JP4204263B2 - Digital watermark insertion method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus - Google Patents

Digital watermark insertion method and apparatus, and digital watermark detection method and apparatus Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データに電子透かしを挿入する電子透かし挿入方法及びその装置並びに電子透かしが挿入された画像データから電子透かしを検出する電子透かし検出方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像データの電子透かしを挿入する技術が開発され、著作権等を有する者等を特定する情報、著作物等の利用を許諾する場合の利用方法及び条件に関する情報等を電子透かしの形態で画像データに挿入することが実用化されてきている。
【０００３】
通常は電子透かしは電子データの形態で挿入され、検出されるが、印刷にも対応した電子透かしも登場してきている。これは、電子透かしが挿入された画像データが印刷された場合であっても、印刷された画像データから電子透かしを検出できるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来ある印刷にも対応した電子透かしは、スキャナを用いて印刷物を読み取ることを前提としている。このような前提のもとでは、読み取られた画像の縮尺は予め知られており、画像が回転していることはない。また、スキャナは６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ程度の高解像度を有するので高周波成分に埋め込まれている電子透かしを検出することができる。更に、カメラで読み取る場合と異なり手振れが生ずる場合もない。更に、スキャナにより一定の光源により画像が照射されるので、信号対雑音比、コントラストもよい。
【０００５】
一方、近年カメラを内蔵し、電子メール機能及びＷＷＷ(World Wide Web)ブラウザ機能を有する携帯電話が普及してきている。このような携帯電話のカメラで電子透かしが挿入された画像を読み取り、携帯電話からそのような画像を電子メールの添付ファイル又はホームページのフォーム情報として送れば、ＷＷＷサーバ側は電子透かしを検出し、それに基づいてデータベースから情報を検索し、携帯電話はＷＷＷサーバ、メールサーバ等からその様な情報の提供等の様々なサービスを受けることができる。
【０００６】
従って、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像から電子透かしを検出することを可能とする電子透かし挿入方法及びその装置並びに電子透かし検出方法及びその装置の登場が望まれている。
【０００７】
しかしながら、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像は、画像とカメラの間の距離等が変動要因となり、縮尺が不定である。また、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像は、画像とカメラの間の相対回転角等が変動要因となり、少なからず回転している場合が多い。更に、携帯電話の内蔵カメラで読み取った画像は、解像度が低い。例えば、３ｃｍ×４ｃｍの画像を６００ｄｐｉのスキャナで読み取った場合の画素数は、６７万、１２００ｄｐｉのスキャナで読み取った場合の画素数は、２６８万であるのに対し、現在普及している携帯電話の内蔵カメラの画素数は３０万程度であることより明らかである。更に、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像は、手振れが生じている場合がある。更に、携帯電話の内蔵カメラ等で読み取った画像は、一般の外光のもとで読み取られるので、信号対雑音比及びコントラストが十分でない場合が多い。
【０００８】
そこで、本発明は、縮尺が不定であり、回転していて、解像度が低く、手振れが生じていて、信号対雑音比が悪く、コントラストも悪い画像であっても電子透かしの形態で埋め込まれたデータを安定して検出することを可能とするロバストな電子透かし挿入方法及びその装置並びに電子透かし検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、周波数領域において、画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分を、第１の円周の上の所定の位置に生成するステップと、前記周波数領域において、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分であって、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロを、前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上の、前記画像の拡大縮小率を検出するための前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置に生成するステップと、
前記周波数領域において、前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる第３の所定数の候補位置のうち、前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第４の所定数分だけ、挿入すべき電子透かしデータの値に応じた位置に非ゼロ周波数成分を生成するステップと、生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換するステップと、原画像の一部又は全てのブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし挿入方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、画像を複数のブロックに分割するステップと、各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換することにより、又はその変換をしてから、各前記ブロックの各周波数成分の振幅を得るステップと、各周波数成分の前記振幅をブロック間で加算することにより、各周波数毎の総和振幅を得るステップと、前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上の位置する非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率を検出するステップと、前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の回転角を検出するための、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロ周波数成分であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周上にあり、前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置にある非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の回転角を検出するステップと、前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記総和振幅から、第３の所定数の候補位置が前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第３の候補位置を検出し、前記第３の所定数の候補位置にある総和振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第４の所定数の総和振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし検出方法が提供される。
【００１１】
更に、本発明によれば、画像を複数のブロックに分割するステップと、各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換するステップと、各周波数成分のベクトル振幅をブロック間でベクトル加算してベクトル和を得るステップと、各周波数成分の前記ベクトル和の振幅を得るステップと、前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上に位置する非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率を検出するステップと、前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の回転角を検出するための、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロ周波数成分であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周上にあり、前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置にある非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の回転角を検出するステップと、前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記振幅から、第３の所定数の候補位置が前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第３の候補位置を検出し、前記第３の所定数の候補位置にある振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数とは異なる第４の所定数の振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし検出方法が提供される。
【００１２】
