JP2004023183A - Multiple electronic watermark embedding apparatus and program therefor - Google Patents

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JP2004023183A JP2002171884A JP2002171884A JP2004023183A JP 2004023183 A JP2004023183 A JP 2004023183A JP 2002171884 A JP2002171884 A JP 2002171884A JP 2002171884 A JP2002171884 A JP 2002171884A JP 2004023183 A JP2004023183 A JP 2004023183A
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digital watermark
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digital
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Takamitsu Ogami
大上 貴充
Masaomi Nakajima
中嶋 正臣
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure the detection accuracy of a lower-layer watermark in multiple electronic watermarking while avoiding interference between the upper-layer watermark and the lower-layer watermark. <P>SOLUTION: A multiple electronic watermark embedding apparatus produces an electronic watermark for a lower-layer of a content, and another electronic watermark for an upper-layer of the identical content, being capable of independent detection of these electronic watermarks. The multiple electronic watermark embedding apparatus includes a unit block dividing section 13 dividing the target content data for electronic watermarking into each embedding unit, and an electronic watermark padding section 15 for electronic watermarking by switching an electronic watermark produced according to a first method and an electronic watermark produced according to a second method on a padding unit basis, when an electronic watermark is to be produced for the upper layer of the target content. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一コンテンツの下層に電子透かしを埋め込み、更に上層に電子透かしを埋め込み、それぞれ独立してその電子透かしを検出可能な多重電子透かし埋め込み装置及びそのプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
画像や映像のディジタルコンテンツに電子透かしを埋め込む手法は多く発表されており、これらの技術をより応用的に利用するために、既に電子透かしが埋め込まれているコンテンツに対し、さらに電子透かしを埋め込むといった、多重電子透かし方式が提案されている。
図5に多重電子透かしの概念図が示されている。図5に示されるように、同一コンテンツデータ51に対して多重に電子透かしを埋め込み、それぞれを独立に検出することを可能とするものであり、ここでは、先に埋め込む透かしを下層透かし52、後から埋め込む透かしを上層透かし53と呼ぶ。
これは、例えば、「加地朋之,永川 忍:“ディジタルコンテンツ配信システムにおける多重電子透かしの実現”,情報処理学会第62回全国大会公演論文集1R−0.5(2001)」(文献1)に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記した文献1では、後に埋め込む電子透かし(上層透かし53)の上書きにより、先に埋め込まれていた透かし(下層透かし52)の情報が破壊されるという課題を残す。下層透かし52、上層透かし53には、基本的にどのような電子透かし方式であっても利用することが可能であるが、多重に埋め込むことを考慮せずに開発された電子透かしを上層透かし53とした場合、上書きにより下層透かし52の情報を破壊してしまう可能性が高くなる。
多重電子透かし用に、下層透かし52、上層透かし53を一式として考案することは可能であるが、現状、既に実用化されている電子透かしを下層透かし52とし、上層透かし53を重畳するといった需要のほうが多い。そこで、多重に埋め込みを行うことを前提とせずに開発されている従来手法と非干渉性を持つ上層透かし53が必要となる。
【0004】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かし53を埋め込む際、例えば、標本値直接操作型電子透かし方式に従い埋め込まれる電子透かしと、周波数成分操作型電子透かし方式に従い埋め込まれる電子透かしを、埋め込み単位ブロックで両者を切り替えて埋め込むことにより、上層透かし53と下層透かし52の干渉を極力回避し、下層透かし52の検出精度を確保した、多重電子透かし埋め込み装置及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために本発明は、同一コンテンツの下層に電子透かしを埋め込み、更に上層に電子透かしを埋め込み、それぞれ独立してその電子透かしを検出可能な多重電子透かし埋め込み装置であって、前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツデータを埋め込み単位ブロックに分割する単位ブロック分割手段と、前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際、第1の方法に従い埋め込まれる電子透かしと第2の方法に従い埋め込まれる電子透かしを、前記埋め込み単位ブロックで両者を切り替えて埋め込む電子透かし埋め込み手段、を備えたことを特徴とする。
