JP2009253854A - Method, device, and program of embedding digital watermark, and computer readable recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子透かし埋め込み方法及び装置及びプログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体に係り、特に、映像コンテンツに、別の副情報を知覚されないように埋め込み、この副情報を読み取る技術である電子透かし技術に関するものである。 The present invention relates to a digital watermark embedding method and apparatus, a program, and a computer-readable recording medium, and more particularly, a digital watermark technique that is a technique for embedding other sub information in a video content so as not to be perceived and reading the sub information. It is about.
今日、電子透かし技術は、コンテンツの著作権保護・管理システムや、コンテンツ関連サービス提供システムなどに用いられている。 Today, digital watermark technology is used in content copyright protection / management systems, content-related service provision systems, and the like.
画像、映像といったコンテンツの流通の際、コンテンツ識別・管理や著作権保護・管理、関連情報提供などの目的のため、コンテンツ内に知覚できないように別の情報を埋め込む電子透かし技術を用いる方法がある。特に、画像・映像コンテンツに対する電子透かし技術においては、画素値の微小変更に基づく方法が一般的である(例えば、非特許文献1参照)。 When distributing content such as images and videos, there is a method of using digital watermark technology that embeds other information so that it cannot be perceived in the content for purposes such as content identification / management, copyright protection / management, and related information provision . In particular, in the digital watermark technology for image / video content, a method based on a minute change of a pixel value is common (see, for example, Non-Patent Document 1).
また、電子透かし埋め込みに伴う画質劣化を抑えるために、視覚的に感度が高い輝度成分を避け、色差などの色成分を微小変更する方法がある(例えば、非特許文献2参照)。 In addition, there is a method of avoiding a luminance component with high visual sensitivity and finely changing a color component such as a color difference in order to suppress image quality deterioration due to digital watermark embedding (see, for example, Non-Patent Document 2).
一般にデジタル表現された画素値は、例えば、8ビットすなわち、256値に量子化された値であり、電子透かし埋め込みはこの画素値の微小変更である。例えば、カラー画像データがRGB各々8ビットで表現された24ビットカラーデータについて考える。RGBデータから輝度・色差信号への変換は、例えば、CCIR601などで定義された変換式 Generally, a pixel value digitally expressed is, for example, a value quantized to 8 bits, that is, 256 values, and digital watermark embedding is a minute change of the pixel value. For example, consider 24-bit color data in which color image data is represented by 8 bits for each of RGB. The conversion from RGB data to luminance / color difference signal is, for example, a conversion formula defined by CCIR601 etc.
△r=0,
△g=±0.336,
△b=±1.732
となるが、ここで量子化による丸め誤差を考えると(四捨五入則を用いるとして)、
△R=△G=0,
△B=±2となる。すなわち、この場合はCb成分の微小変更量はB成分にのみ反映される。このとき量子化後の△r,△g,△bをYCbCr色空間に変換すると、
△y=±0.114×2,
△cb=±0.511×2,
△cr=±0.083×2
となり、本来変更を施さなかったY及びCr成分値が変化していることがわかる。特に、輝度成分Yが変化することにより、電子透かし埋め込みによる視覚劣化が目立ち易くなるという問題があった。
△ g = ± 0.336,
Δb = ± 1.732
However, when considering rounding error due to quantization (using the rounding rule),
△ R = △ G = 0
ΔB = ± 2. That is, in this case, the minute change amount of the Cb component is reflected only in the B component. At this time, if Δr, Δg, Δb after quantization is converted into the YCbCr color space,
△ y = ± 0.114 × 2,
△ cb = ± 0.511 × 2,
△ cr = ± 0.083 × 2
Thus, it can be seen that the Y and Cr component values that were originally not changed have changed. In particular, there is a problem that visual deterioration due to digital watermark embedding becomes conspicuous when the luminance component Y changes.