更に、本発明によれば、周波数領域において、画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分を、第１の円周の上の所定の位置に生成する手段と、前記周波数領域において、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分であって、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロを、前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上の、前記画像の拡大縮小率を検出するための前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置に生成する手段と、前記周波数領域において、前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる第３の所定数の候補位置のうち、前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第４の所定分だけ、挿入すべき電子透かしデータの値に応じた位置に非ゼロ周波数成分を生成する手段と、生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換する手段と、原画像の一部又は全てのブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算する手段と、を備えることを特徴とする電子透かし挿入装置が提供される。
【００１３】
更に、本発明によれば、画像を複数のブロックに分割する手段と、各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換することにより、又はその変換をしてから、各前記ブロックの各周波数成分の振幅を得る手段と、各周波数成分の前記振幅をブロック間で加算することにより、各周波数毎の総和振幅を得る手段と、前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上の位置する非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率を検出する手段と、前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の回転角を検出するための、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロ周波数成分であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周上にあり、前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置にある非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の回転角を検出する手段と、前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記総和振幅から、第３の所定数の候補位置が前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第３の候補位置を検出し、前記第３の所定数の候補位置にある総和振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第４の所定数の総和振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出する手段と、を備えることを特徴とする電子透かし検出装置が提供される。
【００１４】
更に、本発明によれば、画像を複数のブロックに分割する手段と、各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換する手段と、各周波数成分のベクトル振幅をブロック間でベクトル加算してベクトル和を得る手段と、各周波数成分の前記ベクトル和の振幅を得る手段と、前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上に位置する非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率を検出する手段と、前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の回転角を検出するための、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロ周波数成分であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周上にあり、前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置にある非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の回転角を検出する手段と、前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記振幅から、第３の所定数の候補位置が前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第３の候補位置を検出し、前記第３の所定数の候補位置にある振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数とは異なる第４の所定数の振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出する手段と、を備えることを特徴とする電子透かし検出装置が提供される。
【００１５】
更に、本発明によれば、周波数領域において、画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分を、第１の円周の上の所定の位置に生成するステップと、前記周波数領域において、前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる第２の所定数の候補位置のうち、前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第３の所定数分だけ、挿入すべき電子透かしデータの値に応じた位置に非ゼロ周波数成分を生成するステップと、生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換するステップと、原画像の一部又は全てのブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし挿入方法が提供される。
【００１６】
更に、本発明によれば、画像を複数のブロックに分割するステップと、各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換することにより、又はその変換をしてから、各前記ブロックの各周波数成分の振幅を得るステップと、各周波数成分の前記振幅をブロック間で加算することにより、各周波数毎の総和振幅を得るステップと、前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上の位置する非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するステップと、前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記総和振幅から、第２の所定数の候補位置が前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第２の候補位置を検出し、前記第２の所定数の候補位置にある総和振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第３の所定数の総和振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし検出方法が提供される。
【００１７】
更に、本発明によれば、画像を複数のブロックに分割するステップと、各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換するステップと、各周波数成分のベクトル振幅をブロック間でベクトル加算してベクトル和を得るステップと、各周波数成分の前記ベクトル和の振幅を得るステップと、前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上に位置する非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するステップと、前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記振幅から、第２の所定数の候補位置が前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第２の候補位置を検出し、前記第２の所定数の候補位置にある振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数とは異なる第３の所定数の振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出するステップと、を備えることを特徴とする電子透かし検出方法が提供される。
【００１８】
更に、本発明によれば、周波数領域において、画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分を、第１の円周の上の所定の位置に生成する手段と、前記周波数領域において、前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる第２の所定数の候補位置のうち、前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第３の所定数分だけ、挿入すべき電子透かしデータの値に応じた位置に非ゼロ周波数成分を生成する手段と、生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換する手段と、原画像の一部又は全てのブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算する手段と、を備えることを特徴とする電子透かし挿入装置が提供される。
【００１９】
