用于多媒体信号的水印处理的窗口整形函数制造技术

描述了窗口整形函数，该整形函数的积分为零。与传统的窗口整形函数相比，这一窗口整形函数改进了用于指定主机信号的质量的水印信号的鲁棒性。描述了在水印方案内适合于利用这一窗口整形函数的方法和装置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及窗口整形函数，以及将这种函数用在用于编码和解码多媒体信号，诸如音频音频、视频或数据信号中的信息的装置和方法中。多媒体信号的水印是用于另外的数据与多媒体信号一起传输的技术。例如，水印技术能用来将版权和拷贝控制信息嵌入音频信号中。水印方案的主要要求在于它不可观测性(即，在音频信号的情况下，它是听不见的)，同时难以受从信号去除水印的攻击(例如去除水印将损坏信号)。应意识到水印的鲁棒性通常是相对于嵌入水印的信号质量的折衷。例如，如果水印被牢固地嵌入音频信号中(并且由此难以移除)，那么很可能将降低音频信号的质量。已经提出了各种音频水印方案，每个具有其自己的优点和缺点。例如，一种音频水印方案是使用时间关联技术来将所需数据(例如版权信息)嵌入音频信号中。这一技术实际上是一种回波隐藏算法，其中通过求解二次方程确定回波强度。由在两个位置一个在延迟时等于7，以及一个在延迟时等于0处的自相关值生成二次方程。在检测器，通过确定在两个延迟位置处的自相关函数的比率，提取水印。WO00/00969描述了用于将辅助信号(诸如版权信息)嵌入或编码到信息主机或掩饰信号中。根据指定掩饰信号的参数的修改值的隐秘密钥，生成在特定域(时间、频率或空间)中的掩饰信号的拷贝，或掩饰信号的一部分。然后，由对应于将嵌入的信息的辅助信号修改拷贝信号，以及插回到覆盖信号中以便形成隐秘信号。在解码器中，为提取原始辅助数据，用与原始掩饰信号的拷贝相同的方式生成隐秘信号的拷贝，以及要求使用相同的隐秘密钥。然后，将最终的拷贝与所接收的隐秘信号关联，以便提取辅助信号。在这种水印方案中，将嵌入在多媒体信号中的另外的数据通常采用一系列值的形式。然后通过将窗口整形函数应用于每个值，将这种值序列转换成缓慢改变的窄频带信号。迄今为止，仅利用振铃形窗口整形函数诸如上升余弦函数(例如附图说明图1所示的Hanning窗口函数)。本专利技术的目的是提供允许比现有技术窗口整形函数改进性能的另外的窗口整形函数。在第一方面中，本专利技术提供一种生成用于嵌入多媒体主机信号中的水印信号的方法，该方法包括下述步骤取第一值序列；将窗口整形函数应用于所述值序列以便形成适合于嵌入主机信号中平滑变化的信号；其中，窗口整形函数上的积分为零。最好，窗口整形函数具有反对称时间行为。最好，窗口整形函数具有双相位行为。最好，双相位窗口包括相反极性的至少两个Hanning窗口。最好，平滑变化的信号的频谱具有的DC分量小于频谱内的任何非DC峰值的分量。最好，用宽度Ts的脉冲串表示第一序列的每个值，以便形成矩形波信号，窗口整形函数也具有宽度Ts。最好，用窗口整形函数卷积所述第一值序列以便形成所述平滑变化信号。最好，该方法进一步包括将所述平滑变化信号嵌入主机信号中的步骤。在另一方面中，本专利技术提供一种用于生成适合于嵌入主机多媒体信号中的水印信号的装置，该装置包括a)用来通过采用第一值序列，生成水印信号的信号发生器；以及b)用来将窗口整形函数应用于所述值序列以便形成适合于嵌入主机信号中的平滑变化信号的处理装置，其中，窗口整形函数上的积分为零。最好，该装置进一步包括将所述平滑变化信号嵌入主机信号中的水印嵌入装置。在另一方面中，本专利技术提供一种包括水印的多媒体信号，其中，通过将窗口整形函数应用于值序列形成的平滑变化信号，水印原始多媒体信号，窗口整形函数上的积分为零。最好，通过水印修改原始信号的时间包络。在另一方面中，本专利技术提供一种检测嵌入多媒体信号中的水印信号的方法，该方法包括步骤-接收可能通过修改主机多媒体信号的水印信号作水印处理的的多媒体信号；-通过假定水印包括已经应用窗口整形函数的值序列，从所述所接收的信号提取水印的估计值，窗口整形函数上的积分为零；以及-用水印的基准版本处理水印的估计值以便确定是否将所接收的信号作水印处理。