さらに、(式2)の変換式から、│△cb│<0.5/1.732の変更を与えても量子化による丸め誤差のため、△r=△g=△b=0となって画像に全く変更を与えられないため、電子透かしが埋め込まれないことがわかる。また、0.5/1.732≦│△cb│<1.5/1.732では、△r=△g=0、△b=±1であるなどして、電子透かし埋め込みによる変化量△cbを連続的に指定しても、量子化によって実際の画像値の変更量は離散的になってしまう。更に加えて、△cb=±3とした場合、
△r=0,
△g=±0.336×3,
△b=±1.732×3
量子化を行うと、
△r=0,
△g=±1,
△b=±5
となり、量子化後の△r△g△bをYCbCr色空間に変換すると、
△y=±(-0.587×1+0.114×5)=±0.017
となり、前述の△cb=±1のときの△y=±0.114×2より変化量が小さくなる。すなわち、Cb成分の変化量を小さくしても、画質劣化の主要因であるY成分の変化量が量子化により大きくなってしまうことがある。以上のことからわかるように、従来技術においては、電子透かし技術の運用上の重要なポイントである、埋め込み強度によって画質劣化と耐性のトレードオフバランスを細かく正確に制御する、ということが困難であるという問題があった。
Further, from the conversion formula of (Equation 2), even if a change of | Δcb | <0.5 / 1.732 is given, a rounding error due to quantization causes Δr = Δg = Δb = 0, and the image is completely changed. Since it is not given, it can be seen that the digital watermark is not embedded. In addition, when 0.5 / 1.732 ≦ | Δcb | <1.5 / 1.732, Δr = Δg = 0, Δb = ± 1, etc., and the change amount Δcb due to digital watermark embedding is continuously specified. However, the amount of change of the actual image value becomes discrete due to the quantization. In addition, when Δcb = ± 3,
Δr = 0,
△ g = ± 0.336 × 3
△ b = ± 1.732 × 3
When quantizing,
Δr = 0,
Δg = ± 1,
Δb = ± 5
When the quantized ΔrΔgΔb is converted into the YCbCr color space,
△ y = ± (-0.587 × 1 + 0.114 × 5) = ± 0.017
Therefore, the amount of change is smaller than Δy = ± 0.114 × 2 when Δcb = ± 1. That is, even if the amount of change in the Cb component is reduced, the amount of change in the Y component, which is the main cause of image quality deterioration, may increase due to quantization. As can be seen from the above, in the prior art, it is difficult to finely and accurately control the trade-off balance between image quality degradation and durability by embedding strength, which is an important point in the operation of digital watermark technology. There was a problem.
以上要約すると、
(1)画質劣化を抑えるためY成分を避けてCb成分など色成分のみの変更を行っても、最終的な埋め込み後画素値(RGB値)が正数しか取り得ないため、量子化誤差によってY成分が変動してしまう;
(2)最終的な埋め込み後画素値(RGB値)が整数しか取り得ないため、強度を細かく調整することができない;
(3)強度を下げても画質劣化が増大することがあるため、強度で耐性・画質トレードオフを適切に制御できない;
という問題があった。
In summary,
(1) Even if only the color component such as the Cb component is changed while avoiding the Y component in order to suppress the image quality deterioration, the final post-embedding pixel value (RGB value) can only take a positive number. Ingredients fluctuate;
(2) Since the final post-embedding pixel value (RGB value) can only take an integer, the intensity cannot be finely adjusted;
(3) Since the image quality degradation may increase even if the intensity is lowered, the tolerance / image quality trade-off cannot be appropriately controlled by the intensity;
There was a problem.
一方、このデジタル画像のカラーフォーマット変換時の微小変更量への影響問題への解決策として、量子化誤差や対象色成分以外の色成分の変更量が小さくなるように透かしパターンを変更する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の量子化誤差や対象色成分以外の色成分の変更量が小さくなるように透かしパターンを変更する方法の実装には基準変更量を事前に設定する必要がある。基準変更量は無数の候補が存在し、その選択方法についても記載されているが、実際には候補の良し悪しをつけ難い候補が存在するため、画像を作成してみないと判断できない場合が多々起こり得る。また、事前にこれらの設定について調査する手間がかかるため、簡便な方法とは言い難い。 However, it is necessary to set the reference change amount in advance in the implementation of the method of changing the watermark pattern so that the change amount of the color component other than the conventional quantization error and the target color component becomes small. There are countless candidates for the amount of reference change, and the selection method is also described, but there are actually candidates that are difficult to judge whether they are good or bad, so it may not be possible to judge without creating an image. It can happen many times. Also, since it takes time to investigate these settings in advance, it is difficult to say that it is a simple method.
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、微小な信号を色変換する場合に生じる意図しない輝度や色の変化を抑えつつ、透かし強度と画質劣化の関係が逆転することなく、適切に制御可能な電子透かし埋め込み処理を実現することが可能な電子透かし埋め込み方法及び装置及びプログラム及びコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and appropriately suppresses the relationship between the watermark strength and the image quality deterioration without reversing, while suppressing unintended luminance and color changes that occur when color conversion is performed on a minute signal. It is an object of the present invention to provide a digital watermark embedding method and apparatus and program capable of realizing a controllable digital watermark embedding process, and a computer-readable recording medium.