更に、本発明によれば、画像を複数のブロックに分割する手段と、各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換することにより、又はその変換をしてから、各前記ブロックの各周波数成分の振幅を得る手段と、各周波数成分の前記振幅をブロック間で加算することにより、各周波数毎の総和振幅を得る手段と、前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上の位置する非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出する手段と、前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記総和振幅から、第２の所定数の候補位置が前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第２の候補位置を検出し、前記第２の所定数の候補位置にある総和振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第３の所定数の総和振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出する手段と、を備えることを特徴とする電子透かし検出装置が提供される。
【００２０】
更に、本発明によれば、画像を複数のブロックに分割する手段と、各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換する手段と、各周波数成分のベクトル振幅をブロック間でベクトル加算してベクトル和を得る手段と、各周波数成分の前記ベクトル和の振幅を得る手段と、前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上に位置する非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出する手段と、前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記振幅から、第２の所定数の候補位置が前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第２の候補位置を検出し、前記第２の所定数の候補位置にある振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数とは異なる第３の所定数の振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出する手段と、を備えることを特徴とする電子透かし検出装置が提供される。
【００２１】
更に、本発明によれば、コンピュータに上記の方法を実行させるためのプログラムが提供される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１による電子透かし挿入装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図１を参照すると、本実施形態による電子透かし挿入装置は、拡大縮小検出用パターン生成部１０１、回転角検出用パターン生成部１０２、データ保持部１０３、データパターン生成部１０４、合成部１０５、逆離散フーリエ変換部１０６、二値化部１０７及び加算部（又は減算部）１０８を備える。
【００２５】
拡大縮小率検出用パターン生成部１０１は、電子透かし検出装置で、入力した画像の拡大縮小率を検出するための周波数領域における拡大縮小率用パターンを生成する。
【００２６】
拡大縮小率パターンの例を図２に示す。図２を参照すると、拡大縮小率検出用パターンは、周波数領域において最外周の円上に均等に分布する２４個の点のうちの２０個の点より成る。なお、２４個の点のうちの全ての点より成る拡大縮小率検出用パターンを生成しても良い。拡大縮小率検出用パターンの各点を、実数部の振幅が非ゼロであり、虚数部の振幅がゼロの非ゼロ周波数成分とし、拡大縮小率検出用パターンの非ゼロ周波数成分を周波数領域において点対称分布とすることにより、拡大縮小率検出用パターンを逆離散フーリエ変換したときに虚数部が発生しないようにしている。この条件は、後述する回転角検出用パターン及びデータパターンにおいても満たされている。また、拡大縮小率検出用パターンを成す非ゼロ周波数成分の周波数領域における分布は、点対称であるのみならず、左右対称且つ上下対称である。また、この最外周の円の半径は、設定した周波数領域の最大周波数を高周波数としたときの中間周波数に対応する。これは、高周波数に拡大縮小率検出用パターンを設定すると検出精度が良くなる一方で、カメラで画像が小さく撮影されたときにも拡大縮小率検出用パターンの周波数がナイキスト周波数を越えないようにマージンを設けておかなくてはならないからである。例えば、片側周波数の最大周波数が１０２４［サイクル／単位長さ］であれば、この最外周の円の半径を６４〜５１２［サイクル／単位長さ］のうちのいずれかの周波数に相当する値にする。ここで、単位長さとは、逆離散フーリエ変換のブロックの一辺の長さである。
【００２７】
回転角検出用パターン生成部１０２は、電子透かし検出装置で、入力した画像の回転角を検出するための周波数領域における回転角検出用パターンを生成する。
【００２８】
回転角検出用パターンの例を図３に示す。図３を参照すると、回転角検出用パターンは、周波数領域において、最外周の円の１つ内側の円上に均等に分布する２４個の点のうち１０個の点より成る。なお、回転角検出用パターンは、１０以外の数の点より構成されていても良い。回転角検出用パターンを成す非ゼロ周波数成分の周波数領域における分布は左右非対称かつ上下非対称とする。すなわち、回転角検出用パターンを成す非ゼロ周波数成分の周波数領域における分布は、回転が検出できるように、偏りをもったものである。なお、回転角検出用パターンを設定する円周を拡大縮小率検出用パターンを設定する円周の内側のものとしたが、外側のものとしてもよい。
【００２９】
データ保持部１０３は、画像に電子透かしの形態で埋め込みたいデータを保持する。
【００３０】
データパターン生成部１０４は、データ保持部が保持するデータの値に応じたデータパターンを生成する。
【００３１】
データパターンは、図４、５及び６に示すパターンを相互に加算したものである。説明のために図４、５及び６に分割して記載している。図４にデータパターンのうち最外周の円周上に分布する部分、図５にデータパターンのうち中央の円周上に分布する部分、図６にデータパターンのうち最内周の円周上に分布する部分を示す。データパターンのうち最外周の部分は、周波数領域において、当該円周上に均等に分布する２０個の点のうち１０個の点より成る。これらの１０個の点は等振幅の非ゼロの周波数成分である。データパターンの３つの部分（最外周の部分、中央の円周の部分及び最内周の部分）のうちの最外周の部分を成す非ゼロ周波数成分の数１０は不変であり、挿入すべきデータの値に応じて１０個の非ゼロ周波数成分の分布を変える。１０個の非ゼロ周波数成分は点対称に分布しているので、実際には、データの値に応じて、１０個の候補位置のうち５個の位置に非ゼロ周波数成分を設定する自由度をもって１０個の点の位置が決定されることとなる。従って、最外周の部分で10Ｃ5＝２５２種類のデータを表すことが可能となる。１０個の候補位置のうち他の数ではなく５個の位置に非ゼロ周波数成分を設定することとしたのは、組み合わせの数が最大となるからである。データパターンのうち中央の円周の部分は、周波数領域において、当該円周上に均等に分布する１２個の点のうち６個の点より成る。これらの６個の点は等振幅の非ゼロの周波数成分である。データパターンの３つの部分（最外周の部分、中央の円周の部分及び最内周の部分）のうちの中央の円周の部分を成す非ゼロ周波数成分の数６は不変であり、データの値に応じて６個の非ゼロ周波数成分の分布を変える。６個の非ゼロ周波数成分は点対称に分布しているので、実際には、挿入すべきデータの値に応じて、６個の候補位置のうち３個の位置に非ゼロ周波数成分を設定する自由度をもって６個の点の位置が決定されることとなる。従って、中央の円周の部分で6Ｃ3＝２０種類のデータを表すことが可能となる。６個の候補位置のうち他の数ではなく３個の位置に非ゼロ周波数成分を設定することとしたのは、組み合わせの数が最大となるからである。データパターンのうち最内周の部分は、周波数領域において、当該円周上に均等に分布する４個の点のうち２個の点より成る。これらの２個の点は等振幅の非ゼロの周波数成分である。データパターンの３つの部分（最外周の部分、中央の円周の部分及び最内周の部分）のうちの最内周の部分を成す非ゼロ周波数成分の数２は不変であり、挿入すべきデータの値に応じて２個の非ゼロ周波数成分の分布を変える。２個の非ゼロ周波数成分は点対称に分布しているので、実際には、データの値に応じて、２個の候補位置のうち１個の位置に非ゼロ周波数成分を設定する自由度をもって２個の点の位置が決定されることとなる。従って、最内周の円周の部分で2Ｃ1＝２種類のデータを表すことが可能となる。
【００３２】
最外周の円の部分で２５２種類、中央の部分の円で２０種類、最内周の円の部分で２種類のデータを表せるので、これらの組み合わせにより、１００８０通りのデータを表せることが可能となる。
【００３３】
なお、最外周の円の部分の１０個の候補位置、中央の円の部分の６個の候補位置及び最内周の円の部分の２個の候補位置の合わせた１８個の候補位置のうちのデータの値の応じた９個の位置に非ゼロ周波数成分を設定するようにしても良く、この場合には、４８６２０通りのデータを表すことが可能となる。また、データの種類は減るが、３つの円のうちの２つ又は１つのみにデータパターンを乗せるようにしてもよい。逆に、データの種類を増やすために、３つを超える数の円にデータパターンを乗せるようにしてもよい。
【００３４】
また、データパターンを設定する全ての円を拡大縮小率検出用パターンを設定する円及び回転角検出用パターンを設定する円の内側のものとしたが、データパターンを設定する一部又は全ての円を拡大縮小率検出用パターンを設定する円及び回転角検出用パターンを設定する円の外側のもの又は拡大縮小率検出用パターンを設定する円及び回転角検出用パターンを設定する円の間のものとしてもよい。
【００３５】
上記の拡大縮小率検出用パターンが乗る円、回転角検出用パターンが乗る円及びデータパターンが乗る３つの円の半径は、相互に所定の比例関係にある。
【００３６】
合成部１０５は、拡大縮小率検出用パターン生成部１０１、回転角検出用パターン生成部１０２及びデータパターン生成部１０４が生成した非ゼロ周波数成分を合成する。なお、ここでいう合成とは、加算のことである。
