专利名称：具有可变位置的数字水印的制作方法
技术领域：
这个发明通常涉及用于在主要数字数据内嵌入辅助数字数据方法和装置，尤其涉及数字水印。
背景技术：
对在主要数字数据(有时称为内容或者用户内容)内嵌入辅助数字数据是前进中的需要。辅助数据可以被使用，例如，用于所有权、或者来源、或者使用控制信息的标识。数字水印是通过修改主要数字数据创建的、嵌入在主要数字数据中的辅助数据。因为主要数据被修改了，所以数字水印一般限于诸如音频、图像、和视频的人类看得见的数据，而且该数据一般以这样的方式进行修改即该数字水印是“透明的”(不可察觉的)。
一个数字水印如果被给出的话则能够起到一个使用控制指示符的作用，但是从最初包含一个水印的主要数据中删除一个数字水印、产生可用的、不受保护的主要数据在理论上是可能的。此外某些娱乐数据的通用转换，诸如压缩、缩放和剪辑可能改变或者破坏一个数字水印。做为选择，一个系统可能需要一个有效水印的存在，并且如果没有给出一个有效的水印，则该系统可以拒绝读取该主要数据，或者拒绝提供一个输出。添加或者修改一个水印以允许未授权的使用或者拷贝理论上是可能的。
存在有对能够阻止有意和无意破坏和消除、以及能够阻止偶然添加或者修改的持久数字水印的需要。
发明内容
在一个数据文件中的一个数字水印出现在该文件内的多个位置处。每一个数字水印的位置，不同于第一个数字水印，由先前的一个数字水印指定，或者由在和先前一个数字水印相同的逻辑块中的其他辅助信息指定。
图1A是一个包含数字水印的一个数据文件的示例实施例的框图，包括用于指定数字水印位置的一个第一示例方法在内。
图1B是图1A中的一个数据文件的框图，包括用于指定数字水印位置的一个第二示例方法在内。
图1C是一个数据文件的一个示例实施例的框图，以及每个数据块逻辑上被格式化到子块中。
图1D是一个数据文件的一个示例实施例的框图，该数据文件的每个数据块都具有一个首部。
图2是一个视频帧示例实施例的框图，其具有在位置上变化的数字水印。
具体实施例方式
图1说明了一个逻辑上被分成块的数据文件。该数据文件可以是在一个介质(例如，磁盘、光盘、或者磁带)上，或者可以被传输(传输包含该数据的有线或者无线传输)。一个第一块100包含一个数字水印(由一个黑点描述)。在第一块100中的水印，或者在块100中的辅助数据，指定了用于下一个数字水印的开始位置，和多个连续块。块100包含指定下一个水印是在块102中的，以及在块102处开始的三个连续块包含一个数字水印的数据。块102(或者在包含一个数字水印的三连续块中的其它块中的一个)包含指定包含一个数字水印的下一个块(或者连续块组)的数据。
在图1B中，块包含如在图1A中那样的数字水印，并具有一种替换的方法用于指定一个用于下一个数字水印的位置。在图1B中，在包含一个数字水印的每个块中的数据，指定包含一个数字水印的下一个块的位置。
在图1C中，块逻辑上进一步被分成子块。例如，块104逻辑上被分成四个子块。在块104内的数据可以指定下一个数字水印的块位置，以及在一个块内的子块位置。
在图1D中，块106包含一个首部108。首部是辅助信息，一般包含这样的东西作为标识和使用控制。在一个首部内的数据可以指定下一个数字水印的决位置(以及如果合适的，子块的位置)。
每个数字水印可以包含指定下一个数字水印位置的水印数据。做为选择，指定下一个数字水印位置的数据可以被包含在一个逻辑块内的辅助数据中(例如，在一个如在图1D中说明的首部中)。作为还有的其它替换，辅助数据可以被嵌入到编码的用户内容中，或者在诸如错误检测数据和错误校正数据的架空数据内。该用户内容没有象在一个数字水印中那样被修改。例如，参见美国专利5,699,434(Hogan)，以及那个专利的分案(美国专利5,828,754，和6,278,386)，它们通过引用被包含在此。例如如在Hogan的专利中示教的那样，指定下一个数字水印位置的数据可以被包含在嵌入到编码数据或者嵌入到辅助数据的数据中，被包含在包含该数字水印的块中。
下一个数字水印位置的说明可以包含一个块号。做为选择，位置的说明可以包含一个时间值(例如，包含时间信息的音乐光盘)。做为选择，位置的说明可以包含一个视频帧号和用于在一个帧内的图象元素的行列坐标。做为选择，位置的说明可以包含一个相对值(例如，跳过3个块；或者例如，跳过3个帧并且以一个135度的角度移动100个图象元素距离)。
一个块可以包含一个物理单元，例如在一个介质上的一个扇区或者轨迹。做为选择，例如如在Hogan的专利中讨论的那样，一个决可以包含一个逻辑单元，诸如一个用于错误检测和校正的编码块。做为选择，一个块可以包含一个数字视频帧。做为选择，一个块可以包含一个压缩数据的逻辑单元。一个未压缩的视频帧逻辑上被格式化到图象元素(像素)的行和列中。通常被用来数字视频压缩的离散余弦变换，把每个视频帧划分成，例如，8像素乘8像素的像素块中用于压缩。一个首部然后被加到每个压缩块中。做为选择，一个块可以包含一个连接的物理单元或者逻辑单元组，其中一个数字水印可以覆盖该组。例如，对于数字视频，一个包含数据的数字水印可以覆盖多个视频帧，在该情况中一个结合图1A-1D讨论的块是包含该数字水印的帧组。
