所示設(shè)備接收的表示DCT塊71的可變長(zhǎng)度碼字。
在一個(gè)MPEG2視頻流中，四個(gè)DCT亮度塊和兩個(gè)DCT彩色塊構(gòu)成一個(gè)宏塊，若干宏塊構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)片(slice)，若干數(shù)據(jù)片構(gòu)成一個(gè)圖像(場(chǎng)或幀)，并且一系列圖像構(gòu)成一個(gè)視頻序列。一些圖像被自主編碼(I圖像)，其它圖像利用運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償而被預(yù)測(cè)編碼(P和B圖像)。在后一種情況中，DCT系數(shù)表示當(dāng)前圖像的像素和基準(zhǔn)圖像的像素之間的差值，而不是像素本身。
MPEG2視頻流MP被加到語(yǔ)法分析單元51(圖5)。這一語(yǔ)法分析單元局部地解釋該MPEG比特流，并且把表示亮度DCT系數(shù)的可變長(zhǎng)度碼字(VLC)加到可變長(zhǎng)度解碼器52。語(yǔ)法分析單元51還收集信息，例如數(shù)據(jù)塊的坐標(biāo)、編碼類型(場(chǎng)或幀)、掃描類型(Z形或交替)。該可變長(zhǎng)度解碼器52把表示視頻圖像的可變長(zhǎng)度碼字解碼成(游程，等級(jí))對(duì)兒，并且以Z形掃描的次序把(游程，等級(jí))對(duì)兒變換成一系列DCT系數(shù)x(0)..x(63)。
將要嵌入的水印是像素域中的一個(gè)偽隨機(jī)噪聲序列。在本設(shè)備的實(shí)施例中，一個(gè)128×128水印圖案將被“平鋪(tile)”在該圖像范圍之上。這一平鋪操作在圖6B中示出。128×128偽隨機(jī)水印圖案在此被示出為用于更好顯像的一個(gè)符號(hào)W。水印W的空間噪聲值被變換為與在MPEG流中的視頻內(nèi)容相同的表示。為此目的，該128×128水印圖案被同樣地分成8×8塊，其中的一個(gè)塊在圖6B中表示為62。這些塊被離散余弦變換。如此計(jì)算的系數(shù)的符號(hào)s(n)被存儲(chǔ)在該設(shè)備的128×128水印緩存器55中。這些符號(hào)表示該視頻信號(hào)的對(duì)應(yīng)DCT系數(shù)是否將要被增加或減小。只有一個(gè)圖像塊的最重要的AC系數(shù)才被候選用于修改，以避免嵌入的水印破壞精細(xì)圖像細(xì)節(jié)。因此，只有Z形序列中的符號(hào)s(1)..s(32)被存儲(chǔ)在該緩存器中。圖7D示出如此獲得的在水印緩存器55中的一個(gè)塊72的實(shí)例。注意，這些操作僅需要完成一次并且能夠離線操作。
AC系數(shù)x(n)和水印取樣s(n)被加到處理單元53。此處理單元確定系數(shù)x(n)的哪個(gè)將被反相，以嵌入該水印。更具體地說(shuō)，如果引起該系數(shù)按照對(duì)應(yīng)水印取樣s(n)的規(guī)定增加或減小，則反相系數(shù)x(n)的符號(hào)。為避免系數(shù)被修改太大的量(例如圖7A中系數(shù)x(2)＝3被變成x′(2)＝-3)，該嵌入操作僅對(duì)于小幅度進(jìn)行。對(duì)于MPEG編碼的視頻，下列規(guī)則在實(shí)踐中顯然是可行的如果(x(n)＝-1&&s(n)＝+1)，則 x(n)＝-x(n)如果(x(n)＝+1&&s(n)＝-1)，則x(n)＝-x(n)圖5所示的該設(shè)計(jì)還利用MPEG可變長(zhǎng)度編碼方案的特性，即每一個(gè)可變長(zhǎng)度碼字都包括表示非零系數(shù)的符號(hào)的一個(gè)比特以及表示其幅值的一個(gè)可變數(shù)目的比特。反相各個(gè)可變長(zhǎng)度碼字的符號(hào)就足夠了，這通過(guò)輸出單元54響應(yīng)處理單元53的一個(gè)信號(hào)INV來(lái)執(zhí)行，這能夠省卻修改系數(shù)的實(shí)際的重新編碼。
