抗加密水印的制作方法
【專(zhuān)利摘要】描述了一種用于處理數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)包括將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每一個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得序列的每一個(gè)向量中的各自重復(fù)的數(shù)量表示串中的各個(gè)對(duì)應(yīng)符號(hào)的符號(hào)值，并且通過(guò)將向量的序列插入到數(shù)據(jù)來(lái)將水印施加于包含數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目。另外描述了相關(guān)的方法、系統(tǒng)以及設(shè)備。
【專(zhuān)利說(shuō)明】抗加密水印

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及用于處理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，并且特別涉及將信息編碼為數(shù)據(jù)內(nèi)容。

【背景技術(shù)】
[0002]通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拿襟w內(nèi)容通常受版權(quán)的限制。該版權(quán)對(duì)允許用戶(hù)使用他們接收自網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容的方式規(guī)定了嚴(yán)格的法律限制。例如，除了觀(guān)看正在播放的視頻節(jié)目之外，用戶(hù)還可被允許錄制節(jié)目供自己使用，但是通常不允許用戶(hù)發(fā)行(distribute)錄制的節(jié)目副本。然而，盡管具有這些法律限制，媒體內(nèi)容的未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制和發(fā)行依然是個(gè)主要問(wèn)題。
[0003]為了識(shí)別未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制并且可能檢測(cè)它們的源，內(nèi)容發(fā)行商有時(shí)在其發(fā)行的編碼媒體數(shù)據(jù)的各副本中嵌入數(shù)字水印。這種水印通常包括以未經(jīng)授權(quán)的各方難以檢測(cè)或移除，但授權(quán)方使用合適的工具容易地讀出的方式添加到數(shù)字內(nèi)容(例如，音頻、圖像或視頻)中的編碼數(shù)據(jù)。
[0004]各種數(shù)字水印技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的。例如，PCT國(guó)際公布W02010/143026描述了一種用于將水印嵌入分組加密內(nèi)容中的方法和系統(tǒng)。該方法包括:根據(jù)以下規(guī)則，通過(guò)將每個(gè)位翻譯成數(shù)據(jù)區(qū)塊，來(lái)編碼η位的位串(表示為Idci至Iv1):如果匕=1，那么將匕翻譯成第一類(lèi)型的數(shù)據(jù)區(qū)塊，并且如果匕=0，那么將h翻譯成第二類(lèi)型的數(shù)據(jù)區(qū)塊，從而將η位翻譯成與各個(gè)位h至Iv1對(duì)應(yīng)的η個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊。復(fù)合數(shù)據(jù)區(qū)塊被設(shè)置為包括η個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊以及表示η個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊存在的至少一個(gè)附加的數(shù)據(jù)區(qū)塊。復(fù)合數(shù)據(jù)區(qū)塊作為水印插入內(nèi)容項(xiàng)目中，其中，使用加密的電子碼本(ECB)模式來(lái)加密水印的內(nèi)容項(xiàng)目。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在下文中描述的本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于加數(shù)字水印的改進(jìn)的方法、設(shè)備以及軟件。
[0006]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于處理數(shù)據(jù)的方法，該方法包括:將均具有各自符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列。每個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得在序列中的每個(gè)向量中的各自重復(fù)的數(shù)量表示該串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的各自符號(hào)值。通過(guò)將向量的序列插入數(shù)據(jù)內(nèi)來(lái)將水印施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目中。
[0007]子向量的長(zhǎng)度可被選擇為區(qū)塊密碼的區(qū)塊大小的整數(shù)除數(shù)，該區(qū)塊密碼將被施加于對(duì)其施加水印的內(nèi)容的項(xiàng)目。
[0008]在一些實(shí)施方式中，插入該向量的序列包括使向量與包含任意數(shù)據(jù)的已知長(zhǎng)度的間隙交錯(cuò)。至少兩個(gè)間隙可具有各自不同的長(zhǎng)度。此外/或者，至少兩個(gè)向量包括各自不同的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量。
