DE10218946A1 - Verfahren zur Anbringung eines Wasserzeichens in einem Bild - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Anbringung eines Wasserzeichens in einem Bild, wobei das Bild als Information über eine Datenleitung übertragen wird, wobei einzelnen in Teilinformation repräsentierten Bildbereichen (Bildobjekten) im Hinblick auf ihren jeweiligen Informationsgehalt unterschiedliche Prioritäten zugeteilt werden, wobei dem Bild ein akustisches Signal (Tonfolge) mit abgrenzbaren Toninhalten zugeordnet sein kann, wobei vor der Übertragung ein in dem Bild mit definierter Priorität belegtes und somit für die zu übertragende Information wenig relevantes Bildobjekt und/oder ein abgegrenztes Tonobjekt ausgewählt wird und wobei dieses Objekt ausgeschnitten und durch ein anderes das Wasserzeichen beinhaltendes Objekt (Wasserzeichenobjekt) ersetzt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung eines Wasserzeichens in einem Bild, wobei das Bild als insbesondere digitale Information über eine Datenleitung übertragen wird und wobei einzelnen in Teilinformation repräsentierten Bildbereichen (Bildobjekten) im Hinblick auf ihren jeweiligen Informationsgehalt unterschiedliche Prioritäten zugeteilt werden, wobei dem Bild ein akustisches Signal (Tonfolge) mit abgrenzbaren Toninhalten zugeordnet sein kann.
• Bilder, Töne und Videos werden in zunehmendem Maße digital übertragen. Dies gilt einerseits für Business-to-Consumer- Anwendungen, wie beispielsweise das digitale Fernsehen oder das Internet, und andererseits für Business-to-Business- Anwendungen, wie Electronic Cinema. Zur Gewährleistung der Unversehrtheit von derartigen Dokumenten und zur Wahrung des das Copyrights sind verschiedene Verfahren zur Anbringung von digitalen Wasserzeichen auf den Medien bekannt. Viele der bekannten Wasserzeichenverfahren für Videos arbeiten mit dem unkomprimierten Video und sind Erweiterung von Verfahren, die zunächst für Einzelbilder entwickelt wurden. Die meisten bekannten Verfahren basieren auf dem Grundgedanken, das Wasserzeichen für den Betrachter unsichtbar auszubilden, so daß es sich, wenn überhaupt, nur durch vergleichsweise aufwendige Methoden entschlüsseln läßt. Der Nachteil der bekannten Verfahren ist, daß sie, um diese Voraussetzungen zu erfüllen, aufwendiger und damit teurer Kodierungstechniken bedürfen.
• Durch die Verfügbarkeit effizienter Datenkompressionsverfahren wie JPEG, MPEG-1, MPEG-2, MP3 oder MPEG-4 ist es heute möglich, audiovisuellen Content auch übers Internet zu verteilen. Dadurch steigt die Piraterie in Form unautorisierter Verteilung dieses Contents stark an. Als Beispiel sei der Film "Star Wars Episode 1" angeführt, der bald nach seinem Kinostart in den USA und noch vor seinem Start in Europa auf diversen Servern im Internet in stark komprimierter, aber akzeptabler Qualität verfügbar war. Diese Raubkopie wurde mit Hilfe eines Camcorders im Kino aufgezeichnet und anschließend digitalisiert und komprimiert. Bei so hohen Kompressionsraten wie im angeführten Beispiel versagen bekannte Schutzverfahren wie die digitalen Wasserzeichen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Anbringung von Wasserzeichen auf Bildern, insbesondere auf digitalen Bildfolgen wie Filmen oder Sendungen, zu schaffen, das sich mit einfachen Mitteln umsetzen und automatisieren läßt, zuverlässig arbeitet und die Anbringung auch individuell einem Betrachter zugeordneter Wasserzeichen ermöglicht. Zudem sollte das Verfahren möglichst resistent gegen jegliche Kompression sein.
• Diese Aufgabe wird durch Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
• Der erfinderische Grundgedanke liegt darin, bestimmte Bildobjekte und/oder abgegrenzte Tonobjekte durch Wasserzeichen(objekte) zu ersetzen, wobei in Kauf genommen oder sogar beabsichtigt ist, daß diese Wasserzeichen vom Betrachter bzw. dem Hörer relativ schnell registriert werden.
