JP3266569B2 - 電子透かしデータによる画像属性変更システム - Google Patents
電子透かしデータによる画像属性変更システムInfo
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Description
による画像属性変更システムに関し、特に、電子透かし
データを有するデジタル画像に更に別の電子透かしデー
タを付加してデジタル画像の画像属性を変更する電子透
かしデータによる画像属性変更システムに関する。
ら、画像情報に所定の属性を付与するようになってきて
いる。ここに、所定の属性とは、「禁複製」、「1回の
み複製許可」、等のコマンド内容を指定するための識別
標識をいう。
とえば、特開平8−275127号公報(「ビデオ信号
処理装置」)に開示されている。この公報によれば、5
25ライン/60フィールドのアナログビデオ信号のコ
ピーの可否を制御するために、垂直ブランキング期間中
に挿入される識別信号(VBI信号、ビデオID等と称
される。以下の説明では、VBI信号と称する。)を利
用することが提案されている。VBI信号は、1フレー
ムのビデオ信号中の垂直ブランキング期間の20番目
(第1フィールド)および283番目(第2フィール
ド)の水平期間(1H)にそれぞれ挿入され、水平同期
信号およびカラーバースト信号の後の有効ビデオ信号領
域に、2ビットのリファレンスおよび20ビットのデジ
タル信号が挿入される。この20ビットのデジタル信号
のうちの2ビットによって、コピーの可否のCGMS
(Copy Generation Manageme
nt System) 情報が伝送される。
報を伝送する方法は、NTSC方式のような525ライ
ン、あるいはPAL方式のような625ラインの標準ビ
デオ信号、あるいはハイビジョン信号等の高品位ビデオ
信号等のアナログ信号について適用可能なものである。
入されるものであり、フィルタリング等の画像処理によ
って信号を容易に欠落させることができるので、データ
の複製を完全に防ぐことはできない。
て、デジタル画像の使用、複製を防止する方法が考えら
れている。上記の電子透かしには、可視的電子透かし、
又は不可視的電子透かしの2種類がある。
文字、あるいは記号等を合成して視覚的に感知できるよ
うにしたものであり、画質の劣化を招くが、デジタル画
像の使用者に対して、画像情報の流用等の防止を視覚的
に訴える効果がある。
ば、特開平8−241403号公報(「画質の色変化の
ないディジタル・ウオーターマーキング」)に開示され
ている。この公報によれば、元になる画像に対して可視
的電子透かしデータを合成する際、電子透かしデータの
不透明な部分に対応する画素の輝度のみを変化させ、色
成分は変化させないようにして電子透かしデータを原画
像に合成している。この際、画素の輝度成分を変化させ
るスケーリング値は、色成分、乱数、電子透かしデータ
の画素の値等によって決定されている。
を劣化させないように配慮して、電子透かしデータを画
像に埋め込んだものであり、画質の劣化がほとんど無い
ため視覚的には感知できないことが特徴である。
て、たとえば、著作者の識別が可能な特殊な情報を埋め
込んでおけば、違法な複製が行われた後でも、この電子
透かしデータを検出することにより著作者を特定するこ
とが可能である。また、複製不可情報を埋め込んでおけ
ば、例えば再生装置がその複製不可情報を検出した際
に、使用者に複製禁止データであることを通知したり、
再生装置内の複製防止機構を動作させて、VTR等への
複製を制限することが可能となる。
像への埋め込み方法の一つとしては、画素データの最下
位ビットLSB等の画質への影響の少ない部分に電子透
かしデータとして特殊な情報を埋め込む方法がある。し
かし、この方法に対しては、画像から電子透かしデータ
を取り除くことは容易であった。例えば、低域通過フィ
ルタを用いれば画素のLSBの情報は失われることにな
り、また、画像圧縮処理はこのような画質に影響の少な
い部分の情報量を落とすことによりデータ量の削減をは
かっているので、画像処理により電子透かしデータが失
われることになる。従って、電子透かしデータの再検出