図1は、本発明の原理を説明するための図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
本発明(請求項1)は、カラー画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み方法であって、
透かしパターン生成手段において、透かし情報が入力されると、該透かし情報の原画像への電子透かし埋め込みによって該原画像に与えられる画素値の変更量を表す透かしパターンを生成する透かしパターン生成ステップ(ステップ1)と、
透かしパターン変更手段の変換誤差算出手段において、透かしパターンの色変換による変換誤差を算出する変換誤差算出ステップ(ステップ2)と、
透かしパターン変更手段の変換誤差拡散手段において、変換誤差を周辺画素に対し重み付けを行って拡散し、変換済み透かしパターンを生成する変換誤差拡散ステップ(ステップ3)と、
透かしパターン重畳手段において、変更済み透かしパターンを入力された原画像に重畳して透かし入り画像を出力する透かしパターン重量ステップ(ステップ4)と、を行う。
The present invention (Claim 1) is a digital watermark embedding method for embedding a digital watermark in a color image,
In the watermark pattern generating means, when watermark information is input, a watermark pattern generating step (step for generating a watermark pattern representing a change amount of a pixel value given to the original image by embedding the watermark information in the original image with the watermark information) 1) and
A conversion error calculating step (step 2) of calculating a conversion error due to color conversion of the watermark pattern in the conversion error calculating unit of the watermark pattern changing unit;
A conversion error diffusion step (step 3) for generating a converted watermark pattern by weighting and diffusing the conversion error to surrounding pixels in the conversion error diffusion means of the watermark pattern changing means;
The watermark pattern superimposing means performs a watermark pattern weight step (step 4) of superimposing the changed watermark pattern on the input original image and outputting a watermarked image.
また、本発明(請求項2)は、変換誤差算出ステップ(ステップ2)において、
入力された透かしパターンの画素値を色変換し、
色変換された値を量子化し、
量子化した値を入力された透かしパターンと同じ色空間に色変換し、
入力された透かしパターンの画素値と色変換された透かしパターンの画素値との差分を変換誤差とする。
Further, the present invention (Claim 2), in the conversion error calculation step (Step 2),
Color-convert the pixel value of the input watermark pattern,
Quantize the color converted value,
Convert the quantized value to the same color space as the input watermark pattern,
A difference between the pixel value of the input watermark pattern and the pixel value of the watermark pattern after color conversion is defined as a conversion error.
また、本発明(請求項3)は、変換誤差算出ステップ(ステップ2)において、
色成分毎に異なるブロックサイズで誤差を算出する。
In the conversion error calculation step (step 2), the present invention (claim 3)
The error is calculated with a different block size for each color component.
また、本発明(請求項4)は、変換誤差拡散ステップ(ステップ3)において、
変換誤差算出ステップ(ステップ2)で算出された変換誤差を、色成分毎に異なるブロックサイズで拡散させる。
In the conversion error diffusion step (step 3), the present invention (claim 4)
The conversion error calculated in the conversion error calculation step (step 2) is diffused with a different block size for each color component.
図2は、本発明の原理構成図である。 FIG. 2 is a principle configuration diagram of the present invention.
本発明(請求項5)は、カラー画像に電子透かしを埋め込む電子透かし埋め込み装置であって、
透かし情報が入力されると、該透かし情報の原画像への電子透かし埋め込みによって該原画像に与えられる画素値の変更量を表す透かしパターンを生成する透かしパターン生成手段110と、
透かしパターンの色変換による変換誤差を算出する変換誤差算出手段121と、
変換誤差を周辺画素に対し重み付けを行って拡散し、変換済み透かしパターンを生成する変換誤差拡散手段122と、
変更済み透かしパターンを入力された原画像に重畳して透かし入り画像を出力する透かしパターン重量手段130と、を有する。
The present invention (Claim 5) is an electronic watermark embedding apparatus for embedding an electronic watermark in a color image,
When the watermark information is input, a watermark
Conversion error calculation means 121 for calculating a conversion error due to color conversion of the watermark pattern;
A conversion error diffusion means 122 for weighting and diffusing the conversion error with respect to surrounding pixels to generate a converted watermark pattern;
Watermark pattern weighting means for superimposing the changed watermark pattern on the input original image and outputting a watermarked image.