[0009]在一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式中，符號(hào)包括位(bit)，并且，與O位對(duì)應(yīng)的每個(gè)向量包括第一數(shù)量的重復(fù)，而與I位對(duì)應(yīng)的每個(gè)向量包括與第一數(shù)量不同的第二數(shù)量的重復(fù)。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方式中，插入該序列包括在向量的序列之前將包括預(yù)定義數(shù)量的標(biāo)記向量(marker vector)的副本的級(jí)聯(lián)的標(biāo)記插入數(shù)據(jù)內(nèi)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，還提供了一種用于處理數(shù)據(jù)的方法，該方法包括:接收通過(guò)將區(qū)塊密碼施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目而生成的密文，該內(nèi)容項(xiàng)目已通過(guò)以下方式施加有水印:通過(guò)將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的各自重復(fù)的數(shù)量表示在所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的各自符號(hào)值，并且通過(guò)將向量的序列插入到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。分析密文以提取水印。
[0012]在一個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式中，分析密文包括:識(shí)別并計(jì)算出現(xiàn)在密文中圖案的重現(xiàn)，以及基于密文中的重現(xiàn)(recurrence)的各個(gè)計(jì)數(shù)值解碼每一個(gè)符號(hào)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，另外提供了一種用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括:存儲(chǔ)器，其被配置為保存均具有各自符號(hào)值的符號(hào)的串。處理器被配置為將符號(hào)的串編碼為向量的序列。每個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列中的每個(gè)向量中的各自重復(fù)的數(shù)量表示該串中對(duì)應(yīng)符號(hào)的各自符號(hào)值。該處理器被配置為通過(guò)將向量的序列插入數(shù)據(jù)來(lái)將水印施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目中。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)一步提供了一種用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括:接口，其被耦接為接收通過(guò)將區(qū)塊密碼施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目而生成的密文，該內(nèi)容項(xiàng)目已通過(guò)以下方式施加有水印:通過(guò)將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的各自重復(fù)的數(shù)量表示所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的各自符號(hào)值，并且通過(guò)將向量的序列插入到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。處理器被配置為分析密文，以便提取水印。
[0015]而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，另外提供了一種計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，程序指令存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)，該指令在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，促使計(jì)算機(jī)將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的各自重復(fù)的數(shù)量表示在所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的各自符號(hào)值，并且促使計(jì)算機(jī)通過(guò)將向量的序列插入到數(shù)據(jù)來(lái)將水印施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容的項(xiàng)目。
[0016]而且，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，程序指令存儲(chǔ)在所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)內(nèi)，該指令在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，促使計(jì)算機(jī)接收通過(guò)將區(qū)塊密碼施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目而生成的密文并且分析密文以提取水印，該內(nèi)容項(xiàng)目已通過(guò)以下方式施加有水印:通過(guò)將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的各自重復(fù)的數(shù)量表示在所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的各自符號(hào)值，并且通過(guò)將向量的序列插入到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0017]與附圖一起，通過(guò)其實(shí)施方式的以下詳細(xì)說(shuō)明，更充分地理解本發(fā)明，其中:

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的媒體分發(fā)系統(tǒng)的方框圖；
[0019]圖2為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的媒體分發(fā)系統(tǒng)的部件的功能細(xì)節(jié)的方框圖；
[0020]圖3為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于將數(shù)字水印插入信號(hào)內(nèi)的方法的方框圖；以及
[0021]圖4為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的用于從信號(hào)中提取數(shù)字水印的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]概述
[0023]在將水印施加于數(shù)字內(nèi)容項(xiàng)目之后，內(nèi)容發(fā)行商可能隨后希望檢查通信量，以便檢測(cè)這些水印，從而識(shí)別內(nèi)容項(xiàng)目的未經(jīng)授權(quán)的副本(copy)以及這些副本的源。然而，通常，通信量(communicat1n traffic)被加密,并且在不能首先解密流量的情況下，變得難以或者不可能檢測(cè)水印。然而，內(nèi)容發(fā)行商可能無(wú)法獲得所需的解密密鑰。
[0024]下文描述的本發(fā)明的實(shí)施方式可通過(guò)提供甚至能在加密數(shù)據(jù)中，尤其在某些類(lèi)型的區(qū)塊密碼(block cipher)被用于加密時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)字水印，而被用于解決這種難題。例如，當(dāng)區(qū)塊密碼加密的電子碼本(ECB)模式被使用時(shí)，每個(gè)明文區(qū)塊被加密成相同大小的對(duì)應(yīng)密文區(qū)塊。在下面描述的實(shí)施方式中，使用子向量的重復(fù)圖案編碼水印，子向量的長(zhǎng)度被選擇為區(qū)塊大小的整數(shù)除數(shù)(以及可以等于區(qū)塊大小)。這些圖案被插入明文，但它們的存在接著也能在密文的區(qū)塊中進(jìn)行檢測(cè)。該圖案被定義，使得即使當(dāng)在一個(gè)或多個(gè)輪次的加密過(guò)程中向量相對(duì)于區(qū)塊邊界已經(jīng)移位，也可以檢測(cè)并且解碼水印。
[0025]在所公開(kāi)的實(shí)施方式中，水印包括符號(hào)串，符號(hào)串被編碼為向量的序列。每個(gè)向量包括一定數(shù)量的適當(dāng)?shù)念A(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)。在該序列中的每個(gè)向量中的這些重復(fù)的數(shù)量表示在所述串內(nèi)的對(duì)應(yīng)符號(hào)的各符號(hào)值。換言之，較高的符號(hào)值(如1，假定每個(gè)符號(hào)為單個(gè)位)可以被映射到的較多數(shù)量的重復(fù)，而較低的符號(hào)值(例如0)被映射到較少的數(shù)量，或反之亦然。可任意地選擇子向量，在不同的向量中重復(fù)不同的子向量，以便使未授權(quán)方更難于檢測(cè)水印(并因此，更加難以除去或篡改水印)。
[0026]通過(guò)將向量序列插入內(nèi)容項(xiàng)目的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而將編碼的水印應(yīng)用于內(nèi)容的項(xiàng)目中。通常，為了更加難以檢測(cè)水印，表示水印的向量序列與包含任意數(shù)據(jù)的已知長(zhǎng)度的間隙進(jìn)行交錯(cuò)。只要該長(zhǎng)度對(duì)授權(quán)的水印檢測(cè)器是已知的，這些間隙就可具有不同的長(zhǎng)度。為了便于水印的授權(quán)檢測(cè)，向量的序列在數(shù)據(jù)中可處于通過(guò)級(jí)聯(lián)預(yù)定數(shù)量的標(biāo)記向量的副本所生成的標(biāo)記之后。
[0027]為了從密文中提取水印，水印檢測(cè)器識(shí)別并計(jì)數(shù)在密文中出現(xiàn)的重現(xiàn)圖案。甚至在加密過(guò)程中子向量相對(duì)于區(qū)塊邊界已經(jīng)移位時(shí)，每個(gè)圖案的重現(xiàn)數(shù)量與在明文水印中的子向量的重復(fù)數(shù)量對(duì)應(yīng)。因此，可以基于在密文的對(duì)應(yīng)圖案的重現(xiàn)的各計(jì)數(shù)解密串中的各個(gè)符號(hào)。
[0028]本通篇說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的所有語(yǔ)法形式的術(shù)語(yǔ)“編碼”，是指從一種形式到另一種形式的保留數(shù)據(jù)的信息內(nèi)容的任何類(lèi)型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。例如，這種編碼能采用如上所述的將符號(hào)串轉(zhuǎn)換成向量的序列的形式。其他的編碼形式包括:數(shù)據(jù)流編碼，例如(但不限于)MPEG-2編碼、H.264編碼、VC-1編碼，以及合成編碼，例如，可伸縮矢量圖形(SVG)以及LASER(ISO/IEC 14496-20))等。無(wú)論編碼數(shù)據(jù)的接收者是否是預(yù)期接收者，識(shí)別編碼方案的編碼數(shù)據(jù)的任何接收者至少潛在的、能夠讀取編碼數(shù)據(jù)。要理解的是，可在幾個(gè)級(jí)(stage，階段)中執(zhí)行編碼，并且該編碼可包括大量的不同處理，包括但并不一定限于:壓縮數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)變換成其他形式；并且使數(shù)據(jù)更健壯(例如，復(fù)制數(shù)據(jù)或使用糾錯(cuò)機(jī)制)。