が困難となるという問題があった。
画像信号を周波数変換し、周波数変換後の画像信号の周
波数成分の優勢な帯域に電子透かしデータを埋め込む方
法が提案されている(日経エレクトロニクス 199
6.4.22(no.660)13ページ)。この方法
においては、特定の周波数成分に電子透かしデータを埋
め込むので、圧縮処理やフィルタリング等の画像処理に
対しても電子透かしデータが失われることはない。さら
に、電子透かしデータとして正規分布に従う乱数を採用
することで、電子透かしデータ同士の干渉を防ぎ、画像
全体に大きな影響を及ぼすことなく電子透かしデータを
破壊することを困難にしている。
電子透かしについて説明する。
散コサイン変換DCT703を用いて周波数成分に変換
する。周波数領域で高い振幅を示すデータをn個選び、
f(1)、f(2)、・・・、f(n)とする。電子透
かしデータw(1)、w(2)、・・・w(n)を平均
0分散1である正規分布より選び、電子透かしデータ埋
め込み手段704で、 F(i)=f(i)+α×|f(i)|×w(i) を各iについて計算する。ここでαはスケーリング要素
である。最後にf(i)をF(i)に置き換えた周波数
成分から電子透かしデータが埋め込まれた出力画像71
0を、逆DCT709により得る。
う。この検出方法においては、原画像、及び電子透かし
データw(i)(但しi=1、2、・・・、n)が既知
でなければならない。
タw(i)の入っている対象画像802をDCT804
を用いて周波数成分に変換し、周波数成分F(1)、F
(2)、・・・、F(n)を得る。また、原画像801
もDCT803を用いて変換し、周波数成分f(1)、
f(2)、・・・、f(n)を得る。f(i)、及びF
(i)により、電子透かしデータ推定値W(i)を、 W(i)=(F(i)−f(i))/f(i) により計算して抽出する。次にw(i)とW(i)の統
計的類似度をベクトルの内積を利用して、C=W・w/
(WD×wD)により計算する。ここで、W=(W
(1)、W(2)、・・・、W(n))、w=(w
(1)、w(2)、・・・、w(n))、WD=ベクト
ルWの絶対値、wD=ベクトルwの絶対値である。統計
的類似度判定手段810は、Cがある特定の値以上であ
る場合には該当電子透かしデータが埋め込まれていると
判定する。
るため、違法な複製と思われる画像データに対して原画
像を所有している著作者が検出処理を行う場合には可能
であるが、各端末の再生装置では、原画像が無いために
電子透かしデータの検出処理を行うことが出来ない。そ
こで上記の方法を端末処理、特にMPEGシステム向け
に改良した方法が提案されている。
元の画像を8ピクセル×8ピクセルのブロックに分割
し、このブロックを処理単位として、電子透かしデータ
の埋め込み、及び抽出処理を行う。
ず、MPEG符号化処理で、DCT903を用いて周波
数成分に変換する。周波数領域でAC成分の周波数成分
の低いものから順に、f(1)、f(2)、・・・、f
(n)とし、電子透かしデータw(1)、w(2)、・
・・w(n)を平均0分散1である正規分布より選び、
電子透かしデータ埋め込み手段905で、 F(i)=f(i)+α×avg(f(i))×w
(i) を各iについて計算する。ここで、αはスケーリング要
素であり、avg(f(i))はf(i)の近傍3点の
絶対値の平均である。このavg(f(i))を部分平
均ということにする。そして、f(i)の変わりにF
(i)を置き換えてMPEG符号化処理の後続の処理を
行う。
う。この検出方法においては、元の画像は必要ではな
く、データw(i)(但しi=1、2、・・・、n)が
既知であればよい。
逆量子化が終わった後のブロックの周波数領域におい
て、周波数成分の低いものから順に、F(1)、F
(2)、・・・、F(n)とする。F(i)の近傍3点
の絶対値の平均値をavg(F(i))として、電子透
かしデータW(i)をW(i)=F(i)/avg(F
(i))により計算し、さらに1画像分のW(i)の総
和WF(i)をi毎に各々計算する。次に、w(i)と
WF(i)の統計的類似度をベクトルの内積を利用し
て、C=WF・w/(WFD×wD)により計算する。