また、本発明(請求項6)は、変換誤差算出手段121において、
入力された透かしパターンの画素値を色変換し、色変換された値を量子化し、量子化した値を入力された透かしパターンと同じ色空間に色変換し、入力された透かしパターンの画素値と色変換された透かしパターンの画素値との差分を変換誤差とする手段を含む。
Further, the present invention (Claim 6), in the conversion error calculation means 121,
Color-convert the pixel value of the input watermark pattern, quantize the color-converted value, color-convert the quantized value to the same color space as the input watermark pattern, and convert the pixel value of the input watermark pattern Means for converting the difference between the color-converted watermark pattern and the pixel value to a conversion error;
また、本発明(請求項7)は、変換誤差算出手段121において、
色成分毎に異なるブロックサイズで誤差を算出する手段を含む。
Further, the present invention (Claim 7) is provided in the conversion error calculation means 121,
Means for calculating an error with a different block size for each color component;
また、本発明(請求項8)は、変換誤差拡散手段122において、
変換誤差算出手段121で算出された変換誤差を、色成分毎に異なるブロックサイズで拡散させる手段を含む。
Further, according to the present invention (claim 8), in the conversion error diffusion means 122,
Means for diffusing the conversion error calculated by the conversion error calculation means 121 with a different block size for each color component;
本発明(請求項9)は、請求項5乃至8のいずれか1項に記載の電子透かし埋め込み装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるための電子透かし埋め込みプログラムである。 The present invention (Claim 9) is a digital watermark embedding program for causing a computer to function as each means constituting the digital watermark embedding apparatus according to any one of claims 5 to 8.
上述のように、本発明によれば、微小な信号を色変換する場合に生じる意図しない輝度や色の変化を抑えつつ、透かし強度と画質劣化の関係が逆転することなく適切に制御可能な電子透かし埋め込み処理を実現することができる。 As described above, according to the present invention, electronic signals that can be appropriately controlled without reversing the relationship between watermark strength and image quality deterioration while suppressing unintended luminance and color changes that occur when color-converting a minute signal. A watermark embedding process can be realized.
また、本発明においては、入力透かしパターンを色変換し、再度色変換によって画像を戻した場合の画素値の誤差を、周辺画素へ誤差拡散することにより、画像全体をマクロに見た場合の画質の改善を図ることができる。 Also, in the present invention, the image quality when the entire image is viewed as a macro is obtained by error-diffusing the pixel value error when the input watermark pattern is color-converted and the image is restored again by color conversion to surrounding pixels. Can be improved.
また、透かしパターンの変換誤差を周辺画素へ割り振ることから、画像全体をマクロに見る場合には、埋め込み強度によって画質劣化と耐性のトレードオフを意図した通りに制御することが可能である。 In addition, since the conversion error of the watermark pattern is assigned to the peripheral pixels, when the entire image is viewed as a macro, it is possible to control the intended trade-off between image quality degradation and durability depending on the embedding strength.
さらに、誤差拡散方法させ規定しておけば事前のパラメータ設定などが不要であるため、極めて簡便な実装が可能である。 Furthermore, if the error diffusion method is defined, it is not necessary to set parameters in advance, so that extremely simple mounting is possible.
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の概要を説明する。 First, the outline of the present invention will be described.
電子透かし技術によって副情報を画像に埋め込むには、視覚的に感度の高い輝度情報Yよりも感度の低い色差情報Cb、Crに、副情報から生成した透かしパターンを重畳させることが有効であることが知られている。しかし、埋め込む画像がRGBの3色である場合、色差情報Cb、Crのみに透かしパターンを入れようとしても、RGB画像のRGBの各階調が離散的であるため、透かしパターンをY、Cb、CrからRGBに変換して量子化する際に、量子化誤差が発生し、結果的に輝度情報Yにも変動を与えてしまう。そこで、本発明では、発生した誤差を誤差拡散法を用いて透かしパターン上に拡散した透かしパターンを作り、その透かしパターンをY、Cb、CrからRGBに変換して画像を重畳する。 In order to embed sub-information in an image by digital watermark technology, it is effective to superimpose a watermark pattern generated from sub-information on color difference information Cb, Cr having lower sensitivity than luminance information Y having high visual sensitivity. It has been known. However, if the image to be embedded is three colors of RGB, even if an attempt is made to insert a watermark pattern only in the color difference information Cb, Cr, since the RGB gradations of the RGB image are discrete, the watermark pattern is changed to Y, Cb, Cr. When converting from RGB to RGB and quantizing, a quantization error occurs, and as a result, the luminance information Y also varies. Therefore, in the present invention, a watermark pattern is created by diffusing the generated error on the watermark pattern using the error diffusion method, the watermark pattern is converted from Y, Cb, Cr to RGB, and the image is superimposed.
図3は、本発明の一実施の形態における電子透かし埋め込み装置の構成を示す。 FIG. 3 shows a configuration of a digital watermark embedding apparatus according to an embodiment of the present invention.