[0029]類(lèi)似的，本通篇說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的所有語(yǔ)法形式的術(shù)語(yǔ)“解碼”，是指“編碼”的逆(reverse)。
[0030]本通篇說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中交替使用的其所有語(yǔ)法形式的術(shù)語(yǔ)“密碼”和“加密”，是指以使除了預(yù)期接收者之外的人不可理解的方式編碼數(shù)據(jù)的任何適當(dāng)方法。例如，眾所周知類(lèi)型的加密碼(ciphering)或加密(encrypting)包括區(qū)塊密碼和流密碼，以及諸如DES、3DES和AES等方法。類(lèi)似的，本通篇說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的所有語(yǔ)法形式的術(shù)語(yǔ)“解密碼(decipher) ”和“解密(decrypt) ”是指“加密碼”和“加密”的逆。
[0031]系統(tǒng)說(shuō)明
[0032]圖1為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的內(nèi)容分發(fā)系統(tǒng)20的方框圖。為求清晰和方便起見(jiàn)，系統(tǒng)20內(nèi)分發(fā)的內(nèi)容將被假定為視頻節(jié)目，但是本發(fā)明的原理同樣可適用于基本上任何類(lèi)型的數(shù)字媒體，例如，測(cè)試、圖像或音頻媒體。頭端24經(jīng)由分發(fā)網(wǎng)絡(luò)26傳輸內(nèi)容22至多個(gè)用戶(hù)。例如，分發(fā)網(wǎng)絡(luò)可包括電纜娛樂(lè)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、分組網(wǎng)絡(luò)(例如，有線(xiàn)和/或無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng))或在本領(lǐng)域中已知的任何其他合適類(lèi)型的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。頭端24通常以編碼視頻的形式將內(nèi)容傳輸給每個(gè)用戶(hù)，例如，根據(jù)H.264或任何其他適用的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)編碼的流。
[0033]每個(gè)用戶(hù)在解碼裝置38(例如，電視機(jī)頂盒(STB))中接收編碼內(nèi)容，該解碼裝置將視頻內(nèi)容解碼，以便將一系列視頻圖像幀輸出給電視監(jiān)視器28?；蛘?，解碼裝置38可包括任何合適類(lèi)型的視頻解碼器，以及解碼裝置38可以實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立單元，如該圖所示，或者實(shí)現(xiàn)為顯示裝置內(nèi)，例如計(jì)算機(jī)、娛樂(lè)控制臺(tái)、或移動(dòng)媒體播放器內(nèi)的嵌入處理電路的形式。
[0034]在系統(tǒng)20中的視頻解碼裝置38通常輸出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號(hào)，這些信號(hào)可輸入到任何類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)顯示裝置(例如，監(jiān)視器28)中或者輸入到錄像機(jī)中。一旦內(nèi)容通過(guò)這種方式記錄，盡管法律限制，但防止用戶(hù)分發(fā)內(nèi)容的數(shù)字副本可能是困難的或不可能的。例如，裝置38中的一個(gè)裝置的使用者可經(jīng)由公共網(wǎng)絡(luò)40(例如，互聯(lián)網(wǎng))將未授權(quán)的副本轉(zhuǎn)發(fā)給其他計(jì)算機(jī)42。(雖然為求概念清晰起見(jiàn)，在圖1中示出了網(wǎng)絡(luò)26和40作為單獨(dú)實(shí)體，但是實(shí)際上，諸如互聯(lián)網(wǎng)的同一網(wǎng)絡(luò)可用于合法內(nèi)容分發(fā)以及未授權(quán)的內(nèi)容副本的分發(fā)兩者)。
[0035]為了能夠跟蹤這種未授權(quán)的復(fù)制，頭端24將水印34加入內(nèi)容22中。水印通常包括符號(hào)串，例如，八位的字或更大，該符號(hào)串識(shí)別待要接收內(nèi)容的用戶(hù)或者用戶(hù)組。通常由具有用于保存水印數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器32以及連至網(wǎng)絡(luò)26的接口 36的包括可編程處理器30的通用計(jì)算機(jī)執(zhí)行在下文中詳細(xì)描述的水印操作。該處理器是在軟件中編程來(lái)執(zhí)行本文中所描述的功能(并且還可執(zhí)行頭端24的操作的一般上下文中的其他功能)。例如，該軟件還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以電子形式下載到處理器30中?；蛘?此外，該軟件可存儲(chǔ)在有形介質(zhì)中，例如，光學(xué)的、磁的或電子儲(chǔ)存器介質(zhì)，可能存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器32中。而且，或者/此外，處理器30的至少一些水印功能可在專(zhuān)用或可編程硬件邏輯中實(shí)現(xiàn)。