【0006】
本発明によれば、電子透かしの埋め込み手段が、電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際、第1の方法に従い埋め込まれる電子透かしと第2の方法に従い埋め込まれる電子透かしを、単位ブロック分割手段により分割された埋め込み単位ブロックで両者を切り替えて埋め込むことにより、上層透かしと下層透かしの干渉を極力回避し、下層透かしの検出精度を確保することができる。
【0007】
また、本発明において、前記第1の方法は、前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの画素毎の輝度値、もしくはRGB値をサンプリングした情報を操作することにより電子透かしを埋め込む標本値直接操作型とし、前記上層に電子透かしを埋め込む際、前記下層の電子透かしが埋め込まれる可能性の高い特徴部分を回避すること、を特徴とする。
【0008】
また、本発明において、前記第2の方法は、フーリエ変換、離散コサイン変換、ウェーブレット変換といった周波数変換方式を用い、前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの画素毎の輝度値、もしくはRGB値をサンプリングした情報から得られる周波数成分の振幅値を操作することにより電子透かしを埋め込む周波数成分操作型電子透かしとし、前記上層に電子透かしを埋め込む際、前記下層の電子透かしが埋め込まれる可能性の高い周波数帯域を回避すること、を特徴とする。
【0009】
上記した課題を解決するために本発明は、同一コンテンツの下層に電子透かしを埋め込み、更に上層に電子透かしを埋め込み、それぞれ独立してその電子透かしを検出可能な多重電子透かし埋め込み装置に用いられる電子透かし埋め込みプログラムであって、前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツデータを埋め込み単位ブロックに分割するステップと、前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際、第1の方法に従い埋め込まれる電子透かしと第2の方法に従い埋め込まれる電子透かしを、前記埋め込み単位ブロックで両者を切り替えて埋め込むステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0010】
また、本発明において、前記埋め込み単位ブロック内の画素の特徴によりブロック種別を求め、そのブロック種別に基づき定義される埋め込み規則に従って埋め込み手法を選択するステップ、を更に備え、前記各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の多重電子透かし埋め込み装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
本発明の多重電子透かし埋め込み装置は、画像入力部11と、単位ブロック分割部13と、識別部14と、電子透かし埋め込み部15と、画像出力部16で構成される。
【0012】
画像入力部11は、図示しない画像蓄積部から処理を行いたい画像を選択し、その画像から輝度データを取り出す。単位ブロック分割部13は、電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツデータを埋め込み単位ブロックに分割して識別部14へ供給する。
【0013】
識別部14は、そのブロック単位に特徴量を算出してブロック種別(輪郭、高周波部分、平坦部分、留意部分)を識別し、ブロック単位に埋め込み強度を算出し、電子透かし埋め込み部15へ供給する。
電子透かし埋め込み部15は、電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際に、後述する標本値直接操作型に従い埋め込まれる電子透かしと、周波数成分操作型に従い埋め込まれる電子透かしを、単位ブロック分割部13により指定された埋め込み単位ブロックで両者を切り替えて埋め込む機能を持つ。画像出力部16は、多重電子透かしが埋め込まれたディジタルコンテンツを図示せぬディスプレイや画像蓄積部へ出力する。
【0014】
ところで、画像や映像のディジタルコンテンツを対象とした電子透かしで一般的に埋め込みに用いられる領域は、画像や耐性の確保という観点から、限られた領域となる。そのため、その最も一般的に用いられる領域を極力避けて埋め込む領域を選択し、電子透かしの埋め込みを実現することで、先に埋め込まれていた下層透かしとの干渉を抑えた上層透かしを実現できる。
現在、画像や映像に対する電子透かしとして主に用いられている手法は、標本値直接操作型電子透かし方式と、周波数成分操作型電子透かしに大別できる。標本値直接操作型電子透かし方式の代表的な手法として、IBMが提唱しているパッチワーク手法が、周波数成分操作型電子透かし方式の代表的な手法として、NTTが提唱しているDCTを用いた手法がある。
前者は、W.Bender,D.Gruhl,N.Morimoto:“Techniques for data hiding”,Proceedings of SPIE vol.1, 2020, pp.2420−2440(1995)(文献2)に、後者は、中村高雄,小川宏,高嶋洋一:“ディジタル画像の著作権保護のための周波数領域における電子透かし方式”,暗号と情報セキュリティシンポジウム,SCIS,97−26A(1997)(文献3)に開示されている。
【0015】
上記した標本値直接操作型電子透かし方式を要約すれば、画素毎の輝度値やRGB値など、サンプリングされた情報を操作することで透かし情報を埋め込む方式である。
また、周波数成分操作型電子透かし方式を要約すれば、フーリエ変換、離散コサイン変換、ウェーブレット変換などの周波数変換手法によって透かし埋め込み先の画像の標本値(輝度値や、RGB値など)から得られた周波数成分の振幅値を操作することで透かし情報を埋め込む方式であり、埋め込み操作後は逆変換によって画像の状態に戻すことで透かし入りのコンテンツを制作する。