【００３７】
逆離散フーリエ変換部１０６は、合成部１０５が合成した非ゼロ周波数成分を逆離散フーリエ変換して、空間領域におけるパターンを生成する。逆離散フーリエ変換部１０６が出力するパターンの大きさは、逆離散フーリエ変換で扱うサンプル数によって決定され、例えば、２５６×２５６画素、５１２×５１２画素、１０２４×１０２４画素等の大きさである。このような大きさのパターンを原画像の大きさにわたり繰り返したものを図７に示す。なお、空間領域におけるパターンは、データパターン生成部１０４の出力の直流成分の値がゼロであるので、一般にマイナスの値の画素も有するが、図面の印刷の都合上、このパターンにマイナスの値の画素が無くなるようなオフセットを加算したものを図７に示している。
【００３８】
二値化部１０７は、逆離散フーリエ変換部１０６が生成したパターンをゼロをしきい値として所定の値ａ又は−ａに二値化する。二値化されたパターンは−ａの画素も有するが、図面の印刷の都合上、マイナスの値の画素が無くなるようなオフセットを加算して得た二値化パターンを繰り返したものの例を図８に示す。
【００３９】
加算部（又は減算部）１０８は、原画像のうち青成分の一部又は全てのブロックに二値化されたパターンを加算（または減算）する。青成分を選択したのは、青成分のノイズは視覚上目立たないからである。なお、二値化部１０７による二値化の処理は、電子透かし検出装置における電子透かし検出の精度が上がるという実験結果が出ているために行っている。従って、必ずしも二値化の処理は必要ではなく、この場合には、加算部（又は減算部）１０８は、逆離散フーリエ変換部１０６が出力するパターンに所定の係数を掛けたものを原画像のうち青成分の一部又は全てのブロックに加算（又は減算）する。また、カメラの光学系又は電気処理系の特性によるものと推測されるが、青成分の他の成分にも僅かに逆離散フーリエ変換部１０６が出力するパターン又は二値化されたパターンを加算（又は減算）した場合の方が、青成分のみに逆離散フーリエ変換部１０６が出力するパターン又は二値化されたパターンを加算（又は減算）した場合に比べ、電子透かし検出装置における電子透かし検出の精度が上がるという実験結果が出ているので、青成分の他の成分の一部又は全てのブロックにも僅かに逆離散フーリエ変換部１０６が出力するパターン又は二値化されたパターンを加算（又は減算）してもよい。
【００４０】
図９に原画像の例、図１０に図９に示す原画像に二値化されたパタンを加算した後の画像の例を示す。
【００４１】
次に、図１１を参照して、本実施形態による電子透かし挿入装置の動作を説明する。
【００４２】
まず、拡大縮小率検出用パターン生成部１０１は、図２に示すような拡大縮小率検出用パターンを生成する（ステップＳ１５１）。次に、回転角検出用パターン生成部１０２は、図３に示すような回転角検出用パターンを生成する（ステップＳ１５２）。次に、データパターン生成部１０４は、データ保持部１０３が保持するデータの値により定まるデータパターン（図４、図５及び図６の非ゼロ係数を合わせて得たもの）を生成する（ステップＳ１０３）。次に、パターン合成部１０５は、拡大縮小率検出用パターン生成部１０１、回転角検出用パターン生成部１０２及びデータパターン生成部１０４が生成したパターンを合成する（ステップＳ１５４）。次に、逆離散フーリエ変換部１０６は、合成部１０５が合成して得たパターンを逆離散フーリエ変換して、空間領域におけるパターンを生成する（ステップＳ１５５）。次に、二値化部１０７は、逆離散フーリエ変換部１０６が生成した空間領域におけるパターンを二値化する（ステップＳ１５６）。最後に、加算部（又は減算部）１０８は、二値化されたパターンを原画像の青成分及び必要に応じて他の成分に加算（又は減算）する（ステップＳ１５７）。
【００４３】
電子透かしが挿入された画像は、本、雑誌等に印刷され、携帯電話のカメラ等により撮影されることを待つこととなる。
【００４４】
図１２は本発明の実施形態１による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【００４５】
図１２を参照すると、本実施形態による電子透かし検出装置は、ブロック化部２０１、離散フーリエ変換部２０２、振幅計算部２０３、振幅積算部２０４、拡大縮小率検出部２０５、回転角検出部２０６及びデータ検出部２０７を備える。
【００４６】
ブロック化部２０１は、携帯電話のカメラ等が入力した電子透かし挿入画像の青成分をブロック化する。なお、カメラ等は、本、雑誌等に印刷されている画像を撮影するので、カメラ等が入力した電子透かし挿入画像は、電子透かし挿入装置が出力する電子透かし挿入画像と比較し、一般に、原点がずれ、拡大又は縮小され、回転し、コントラスト及び明るさが異なっている。上述したように、青成分の他の成分にも電子透かしを挿入している場合には、青成分の他の成分もブロック化する。ブロックは、電子透かし挿入装置の逆離散フーリエ変換部１０６が変換した画素の数に等しい数の画素よりなるブロックであり、例えば、２５６×２５６画素、５１２×５１２画素又は１０２４×１０２４画素等のブロックである。なお、ブロック化部２０１が作成するブロックを構成する画素の数は、電子透かし挿入装置の逆離散フーリエ変換部１０６が変換した画素の数に等しいが、ブロック化部２０１が入力する画像がカメラ等が入力した画像であるので、ブロック化部２０１が作成するブロックは、一般に、電子透かし挿入装置の逆離散フーリエ変換部１０６による逆離散フーリエ変換のブロックを拡大又は縮小したものである。
【００４７】
離散フーリエ変換部２０２は、ブロック化部２０１が出力する全てのブロックを離散フーリエ変換して、ブロック化部２０１が出力する全てのブロックの全ての周波数成分を出力する。
【００４８】
振幅計算部２０３は、離散フーリエ変換部２０２が出力する一般に複素数である周波数成分の振幅（絶対値）を求め、ブロック化部２０１が出力する全てのブロックの全ての周波数成分の振幅を出力する。
【００４９】
振幅積算部２０４は、振幅計算部２０３が出力する周波数成分の振幅を基に、各周波数成分の振幅を全てのブロック間で加算することにより、図１３に例を示すような各周波数毎の総和振幅を得る。
【００５０】
拡大縮小率検出部２０５は、振幅積算部２０４が出力する各周波数毎の総和振幅を基にカメラ等が撮影した電子透かし挿入画像の拡大縮小率を検出する。拡大縮小率の検出は、拡大縮小率検出用パターンの半径を検出することにより行う。拡大縮小率検出用パターンは、所定の半径の円周上の所定数の非ゼロ周波数成分より構成されるので、いずれかの半径の円周上にその所定数又はその所定数から一定範囲にある数の特に振幅が大きい総和振幅が検出されたならば、その半径と電子透かし挿入装置の拡大縮小率検出用パターン生成部１０１が生成した拡大縮小率検出用パターンの半径の比をカメラが撮像した電子透かし挿入画像の拡大縮小率とすることができる。
【００５１】
回転角検出部２０６は、振幅積算部２０４が出力する各周波数毎の総和振幅及び拡大縮小率検出部２０５が出力する拡大縮小率を基にカメラ等が撮影した電子透かし挿入画像の回転角を検出する。回転角の検出は、回転角検出用パターンの角度を検出することにより行う。まず、振幅積算部２０４が出力する各周波数毎の総和振幅に対して、拡大縮小率検出部２０５が出力する拡大縮小率により倍率の正規化を行い、回転角検出用パターンに対応した総和振幅が所定の半径に現れるようにする。そして、所定の半径に現れた総和振幅のうち特に振幅が大きい総和振幅が構成するパターンを検出し、そのパターンの角度と電子透かし挿入装置の回転角検出用パターン生成部１０２が生成した回転角検出用パターンの角度の差を検出することにより、カメラ等が撮影した電子透かし挿入画像の回転角を検出する。
【００５２】
なお、拡大縮小率検出用パターンの非ゼロ周波数成分の分布を非対称とすることにより、拡大縮小率検出用パターンが回転角検出用パターンを兼用するようにしてもよい。この場合には、拡大縮小率の検出は、拡大縮小率検出兼回転角検出用パターンの半径を検出することにより行う。拡大縮小率検出兼回転角検出用パターンは、所定の半径の円周上の所定数の非ゼロ周波数成分より構成されるので、いずれかの半径の円周上にその所定数又はその所定数から一定範囲にある数の特に振幅が大きい総和振幅が検出されたならば、その半径と電子透かし挿入装置の拡大縮小率検出用パターン生成部１０１が生成した拡大縮小率検出兼回転角検出用パターンの半径の比をカメラが撮像した電子透かし挿入画像の拡大縮小率とする。回転角の検出は、拡大縮小率検出検出兼回転角検出用パターンの角度を検出することにより行う。まず、振幅積算部２０４が出力する各周波数毎の総和振幅に対して、拡大縮小率検出部２０５が出力する拡大縮小率により倍率の正規化を行い、拡大縮小率検出兼回転角検出用パターンに対応した総和振幅が所定の半径に現れるようにする。そして、所定の半径に現れた総和振幅のうち特に振幅が大きい総和振幅が構成するパターンを検出し、そのパターンの角度と拡大縮小率検出兼回転角検出用パターンの角度の差を検出することにより、カメラ等が撮影した電子透かし挿入画像の回転角を検出する。
【００５３】
データ検出部２０７は、振幅積算部２０４が出力する各周波数毎の総和振幅、拡大縮小率検出部２０５が出力する拡大縮小率及び回転角検出部２０６が出力する回転角を基にカメラ等が撮影した電子透かし挿入画像から電子透かしの形態で埋め込まれているデータを検出する。データの検出は、データパターンを検出することにより行う。まず、振幅積算部２０４が出力する各周波数毎の総和振幅に対して、拡大縮小率検出部２０５が出力する拡大縮小率により倍率の正規化を行い、回転角検出部２０６が出力する回転角により回転の補正を行い、データパターンに対応した総和振幅が所定の半径の候補位置に現れるようにする。そして、拡大縮小率及び回転角の補正後の総和振幅を候補位置のみの周波数成分を通すフィルタに通す。そして、３つの半径のうち各半径毎にフィルタ出力の全ての総和振幅を、高い値から低い値に変化する共通のしきい値と比較し、値がしきい値を上回る総和振幅が所定数（データパターンの３つの部分のうち最外周の部分であれば５、中央の円周上の部分であれば３、最内周の部分であれば１）に達したところで、しきい値の変化を中止する（図１４参照）。このときに、しきい値を上回っている総和振幅が成すパターンより電子透かしの形態で埋め込まれているデータの値を検出する。
【００５４】
なお、パターンは周波数領域において、実数部のみしか有さず、点対称に分布するので、拡大縮小率検出部２０５、回転角検出部２０６及びデータ検出部２０７は、周波数領域の第１象限から第４象限の周波数成分のうちの２つの象限のみの周波数成分を用いて検出を行っても良い。