[0036]副本檢測(cè)器44耦接至網(wǎng)絡(luò)40，并且分析通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容，以便捕獲和識(shí)別內(nèi)容22的未經(jīng)授權(quán)的副本。檢測(cè)器44例如，可包括通用計(jì)算機(jī)，檢測(cè)器44具有至網(wǎng)絡(luò)40的接口 46以及處理器48 (具有存儲(chǔ)器50)，該處理器用于從截取的內(nèi)容項(xiàng)目中提取編碼的水印數(shù)據(jù)，如在下文中更詳細(xì)地所述。處理器48通常在如上所述的被下載和/或存儲(chǔ)的適當(dāng)?shù)能浖目刂葡逻\(yùn)行，也可能具有硬件處理支持。在分析內(nèi)容項(xiàng)目之后，處理器48輸出水印標(biāo)識(shí)符52，然后，該標(biāo)識(shí)符與水印34相關(guān)聯(lián)，以便識(shí)別未經(jīng)授權(quán)副本的源。
[0037]圖2為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的頭端24和解碼裝置38的功能細(xì)節(jié)的方框圖。在該實(shí)例中，由處理器30執(zhí)行在圖2中所示的頭端的內(nèi)容制備功能，并且在示圖的上部中的功能區(qū)塊可實(shí)現(xiàn)為在處理器上運(yùn)行的軟件程序(software process)。視頻編碼器60接收內(nèi)容22并且通常根據(jù)預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)，例如，運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組(MPEG)標(biāo)準(zhǔn)，生成編碼視頻流。這種流(stream)在本文中還稱(chēng)為“信號(hào)”。水印嵌入器62生成編碼的水印，如上所述，編碼水印表示預(yù)定義的符號(hào)串，并且將編碼的水印嵌入信號(hào)內(nèi)。具有增加的水印的信號(hào)在本文中稱(chēng)為“承載信號(hào)”。
[0038]嵌入器62通常將編碼的水印插入信號(hào)中將為承載信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)解析器忽略的位置內(nèi)，該標(biāo)準(zhǔn)解析器如解碼裝置38—般。例如，當(dāng)信號(hào)兼容具有用于進(jìn)行專(zhuān)用擴(kuò)展(例如，在MPEG流中的用戶(hù)數(shù)據(jù)部分)的鉤子(hook)的一些標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，編碼的水印可被置于專(zhuān)用擴(kuò)展內(nèi)，以避免標(biāo)準(zhǔn)解碼器解析失敗。
[0039]通常，為了數(shù)據(jù)安全性，加密器64使用在本領(lǐng)域中已知的任何合適的加密方法在傳輸之前將承載信號(hào)加密。因此，頭端24輸出加水印的、編碼的、加密的內(nèi)容66給分發(fā)網(wǎng)絡(luò)26。然而，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，加密是可選的，并因此，頭端可輸出加水印的、編碼的而沒(méi)有加密的內(nèi)容。另一方面，隨后，編碼的內(nèi)容可以隨后被用戶(hù)加密并以加密的形式(可能違反內(nèi)容所有者的版權(quán))重新發(fā)送。甚至在這種加密的內(nèi)容中，如下文中所述，可檢測(cè)由嵌入器62插入內(nèi)容內(nèi)的水印，而不需要將該內(nèi)容解密。
[0040]解碼裝置38接收內(nèi)容66，并且應(yīng)用適當(dāng)?shù)慕饷芷?8，來(lái)將加水印的、編碼的信號(hào)恢復(fù)。為了將內(nèi)容作為視頻圖像流進(jìn)行提供(render)，在裝置中的視頻解碼器70，例如適當(dāng)?shù)腗PEG解碼器，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像幀，以輸出給監(jiān)視器28。如上所述，解碼器70通常忽略該水印(在承載信號(hào)內(nèi)的用戶(hù)數(shù)據(jù)部分內(nèi)或者其他地方)。然而，如果裝置38的用戶(hù)制作解密的承載信號(hào)的副本，則在該副本中將保留水印。如果用戶(hù)然后分發(fā)這種副本，則水印將由檢測(cè)器44檢測(cè)到。
[0041]水印和檢測(cè)方案
[0042]圖3為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的將編碼的水印82插入信號(hào)80 (例如，MPEG流)內(nèi)的方框圖。例如，這種方案可由水印嵌入器62實(shí)施。如圖3中表示的，通過(guò)示例方式，水印(watermark) 82編碼數(shù)字水印34的符號(hào)流，如位串M = 001110101....(為了進(jìn)行說(shuō)明，在此處顯示了 9位水印，但是可交替地使用更長(zhǎng)或更短的串)。如上所述，編碼的水印82在為被標(biāo)準(zhǔn)解析器忽略而選擇的位置嵌入載波信號(hào)84內(nèi)。為了協(xié)議識(shí)別的目的，擴(kuò)展頭86在位于該位置的水印82之前。
[0043]編碼的水印82可選擇地以標(biāo)記88開(kāi)始，以幫助授權(quán)的檢測(cè)器44定位嵌入的水印。可如下生成標(biāo)記:
[0044]?選擇任意的八字節(jié)標(biāo)記向量XM。例如,Xm可為隨機(jī)向量、O向量或?qū)⑹瓜蛄勘旧黼y以被未授權(quán)方檢測(cè)的任何其他類(lèi)型的位分布的向量。
[0045]?標(biāo)記88包括向量Ym,通過(guò)將Xm級(jí)聯(lián)Lm次(其中，Lm是預(yù)定義參數(shù))，構(gòu)成該向量。