上記した標本値直接操作型電子透かし方式、周波数成分操作型電子透かし方式のいずれも既存の技術である。
【0016】
本発明では、標本値直接操作型電子透かし方式においては空間的な埋込み位置を、周波数成分操作型電子透かし方式においては埋込む周波数帯域を変えることによって、下層透かしとの非干渉を実現させることとする。
しかしながら、埋め込み位置を完全に特定することは非常に困難であるため、少なからず下層透かしの埋め込み領域にも透かしを重畳してしまう。そこで、上層透かしを埋め込まない領域を設けることで、下層透かしが完全に残存する領域を確保し、下層透かしの検出精度を確保している。
また、下層透かしの方式と類似の手法で上層透かしを重畳した場合には、下層透かしの透かし情報を上書きによって破壊してしまう可能性が高くなる。そこで、両手法を併用し互いに補完することで、下層透かしが標本値直接操作型、周波数成分操作型のどちらの手法によるものであっても、電子透かし情報が残るようにしている。
【0017】
以下、図2、図3を使用して本発明実施形態について詳細に説明する。図2は、本発明による電子透かしの埋め込みパターンの例を説明するために引用した図である。ここで、埋め込み対象となるディジタルコンテンツデータは、静止画像あるいは、映像コンテンツから抽出したフレーム画像とする。
まず、図5に示す多重電子透かしにより、コンテンツデータ51に対して下層透かし52と上層透かし53を埋め込む。下層透かし52としては、現在、一般に用いられている方式を用いる。特にこの透かしの上に別の透かしを重畳することを考慮して開発されたものでないものを対象とする。そして、下層透かし52との干渉を抑えた上層透かし53を以下の手法によって実現する。
【0018】
すなわち、第一は、埋め込みを行わない領域を設ける。このためには、透かし埋め込みをブロック単位で行い、透かしを埋め込まないブロックを設ける必要がある。図2にその例が示されている。
ここでは複数手法を組み合わせてこれを実現している。例えば、標本値直接操作型と周波数成分操作型を併用し、ブロック単位で埋め込み手法を切替える。具体的には、従来手法で埋め込みに使われていないと予想される領域に埋め込むものであり、標本値直接操作型においては埋込み位置を、周波数成分操作型においては埋込む周波数帯域を、それぞれ、一般的な手法で用いられている領域を回避しながら埋め込む。図2に、埋め込み単位ブロック毎、交互にそれぞれパターンを変えて示してある。
【0019】
標本値直接操作型では、やや煩雑なブロックに最も多く透かし情報を埋め込み、周波数成分操作型では、周波数成分の中周波数領域に最も多く透かし情報を埋め込む。例えば、周波数変換手法として、8×8画素での離散コサイン変換(DCT)を用いた場合、図3に示す中周波数領域に埋め込みを実施する。
図3は、DCT成分における電子透かしの埋め込み位置を説明するために引用した図であり、低周波領域が従来手法で主に用いられている領域であり、高周波領域がJPEG、MPEG等の非可逆圧縮により情報が削られる領域である。そこで、中周波領域を本発明で用いる領域とする。
【0020】
以下、図4に示すフローチャートを参照しながら図1に示す本発明実施形態の動作について詳細に説明する。ここに示すフローチャートは、具体的には、本発明の多重電子透かし埋め込みプログラムの処理手順を示す。
まず、画像入力部11は、透かし埋め込み対象となる画像データを図示せぬ画像蓄積部から取り込み(S41)、単位ブロック分割部13へ供給する。
単位ブロック分割部13では、電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツデータを埋め込み単位ブロックに分割して識別部14へ供給する(S42)。識別部14では、そのブロック単位に特徴量を算出してブロック種別(輪郭、高周波部分、平坦部分、留意部分)を識別し、ブロック単位に埋め込み強度を算出し、電子透かし埋め込み部15へ供給する(S43)。また、識別されたブロック種別に基づきあらかじめ定義された埋め込み規則に従って埋め込み手法の選択を行い、電子透かし埋め込み部15に指示を行う(S44)。
【0021】
電子透かし埋め込み部15では、図2、図3に示されるように、電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際に、標本値直接操作型に従い埋め込まれる電子透かしと、周波数成分操作型に従い埋め込まれる電子透かしを、単位ブロック分割部13により指定された埋め込み単位ブロックで両者を切り替えて埋め込む。
具体的に、標本値直接操作型であれば、輪郭については電子透かしの埋め込み強度を大とし、高周波部分であれば電子透かしの埋め込み強度を中とし、平坦部分及び留意部分であれば電子透かしの埋め込み強度を小としてそれぞれ埋め込む(S45、S46)。また、周波数成分操作型であれば、まずは、周波数変換を行い(S45、S47)、図3に示されるように中周波数領域に埋め込みを実施し、逆変換する(S48、S49)。
【0022】
なお、電子透かしを埋め込まない領域であれば、何の操作も行わず、画像出力部16を介し、多重電子透かしが埋め込まれたディジタルコンテンツを図示せぬディスプレイや画像蓄積部へ出力する(S50)。
ここで、ブロック種別で、高周波部分とは、隣接する画素間の輝度の変化が激しい領域を、平坦部分とは、微小である領域を、留意部分とは、人間がものの形を認識する際に意識する輪郭上の目立つ箇所(例えば、角や線分あるいは曲線が連結している部位)のことをいう。
【0023】
以上説明のように本発明は、電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際、例えば、標本値直接操作型電子透かしに従い埋め込まれる電子透かしと、周波数成分操作型電子透かしに従い埋め込まれる電子透かしを、埋め込み単位ブロックで両者を切り替えに埋め込むことにより、上層透かしと下層透かしの干渉を極力回避し、下層透かしの検出精度を確保したものである。
なお、図1に示す画像入力部11、単位ブロック分割部13、識別部14、電子透かし埋め込み部15、画像出力部16のそれぞれが持つ機能を実現するためのプログラムを、それぞれコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませ、当該コンピュータが上記プログラムを逐次読み出し実行することによって、本発明の多重電子透かし埋め込み装置が構築される。また、ここでいうコンピュータシステムとは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【0024】