ここで、W=(WF(1)、WF(2)、・・・、WF
(n))、w=(w(1)、w(2)、・・・、w
(n))、WFD=ベクトルWFの絶対値、wD=ベク
トルwの絶対値である。統計的類似度判定手段1012
は、Cがある特定の値以上である場合には該当電子透か
しデータが埋め込まれていると判定する。
終了した画像の電子透かしデータの検出方法が示されて
いる。画像データ1101のDCT変換が終わった後の
ブロックの周波数領域において、周波数成分の低いもの
から順に、F(1)、F(2)、・・・、F(n)とす
る。F(i)の近傍3点の絶対値の平均値を部分平均a
vg(F(i))として、電子透かしデータW(i)を
W(i)=F(i)/avg(F(i))により計算
し、さらに1画像分のW(i)の総和WF(i)をi毎
に各々計算する。次に、w(i)とWF(i)の統計的
類似度をベクトルの内積を利用して、C=WF・w/
(WFDxwD)により計算する。ここで、W=(WF
(1)、WF(2)、・・・、WF(n))、w=(w
(1)、w(2)、・・・、w(n))、WFD=ベク
トルWFの絶対値、wD=ベクトルwの絶対値である。
統計的類似度判定手段1109は、Cがある特定の値以
上である場合には該当電子透かしデータが埋め込まれて
いると判定する。
ン変換DCTを受けた画像に上述の方法で電子透かしを
埋め込むことにより所定の属性を付与した後、属性を変
更したい場合に、再度同じ手段を用いたのでは、必要な
回路の規模が大きくなりすぎる。
を行い、属性変更を行う際にもDCTを行うので、出力
画像が劣化する。
イン変換DCTを施してその画像の属性を判定するとと
もに、入力画像を劣化させることなく、属性を変更する
ことを課題としている。
めの本発明は、電子透かしデータを埋め込まれた画像を
入力画像として入力する画像入力装置と;前記入力画像
を離散的コサイン変換(DCT)するDCT手段と、前
記電子透かしデータと予測データとの統計的類似度を判
定する統計的類似度判定手段とを備え、前記統計的類似
度判定手段の出力に基づいて前記入力画像の属性を出力
する属性検出装置と;前記属性に基づいて、2以上の挿
入データを格納するメモリと、前記挿入データを選択し
て出力するセレクタと、前記セレクタの出力を保持する
挿入データレジスタと、前記入力画像の輝度信号を保持
する輝度レジスタと、前記入力画像の色差信号を保持す
る色差レジスタと、前記色差レジスタの出力と前記挿入
データレジスタの出力とを加算する加算器とを備えた属
性変更装置とを含む電子透かしデータによる画像属性変
更システムであって、前記入力画像に、前記挿入データ
を重畳した画像を出力するようにしている。
実施の形態について説明する。
画像属性変更システムのブロック図である。図1に示す
ように、本発明の電子透かしデータによる画像属性変更
システムは、電子透かしデータを埋め込まれた画像を入
力画像として入力する画像入力装置101と、入力画像
の属性を検出する属性検出装置102と、入力画像の属
性及び入力画像を入力して、入力画像の属性を変更する
属性変更装置103とを含んでいる。
る画像属性変更システムにおいては、属性変更装置10
3を用いて、入力画像の属性(″A″)を変更して、新
たな属性(″B″)を持つ画像を得るという動作を実行
する。従って、たとえば、属性″A″の意味を「一回の
み複製可」、属性″B″の意味を「複製不可」等と与え
るとすると、属性が″B″に変更された画像データはそ
の後は複製ができなくなる。
め埋め込まれた電子透かしデータにより属性″A″を有
する。属性検出装置102は、埋め込まれた電子透かし
データを抽出する装置で、入力画像を入力することによ
って属性検出結果(属性″A″)を得る。この属性検出
結果と入力画像を、属性変更装置103に入力すること
により、属性変更装置103は属性を変更した出力画像
(属性″B″)を出力する。
ある。図2に示すように、入力画像に対して、DCT手
段201にて周波数成分に変換する。そして、周波数領
域で、電子透かしデータ検出手段202にて電子透かし
データ推定値を抽出する。既知の電子透かしデータとの
統計的類似度を算出することにより、入力画像101の