[0046]假設(shè)可稍后應(yīng)用于載波信號(hào)84的區(qū)塊密碼將使用8或16個(gè)字節(jié)的區(qū)塊來(lái)進(jìn)行加密，則將標(biāo)記向量Xm(以及同樣子向量Xi,如下所定義的)選擇為具有8字節(jié)的長(zhǎng)度。因此，標(biāo)記向量的長(zhǎng)度是區(qū)塊長(zhǎng)度的整數(shù)除數(shù)，在這種情況下，商為I或2?；蛘撸墒褂脻M(mǎn)足該標(biāo)準(zhǔn)的其他向量長(zhǎng)度。雖然為了方便起見(jiàn)，在本說(shuō)明書(shū)中使用8和16個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)度值，但是可替代地，根據(jù)預(yù)期應(yīng)用于水印內(nèi)容中的密碼的區(qū)塊長(zhǎng)度，可選擇除此之外其他適當(dāng)?shù)闹怠?br> [0047]在標(biāo)記88之后，編碼的水印82包括包含任意數(shù)據(jù)Fi的間隙90，這些數(shù)據(jù)Fi與在水印的串34中編碼各個(gè)位匕的向量Y32交錯(cuò)。對(duì)于每個(gè)位h，從bQ到bn，如下構(gòu)成水印:
[0048]?在將該位編碼之前，選擇要交錯(cuò)的間隙90的長(zhǎng)度匕。使用任意數(shù)據(jù)Fi填充該間隙90?？善谕?，在該間隙中的數(shù)據(jù)不包括重復(fù)，以避免取決于這種重復(fù)的水印提取過(guò)程中混亂(圖4)。只要這些長(zhǎng)度在嵌入器62與檢測(cè)器44之間預(yù)先同意(pre-agreed)，間隙長(zhǎng)度Gi就可逐個(gè)位地變化。
[0049]?選擇任何適當(dāng)形式的8字節(jié)的子向量X”例如，Xi可為隨機(jī)向量、O向量或?qū)⑹刮词跈?quán)方難以檢測(cè)水印82的任何其他分布的向量。
[0050]?通過(guò)將Xi重復(fù)并級(jí)聯(lián)Libi次，構(gòu)建向量Y#。如果匕=0，那么Libi采用值Litl,并且如果匕=1，那么采用值Ln。Litl和Lil是預(yù)定義的整數(shù)，這些整數(shù)被選擇為彼此明顯不同并且比將應(yīng)用于編碼內(nèi)容的加密的最大預(yù)期的輪數(shù)更大。為了方便起見(jiàn)，在以下描述中，任意地假設(shè)Lil > Li0o
[0051]對(duì)水印34的所有位，重復(fù)以上過(guò)程。因此，所產(chǎn)生的編碼水印82包括標(biāo)記88，緊接著是間隙90和向量92的交錯(cuò)序列:< Ym、F0、Y0、F1'YpF2J2...>。
[0052]圖4為示意性示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于從信號(hào)中提取數(shù)字水印34的方法的流程圖。例如，通過(guò)檢測(cè)器44應(yīng)用該方法，以便從在網(wǎng)絡(luò)40上截取的編碼的以及可能加密的內(nèi)容中提取水印。
[0053]在密文分析步驟100中，在檢測(cè)器44中的處理器48分析截取的數(shù)字信號(hào)的密文，以便識(shí)別和定位8字節(jié)和16字節(jié)向量的可能的重復(fù)。由于在編碼水印82中的每個(gè)向量92包含相同子向量的多個(gè)連續(xù)重復(fù)，所以即使當(dāng)向量92在加密過(guò)程中已經(jīng)相對(duì)于密碼區(qū)塊的邊界移位時(shí)，這些重復(fù)在該密文中也將會(huì)出現(xiàn)。在截取的信號(hào)中，僅僅在極少數(shù)的情況下，偶爾發(fā)生這種重復(fù)，因此，這種重復(fù)可可靠地用作嵌入水印的指示。
[0054]假設(shè)水印編碼方案包括標(biāo)記88(如圖3中所示)，在標(biāo)記識(shí)別步驟102中，處理器48通過(guò)對(duì)16字節(jié)向量的重復(fù)計(jì)數(shù)來(lái)識(shí)別標(biāo)記。等于或者略微小于Lm/2的計(jì)數(shù)值表示編碼水印82的開(kāi)始。(如上所述，由于密碼區(qū)塊移位造成初始和最終標(biāo)記向量丟失(loss)，所以該計(jì)數(shù)值可略微小于Lm/2)。
[0055]在重復(fù)找出步驟104中，為了提取水印82的下一位bi;所以處理器48在其長(zhǎng)度大約等于已知間隙長(zhǎng)度的間隙Gi之后，在截取的信號(hào)中找出16字節(jié)向量的重復(fù)的下一序列。在重復(fù)計(jì)數(shù)步驟106中，處理器計(jì)數(shù)與向量Yi對(duì)應(yīng)的序列中的重復(fù)。然后，在閾值檢查步驟108中，處理器比較該計(jì)數(shù)值和閾值參數(shù)Titj選擇該閾值參數(shù)，使得Litl < Ti < Lil (如上所述，假設(shè)Litl < Lil)。如果重復(fù)計(jì)數(shù)值小于Ti,那么在O輸出步驟110中，處理器48得出以下結(jié)論:bi = 0。否則，在1輸出步驟112中，處理器得出以下結(jié)論:bi = 1。
[0056]在完成檢查步驟114中，處理器48檢查是否將水印的所有位解碼。如果沒(méi)有的話(huà)，那么處理器返回步驟104，以便找出編碼水印中的下一個(gè)間隙和向量。當(dāng)已將所有位解碼時(shí)，在水印輸出步驟116中，處理器48輸出水印標(biāo)識(shí)符52，包括提取的位串〈k，...，bn>。該標(biāo)識(shí)符應(yīng)與最初嵌入考慮的內(nèi)容中的數(shù)字水印34精確地對(duì)應(yīng)。