圖8示出由處理單元53進(jìn)行的操作的流程圖。在步驟81中，檢測(cè)系數(shù)x(n)的幅值是否大于1。如果大于1，則通知輸出單元不反相對(duì)應(yīng)可變長(zhǎng)度碼字的符號(hào)位(步驟82)。如果在步驟83中推斷不能通過(guò)反相其符號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)需要的操作(該系數(shù)的增加或減小)，則不反相符號(hào)位。只在相關(guān)條件被滿足時(shí)，才把信號(hào)INV＝1加到輸出單元53，以指令這單元反相在MPEG視頻比特流中各個(gè)可變長(zhǎng)度碼字的符號(hào)位。
圖7E示出把水印嵌入在DCT塊71中的結(jié)果。在此實(shí)例中僅一系數(shù)(圖中加陰影的x(4))已經(jīng)被修改，因?yàn)榇讼禂?shù)是負(fù)值，具有小幅值，并且將要被增加。零系數(shù)不受影響。系數(shù)x(2)＝3和x(5)＝2不被改變，因?yàn)樗鼈兎堤?。系?shù)x(5)＝2和x(7)＝1不被修改，因?yàn)椴荒芡ㄟ^(guò)反相符號(hào)位來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的修改(增加)。圖7F示出新的(游程，等級(jí))對(duì)兒。圖7G示出可變長(zhǎng)度碼字的對(duì)應(yīng)系列。
圖6C示出加了水印的圖像。如已經(jīng)試圖在此圖中表示的那樣，水印嵌入的量從數(shù)據(jù)塊到數(shù)據(jù)塊而變化。而在DCT塊63中只有一個(gè)DCT系數(shù)已經(jīng)被修改，更多的和其它的系數(shù)將通常已經(jīng)在其它DCT塊中被修改。更具體地說(shuō)，利用不同于對(duì)應(yīng)于同一水印塊64的圖像塊65的嵌入“強(qiáng)度”或“深度”將加上水印的圖像塊63嵌入在該圖像的不同位置中。加上水印的量還隨著平鋪的不同而改變。這在水印的檢測(cè)過(guò)程期間被補(bǔ)償，其中平鋪被相加(“折疊(fold)”)在128×128視頻緩沖器中，如圖9所示。水印在此緩存器中有強(qiáng)存在，并且能夠容易地通過(guò)例如國(guó)際專利申請(qǐng)WO99/45705中公開(kāi)的相關(guān)技術(shù)來(lái)檢測(cè)。
在上述用于把水印嵌入在一個(gè)MPEG編碼信號(hào)中的設(shè)備中，該(游程，等級(jí))對(duì)兒的“等級(jí)”部分被改變。但是，一個(gè)等級(jí)不是AC系數(shù)的一實(shí)際值，而是AC系數(shù)的量化型式。例如，圖7A中的等級(jí)x(4)＝-1可以事實(shí)上表示一個(gè)系數(shù)X(4)＝-104。在比特反轉(zhuǎn)操作之后，新值是X′(4)＝+104。在另一數(shù)據(jù)塊中，根據(jù)該量化器步長(zhǎng)，同一個(gè)x(4)＝-1可以表示一個(gè)系數(shù)X(4)＝-6。顯然，AC系數(shù)從-104到+104的反轉(zhuǎn)效果在該嵌入水印的感知能力(perceptibility)上將通常具有不同于把相一AC系數(shù)從-6變換成+6的效果。
因而，可能需要以降低對(duì)可見(jiàn)性影響的方式來(lái)控制水印嵌入過(guò)程。為此目的，本嵌入方法的一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例包含根據(jù)該量化器步長(zhǎng)而控制正被修改的系數(shù)的數(shù)量和/或位置的步驟。
在一個(gè)MPEG解碼器中，通過(guò)把接收的等級(jí)x(n)與量化器步長(zhǎng)相乘來(lái)實(shí)現(xiàn)逆量化。量化器步長(zhǎng)利用加權(quán)因子W(n)以及比例因子QS來(lái)控制，其中加權(quán)因子W(n)修改在一個(gè)數(shù)據(jù)塊中的步長(zhǎng)，而比例因子QS從(宏)塊到(宏)塊地修改該步長(zhǎng)。下列方程式說(shuō)明從解碼的等級(jí)x(n)中重構(gòu)AC系數(shù)X(n)的MPEG算法X(n)＝x(n)×W(n)×QS具有各種方式來(lái)對(duì)于被允許修改的系數(shù)的數(shù)量產(chǎn)生上邊界。在一個(gè)實(shí)施例中，如果對(duì)應(yīng)量化步長(zhǎng)Q(n)＝W(n)×QS小于一個(gè)預(yù)定門限值，則僅可能修改一個(gè)等級(jí)x(n)。