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【0025】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
【0026】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明のように本発明によれば、電子透かしの埋め込み対象となるディジタルコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際、例えば、標本値直接操作型電子透かしに従い埋め込まれる電子透かしと、周波数成分操作型電子透かしに従い埋め込まれる電子透かしを、埋め込み単位ブロックで両者を切り替えに埋め込むことにより、上層透かしと下層透かしの干渉を極力回避し、下層透かしの検出精度を確保することができる。
【0028】
なお、電子透かしは、ディジタルコンテンツの不正利用防止や著作権管理に活用されているが、各社各種各様の方式があり、ディジタルコンテンツのみから埋め込まれている透かしの方式を特定することは出来ないため、あらかじめどの方式で埋め込まれたものかを情報として持っていないと埋め込んだ透かし情報を検出するのが困難であるといった問題もあったが、上記した本発明の多重電子透かしを用いることで、既存の電子透かしが埋め込まれたディジタルコンテンツに対し、そのコンテンツがどの方式で埋め込まれているのかを情報として埋め込むといったモデルを実現することができ、この問題を解決することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多重電子透かし埋め込み装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
【図2】本発明による電子透かしの埋め込みパターンの例を説明するために引用した図である。
【図3】DCT成分におけるおける電子透かしの埋め込み位置を説明するために引用した図である。
【図4】図1に示す本発明実施形態の動作を説明するために引用したフローチャートである。
【図5】多重電子透かしの概念を説明するために引用した図である。
【符号の説明】
11…画像入力部、13…単位ブロック分割部、14…識別部、15…電子透かし埋め込み部、16…画像出力部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiplex digital watermark embedding device capable of embedding a digital watermark in a lower layer of the same content, further embedding a digital watermark in an upper layer, and independently detecting the digital watermark, and a program therefor.
[0002]
[Prior art]
Many techniques for embedding digital watermarks in digital contents of images and videos have been announced. In order to use these technologies more practically, digital watermarks have already been embedded in digital watermarks. A multiple digital watermarking scheme has been proposed.
FIG. 5 shows a conceptual diagram of the multiple digital watermark. As shown in FIG. 5, multiple digital watermarks are embedded in the same content data 51, and it is possible to detect each of them independently. Here, the watermark to be embedded first is a lower watermark 52, and Is referred to as an upper watermark 53.
This is described in, for example, "Tomoyuki Kaji, Shinobu Nagakawa:" Realization of Multiple Digital Watermarking in Digital Content Distribution System ", IPSJ 62nd Annual Convention Performance Papers 1R-0.5 (2001)" (Reference 1). It has been disclosed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned document 1, there is a problem that the information of the watermark (the lower watermark 52) embedded earlier is destroyed by overwriting of the digital watermark (the upper watermark 53) to be embedded later. Basically, any digital watermarking method can be used for the lower watermark 52 and the upper watermark 53. However, a digital watermark developed without considering multiple embedding is used as the upper watermark 53. In this case, there is a high possibility that the information of the lower watermark 52 will be destroyed by overwriting.