属性検出結果103を得る。なお、電子透かしデータ検
出手段202を含め、その詳細は図11に示した従来技
術と同様である。
である。図3に示すように、属性変更装置103は、属
性検出装置102が出力する入力画像の属性に基づい
て、2以上のメモリ301,302に格納された挿入デ
ータから一つの挿入データを選択して出力するセレクタ
303と、セレクタ303の出力を保持する挿入データ
レジスタ306と、入力画像の輝度信号を保持する輝度
レジスタ304と、入力画像の色差信号を保持する色差
レジスタ306と、色差レジスタの出力と挿入データレ
ジスタの出力とを加算する加算器307とを含んでい
る。
タ304の出力とを画像出力装置104に入力して出力画
像を得るようにしている。
のタイミングをより正確に同期させるために、加算器3
07の出力を入力する色差出力レジスタ309と、輝度
レジスタ304の出力を入力する輝度出力レジスタ30
8とを設けて、色差出力レジスタ309の出力と前記輝
度出力レジスタ308の出力とを画像出力装置104に入
力して出力画像を得るようにしている。
上の挿入データを格納するためのメモリが接続されてい
る。このメモリは、図中においては、第1メモリ301
と第2メモリ302の2つが例示されている。ここで、
メモリの数は2以上であってもよいし、一つのメモリに2
以上の領域を割り振ってもよい。又、メモリには、各種
の読み出し専用メモリ(ROM)や随時読出書込メモリ(RA
M)が用いられる。
Mに展開された固定的なデータであって、入力画像の電
子透かしデータに挿入して入力画像の属性を変化させる
ための付加的データである。
は、″0″データであってもよい。すなわち、たとえ
ば、メモリ302に格納された″0″データは、メモリ301
に格納された挿入データと同じビット幅を持ちすべての
ビットの値が′0′であるデータとしてもよい。この場
合、これらのデータは属性検出結果103によってセレ
クタ303にて選択されて挿入データレジスタ306に
供給され、ある時刻でのデータを保持しておく。なお、
選択されるデータは、例えば属性検出結果が′1′の時
(入力画像の属性が″A″の時)には挿入データ301
が選択され、属性検出結果が′0′の時(入力画像の属
性が″A″以外の時)には″0″データが選択されるよ
うにしてもよい。
ら入力される色差信号・輝度信号を保持するための輝度
レジスタ304と色差レジスタ305を有する。これら
のレジスタは、先に挿入データレジスタ306にデータ
が格納された同じ時刻における入力画像101からの輝
度信号・色差信号を保持しておく。
に従って設けられた加算器307は、色差レジスタ30
5に保持されたデータと、挿入データレジスタ306に
保持されたデータの加算を行う。ここで、属性検出結果
103からセレクタ303にて選択されるデータが、″
0″データである場合には、結果として追加挿入される
データは″0″であり、属性は変更されないままであ
る。すなわち、入力画像の属性が″A″以外の時には、
出力画像105の属性は″B″にはならない。
知られており、また本発明とは直接関係しないので、そ
の詳細な構成は省略する。
するタイミングチャートである。
(ロ)入力色差信号が入力され、それと同時に(ハ)メ
モリ301に格納された追加挿入データが確定される。
(ニ)メモリ302に格納されたデータ″0″は常に″
0″のデータである。また、同じ時刻に(ホ)属性検出
結果の値も入力される。ここで、(ホ)属性検出結果の
値によって、′1′の時(ハ)メモリ301に格納された
追加挿入データが、′0′の時(ニ)データ″0″が選
択されるものとする。
立ち上がり)においては、(ヘ)輝度レジスタ304の
値は(イ)入力輝度信号を受け、(ト)色差レジスタ3
05の値は(ロ)入力色差信号を受けている。また、
(チ)挿入データレジスタ306では、(ホ)属性検出
結果にて選択される(ハ)メモリ301に格納された追加
挿入データの値、もしくは(ニ)データ″0″の値を受
けている。
スタ308は(ヘ)輝度レジスタ304の値を受け、
(ヌ)色差レジスタ309は、直前の(ト)色差レジス
タ305の値と(チ)挿入データレジスタ306の値を