【００５５】
次に、図１５を参照して、本実施形態による電子透かし検出装置の動作を説明する。
【００５６】
まず、ブロック化部２０１は、カメラ等が撮影した電子透かし挿入画像の青成分及び必要に応じて他の色成分をブロック化する（ステップＳ２５１）。次に、離散フーリエ変換部２０２は、ブロック化部２０１が生成した各ブロックを離散フーリエ変換する（ステップＳ２５２）。次に、振幅計算部２０３は、離散フーリエ変換部２０２が出力する複素数の各周波数成分の振幅を求める（ステップＳ２５３）。次に、振幅積算部２０４は、振幅計算部２０３が出力する振幅をブロック間で周波数毎に積算して、周波数毎の総和振幅を求める（ステップ２５４）。次に、拡大縮小率検出部２０５は、振幅積算部２０４が出力する周波数毎の総和振幅を基に、カメラ等が撮影した電子透かし挿入画像の拡大縮小率を求める（ステップＳ２５５）。次に、回転角検出部２０６は、振幅積算部２０４が出力する周波数毎の総和振幅及び拡大縮小率検出部２０５が出力する拡大縮小率を基に、カメラ等が撮影した電子透かし挿入画像の回転角を求める（ステップＳ２５６）。最後に、データ検出部２０７は、振幅積算部２０４が出力する周波数毎の総和振幅、拡大縮小率検出部２０５が出力する拡大縮小率及び回転角検出部２０６が出力する回転角を基に電子透かしの形態で埋め込まれているデータを検出する（ステップＳ２５７）。
【００５７】
［実施形態２］
実施形態２の電子透かし挿入装置及びその動作は実施形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５８】
図１６は、本発明の実施形態２による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【００５９】
図１６を図１２と比較すると明らかなように、実施形態２による電子透かし検出装置は、実施形態１による電子透かし検出装置と比較し、実施形態１による電子透かし検出装置では、振幅積算部２０４が振幅計算部２０３の後段にあるのに対し、実施形態２による電子透かし検出装置では、振幅積算部２０４が周波数成分積算部３０３に置き換わり、周波数成分積算部３０３が振幅計算部３０４の前段にある点において異なっている。実施形態２の電子透かし検出装置の他の部分及びそれらの動作は、実施形態１のものと同様であるので、その説明を省略する。
【００６０】
周波数成分積算部３０３は、フーリエ変換部２０２が出力する複素数で表される周波数成分を各周波数毎にブロック間でベクトル加算する。
【００６１】
振幅計算部３０４は、周波数成分積算部３０３が出力する複素数で表される周波数成分の振幅を求める。
【００６２】
実施形態２の構成によれば、電子透かし挿入装置が画像に挿入したパターンは全てのブロックにおいて周波数領域で位相が揃っているのに対し、画像の周波数成分は位相がランダムであるので、こうすることにより、パターンの周波数成分を信号、画像の周波数成分を雑音とみなしたときの信号対雑音比を高めることができる。
【００６３】
次に、図１７を参照して、本実施形態による電子透かし検出装置の動作を説明する。
【００６４】
図１７を図１５と比較すると明らかなように、実施形態２による電子透かし検出装置の動作は、実施形態１による電子透かし検出装置の動作と比較し、ステップＳ２５３及びＳ２５４が除かれ、その代わりに、ステップＳ３５３及びＳ３５４が追加されている点が異なっている。ステップＳ３５３では、周波数成分積算部３０３は、フーリエ変換部２０２が出力する複素数で表される周波数成分を周波数毎にブロック間でベクトル加算し、ステップＳ３５４では、振幅計算部３０４は、周波数成分積算部３０３が出力する複素数で表される周波数成分の振幅を求める。
【００６５】
［実施形態３］
実施形態１又は２において、離散フーリエ変換の代わりに、離散コサイン変換又は離散サイン変換を用いても良い。この場合、１つの象限のみにパターンを設定することとなる。
【００６６】
なお、図１、１２及び１６に示す各部は、コンピュータをこれらの部分として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができ、図１１、１５及び１７に示す各ステップは、コンピュータにこれらのステップを実行させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電子透かし挿入装置で拡大縮小率検出用パターンを画像に挿入し、電子透かし検出装置で、拡大縮尺率検出用パターンを用いて拡大縮小率を補正するので、画像の縮尺が不定であっても電子透かしの形態で埋め込まれたデータを安定して検出することができる。
【００６８】
また、本発明によれば、電子透かし挿入装置で回転角検出用パターンを画像に挿入し、電子透かし検出装置で、回転角検出用パターンを用いて回転角を補正するので、画像が回転していても電子透かしの形態で埋め込まれたデータを安定して検出することができる。
【００６９】
更に、本発明によれば、電子透かしの周波数を適切に設定しているので、画像の解像度が低くても電子透かしの形態で埋め込まれたデータを安定して検出することができる。
【００７０】
更に、本発明によれば、電子透かし検出装置で複素数の周波数成分ではなく周波数成分の振幅により電子透かしを検出しているので、手振れが生じた画像でも電子透かしの形態で埋め込まれたデータを安定して検出することができる。
【００７１】
更に、本発明によれば、第１の所定数の候補位置のうちデータにより相互に組み合わされる位置であって第１の所定数より少ない第２の所定数の周波数成分を非ゼロとするので、信号対雑音比が悪く、コントラストも悪い画像であっても電子透かしの形態で埋め込まれたデータを安定して検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１による電子透かし挿入装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１による拡大縮小率検出用パターンの例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１による回転角検出用パターンの例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１によるデータパターンの例の第１の部分を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１によるデータパターンの例の第２の部分を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１によるデータパターンの例の第３の部分を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１による電子透かし検出装置の逆フーリエ変換部が出力するパターンの例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１による電子透かし検出装置の二値化部が出力する二値化パターンの例を示す図である。
【図９】原画像の例を示す図である。
【図１０】図９に示す原画像に本発明の実施形態１による電子透かし挿入装置が電子透かしを挿入したものを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態１による電子透かし挿入装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態１による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施形態１による電子透かし検出装置の振幅積算部が出力する総和振幅の分布例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態１による電子透かし検出装置のデータ検出部の動作を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態１による電子透かし検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施形態２による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施形態２による電子透かし検出装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１ 拡大縮小率検出用パターン生成部
１０２ 回転角検出用パターン生成部
１０３ データ保持部
１０４ データパターン生成部
１０５ 合成部
１０６ 逆離散フーリエ変換部
１０７ 二値化部
１０８ 加算部（減算部）
２０１ ブロック化部
２０２ 離散フーリエ変換部
２０３ 振幅計算部
２０４ 振幅積算部
２０５ 拡大縮小率検出部
２０６ 回転角検出部
２０７ データ検出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital watermark insertion method and apparatus for inserting a digital watermark into image data, and a digital watermark detection method and apparatus for detecting a digital watermark from image data into which the digital watermark has been inserted.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a technique for inserting a digital watermark of image data has been developed, and information for identifying a person who has a copyright, etc., information on usage methods and conditions for permitting the use of a copyrighted work, etc. in the form of a digital watermark. Insertion into image data has been put into practical use.