Although it is possible to devise a lower watermark 52 and an upper watermark 53 as a set for multiplex digital watermarking, there is currently a demand for a digital watermark that has already been put into practical use as the lower watermark 52 and superimposing the upper watermark 53. There are more. Therefore, an upper watermark 53 that is incoherent with the conventional method developed without assuming that multiple embedding is performed is required.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when embedding the digital watermark 53 in the upper layer of the content to be embedded with the digital watermark, for example, the digital watermark embedded according to the sample value direct operation type digital watermarking method, By embedding a digital watermark to be embedded in accordance with the component operation type digital watermarking method by switching between the two in an embedding unit block, interference between the upper watermark 53 and the lower watermark 52 is avoided as much as possible, and the detection accuracy of the lower watermark 52 is ensured. An object of the present invention is to provide a digital watermark embedding device and a program thereof.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention embeds a digital watermark in a lower layer of the same content, further embeds a digital watermark in an upper layer, a multiple digital watermark embedding device capable of independently detecting the digital watermark, A unit block dividing unit for dividing the content data to be embedded with the digital watermark into unit blocks to be embedded, and a digital watermark embedded according to the first method when the digital watermark is embedded in the upper layer of the content to be embedded with the digital watermark. And a digital watermark embedding means for embedding a digital watermark to be embedded according to the second method by switching between the two in the embedding unit block.
[0006]
According to the present invention, when the digital watermark embedding unit embeds a digital watermark in the upper layer of the content to be embedded with the digital watermark, the digital watermark embedded according to the first method and the digital watermark embedded according to the second method are used. By switching and embedding the two in the embedded unit block divided by the unit block dividing means, interference between the upper watermark and the lower watermark can be avoided as much as possible, and the detection accuracy of the lower watermark can be ensured.
[0007]
In the present invention, the first method is a sample value direct operation type in which a digital watermark is embedded by operating information obtained by sampling a luminance value or an RGB value of each pixel of the content to be embedded with the digital watermark. When embedding a digital watermark in the upper layer, a feature portion in which the lower layer digital watermark is likely to be embedded is avoided.
[0008]
Further, in the present invention, the second method uses a frequency transform method such as Fourier transform, discrete cosine transform, or wavelet transform, and samples a luminance value or an RGB value for each pixel of the content to be embedded with the digital watermark. A frequency component operation type digital watermark in which a digital watermark is embedded by manipulating the amplitude value of a frequency component obtained from the obtained information, and when embedding a digital watermark in the upper layer, a frequency band in which the lower layer digital watermark is likely to be embedded. Is avoided.
[0009]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention embeds a digital watermark in a lower layer of the same content, further embeds a digital watermark in an upper layer, and detects an electronic watermark used in a multiplex digital watermark embedding apparatus capable of independently detecting the digital watermark. A watermark embedding program, wherein the content data to be embedded with the digital watermark is divided into embedding unit blocks, and the digital watermark is embedded in a layer above the content to be embedded with the digital watermark according to the first method. The step of embedding the digital watermark to be embedded and the digital watermark to be embedded according to the second method by switching between the two in the embedding unit block.
[0010]
In the present invention, the method further includes a step of obtaining a block type based on characteristics of pixels in the embedding unit block and selecting an embedding method according to an embedding rule defined based on the block type. It is characterized by making it.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of a multiple digital watermark embedding device according to the present invention by developing its functions.
The multiple digital watermark embedding device of the present invention includes an image input unit 11, a unit block division unit 13, an identification unit 14, a digital watermark embedding unit 15, and an image output unit 16.
[0012]
The image input unit 11 selects an image to be processed from an image storage unit (not shown), and extracts luminance data from the image. The unit block dividing unit 13 divides the content data to be embedded with the electronic watermark into embedded unit blocks and supplies the data to the identifying unit 14.
[0013]
The identification unit 14 calculates a feature amount for each block, identifies a block type (contour, high-frequency portion, flat portion, noteworthy portion), calculates an embedding strength for each block, and supplies the digital watermark embedding unit 15. .
The digital watermark embedding unit 15 embeds a digital watermark embedded according to a sample value direct operation type and an electronic watermark embedded according to a frequency component operation type when embedding an electronic watermark in an upper layer of the content to be embedded. It has a function of switching and embedding both in the embedding unit block specified by the unit block dividing unit 13. The image output unit 16 outputs the digital content in which the multiple digital watermark is embedded to a display (not shown) or an image storage unit.