数字水印有时涉及数据最不重要位的修改以使该数字水印是难以觉察的。然而，最不重要位对通过缩放、剪辑、压缩、和有意攻击的进一步修改是敏感的。如果修改了附加的数据更重要的位以使一个数字水印更健全，则存在有增加该数字水印可能是让一个人类观察者反对的风险。在下面的示例中，如上所述具有可变位置的数字水印允许健全的数字水印而不创建一个会被反对的人工制品。
在图2中，块200描述了一个未压缩视频数据帧。在图2中的一个数字水印可以包含至少一个对其强度实质上被修改的像素(由一个黑点描述)。可以修改多个位，或者该像素(多个)甚至可以完全用一个新值替换。
如果为许多连续的视频帧实质地修改了一个或多个像素，则它们将被一个人类观察者注意到。然而，如果短时间内和相对不频繁地出现一个或者几个像素的实质修改，以及如果在一个视频帧内的位置实质上发生了变化，则该数字水印未必是值得注意的。例如，如果修改像素仅仅在1/30秒的期限中出现，和仅仅每隔几秒重新出现，以及如果每次重新出现是在一个视频帧内的不同位置中，则它未必是值得注意的。通过有意把该水印放置在视频图像内的位置中以便减少在该水印和周围图像间的对比度可以甚至进一步减少感知的概率。这个放置能够被自动或者人工地执行。
包含在一个视频数据块中至少一个实质修改像素的数字水印可以包含指定下一个数字水印位置的数据。做为选择，下一个数字水印的位置可以被包含在一个首部中(例如，对于一个压缩块)或者在嵌入在编码数据或者架空数据中的数据中。如上讨论所述，数字水印数据可以覆盖多个数字视频帧。
包含至少一个实质上被修改的像素的数字水印数据将不会由用户内容的操作删除或者破坏，该操作，可以修改最低有效的位，例如有损压缩。如果指定下一个数字水印位置的数据通过修改最不重要位而作为该数字水印的部分被嵌入，则通过操作用户内容可以影响该位置说明数据。然而，如果指定下一个数字水印的位置的数据被包含在首部中，或者被嵌入到编码数据或者其他架空数据中，它对由用户内容操作而进行的破坏就不敏感得多了。
某些系统需要一个数字水印的存在。不用特定的模式产生一个在块之间发生变化的数字水印，将阻止添加一个水印的偶然试图。
权利要求
1.一个数据介质，包含逻辑上组织成块(100，102，104，106，200)的数据；多个在该数据内的数字水印，其中每个不同于第一个数字水印的数字水印位置在一个包含先前数字水印的数据块内被指定。
2.如权利要求1所述的数据介质，进一步包含每个不同于第一数字水印的数字水印位置在一个先前的数字水印内指定。
3.如权利要求1所述的数据介质，进一步包含每个不同于第一数字水印的数字水印位置在一个包含先前数字水印的数据块的首部(108)内指定。
4.如权利要求1所述的数据介质，该包含第一数据的数据进一步包含每个不同于第一数字水印的数字水印位置在嵌入在一个包含先前数字水印的第一数据块中的辅助数据内指定，而不用修改该第一数据。
5.如权利要求1所述的数据介质，进一步包含每块(200)包含一个视频数据帧；每个数字水印包含至少一个被实质上修改的、在视频数据中的像素。
6.一个数据介质，包含逻辑上被格式化到块(100，102)中的数据；一个被嵌入到该数据的第一块中(100)的第一数字水印；以及一个嵌入到一个第二数据块(102)中的第二数字水印，其中在该数据内的第二数字水印位置在第一个块中指定。
7.如权利要求6所述的数据介质，进一步包含在第一块内的数据指定附加数字水印的多次连续出现。
8.如权利要求6所述的数据介质，进一步包含在每个包含一个数字水印的块内的数据指定下一个数字水印的位置。
9.如权利要求6所述的数据介质，进一步包含在每个包含一个数字水印的块内的数据指定下一个数字水印的块、以及在一个块内的位置。
10.如权利要求6所述的数据介质，进一步包含第二数字水印的位置被指定为一个相对位置。
11.如权利要求6所述的数据介质，进一步包含每块(200)包含一个视频数据帧；每个数字水印包含至少一个被实质上修改的、在视频数据中的像素。
12.一种方法，包含(a)在一个第一数据块中嵌入第一数字水印；(b)在第一数据块中包含一个第二数字水印的位置；以及(c)在在步骤(b)中指定的位置处，在第二数据块中嵌入第二数字水印。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包含在一个介质上记录第一和第二数据块。
14.如权利要求12所述的方法，进一步包含传输第一和第二数据块。
15.一种方法，包含在第一视频数据帧中修改至少一个第一像素；至少部分地在第一视频数据帧中插入在第二视频数据帧中的至少一个第二像素的位置；以及在第二视频数据帧中修改至少一个第二像素。
全文摘要
在一个数据文件中的一个数字水印出现在该文件内的多个位置处。每一个数字水印的位置，不同于第一个数字水印，由一个先前的数字水印指定，或者由在和一个先前数字水印相同的逻辑块中的其他辅助信息指定。
文档编号H04N1/32GK1519792SQ03132659
公开日2004年8月11日 申请日期2003年9月30日 优先权日2003年1月31日
发明者C·R·维劳希, C R 维劳希 申请人:惠普开发有限公司