• Bei den Objekten kann es sich um für den Betrachter unbedeutende aber auch um bedeutende Objekte im Bild oder in der akustischen Untermalung handeln. Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei analog als auch bei digital zu übertragenden Einzelbildern eingesetzt werden. Besonders effektiv läßt es sich jedoch im Fall digitaler vorliegender audiovisueller Information umsetzen.
• Es ist jedoch vorteilhaft, es bei einer zeitlichen Abfolge von Einzelbildern (Bildfolge), insbesondere bei Videofilmen oder Videofilmsequenzen, anzuwenden, die in einer objektbezogenen Komprimierung, insbesondere in MPEG-4-Format, übertragen werden. Bei dieser Komprimierung sind schon einzelne Objekte definiert und es ist auf einfache Weise möglich, ein solches definiertes Objekt durch das Wasserzeichenobjekt zu ersetzen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch realisiert, daß in einem Bild, wie bei der MPEG-4 Komprimierung üblich, zunächst unterscheidbare Objekte vor der Übertragung herausgegriffen werden und jedem Objekt eine andere Bedeutung (Priorität) zugemessen wird. Sich nicht verändernde Objekte werden mit einer geringen Priorität belegt und entweder stark komprimiert oder nur einmalig als Einzelbild übertragen werden. Dabei sind Verluste in der Authentizität bei solchen Objekten, wie sie beispielsweise Zuschauer bei einem Fußballspiel darstellen, akzeptabel. In der Menge der Zuschauer kann ohne weiteres ein bestimmter Zuschauer herausgegriffen und durch einen anderen ersetzt werden. Als Beispiel wird in diesem Zusammenhang auch gerne eine Nachrichtensprecherin angeführt, deren bewegtes Gesicht als Blickfang eine hohe Priorität aufweist, während dem von ihr benutzten statischen Mikrophon, das für den Zuschauer uninteressant ist, eine niedrige Priorität zuzumessen ist.
• Ein solches für das restliche Bild unbedeutendes Bildobjekt wird dann erfindungsgemäß ausgeschnitten und durch ein anderes, das Wasserzeichen beinhaltendes Objekt gleicher Ausmaße (Wasserzeichenobjekt), ersetzt.
• Es ist anzumerken, daß es sich im Rahmen der Erfindung um eine gezielte und für das eine Bild individuelle Ersetzung handelt, die nicht mit einer einfachen Überblendung, beispielsweise durch das Kennzeichen des Fernsehsenders in der oberen linken Ecke des Bildes, zu verwechseln ist. Erfindungsgemäß könnte das Mikrophon im genannten Beispiel ausgeschnitten und durch ein anderes Objekt, beispielsweise das Mikrophon mit aufgedrucktem Namen des Betrachters, ersetzt werden. Dem Mikrophon könnte auch eine andere Farbe zugedacht werden, was dem Betrachter nur im Vergleich mit dem Original auffallen würde.
• Eine ähnliche Vergabe von Prioritäten wird bekanntlich im MPEG-4-Standard genutzt, bei dem z. B. Multimediasequenzen in ihre Bestandteile zerlegt werden. Mit diesem Standard ist es in dem oben genannten Beispiel möglich, eine Nachrichtensendung in die Komponenten Nachrichtensprecher- Sprache, Nachrichtensprecher-Körper, Nachrichtensprecher- Gesicht und Hintergrund sowie Videosequenz zu zerlegen. Die Nachrichtensprecher-Sprache wird dabei als Text übertragen, der in einem Endgerät, beispielsweise einer sogenannten Set- Top-Box (Dekoder-Box), wieder in Sprache umgewandelt wird. Der Körper des Nachrichtensprechers wird als grobes Drahtmodell mit Bewegungen und einem Anzug als "Skin-", und das Nachrichtensprecher-Gesicht als feines Drahtmodell mit der Mimik und dem Wunschgesicht als "Skin" übertragen, während der Hintergrund als JPEG-Standbild und die Videosequenz der Berichterstattung als MPEG-2-Video übertragen wird. Ein MPEG-4 Dekoder könnte erfindungsgemäß an bestimmten Objekten Veränderungen vornehmen, bevor die Videosequenz ausgestrahlt wird. In diesem Beispiel kann die Anbringung des Wasserzeichens im komprimierten Zustand der Bild- und/oder Tonfolge vorgenommen werden, wobei die Anbringung zentral vor dem Versenden oder dezentral nach der Ankunft der Daten im Endgerät erfolgen kann.