[0014]
By the way, an area generally used for embedding in digital watermarking for digital contents of images and videos is a limited area from the viewpoint of securing images and durability. Therefore, by selecting an area to be embedded while avoiding the most commonly used area as much as possible, and by embedding the digital watermark, it is possible to realize an upper layer watermark in which interference with the lower layer watermark that has been embedded earlier is suppressed.
At present, methods mainly used as digital watermarking for images and videos can be roughly classified into a digital watermarking method of direct operation of sample value and a digital watermarking of frequency component operation type. The patchwork method proposed by IBM is used as a representative method of the sample value direct manipulation type digital watermarking system, and the DCT proposed by NTT is used as a typical method of the frequency component manipulation type digital watermarking method. There is a method.
The former is W.S. Bender, D .; Gruhl, N .; Morimoto: "Techniques for data hiding", Proceedings of SPIE vol. 1, 2020, pp. 2420-2440 (1995) (Literature 2), the latter of which is described by Takao Nakamura, Hiroshi Ogawa, Yoichi Takashima: “Digital Watermarking in the Frequency Domain for Copyright Protection of Digital Images”, Symposium on Cryptography and Information Security, SCIS, 97-26A (1997) (Reference 3).
[0015]
Summarizing the above-described sample value direct operation type digital watermarking method, a method of embedding watermark information by manipulating sampled information such as a luminance value and an RGB value for each pixel.
To summarize the frequency component operation type digital watermarking method, the digital watermarking method is obtained from the sample values (brightness values, RGB values, etc.) of the watermark embedding destination image by a frequency conversion method such as Fourier transform, discrete cosine transform, or wavelet transform. In this method, watermark information is embedded by manipulating the amplitude value of the frequency component. After the embedding operation, the watermarked content is produced by returning to the image state by inverse transformation.
Both the above-described sample value direct operation type digital watermarking method and frequency component operation type digital watermarking method are existing technologies.
[0016]
In the present invention, non-interference with a lower watermark is realized by changing a spatial embedding position in the sample value direct operation type digital watermarking system and a frequency band to be embedded in the frequency component operation type digital watermarking system. I do.
However, since it is very difficult to completely specify the embedding position, the watermark is also superimposed on the embedding area of the lower-level watermark. Therefore, by providing an area in which the upper watermark is not embedded, an area in which the lower watermark is completely left is secured, and the detection accuracy of the lower watermark is secured.
Also, when the upper watermark is superimposed by a method similar to the lower watermark, the possibility that the watermark information of the lower watermark is destroyed by overwriting is increased. Therefore, by using both techniques and complementing each other, the digital watermark information is retained regardless of whether the lower-layer watermark is of the sample value direct operation type or the frequency component operation type.
[0017]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram cited for explaining an example of a digital watermark embedding pattern according to the present invention. Here, the digital content data to be embedded is a still image or a frame image extracted from video content.
First, a lower watermark 52 and an upper watermark 53 are embedded in the content data 51 by the multiple digital watermark shown in FIG. As the lower layer watermark 52, a method generally used at present is used. In particular, those not developed in consideration of superimposing another watermark on this watermark are targeted. Then, an upper watermark 53 in which interference with the lower watermark 52 is suppressed is realized by the following method.
[0018]
That is, first, an area where no embedding is performed is provided. For this purpose, it is necessary to embed a watermark in block units and to provide a block in which a watermark is not embedded. FIG. 2 shows an example.
Here, this is realized by combining a plurality of methods. For example, the sample value direct operation type and the frequency component operation type are used together, and the embedding method is switched for each block. Specifically, it is to embed in the area that is not expected to be used for embedding in the conventional method, the embedding position in the sample value direct operation type, the frequency band to be embedded in the frequency component operation type, The embedding is performed while avoiding the area used in the general method. FIG. 2 shows a pattern which is alternately changed for each embedding unit block.
[0019]
In the sample value direct operation type, the most watermark information is embedded in a rather complicated block, and in the frequency component operation type, the most watermark information is embedded in the middle frequency region of the frequency component. For example, when a discrete cosine transform (DCT) with 8 × 8 pixels is used as a frequency transform method, embedding is performed in the middle frequency region shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram cited for explaining the embedding position of the digital watermark in the DCT component. The low-frequency region is a region mainly used in the conventional method, and the high-frequency region is irreversible such as JPEG or MPEG. This is an area where information is deleted by compression. Therefore, the medium frequency region is defined as a region used in the present invention.
[0020]
Hereinafter, the operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. Specifically, the flowchart shown here shows the processing procedure of the multiple digital watermark embedding program of the present invention.