因此不同的閾值可被用于不同的數(shù)據(jù)塊位置(即用于不同的索引n)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)塊中被允許修改的系數(shù)的最大數(shù)目N是量化器比例因子QS的一個(gè)函數(shù)，使得N隨著QS的增加而減小。如果認(rèn)識(shí)到該比例因子事實(shí)上表示一個(gè)已經(jīng)量化的DCT數(shù)據(jù)塊的強(qiáng)勁情況，則能夠容易地理解本實(shí)施例的可行性。比例因子越大，即量化步長(zhǎng)越大，則為了使該效果不能感知而可被改變的系數(shù)就越少。這種函數(shù)的一個(gè)實(shí)例是N=cQS]]>
其中c是一個(gè)給定的常量值。
量化器比例因子QS容納于MPEG比特流中作為參數(shù)quantizer_scale_code(量化器比例碼)和參數(shù)q_scale_type(量化比例類型)的組合。參數(shù)quantizer_scale_code是一個(gè)5比特碼。參數(shù)q_scale_type指示所述的碼是否表示在2和62之間的QS值的一個(gè)線性范圍，或在1和112之間的值的一個(gè)指數(shù)范圍。在兩種情況中該碼都是指示該步長(zhǎng)。因此，在上述函數(shù)中的項(xiàng)QS也可以利用參數(shù)quantizer_scale_code來(lái)替代。
這對(duì)于根據(jù)該量化器步長(zhǎng)控制利用水印處理修改的系數(shù)的位置同樣是有益的。量化器步長(zhǎng)越大，在Z形掃描中期望的修改完成就越遲。這將使得低頻系數(shù)不受影響，并且限制了水印嵌入到較高頻系數(shù)的處理的可見(jiàn)性。
根據(jù)該量化器步長(zhǎng)控制可修正系數(shù)的最大數(shù)量和/或位置的特征只要求該方案較小的修改。為此目的，圖5中的語(yǔ)法分析單元51用于從比特流MP讀出有關(guān)的參數(shù)quantizer_scale_code與q_scale_type和/或加權(quán)矩陣W(n)(在圖5中一起表示Q)，并且通過(guò)虛線55把它們加到處理單元53。圖8示出的說(shuō)明所述的處理單元的操作的流程圖現(xiàn)在包括一個(gè)步驟(沒(méi)示出)，以測(cè)試系數(shù)的最大數(shù)量N是否已經(jīng)被修改。
應(yīng)該指出，根據(jù)該量化器步長(zhǎng)限制在一個(gè)給定信號(hào)取樣的序列中被修改的信號(hào)取樣的數(shù)目和/或位置的構(gòu)思不局限于比特反轉(zhuǎn)加水印算法，其也可被使用在其它的加水印算法中，例如在申請(qǐng)人專利申請(qǐng)EP 01200277.0中建議的那樣，其中信號(hào)取樣被調(diào)零以便嵌入該水印。限制修改信號(hào)取樣的數(shù)量的構(gòu)思甚至可以應(yīng)用到加水印之外的其它信號(hào)處理算法中。
本發(fā)明可以總結(jié)如下。公開(kāi)了一種方法和設(shè)備，用于把水印(W)嵌入在包括被編碼為可變長(zhǎng)度碼字(VLC)的信號(hào)取樣(x(n))的媒體信號(hào)(MP)中。MPEG2視頻信號(hào)的可變長(zhǎng)度編碼的系數(shù)構(gòu)成這樣的一種媒體信號(hào)。通過(guò)反相AC系數(shù)的符號(hào)來(lái)嵌入水印，只要這樣的反相使得這些系數(shù)按照將被嵌入的水印的規(guī)定(s(n))增加或減小。本發(fā)明的執(zhí)行簡(jiǎn)單，不需要該信號(hào)的重新編碼并且不影響比特流的比特率。
權(quán)利要求
1.用于把水印嵌入在包括被編碼為可變長(zhǎng)度碼字的信號(hào)取樣的媒體信號(hào)中的一種方法，該方法包括以下步驟-把可變長(zhǎng)度碼字解碼成所述的信號(hào)取樣；-根據(jù)將要被嵌入的水印的各個(gè)取樣來(lái)修改選擇的信號(hào)取樣；-重新編碼修改的信號(hào)取樣；其特征在于，所述的修改步驟被應(yīng)用到利用可變長(zhǎng)度碼字表示的信號(hào)取樣，其中對(duì)于具有相同的幅值但具有不同的符號(hào)的信號(hào)取樣，所述的可變長(zhǎng)度碼字具有相同的長(zhǎng)度，并且如果反相所述信號(hào)取樣的符號(hào)使所述信號(hào)取樣按照水印的各個(gè)取樣的規(guī)定增加或減少，則所述修改步驟包括反相所述的信號(hào)取樣的符號(hào)的步驟。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述的反相步驟取決于信號(hào)取樣的幅值。