[0057]雖然上述實(shí)施方式具體涉及水印的編碼和解碼，但是本發(fā)明的原理可同樣適用于在數(shù)據(jù)信號(hào)內(nèi)編碼和嵌入其他類(lèi)型的數(shù)字符號(hào)串。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施方式是以示例的方式進(jìn)行闡述，并且本發(fā)明不限于上文已經(jīng)具體顯示和描述的內(nèi)容。相反，本發(fā)明的范圍包括在上文中描述的各種特征的組合和次組合以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀前述說(shuō)明時(shí)會(huì)想起的并且在現(xiàn)有技術(shù)中未公開(kāi)的變型和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理數(shù)據(jù)的方法，包括: 將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的所述各自的重復(fù)的數(shù)量表示所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的所述各自的符號(hào)值；并且 通過(guò)將所述向量的序列插入到所述數(shù)據(jù)來(lái)將水印施加于包含數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，插入所述向量的序列包括使所述向量與包含任意數(shù)據(jù)的已知長(zhǎng)度的間隙交錯(cuò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述間隙中的至少兩個(gè)間隙具有各自不同的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述向量中的至少兩個(gè)向量包括各自不同的所述預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述符號(hào)包括位，并且其中，與O位對(duì)應(yīng)的每一個(gè)所述向量包括第一數(shù)量的所述重復(fù)，而與I位對(duì)應(yīng)的每一個(gè)所述向量包括第二數(shù)量的所述重復(fù)，所述第二數(shù)量與所述第一數(shù)量不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，插入所述序列包括:在所述向量的序列之前將包括預(yù)定數(shù)量的標(biāo)記向量的副本的級(jí)聯(lián)的標(biāo)記插入到所述數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述子向量的長(zhǎng)度被選擇為區(qū)塊密碼的區(qū)塊大小的整數(shù)除數(shù)，所述區(qū)塊密碼將在對(duì)所述內(nèi)容的項(xiàng)目施加所述水印之后施加于所述內(nèi)容的項(xiàng)目。
8.一種用于處理數(shù)據(jù)的方法，包括: 接收通過(guò)將區(qū)塊密碼施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目而生成的密文，通過(guò)將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的所述各自的重復(fù)的數(shù)量表示所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的所述各自的符號(hào)值，并且通過(guò)將所述向量的序列插入到所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)已經(jīng)將水印施加于所述內(nèi)容項(xiàng)目；并且 分析所述密文以提取所述水印。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，分析所述密文包括: 識(shí)別并計(jì)數(shù)出現(xiàn)在所述密文中的圖案的重現(xiàn)；并且 根據(jù)所述密文中的所述重現(xiàn)的各個(gè)計(jì)數(shù)值，解碼所述串中的每一個(gè)所述符號(hào)。
10.一種用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括: 存儲(chǔ)器，被配置為保存均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串；以及 處理器，被配置為將所述符號(hào)的串編碼為向量的序列，每一個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列中的每一個(gè)向量的所述各自的重復(fù)的數(shù)量表示所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的所述各自的符號(hào)值，并且所述處理器被配置為通過(guò)將所述向量的序列插入到所述數(shù)據(jù)來(lái)將水印施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，插入所述向量的序列包括使所述向量與包含任意數(shù)據(jù)的已知長(zhǎng)度的間隙交錯(cuò)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述間隙中的至少兩個(gè)間隙具有各自不同的長(zhǎng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述向量中的至少兩個(gè)向量包括各自不同的所述預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述符號(hào)包括位，并且其中，與O位對(duì)應(yīng)的每一個(gè)所述向量包括第一數(shù)量的所述重復(fù),而與I位對(duì)應(yīng)的每一個(gè)所述向量包括第二數(shù)量的所述重復(fù)，所述第二數(shù)量與所述第一數(shù)量不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，插入所述序列包括:在所述向量的序列之前將包括預(yù)定數(shù)量的標(biāo)記向量的副本的級(jí)聯(lián)的標(biāo)記插入到所述數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，將區(qū)塊密碼施加于具有水印的所述內(nèi)容中，從而生成密文，其中，所述區(qū)塊密碼具有預(yù)定義的區(qū)塊大小，并且其中，所述子向量的長(zhǎng)度被選擇為所述區(qū)塊大小的整數(shù)除數(shù)。