[0003]
Normally, a digital watermark is inserted and detected in the form of electronic data, but a digital watermark corresponding to printing has also appeared. This makes it possible to detect a digital watermark from the printed image data even when the image data into which the digital watermark is inserted is printed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the digital watermark corresponding to conventional printing is premised on reading a printed matter using a scanner. Under such a premise, the scale of the read image is known in advance, and the image is never rotated. Further, since the scanner has a high resolution of about 600 dpi and 1200 dpi, it can detect a digital watermark embedded in a high frequency component. Further, unlike the case of reading with a camera, there is no case of camera shake. Further, since the image is emitted from the scanner with a constant light source, the signal-to-noise ratio and the contrast are good.
[0005]
On the other hand, cellular phones with built-in cameras and electronic mail functions and WWW (World Wide Web) browser functions have recently become widespread. If an image into which a digital watermark is inserted is read by such a mobile phone camera and such an image is sent from the mobile phone as an email attachment or form information on a homepage, the WWW server side detects the digital watermark, Based on this, information is retrieved from the database, and the mobile phone can receive various services such as provision of such information from a WWW server, a mail server, or the like.
[0006]
Therefore, the advent of a digital watermark insertion method and apparatus and a digital watermark detection method and apparatus capable of detecting a digital watermark from an image read by a built-in camera of a mobile phone or the like is desired.
[0007]
However, the scale of an image read by a built-in camera of a mobile phone is indefinite due to factors such as the distance between the image and the camera. In addition, an image read by a built-in camera of a mobile phone is often rotated not a little because of a variation factor such as a relative rotation angle between the image and the camera. Furthermore, the resolution of the image read by the built-in camera of the mobile phone is low. For example, the number of pixels when a 3 cm × 4 cm image is read by a 600 dpi scanner is 670,000, and the number of pixels when it is read by a 1200 dpi scanner is 2,680,000. This is apparent from the fact that the built-in camera has about 300,000 pixels. Further, an image read by a built-in camera of a mobile phone may cause camera shake. Furthermore, since an image read with a built-in camera of a mobile phone is read under ordinary external light, the signal-to-noise ratio and contrast are often insufficient.
[0008]
Therefore, the present invention has an indefinite scale, is rotated, has a low resolution, has shakes, has a poor signal-to-noise ratio, and has a poor contrast. It is an object of the present invention to provide a robust digital watermark insertion method and apparatus and a digital watermark detection method and apparatus capable of stably detecting data.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Main departure Clearly According to the frequency domain, to detect the enlargement / reduction ratio of the image A first predetermined number of Non-ze B Wave number component , In place on the first circumference Generating a non-zero for detecting a rotation angle of the image in the frequency domain. B Wave number component A second predetermined number of non-zeros different from the first predetermined number The Scaling the image above a second circumference that is different from the first circumference and whose radius is in a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference. At a position determined relative to the position of the first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the rate Generating step;
In the frequency domain, A third circumference different from the first circumference and the second circumference, wherein the radius is in a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference and the radius of the second circumference. Of the third predetermined number of candidate positions which are on a third circumference and are determined relative to the non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, the third predetermined number A fourth predetermined number less than the first predetermined number, Should be inserted Digital watermark data The value of the In In the corresponding position Non-ze B A step of generating a wave number component, a step of transforming the generated non-zero frequency component from the frequency domain to the spatial domain, and adding or subtracting the image obtained by the transformation to a part or all of the original image And providing a digital watermark insertion method.
[0010]
Further, according to the present invention, the step of dividing the image into a plurality of blocks and the frequency of each block by converting the data of each block from the spatial domain to the frequency domain or after the conversion is performed. Obtaining a component amplitude; obtaining a sum amplitude for each frequency by adding the amplitude of each frequency component between blocks; and scaling the image of the sum amplitude in the frequency domain. Detecting the summing amplitude corresponding to the first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the rate and corresponding to the non-zero frequency components positioned on the first circumference, thereby scaling the image And a second predetermined number of non-zeros different from the first predetermined number for detecting a rotation angle of the image of the total amplitude in the frequency domain. A wavenumber component having a radius on a second circumference that is in a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference, relative to the position of the first predetermined number of non-zero frequency components Detecting a rotation angle of the image by detecting a summed amplitude corresponding to a non-zero frequency component at a position determined in the step, and detecting the enlargement / reduction ratio and the rotation angle detected in the frequency domain. A third predetermined number of candidate positions is a third circumference different from the first circumference and the second circumference, and the radius is the first amplitude, based on the total amplitude whose position is corrected based on the total amplitude. On a third circumference having a predetermined proportional relationship with a radius of one circumference and a radius of the second circumference, relative to a non-zero frequency component for detecting a rotation angle of the image The third candidate position is detected by using the relationship of Of the total amplitudes at the third predetermined number of candidate positions, a fourth predetermined number of totals that is less than the third predetermined number and relatively different from the first predetermined number. And a step of detecting inserted data based on a combination of amplitude positions. .