同図に示す電子透かし埋め込み装置100は、透かしパターン生成部110、透かしパターン変更部120、透かしパターン重畳部130から構成される。
The digital
透かしパターン生成部110は、透かし情報が入力されると、画像と同じサイズの透かしパターンを透かしパターン変更部120に出力する。
When the watermark information is input, the watermark
透かしパターン変更部120は、後述する方法で量子化誤差を拡散した透かしパターンの強度を変更し、変更済み透かしパターンを透かしパターン重畳部130に出力する。
The watermark
透かしパターン重畳部130は、変更済み透かしパターンを画像に重畳して透かし入り画像を出力する。
The watermark
図4は、本発明の一実施の形態における透かしパターン変更部の構成を示す。 FIG. 4 shows a configuration of the watermark pattern changing unit in the embodiment of the present invention.
透かしパターン変更部120は、変換誤差算出部121、変換誤差拡散部122から構成される。
The watermark
変換誤差算出部121は、透かしパターンに対して、透かしパターンの表色系から画像の表色系への色変換と、量子化と、画像の表色系から透かしパターンの表色系への色変換を行うことによって得られた透かしパターンと、元の透かしパターンの差である変換誤差を計算して出力する。
The conversion
変換誤差拡散部122は、変換誤差と、元の透かしパターンが入力されると、変換誤差を元の透かしパターンの各画素毎に、その画素の周辺画素の色と、その画素における変換誤差に周辺画素に応じた重みを乗じたものに加算することにより、誤差拡散を行うことによって、変換済み透かしパターンを算出して出力する。
When the conversion error and the original watermark pattern are input, the conversion
図5は、本発明の一実施の形態における電子透かし埋め込み装置の処理のフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart of processing of the digital watermark embedding apparatus according to the embodiment of the present invention.
ステップ110) 透かしパターン生成部110において、透かし情報が入力されると、当該透かし情報の原画像への電子透かし埋め込みによって当該原画像に与える画素値の変更量を表す透かしパターンを生成する。
Step 110) When the watermark information is input, the watermark
ステップ120) 透かしパターン変更部120において、出力される変更済み透かしパターンをマクロに見た場合に入力された透かしパターンの原画像への重畳の際に生じる量子化による透かし埋め込み対象色成分の誤差が少なくなるように、入力された透かしパターンを変更して変更済み透かしパターンを生成する。
Step 120) In the watermark
ステップ130) 透かしパターン重畳部130において、外部から原画像が入力され、また、透かしパターン変更部120から変更済み透かしパターンが入力されると、変更済み透かしパターンを原画像に重畳し、透かし入り画像を生成し、出力する。
Step 130) When the original image is input from the outside in the watermark
次に、上記のステップ120の透かしパターン変更部の処理について説明する。
Next, the processing of the watermark pattern changing unit in
YCbCr色空間では、Y成分は輝度成分を表し、画像の全ての画像をサンプリングしている。一方、Cb、Cr成分は色差成分であり、そのフォーマットによってx方向、y方向のサンプリング数が異なる。ここで、Cb、Cr成分のx方向、y方向のサンプリング間隔をSx、Syとする。一般的に用いられるYCbCr色空間のフォーマットでは、Cb成分でのx、y方向のサンプリング数と、Cr成分でのx、y方向のサンプリング数では同一である。図6に、一般的なYcbCr色空間のサンプリング比率とその画像例について示す。例えば、YUV420なら、Y成分が2×2ブロックのサンプリングを行うときに、Cb、Cr成分は1×1ブロック分のサンプリングを行うため、Sx=2、Sy=2となる。 In the YCbCr color space, the Y component represents the luminance component, and all images of the image are sampled. On the other hand, the Cb and Cr components are color difference components, and the number of samplings in the x and y directions differs depending on the format. Here, the sampling intervals in the x and y directions of the Cb and Cr components are Sx and Sy. In a commonly used YCbCr color space format, the number of samplings in the x and y directions with the Cb component is the same as the number of samplings in the x and y directions with the Cr component. FIG. 6 shows a sampling ratio of a general YcbCr color space and an example of the image. For example, in the case of YUV420, when the Y component is sampled by 2 × 2 blocks, the Cb and Cr components are sampled by 1 × 1 block, so Sx = 2 and Sy = 2.
図7は、本発明の一実施の形態における透かしパターン変更部の処理のフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart of the process of the watermark pattern changing unit in the embodiment of the present invention.
ステップ121) 透かしパターン変更部120は、入力透かしパターンをCb、Cr成分に応じたSx×Syサイズのブロック単位でラスタースキャンする。
Step 121) The watermark
ステップ122) Cb、Cr成分は注目ブロック自体か注目画素となる。 Step 122) The Cb and Cr components are the target block itself or the target pixel.