First, the image input unit 11 captures image data to be embedded with a watermark from an image storage unit (not shown) (S41) and supplies the image data to the unit block dividing unit 13.
The unit block dividing unit 13 divides the content data to be embedded with the electronic watermark into the embedding unit blocks and supplies them to the identifying unit 14 (S42). The identification unit 14 calculates the feature amount for each block, identifies the block type (contour, high-frequency portion, flat portion, attentional portion), calculates the embedding strength for each block, and supplies it to the digital watermark embedding unit 15. (S43). Further, the embedding method is selected in accordance with an embedding rule defined in advance based on the identified block type, and an instruction is given to the digital watermark embedding unit 15 (S44).
[0021]
As shown in FIGS. 2 and 3, the digital watermark embedding unit 15 embeds a digital watermark embedded according to a sample value direct operation type when embedding a digital watermark in an upper layer of a content to be embedded with a digital watermark. A digital watermark to be embedded according to the operation type is switched and embedded by the embedding unit block specified by the unit block dividing unit 13.
Specifically, in the case of the sample value direct operation type, the embedding strength of the digital watermark is set high for the contour, the embedding strength of the digital watermark is set for the high frequency part, and the embedding strength of the digital watermark is set for the flat part and the attention part. Embedding is performed with the embedding strength being low (S45, S46). In the case of the frequency component operation type, first, frequency conversion is performed (S45, S47), embedding is performed in the middle frequency region as shown in FIG. 3, and inverse conversion is performed (S48, S49).
[0022]
In the area where the digital watermark is not embedded, no operation is performed, and the digital content in which the multiple digital watermark is embedded is output to a display or an image storage unit (not shown) via the image output unit 16 (S50). .
Here, in the block type, the high-frequency portion refers to a region in which the luminance between adjacent pixels greatly changes, the flat portion refers to a small region, and the attention portion refers to a case where a human recognizes a shape of an object. It refers to a conspicuous portion on the conscious outline (for example, a portion where corners, line segments, or curves are connected).
[0023]
As described above, according to the present invention, when a digital watermark is embedded in the upper layer of the content to be embedded, for example, a digital watermark embedded according to a sample value direct operation type digital watermark and a frequency component operation type digital watermark are embedded. By embedding a digital watermark to be switched between them in an embedding unit block, interference between the upper watermark and the lower watermark is avoided as much as possible, and the detection accuracy of the lower watermark is ensured.
Note that a program for realizing the functions of the image input unit 11, the unit block division unit 13, the identification unit 14, the digital watermark embedding unit 15, and the image output unit 16 shown in FIG. The program is recorded on a medium, and the program recorded on the recording medium is read by a computer, and the computer sequentially reads and executes the program, whereby the multiple digital watermark embedding device of the present invention is constructed. The computer system referred to here includes an OS and hardware such as peripheral devices.
[0024]
The “computer system” also includes a homepage providing environment (or a display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) inside a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, programs that hold programs for a certain period of time are also included.
[0025]
Further, the above program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
Further, the program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
[0026]
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments, and includes a design and the like within a range not departing from the gist of the present invention.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when embedding a digital watermark in the upper layer of digital content to be embedded with a digital watermark, for example, a digital watermark embedded according to a sample value direct operation type digital watermark and a frequency component operation type electronic watermark By embedding a digital watermark to be embedded according to the watermark in a switching unit block, the interference between the upper watermark and the lower watermark can be avoided as much as possible, and the detection accuracy of the lower watermark can be ensured.
[0028]
Digital watermarks are used to prevent unauthorized use of digital contents and manage copyrights. However, there are various types of systems for each company, and it is not possible to specify the type of watermark embedded only from digital contents. Therefore, there was also the problem that it is difficult to detect the watermark information embedded with non have or not embedded in advance which method the information, by using multiple electronic watermark of the present invention described above, With respect to digital content in which an existing digital watermark is embedded, it is possible to realize a model of embedding, as information, a method in which the content is embedded, and it is also possible to solve this problem.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of a multiple digital watermark embedding device according to the present invention by developing its function;
FIG. 2 is a diagram cited for describing an example of a digital watermark embedding pattern according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram cited for explaining an embedding position of a digital watermark in a DCT component.
FIG. 4 is a flowchart cited for explaining the operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram cited for explaining the concept of multiple digital watermarking.