• Im Fall des genannten digitalen Kinofilmes "Star Wars Episode 1" hätte der im Vorführgerät vorhandene MPEG-4 Dekoder bestimmte gekennzeichnete Objekte automatisch auswählen und ihnen eine individuelle Prägung geben können. So wäre es beispielsweise möglich gewesen, die Gesichtsfarbe eines gezeigten Roboters zu verändern. Eine solche Veränderung hätte dem Kino, in dem der Film aufgenommen wurde, individuell zugeordnet werden können. Wäre die Raubkopie im Internet aufgetaucht, hätte der Kinobetreiber wegen seiner Nachlässigkeit im Hinblick auf ungenehmigte Mitschnitte durch Camcorder zur Rechenschaft gezogen werden können. Diese Erfindung macht es somit möglich, einen Content durch offensichtliche aber nicht störende Markierungen zu schützen bzw. eine Raubkopie zu ihrem Urheber zurückzuverfolgen. Diese Art der Markierung ist einfach anzubringen und robust gegenüber einer Komprimierung. Sie ließe sich auch leicht wieder entfernen, wobei der Aufwand jedoch in keinem Verhältnis zum Erfolg stünde.
• Es ist vorteilhaft, wenn neben der das Bild repräsentierenden Information zusätzlich noch die Identifikation des ausgewählten Objektes übertragen wird, mit der dieses nach der Übertragung innerhalb des Bildes identifiziert werden kann. Beispielsweise könnten die Frames, die das ausgewählte Objekt zeigen, markiert werden oder das Objekt wird innerhalb eines Bildes anhand seiner Matrixpunkte definiert. So bekommt das zur Dekodierung eingesetzte Endgerät, beispielsweise die Set-Top-Box, der PC oder der digitale Projektor, das die Digital-Analog-Umwandlung übernimmt, neben der Bildinformation noch die Zusatzinformation, welchem Objekt das Wasserzeichen aufgeprägt werden kann. Derartige Geräte zeichnen sich im Allgemeinen durch die Fähigkeit aus, digitale Berechnungen und damit auch digitale Transformationen des Bildes im beschränkten Umfang durchführen zu können.
• Der Film wird also erst am Endgerät des privaten Nutzers (individuell) markiert. Nähme dieser den Film per Videorecorder auf und würde ihn verbreiten, ließe sich die Spur zu dem registrierten Endgerät, das die individuelle Markierung anbrachte, zurückverfolgen. Es ist also vorteilhaft, das individuelle Wasserzeicheobjekt zu registrieren, damit der Rückschluß auf den ursprünglich angesprochenen Betrachter, also beispielsweise den einzelnen Fernsehzuschauer, möglich ist. Da nicht davon auszugehen ist, daß dieser Nutzer über die Möglichkeiten verfügt, das Wasserzeichen zu entfernen, ist das Ziel der Erfindung erreicht. In diesem Fall könnte das Wasserzeichen ein dem Betrachter individuell zugeordnetes Objekt, beispielsweise ein Label mit seiner Anschrift oder sein Gesicht sein, mit dem das ursprünglich im Bild vorhandene Objekt geringer Priorität ersetzt wird. Bei der Ersetzung durch derart individuelle Objekte, läßt sich die Erfindung auch für Werbung zu nutzen.
• Zusammenfassend läßt sich ein genereller Gedanke der Erfindung auch derart darstellen, daß ein Verfahren zur individuellen Kennzeichnung von MPEG-4-codierten Filmen geschaffen ist, mit dem den einzelnen MPEG-Objekten, die bei der Zerlegung entstehen, unterschiedliche Prioritäten zugeordnet werden, die ihre visuelle Bedeutung beschreiben, wobei zusätzliche Parameter mit dem MPEG-4-Strom mit übertragen werden, die beschreiben, welche Objekte verändert oder verschöben werden und auf welche Art dies geschieht. Die Erfindung knüpft also an Ideen aus dem MPEG-4-Standard an, bei dem audiovisuelle Szenen in einzelne Objekte zerlegt, getrennt codiert und übertragen werden. Am Endgerät liegt dann eine Szenenbeschreibung vor, die es diesem ermöglicht, die einzelnen Objekte wieder korrekt zu einem Bild zusammenzusetzen.