ステップ123) 透かしパターン変更部120は、各ブロック内でラスタースキャン順にY成分の注目画素を更新する。このとき、Cb、Cr成分は現在の注目ブロック自体が注目画素となる。
Step 123) The watermark
ステップ124) 透かしパターン変更部120の変換誤差算出部121は、ブロック内でのY成分のスキャン順にY成分の変換誤差を算出する。
Step 124) The conversion
ステップ125) Y成分の誤差を隣接画素のY成分に拡散する。 Step 125) The error of the Y component is diffused to the Y component of the adjacent pixel.
ステップ126) ブロック内の全てのY成分画素について処理を行った場合はステップ127に移行し、すべてのY成分画素に対して処理が終了していない場合は、ステップ123に戻る。 Step 126) If the process has been performed for all Y component pixels in the block, the process proceeds to step 127. If the process has not been completed for all Y component pixels, the process returns to step 123.
ステップ127) 変換誤差算出部121は、ブロックの変換誤差を算出する。
Step 127) The conversion
変換誤差の算出方法をYUV444(Sx=1、Sy=1)の場合について、図8に示す。ここで、YUV444のとき、ブロックサイズは1×1となるため、実際はCb、Cr成分を分けて考える必要はなく、図8に示すように同時に扱うこととなる。また、図9は、本発明の一実施の形態における変換誤差算出部の処理のフローチャートである。 FIG. 8 shows the conversion error calculation method for YUV444 (Sx = 1, Sy = 1). Here, in the case of YUV444, since the block size is 1 × 1, it is not actually necessary to consider the Cb and Cr components separately, and they are handled simultaneously as shown in FIG. FIG. 9 is a flowchart of the process of the conversion error calculation unit in one embodiment of the present invention.
図8に示す四角で囲った中の数字と以下の括弧内の数字及び図9のフローチャートの括弧内の数字は対応するものとする。 The numbers in squares shown in FIG. 8 correspond to the numbers in parentheses below and the numbers in parentheses in the flowchart of FIG.
まず、変換誤差算出部121は、実数値で表現されるYCbCrの各画素値を前述の(式1)を用いて実数値のRGBへ変換し(1)、次に、この実数値を整数値へ丸める(2)。その後整数値悪RGB画素値を(式2)により実数値のY'Cb'Cr'へと再変換する(3)。ここで入力された透かしパターンの画素値YCbCrと再変換された画素値Y'Cb'Cr'の値は異なり、その差分を色変換による変換誤差E(Ey,ECb,ECy)=(Y−Y',Cb−Cb',Cr−Cr')とする(4)。
First, the conversion
ステップ128) 変換誤差拡散部122は、変換誤差算出部121からこの変換誤差Eを取得し、注目画素の周辺画素へその誤差を拡散させる。図8では、注目画素の右、左下、下、右下側へそれぞれ7/16,3/16,5/16,1/16倍の重み付けをして誤差を拡散するFloyd-Steinbergの方法により誤差拡散を行っているが、Stuki、Sierra、JajuNiの方法など様々な方法を用いることが考えられる。
Step 128) The conversion
一方、SxまたはSyのどちらかが1より大きい場合は、Y成分とCb,Cr成分を分けて扱う必要がある。図10に、YUV420(Sx=2、Sy=2)の場合について示す。 On the other hand, when either Sx or Sy is larger than 1, it is necessary to handle the Y component and the Cb, Cr component separately. FIG. 10 shows the case of YUV420 (Sx = 2, Sy = 2).
現在の注目ブロック内でY成分をラスタースキャンした順番にY成分の変換誤差を求める。このとき、Cb,Cr成分の値は、注目ブロック内で同一の値を用い、処理は、図8、図9の(1)〜(4)と同一である。ブロック内でY成分の誤差を全て拡散した後に、Cb,Cr成分の誤差の算出時には、ブロック内のY成分の平均値を用いる方法などが考えられる。 The Y component conversion error is obtained in the order of raster scanning of the Y component in the current block of interest. At this time, the Cb and Cr component values are the same in the target block, and the processing is the same as (1) to (4) in FIGS. A method of using the average value of the Y components in the block and the like when calculating the errors of the Cb and Cr components after diffusing all the errors of the Y components in the block can be considered.
この場合の誤差拡散方法として、画素スキャンの進行方向に対して斜め後ろ側の画素に誤差を拡散させる方法を用いると問題が生じる。例えば、Floyd-Steinbergの方法では、注目画素の左下側の画素への拡散が必要になるが、2×2のブロック内の右下の画素に対しては右隣のブロックの左上画素からの誤差が拡散される必要がある。しかし、Cb,Cr成分のブロック単位で処理しているため、注目ブロックの誤差拡散処理が終了した後に画素からの拡散処理を更に受けることとなり、意図しない誤差が蓄積されてしまうという問題がある。 As an error diffusion method in this case, there is a problem if a method of diffusing an error to a pixel obliquely behind the pixel scanning direction is used. For example, in the Floyd-Steinberg method, it is necessary to diffuse the pixel of interest to the lower left pixel, but for the lower right pixel in the 2 × 2 block, the error from the upper left pixel of the right adjacent block Needs to be spread. However, since the processing is performed in units of blocks of Cb and Cr components, there is a problem in that after the error diffusion processing of the target block is completed, diffusion processing from the pixels is further received, and unintended errors are accumulated.