17.一種用于處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括: 接口，所述接口被耦接為接收通過(guò)將區(qū)塊密碼施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目而生成的密文，通過(guò)將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的所述各自的重復(fù)的數(shù)量表示所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的所述各自的符號(hào)值，并且通過(guò)將所述向量的序列插入到所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，已經(jīng)將水印施加于所述內(nèi)容項(xiàng)目；以及 處理器，所述處理器被配置為分析所述密文以提取所述水印。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，檢測(cè)器被配置為通過(guò)識(shí)別并計(jì)數(shù)出現(xiàn)在所述密文中的圖案的重現(xiàn)，并且基于所述密文中的所述重現(xiàn)的各個(gè)計(jì)數(shù)值解碼所述串中的每一個(gè)所述符號(hào)，來(lái)分析所述密文。
19.一種計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括:計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ)有程序指令，所述指令在由計(jì)算機(jī)讀取時(shí)致使所述計(jì)算機(jī)將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的所述各自的重復(fù)的數(shù)量表示所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的所述各自的符號(hào)值；并且致使所述計(jì)算機(jī)通過(guò)將所述向量的序列插入到所述數(shù)據(jù)來(lái)將水印施加于包含數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的產(chǎn)品，其中，插入所述向量的序列包括使所述向量與包含任意數(shù)據(jù)的已知長(zhǎng)度的間隙交錯(cuò)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的產(chǎn)品，其中，所述間隙中的至少兩個(gè)間隙具有各自不同的長(zhǎng)度。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中，所述向量中的至少兩個(gè)向量包括各自不同的所述預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中，所述符號(hào)包括位，并且其中，與O位對(duì)應(yīng)的每一個(gè)所述向量包括第一數(shù)量的所述重復(fù),而與I位對(duì)應(yīng)的每一個(gè)所述向量包括第二數(shù)量的所述重復(fù)，所述第二數(shù)量與所述第一數(shù)量不同。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中，插入所述序列包括:在所述向量的序列之前將包括預(yù)定數(shù)量的標(biāo)記向量的副本的級(jí)聯(lián)的標(biāo)記插入到所述數(shù)據(jù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19至24中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中，將區(qū)塊密碼施加于具有水印的所述內(nèi)容中，從而生成密文，其中，所述區(qū)塊密碼具有預(yù)定義的區(qū)塊大小，并且其中，所述子向量的長(zhǎng)度被選擇為所述區(qū)塊大小的整數(shù)除數(shù)。
26.一種計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括:計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中存儲(chǔ)有程序指令，所述指令在由計(jì)算機(jī)讀取時(shí)致使所述計(jì)算機(jī)接收通過(guò)將區(qū)塊密碼施加于包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的內(nèi)容項(xiàng)目而生成的密文，通過(guò)將均具有各自的符號(hào)值的符號(hào)的串編碼為向量的序列，每個(gè)向量包括各自的預(yù)定義長(zhǎng)度的子向量的重復(fù)的數(shù)量，使得所述序列的每個(gè)向量中的所述各自的重復(fù)的數(shù)量表示所述串中的對(duì)應(yīng)符號(hào)的所述各自的符號(hào)值，并且通過(guò)將所述向量的序列插入到所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，已經(jīng)將水印施加于所述內(nèi)容項(xiàng)目；并且分析所述密文以提取所述水印。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的產(chǎn)品，其中，所述指令致使所述計(jì)算機(jī)通過(guò)識(shí)別并計(jì)數(shù)出現(xiàn)在所述密文中的圖案的重現(xiàn)，并且基于所述密文中的所述重現(xiàn)的各個(gè)計(jì)數(shù)值解碼所述串中的每一個(gè)所述符號(hào)，來(lái)分析所述密文。
【文檔編號(hào)】H04N21/835GK104272748SQ201380023811
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月18日
【發(fā)明者】伊特斯科·曼廷, 沙哈爾·索明 申請(qǐng)人:Nds有限公司