• Wie mehrfach dargelegt besteht die Erfindung darin, Prioritäten an diese Objekte zu vergeben. Die Priorität sagt dabei aus, wie wichtig ein Objekt in einer bestimmten Szenenbeschreibung ist. Objekte mit niedriger Priorität können in der Szene verschoben oder verändert werden, ohne daß der Betrachter dies als störend empfinden würde. Ein Beispiel hierfür wäre ein Zuschauer in einem Fußballerspiel, wobei ein Fußballspieler eine sehr hohe Priorität hat. Eine individuelle Markierung kann nun in ein Video eingebettet werden, indem das Wiedergabegerät Objekte niedriger Priorität gemäß einem durch einen Algorithmus vorgegebenen Wert verschiebt. So entsteht so ein sichtbares aber unauffälliges Wasserzeichen. Ein Beispiel für die Verschiebung eines Objekts wäre ein Zuschauer in einem Fußballspiel, der für den Konsum des Spiels uninteressant ist. Ein Beispiel für die Änderung eines Objekts ist die Änderung der Farbe des Anzugs des Nachrichtensprechers oder eine Änderung des Winkels, aus dem eine Lichtquelle das 3D-Modell des Sprechers beleuchtet.
• Dieses sichtbare Wasserzeichen bleibt auch bei Konvertierung in andere Formate erhalten. Es wird nur dann zerstört, wenn die Qualität des Contents so verschlechtert wird, daß die leichten Verschiebungen oder Veränderungen an dem markierten MPEG-4-Objekt nicht mehr unterschieden werden können.

Claims (12)

1. Verfahren zur Anbringung eines Wasserzeichens in einem Bild, wobei das Bild als Information über eine Datenleitung übertragen wird, wobei einzelnen in Teilinformation repräsentierten Bildbereichen (Bildobjekten) im Hinblick auf ihren jeweiligen Informationsgehalt unterschiedliche Prioritäten zugeteilt werden und wobei dem Bild ein akustisches Signal (Tonfolge) mit abgrenzbaren Toninhalten zugeordnet sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Übertragung ein in dem Bild mit definierter Priorität belegtes und somit für die zu übertragende Information wenig relevantes Bildobjekt und/oder ein abgegrenztes Tonobjekt ausgewählt wird und daß dieses Objekt ausgeschnitten und durch ein anderes das Wasserzeichen beinhaltendes Objekt (Wasserzeichenobjekt) ersetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der das Bild repräsentierenden Information die Identifikation des ausgewählten Objektes übertragen wird, mit der dieses bei der Übertragung des Bildes identifiziert werden kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zeitliche Abfolge von Einzelbildern (Bildfolge), insbesondere ein Videofilm oder eine Videofilmsequenz mit Tonspur, in einer objektbezogenen Komprimierung, insbesondere in MPEG-4, übertragen wird, wobei ein Objekt mit definierter Priorität durch das Wasserzeichenobjekt ersetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbringung des Wasserzeichens in einem komprimierten Zustand der Bildfolge vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Objekte mit niedriger Priorität ersetzt werden.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserzeichen zumindest im Vergleich zum Original für den Betrachter offensichtlich erkennbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserzeichen ein dem Betrachter individuell zugeordnetes Objekt ist, das das ursprüngliche Objekt geringer Priorität ersetzt.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Austausch des Bildobjektes gegen das Wasserzeichenobjekt durch ein dem Betrachter zur Verfügung stehendes Endgerät bewerkstelligt wird, wobei dieses Gerät das zum Austausch vorgesehene Objekt anhand der mitgesendeten Identifikation erkennt und durch ein ihm intern zur Verfügung stehendes Wasserzeicheobjekt ersetzt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Endgerät, beispielsweise dem Fernsehgerät oder dem Computer, ein Zusatzgerät (Set-Up-Box) zugeordnet ist, das den Austausch vornimmt.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das individuelle Wasserzeicheobjekt registriert ist und Rückschlüsse auf den ursprünglich angesprochenen Betrachter zuläßt.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersetzung einer Verschiebung eines Objektes im Bild gleichkommt.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bild und/oder der Ton in digitaler Form vorliegt.