こういった問題が生じるのは、Sy≧2の場合であるため、YUV420やYUV410の時は、注目画素の右、下、右下側の三方向へのみ誤差を拡散させるといった、注目画素の斜め後ろ側へは誤差を拡散させない誤差拡散方法を用いることが考えられる。 Since such a problem occurs when Sy ≧ 2, when YUV420 or YUV410 is used, the error of the target pixel is obliquely diffused only in the three directions of the right, lower, and lower right sides of the target pixel. It is conceivable to use an error diffusion method that does not diffuse errors to the back side.
ステップ129) 全ての画素について処理が終了すれば当該処理を終了し、終了していなければステップ121移行する。 Step 129) If the process has been completed for all the pixels, the process is terminated; otherwise, the process proceeds to step 121.
また、上記の実施の形態において、Cb成分への電子透かし埋め込みについて説明したが、勿論Cr成分でも構わないし、他の表示系であっても色成分毎にブロックサイズを変更し、誤差の算出、拡散を行えば適用可能である。 In the above embodiment, the digital watermark embedding into the Cb component has been described. Of course, the Cr component may be used, and even in other display systems, the block size may be changed for each color component, and error calculation. It is applicable if diffusion is performed.
また、上記の実施の形態では、静止画像への電子透かしについて説明したが、非特許文献1のような動画像への電子透かしを考えた場合は、動画像の各フレーム画像またはフィールド画像を静止画像とみなして、本発明を適用することにより動画像においても実現可能である。
In the above embodiment, the digital watermark on the still image has been described. However, when considering the digital watermark on the moving image as in
なお、本発明は、上記の電子透かし方法の例への適用のみに限定されるものではない。例えば、非特許文献1のように、動画像の各フレームに対して透かしを埋め込むものであったり、あるいは、非特許文献2のように透かしのパターンがブロックではなくテクスチャ上のものであったりしても構わない。
The present invention is not limited to application to the above-described example of the digital watermark method. For example, as in
さらに、上記の実施の形態では、画質劣化を避けるためYCbCr表色系のCb成分に埋め込みを行うようにしているが、これをCr成分としたり、別の表色系のいずれかの成分とするなど任意に選択可能である。 Furthermore, in the above embodiment, the Cb component of the YCbCr color system is embedded in order to avoid image quality deterioration. However, this is used as a Cr component or any other color system component. Etc. can be arbitrarily selected.
上記の実施の形態における電子透かし埋め込み装置100の各構成要素の動作をプログラムとして構築し、電子透かし埋め込み装置として利用されるコンピュータにインストールする、または、ネットワークを流通させることが可能である。
It is possible to construct the operation of each component of the digital
また、構築されたプログラムをハードディスクや、フレキシブルディスク・CD−ROM等の可搬記憶媒体に格納し、コンピュータにインストールする、または、配布することが可能である。 Further, the constructed program can be stored in a portable storage medium such as a hard disk, a flexible disk, or a CD-ROM, and can be installed or distributed in a computer.
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.
本発明は、静止画・動画像に対する電子透かし埋め込み技術に適用可能である。 The present invention is applicable to a digital watermark embedding technique for still images and moving images.