加算した結果が保持される。
ら出力画像(属性B)が生成される。ただし、前述の通
り、セレクタ303にてデータ″0″が選択された場合
には元のデータがスルーで出力され、すなわち、属性は
変更されないままである。
たが、これに限定することなく、入力画像はアナログ
(コンポジット)にて入力してもよい。
アナログ(コンポジット)にて入力されるが、入力直後
にアナログ・デジタル変換器A/D600を用いること
により、それ以降は前述の実施形態と同じ構成ででき
る。また、デジタル・アナログ変換器D/A601を用
いることにより、アナログ(コンポジット)出力を出力
画像とすることができる。
段のD/A601は、同時に使用しても使用しなくても
良いことは言うまでもない。
しデータを適用して属性の変更を行っているので、得ら
れる画像も電子透かしデータが挿入された画像となる。
従って、機器側にこの属性を検出させる手段を装備する
ことによって、デジタル画像の違法な複製を防ぐことが
できる。
分を持っているので、入力画像によっては属性を変更さ
せないこともできる。しかも、追加挿入データの挿入は
入力画像に対して逐次挿入する構成となっているので、
リアルタイムに出力画像が得られるという効果もある。
しても電子透かしデータの追加挿入により、属性変更を
行うことが出来るので、アナログ画像の違法な複製等を
防止することができる。
概念図。
ト。
ブロック図。
ータ埋込み装置。
ック図。
ク図。
ロック図。
Claims (6)
- 【請求項1】 電子透かしデータを埋め込まれた画像を
入力画像として入力する画像入力装置と、 前記入力画像を離散的コサイン変換(DCT)するDC
T手段と、前記電子透かしデータと前記入力画像に埋め
込まれた電子透かしデータの推定値の1画像分の加算値
との統計的類似度を判定する統計的類似度判定手段とを
備え、前記統計的類似度判定手段の出力に基づいて前記
入力画像の属性を出力する属性検出装置と、前記入力画像の属性を変化させるための 挿入データを格
納する2以上のメモリと、前記属性に基づいて前記挿入
データを選択して出力するセレクタと、前記セレクタの
出力を保持する挿入データレジスタと、前記入力画像の
輝度信号を保持する輝度レジスタと、前記入力画像の色
差信号を保持する色差レジスタと、前記色差レジスタの
出力と前記挿入データレジスタの出力とを加算する加算
器とを備えた属性変更装置とを含む電子透かしデータに
よる画像属性変更システムであって、 前記入力画像に、前記挿入データを重畳した画像を出力
することを特徴とする電子透かしデータによる画像属性
変更システム。 - 【請求項2】 前記加算器の出力を入力する色差出力レ
ジスタと、前記輝度レジスタの出力を入力する輝度出力
レジスタとを備え、前記色差出力レジスタの出力と前記
輝度出力レジスタの出力とを用いて前記挿入データを重
畳した画像を出力することを特徴とする請求項1記載の
電子透かしデータによる画像属性変更システム。 - 【請求項3】 前記入力画像をA/D変換するA/D変
換器を備え、前記A/D変換器の輝度信号出力を前記輝
度レジスタに入力し、前記A/D変換器の色差信号出力
を前記色差レジスタに入力することを特徴とする請求項
1記載の電子透かしデータによる画像属性変更システ
ム。 - 【請求項4】 前記輝度出力レジスタの出力及び前記色
差出力レジスタの出力をD/A変換して前記挿入データ
を重畳した画像を出力することを特徴とする請求項3記
載の電子透かしデータによる画像属性変更システム。 - 【請求項5】 前記挿入データは読み出し専用メモリ
(ROM)又は随時書き込み読み出しメモリ(RAM)
に格納されたデータであって、 前記挿入データは、互いに、同一のビット数及び同一の
ビット幅を有することを特徴とする請求項1記載の電子
透かしデータによる画像属性変更システム。 - 【請求項6】 前記挿入データは、前記電子透かしデー
タと異なるデータと、すべてのビットが「0」であるデ
ータを含むことを特徴とする請求項5記載の電子透かし
データによる画像属性変更システム。
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