最好，该方法进一步包括将窗口整形函数应用于所述所接收的信号的步骤，窗口整形函数上的积分为零。最好，水印信号具有有效负载，以及该方法进一步包括确定水印的有效负载的步骤。在另一方面中，本专利技术提供一种水印检测器装置，用来检测水印信号是否嵌入多媒体信号中，水印检测器包括-用来接收可能通过修改主机多媒体信号的水印信号作水印处理的多媒体信号的接收器；-提取器，用来通过假定水印包括已经应用窗口整形函数的值序列，从所述所接收的信号提取水印的估计值，窗口整形函数上的积分为零；以及-用来用水印的基准版本处理水印的估计值以便确定是否对所接收的信号作水印处理。最好，该装置进一步包括用来将窗口整形函数应用于所述所接收的信号的单元，其中，窗口整形函数上的积分为零。为更好地理解本专利技术，以及显示如何实施本专利技术的实施例，现在通过例子参考附图对本专利技术进行描述，其中图1示例说明用在现有技术中的Hanning窗口整形函数；图2示例说明根据本专利技术的优选实施例的双相位窗口整形函数，其中两个正负半周的波形为Hanning窗口函数；图3示例说明用于分别用Hanning窗口整形函数和双相位窗口整形函数调节的序列wdi＝{1，1，-1，1，-1，1}的频谱；图4示例说明通过用图2所示的双相位窗口整形函数调节序列wdi形成的序列wi，以及wi(∫wi)的运行积分；图5示例说明通过用Hanning窗口整形序列wdi形成的序列wi以及wi(∫wi)的运行积分；图6是示例说明根据本专利技术的实施例的水印嵌入装置的图7图示了用在一个优选实施例中的信号部分提取滤波器H；图8a和8b分别图示了将图7所示的滤波器H的典型的振幅和相位响应表示为频率的函数；图9图示了有效负载嵌入和水印调节阶段；图10是示例说明图9的水印调节装置Hc的一个可能实现的细节的图，包括在每个阶段的相关信号的图；图11是根据本专利技术的实施例，示例说明水印检测器的图；图12图示表示用于结合双相位窗口整形函数使用的图11的白化滤波器Hw；上升余弦整形窗口函数使用的图8的白化滤波器Hw；图13表示从图11所示的水印检测器的相关器输出的相关函数的典型波形；以及图14示例说明根据本专利技术的另一实施例的另外的窗口整形函数。图2图示了根据本专利技术的优选实施例，作为时间函数的窗口整形函数。在窗口整形函数上的积分为零，即，函数的全部正区域积分等于总的负区域积分(以便平均区域为零)。窗口整形函数为具有反对称时间特性的双相位函数，其中窗口函数的每个半周是Hanning窗口函数。已经示出了在水印方案内使用这一窗口整形函数以便提供与使用图1所示的Hanning窗口整形函数相比具有改进的性能。图3示例说明对应于分别通过Hanning和双相位窗口整形函数调节的水印序列(wdi＝{1，1，-1，1，-1，1})的频谱。如所看到的，用于Hanning窗口调节水印序列的频谱在频率f＝0时具有最大值，而用于双相位整形水印序列的频谱在f＝0时具有最小值，即，它具有非常小的DC分量。在许多实例中，有用信息仅包含在水印的非DC分量中。因此，对增加相同的水印能量，用双相位窗口调节的水印将比通过Hanning窗口整形函数调节的水印具有更多的有用信息。因此，双相位窗口在相同鲁棒性下能提供较高的可听性性能，或相反，在相同的可听性质量情况下，具有更好的鲁棒性。图4示例说明用于通过图2所示的双相位窗口整形函数调节的序列wdi的正规化积分(如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生成用于嵌入多媒体主机信号中的水印信号的方法，该方法包括步骤：取第一值序列；将窗口整形函数应用于所述值序列以便形成适合于嵌入主机信号中的平滑变化信号；其中，窗口整形函数上的积分为零。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AN勒姆马，JF阿普里，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]