[Explanation of symbols]
11 image input unit, 13 unit block division unit, 14 identification unit, 15 digital watermark embedding unit, 16 image output unit

Claims (5)

同一コンテンツの下層に電子透かしを埋め込み、更に上層に電子透かしを埋め込み、それぞれ独立してその電子透かしを検出可能な多重電子透かし埋め込み装置であって、
前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツデータを埋め込み単位ブロックに分割する単位ブロック分割手段と、
前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際、第1の方法に従い埋め込まれる電子透かしと第2の方法に従い埋め込まれる電子透かしを、前記埋め込み単位ブロックで両者を切り替え埋め込む電子透かし埋め込み手段、
を備えたことを特徴とする多重電子透かし埋め込み装置。
A multiple digital watermark embedding device that embeds a digital watermark in a lower layer of the same content, further embeds a digital watermark in an upper layer, and can independently detect the digital watermark,
Unit block dividing means for dividing the content data to be embedded in the digital watermark into embedded unit blocks,
When embedding a digital watermark in the upper layer of the content to be embedded with the digital watermark, the digital watermark embedded according to the first method and the digital watermark embedded according to the second method are switched and embedded by the embedding unit block. Embedding means,
A multiplex digital watermark embedding device, comprising:
前記第1の方法は、
前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの画素毎の輝度値、もしくはRGB値をサンプリングした情報を操作することにより電子透かしを埋め込む標本値直接操作型とし、
前記上層に電子透かしを埋め込む際、前記下層の電子透かしが埋め込まれる可能性の高い特徴部分を回避すること、を特徴とする請求項1に記載の多重電子透かし埋め込み装置。
The first method comprises:
A sample value direct operation type in which an electronic watermark is embedded by operating information obtained by sampling a luminance value or an RGB value for each pixel of the content to be embedded with the electronic watermark,
2. The multiple digital watermark embedding device according to claim 1, wherein when embedding a digital watermark in the upper layer, a characteristic portion in which the lower layer digital watermark is likely to be embedded is avoided. 3.
前記第2の方法は、
フーリエ変換、離散コサイン変換、ウェーブレット変換といった周波数変換方式を用い、前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの画素毎の輝度値、もしくはRGB値をサンプリングした情報から得られる周波数成分の振幅値を操作することにより電子透かしを埋め込む周波数成分操作型電子透かしとし、
前記上層に電子透かしを埋め込む際、前記下層の電子透かしが埋め込まれる可能性の高い周波数帯域を回避すること、を特徴とする請求項1に記載の多重電子透かし埋め込み装置。
The second method comprises:
Using a frequency transform method such as Fourier transform, discrete cosine transform, or wavelet transform, the luminance value of each pixel of the content to be embedded with the digital watermark or the amplitude value of the frequency component obtained from information obtained by sampling the RGB values is manipulated. In this way, a digital watermark is embedded as a frequency component operation type digital watermark.
2. The multiple digital watermark embedding apparatus according to claim 1, wherein when embedding the digital watermark in the upper layer, a frequency band in which the lower layer electronic watermark is likely to be embedded is avoided.
同一コンテンツの下層に電子透かしを埋め込み、更に上層に電子透かしを埋め込み、それぞれ独立してその電子透かしを検出可能な多重電子透かし埋め込み装置に用いられる電子透かし埋め込みプログラムであって、
前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツデータを埋め込み単位ブロックに分割するステップと、
前記電子透かしの埋め込み対象となるコンテンツの上層に電子透かしを埋め込む際、第1の方法に従い埋め込まれる電子透かしと第2の方法に従い埋め込まれる電子透かしを、前記埋め込み単位ブロックで両者を切り替えて埋め込むステップと、
をコンピュータに実行させる電子透かし埋め込みプログラム。
A digital watermark embedding program used in a multiple digital watermark embedding apparatus capable of embedding a digital watermark in a lower layer of the same content and further embedding a digital watermark in an upper layer, and independently detecting the digital watermark,
Dividing the content data to be embedded with the digital watermark into embedding unit blocks;
A step of embedding a digital watermark to be embedded according to a first method and a digital watermark to be embedded according to a second method by embedding the electronic watermark in the upper layer of the content to be embedded with the electronic watermark by switching the two in the embedding unit block When,
Watermark embedding program that causes a computer to execute
前記埋め込み単位ブロック内の画素の特徴によりブロック種別を求め、そのブロック種別に基づき定義される埋め込み規則に従って埋め込み手法を選択するステップ、
を更に備え、コンピュータに実行させる請求項4に記載の電子透かし埋め込みプログラム。
Obtaining a block type based on the characteristics of the pixels in the embedding unit block, and selecting an embedding method according to an embedding rule defined based on the block type;
The digital watermark embedding program according to claim 4, further comprising: causing the computer to execute.
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