[0011]
Further, according to the present invention, the step of dividing the image into a plurality of blocks, the step of converting the data of each block from the spatial domain to the frequency domain, and vector addition of the vector amplitude of each frequency component between the blocks. Obtaining a vector sum; obtaining an amplitude of the vector sum of each frequency component; and a first predetermined number of non-zeros for detecting an enlargement / reduction ratio of the image in the frequency domain. Detecting an enlargement / reduction ratio of the image by detecting an amplitude corresponding to a non-zero frequency component located on a first circumference of a frequency component; and in the frequency domain, A second predetermined number of non-zero frequency components different from the first predetermined number for detecting the rotation angle of the image, the radius of which is the radius of the first circumference An amplitude corresponding to a non-zero frequency component located on a second circumference having a predetermined proportional relationship and positioned relatively to the positions of the first predetermined number of non-zero frequency components is detected. And detecting a rotation angle of the image; and a third predetermined number of candidates from the amplitude whose position is corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle in the frequency domain. The position is a third circumference different from the first circumference and the second circumference, and the radius is a predetermined proportion to the radius of the first circumference and the radius of the second circumference. The third candidate position is detected by utilizing a relationship that is on a third circumference having a relationship and is determined relative to a non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image. And out of the amplitudes at the third predetermined number of candidate positions, Detecting the inserted data based on a combination of positions of a fourth predetermined number of amplitudes that is less than the third predetermined number and having a relatively large value at a different from the first predetermined number; There is provided a digital watermark detection method comprising: .
[0012]
Furthermore, according to the present invention, means for generating a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the enlargement / reduction ratio of the image at a predetermined position on the first circumference in the frequency domain. A second predetermined number of non-zero frequency components for detecting a rotation angle of the image in the frequency domain, the second predetermined number being different from the first predetermined number, and the first circumference. Are different second circumferences, the radius for detecting the enlargement / reduction ratio of the image above the second circumference whose radius is in a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference. Means for generating at a predetermined position relative to the position of a predetermined number of non-zero frequency components, and a third different from the first circumference and the second circumference in the frequency domain. And the radius is a predetermined proportion to the radius of the first circumference and the radius of the second circumference. Of the third predetermined number of candidate positions that are on the third circumference and are determined relative to the non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, the third Means for generating a non-zero frequency component at a position corresponding to the value of the digital watermark data to be inserted by a fourth predetermined amount that is less than the predetermined number and different from the first predetermined number; and the generated non-zero frequency component And a means for converting from the frequency domain to the spatial domain, and a means for adding or subtracting the image obtained by the conversion to a part or all of the original image. Provided .
[0013]
Further, according to the present invention, the means for dividing the image into a plurality of blocks and the frequency of each block by converting the data of each block from the spatial domain to the frequency domain or after the conversion. Means for obtaining component amplitude, means for obtaining a summed amplitude for each frequency by adding the amplitude of each frequency component between blocks, and scaling the image of the summed amplitude in the frequency domain Detecting the summing amplitude corresponding to the first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the rate and corresponding to the non-zero frequency components positioned on the first circumference, thereby scaling the image And a second predetermined number of non-zero frequency components different from the first predetermined number for detecting a rotation angle of the image of the total amplitude in the frequency domain. A position whose radius is on a second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference and which is determined relative to the positions of the first predetermined number of non-zero frequency components Means for detecting a rotation angle of the image by detecting a total amplitude corresponding to the non-zero frequency component in the position, and the position is corrected in the frequency domain based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. From the summed amplitude, the third predetermined number of candidate positions is a third circumference different from the first circumference and the second circumference, and the radius is the first circumference. It is on a third circumference that has a predetermined proportional relationship with a radius and a radius of the second circumference, and is determined relative to a non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image. Using the relationship, detecting the third candidate position, the third predetermined number of Based on the combination of the positions of the fourth predetermined number of total amplitudes that are less than the third predetermined number and have a relatively large value among the total amplitudes at the complementary positions, which are different from the first predetermined number. And a means for detecting the inserted data. .
[0014]
Further, according to the present invention, means for dividing the image into a plurality of blocks, means for converting the data of each block from the spatial domain to the frequency domain, and vector addition of the vector amplitude of each frequency component between the blocks. Means for obtaining a vector sum; means for obtaining an amplitude of the vector sum of each frequency component; and a first predetermined number of non-zeros for detecting an enlargement / reduction ratio of the image in the frequency domain. Means for detecting an enlargement / reduction ratio of the image by detecting an amplitude corresponding to a non-zero frequency component located on a first circumference of the frequency component, and in the frequency domain, A second predetermined number of non-zero frequency components different from the first predetermined number for detecting the rotation angle of the image, the radius of which is a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference In Detecting an amplitude corresponding to a non-zero frequency component located on a second circumference and positioned relatively to the position of the first predetermined number of non-zero frequency components; And a third predetermined number of candidate positions from the amplitude whose position is corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle in the frequency domain. A third circumference different from the circumference and the second circumference, wherein the radius is a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference and the radius of the second circumference. The third candidate position is detected using a relationship that is on a circumference and is determined relative to a non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, and the third candidate position is detected. Of the amplitudes at a predetermined number of candidate positions, a relatively large value is shown between them. Means for detecting inserted data based on a combination of positions of a fourth predetermined number of amplitudes that is less than the third predetermined number and different from the first predetermined number. An electronic watermark detection device is provided .
[0015]
Furthermore, according to the present invention, in the frequency domain, a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image are generated at predetermined positions on the first circumference. And a second circumference different from the first circumference in the frequency domain, the radius of the second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference. Of the second predetermined number of candidate positions that are above and determined relative to the non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, the first predetermined number is less than the second predetermined number Generating a non-zero frequency component at a position corresponding to the value of the digital watermark data to be inserted by a third predetermined number different from the number, and combining the generated non-zero frequency component from the frequency domain to the spatial domain And converting part or all of the original image Provided an electronic watermark inserting method characterized by comprising the steps of adding or subtracting the images obtained by the conversion to the lock, the .
[0016]
Furthermore, according to the present invention, the step of dividing the image into a plurality of blocks and the frequency of each block by converting the data of each block from the spatial domain to the frequency domain or after the conversion is performed. Obtaining a component amplitude; obtaining a sum amplitude for each frequency by adding the amplitude of each frequency component between blocks; and scaling the image of the sum amplitude in the frequency domain. Detecting a summed amplitude corresponding to a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the rate and rotation angle and located on the first circumference, A step of detecting an enlargement / reduction ratio and a rotation angle, and the summed amplitude whose position is corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle in the frequency domain; The second predetermined number of candidate positions is a second circumference different from the first circumference, and the radius of the second circumference has a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference. The second candidate position is detected using the relationship that is determined relative to a non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, and the second predetermined number of Based on the combination of the positions of the third predetermined number of total amplitudes that are different from the first predetermined number and are less than the second predetermined number that show a relatively large value among the total amplitudes at the candidate positions. And a step of detecting the inserted data. .