100 電子透かし埋め込み装置
110 透かしパターン生成手段、透かしパターン生成部
120 透かしパターン変更部
121 変換誤差算出手段、変換誤差算出部
122 変換誤差拡散手段、変換誤差拡散部
130 透かしパターン重畳手段、透かしパターン重畳部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
透かしパターン生成手段において、透かし情報が入力されると、該透かし情報の原画像への電子透かし埋め込みによって該原画像に与えられる画素値の変更量を表す透かしパターンを生成する透かしパターン生成ステップと、
透かしパターン変更手段の変換誤差算出手段において、前記透かしパターンの色変換による変換誤差を算出する変換誤差算出ステップと、
前記透かしパターン変更手段の変換誤差拡散手段において、前記変換誤差を周辺画素に対し重み付けを行って拡散し、変換済み透かしパターンを生成する変換誤差拡散ステップと、
透かしパターン重畳手段において、前記変更済み透かしパターンを入力された前記原画像に重畳して透かし入り画像を出力する透かしパターン重量ステップと、
を行うことを特徴とする電子透かし埋め込み方法。 An electronic watermark embedding method for embedding an electronic watermark in a color image,
In the watermark pattern generation means, when watermark information is input, a watermark pattern generation step for generating a watermark pattern representing a change amount of a pixel value given to the original image by embedding the watermark information in the original image;
A conversion error calculating step of calculating a conversion error due to color conversion of the watermark pattern in the conversion error calculating means of the watermark pattern changing means;
In the conversion error diffusion means of the watermark pattern changing means, a conversion error diffusion step of weighting and diffusing the conversion error with respect to surrounding pixels to generate a converted watermark pattern;
In a watermark pattern superimposing means, a watermark pattern weight step for superimposing the changed watermark pattern on the input original image and outputting a watermarked image; and
An electronic watermark embedding method comprising:
入力された前記透かしパターンの画素値を色変換し、
色変換された値を量子化し、
量子化した値を入力された前記透かしパターンと同じ色空間に色変換し、
入力された前記透かしパターンの画素値と色変換された透かしパターンの画素値との差分を変換誤差とする
請求項1記載の電子透かし埋め込み方法。 In the conversion error calculation step,
Color-convert the pixel value of the input watermark pattern;
Quantize the color converted value,
Color-convert the quantized value into the same color space as the input watermark pattern,
2. The digital watermark embedding method according to claim 1, wherein a difference between a pixel value of the input watermark pattern and a pixel value of the watermark pattern after color conversion is used as a conversion error.
色成分毎に異なるブロックサイズで誤差を算出する
請求項2記載の電子透かし埋め込み方法。 In the conversion error calculation step,
3. The digital watermark embedding method according to claim 2, wherein the error is calculated with a different block size for each color component.
前記変換誤差算出ステップで算出された前記変換誤差を、色成分毎に異なるブロックサイズで拡散させる
請求項1記載の電子透かし埋め込み方法。 In the conversion error diffusion step,
The digital watermark embedding method according to claim 1, wherein the conversion error calculated in the conversion error calculation step is diffused with a different block size for each color component.
透かし情報が入力されると、該透かし情報の原画像への電子透かし埋め込みによって該原画像に与えられる画素値の変更量を表す透かしパターンを生成する透かしパターン生成手段と、
前記透かしパターンの色変換による変換誤差を算出する変換誤差算出手段と、
前記変換誤差を周辺画素に対し重み付けを行って拡散し、変換済み透かしパターンを生成する変換誤差拡散手段と、
前記変更済み透かしパターンを入力された前記原画像に重畳して透かし入り画像を出力する透かしパターン重量手段と、
を有することを特徴とする電子透かし埋め込み装置。 An electronic watermark embedding device for embedding an electronic watermark in a color image,
A watermark pattern generating means for generating a watermark pattern representing a change amount of a pixel value given to the original image by embedding the watermark information in the original image when the watermark information is input;
Conversion error calculation means for calculating a conversion error due to color conversion of the watermark pattern;
A conversion error diffusion means for weighting and diffusing the conversion error with respect to surrounding pixels to generate a converted watermark pattern;
Watermark pattern weighting means for superimposing the changed watermark pattern on the input original image and outputting a watermarked image;
A digital watermark embedding apparatus comprising:
入力された前記透かしパターンの画素値を色変換し、色変換された値を量子化し、量子化した値を入力された前記透かしパターンと同じ色空間に色変換し、入力された前記透かしパターンの画素値と色変換された透かしパターンの画素値との差分を変換誤差とする手段を含む請求項5記載の電子透かし埋め込み装置。 The conversion error calculation means includes
The input pixel value of the watermark pattern is color-converted, the color-converted value is quantized, the quantized value is color-converted to the same color space as the input watermark pattern, and the input watermark pattern 6. The digital watermark embedding apparatus according to claim 5, further comprising means for converting a difference between the pixel value and the pixel value of the color-converted watermark pattern as a conversion error.
色成分毎に異なるブロックサイズで誤差を算出する手段を含む
請求項6記載の電子透かし埋め込み装置。 The conversion error calculation means includes
7. The digital watermark embedding apparatus according to claim 6, further comprising means for calculating an error with a different block size for each color component.
前記変換誤差算出手段で算出された前記変換誤差を、色成分毎に異なるブロックサイズで拡散させる手段を含む
請求項5記載の電子透かし埋め込み装置。 The conversion error diffusion means includes
6. The digital watermark embedding apparatus according to claim 5, further comprising means for diffusing the conversion error calculated by the conversion error calculation means with a different block size for each color component.
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