3.權(quán)利要求1的方法，其中可變長(zhǎng)度碼字包括表示信號(hào)取樣的符號(hào)的符號(hào)位和信號(hào)取樣的可變長(zhǎng)度編碼幅值，其特征在于，通過(guò)反相各個(gè)可變長(zhǎng)度碼字的符號(hào)位來(lái)執(zhí)行反相和重新編碼信號(hào)取樣的步驟。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述的媒體信號(hào)是變換編碼的信號(hào)，利用變換系數(shù)來(lái)形成信號(hào)取樣。
5.權(quán)利要求1的方法，其中該媒體信號(hào)包括利用量化器步長(zhǎng)量化的信號(hào)取樣系列，該方法包括以下步驟根據(jù)所述的量化器步長(zhǎng)，控制在每一系列中可以被修改的信號(hào)取樣的數(shù)目和/或位置。
6.一種用于把水印(w(n))嵌入在包括被編碼為可變長(zhǎng)度碼字(VLC(x(n)))的信號(hào)取樣(x(n))的媒體信號(hào)中的設(shè)備，該設(shè)備包括-用于把可變長(zhǎng)度碼字解碼成所述信號(hào)取樣的裝置(1；52)；-用于根據(jù)將要被嵌入的水印的各個(gè)取樣來(lái)修改選擇的信號(hào)取樣的裝置(2；54)；-用于重新編碼修改的信號(hào)取樣的裝置(3；54)；其特征在于，所述的修改裝置被用于把所述的修改步驟應(yīng)用到利用可變長(zhǎng)度碼字表示的信號(hào)取樣，其中對(duì)于具有相同的幅值但具有不同的符號(hào)的信號(hào)取樣，所述的可變長(zhǎng)度碼字具有相同的長(zhǎng)度，并且所述的修改裝置包括用于在反相所述信號(hào)取樣的符號(hào)使所述信號(hào)取樣按照水印的各個(gè)取樣的規(guī)定增加或減少時(shí)反相所述信號(hào)取樣的符號(hào)的裝置(2)。
7.如權(quán)利要求6的設(shè)備，其中可變長(zhǎng)度碼字包括表示信號(hào)取樣的符號(hào)的符號(hào)位和信號(hào)取樣的可變長(zhǎng)度編碼幅值，其特征在于，利用用于反相各個(gè)可變長(zhǎng)度碼字的符號(hào)位的裝置(54)來(lái)執(zhí)行用于反相和重新編碼信號(hào)取樣的裝置。
8.如權(quán)利要求6的設(shè)備，其中媒體信號(hào)包括利用量化器步長(zhǎng)量化的信號(hào)取樣系列，該設(shè)備包括用于根據(jù)所述的量化器步長(zhǎng)(Q)控制在每一系列中可以被修改的信號(hào)取樣的數(shù)目和/或位置的裝置(53)。
全文摘要
公開(kāi)了一種方法和設(shè)備，用于把水印(W)嵌入在包括被編碼為可變長(zhǎng)度碼字(VLC)的信號(hào)取樣(x(n))的媒體信號(hào)(MP)中。MPEG2視頻信號(hào)的可變長(zhǎng)度編碼的DCT系數(shù)構(gòu)成這樣的一種媒體信號(hào)。通過(guò)反相AC系數(shù)的符號(hào)來(lái)嵌入水印，只要這樣的反相確實(shí)使得這些系數(shù)按照將被嵌入的水印的規(guī)定(s(n))增加或減小。本發(fā)明的實(shí)施簡(jiǎn)單，不需要重新編碼信號(hào)并且不影響比特流的比特率。
文檔編號(hào)H04N7/08GK1600033SQ02824228
公開(kāi)日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2002年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月5日
發(fā)明者G·C·蘭格拉亞 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司