[0017]
Further, according to the present invention, the step of dividing the image into a plurality of blocks, the step of converting the data of each block from the spatial domain to the frequency domain, and vector addition of the vector amplitude of each frequency component between the blocks. Obtaining a vector sum; obtaining an amplitude of the vector sum of each frequency component; and a first predetermined number for detecting an enlargement / reduction ratio and a rotation angle of the image in the frequency domain. Detecting an enlargement / reduction ratio and a rotation angle of the image by detecting an amplitude corresponding to the non-zero frequency component of the image and corresponding to the non-zero frequency component located on the first circumference; and A second predetermined number of candidate positions differ from the first circumference based on the detected amplitude and the amplitude corrected based on the rotation angle. A non-zero frequency for detecting a rotation angle of the image, wherein the radius is above the second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference. The second candidate position is detected using a relationship that is determined relative to the component, and a relatively large value among the amplitudes in the second predetermined number of candidate positions is detected. Detecting inserted data on the basis of a combination of positions of a third predetermined number of amplitudes that is less than the second predetermined number and different from the first predetermined number. A digital watermark detection method is provided. .
[0018]
Furthermore, according to the present invention, in the frequency domain, a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image are generated at predetermined positions on the first circumference. And a second circumference different from the first circumference in the frequency domain, the radius of the second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference. Of the second predetermined number of candidate positions that are above and determined relative to the non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, the first predetermined number is less than the second predetermined number Means for generating a non-zero frequency component at a position corresponding to the value of the digital watermark data to be inserted by a third predetermined number different from the number, and combining the generated non-zero frequency component from the frequency domain to the spatial domain And the means to convert to a part or all blocks of the original image Electronic watermark insertion device is provided, characterized in that it comprises, means for adding or subtracting the images obtained by the conversion .
[0019]
Further, according to the present invention, the means for dividing the image into a plurality of blocks and the frequency of each block by converting the data of each block from the spatial domain to the frequency domain or after the conversion. Means for obtaining component amplitude, means for obtaining a summed amplitude for each frequency by adding the amplitude of each frequency component between blocks, and scaling the image of the summed amplitude in the frequency domain Detecting a summed amplitude corresponding to a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the rate and rotation angle and located on the first circumference, A means for detecting an enlargement / reduction ratio and a rotation angle, and a second predetermined number of the frequency amplitudes based on the detected total enlargement / reduction ratio and the total amplitude whose position is corrected based on the rotation angle. The complementary position is a second circumference different from the first circumference, and the radius is above the second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference, and the image The second candidate position is detected using a relationship that is determined relative to a non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the second angle, and the total amplitude at the second predetermined number of candidate positions Are inserted on the basis of a combination of positions of the third predetermined number of total amplitudes that are less than the second predetermined number and show a relatively large value between them and differ from the first predetermined number. And an electronic watermark detection device comprising: means for detecting data; .
[0020]
Further, according to the present invention, means for dividing the image into a plurality of blocks, means for converting the data of each block from the spatial domain to the frequency domain, and vector addition of the vector amplitude of each frequency component between the blocks. Means for obtaining a vector sum; means for obtaining an amplitude of the vector sum of each frequency component; and a first predetermined number for detecting an enlargement / reduction ratio and a rotation angle of the image in the frequency domain. Means for detecting an enlargement / reduction ratio and a rotation angle of the image by detecting an amplitude corresponding to the non-zero frequency component located on the first circumference, and the frequency domain The second predetermined number of candidate positions is a second circumference different from the first circumference, based on the amplitude whose position is corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. The radius is above a second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference and is determined relative to a non-zero frequency component for detecting a rotation angle of the image. By using the relationship, the second candidate position is detected, and the amplitude at the second predetermined number of candidate positions is larger than the second predetermined number indicating a relatively large value between them. Means for detecting inserted data based on a combination of at least a third predetermined number of amplitude positions different from the first predetermined number. Ru .
[0021]
Furthermore, according to the present invention, there is provided a program for causing a computer to execute the above method. .
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark insertion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0024]
Referring to FIG. 1, the digital watermark insertion apparatus according to the present embodiment includes an enlargement / reduction detection pattern generation unit 101, a rotation angle detection pattern generation unit 102, a data holding unit 103, a data pattern generation unit 104, a synthesis unit 105, and an inverse. A discrete Fourier transform unit 106, a binarization unit 107, and an addition unit (or subtraction unit) 108 are provided.
[0025]
The enlargement / reduction ratio detection pattern generation unit 101 is an electronic watermark detection apparatus that generates an enlargement / reduction ratio pattern in the frequency domain for detecting the enlargement / reduction ratio of the input image.
[0026]
An example of the enlargement / reduction ratio pattern is shown in FIG. Referring to FIG. 2, the enlargement / reduction ratio detection pattern is composed of 20 points out of 24 points distributed evenly on the outermost circle in the frequency domain. Note that an enlargement / reduction rate detection pattern including all of the 24 points may be generated. Each point of the enlargement / reduction ratio detection pattern is a non-zero frequency component with a non-zero real part amplitude and an imaginary part amplitude of zero, and the non-zero frequency component of the enlargement / reduction ratio detection pattern is a point in the frequency domain. By adopting a symmetric distribution, an imaginary part is prevented from being generated when an inverse discrete Fourier transform is performed on the enlargement / reduction ratio detection pattern. This condition is also satisfied in a rotation angle detection pattern and a data pattern described later. In addition, the distribution in the frequency domain of the non-zero frequency components forming the enlargement / reduction ratio detection pattern is not only point-symmetric but also bilaterally symmetric and vertically symmetric. The radius of the outermost circle corresponds to an intermediate frequency when the maximum frequency in the set frequency region is set to a high frequency. This is because when the enlargement / reduction rate detection pattern is set to a high frequency, the detection accuracy is improved, but the enlargement / reduction rate detection pattern frequency does not exceed the Nyquist frequency even when an image is taken small by the camera. This is because a margin must be provided. For example, if the maximum frequency of the one-side frequency is 1024 [cycle / unit length], the radius of the outermost circle is set to a value corresponding to any frequency of 64 to 512 [cycle / unit length]. To do. Here, the unit length is the length of one side of the inverse discrete Fourier transform block.
[0027]
The rotation angle detection pattern generation unit 102 generates a rotation angle detection pattern in the frequency domain for detecting the rotation angle of the input image by the digital watermark detection apparatus.
[0028]
An example of the rotation angle detection pattern is shown in FIG. Referring to FIG. 3, the rotation angle detection pattern is composed of 10 points out of 24 points that are evenly distributed on a circle inside one of the outermost circles in the frequency domain. The rotation angle detection pattern may be composed of a number other than ten. The distribution of the non-zero frequency components forming the rotation angle detection pattern in the frequency domain is left-right asymmetric and vertically asymmetric. That is, the distribution of the non-zero frequency components forming the rotation angle detection pattern in the frequency domain is biased so that rotation can be detected. Although the circumference for setting the rotation angle detection pattern is set to the inside of the circumference for setting the enlargement / reduction ratio detection pattern, it may be set to the outside.
[0029]
The data holding unit 103 holds data to be embedded in the image in the form of a digital watermark.
[0030]
The data pattern generation unit 104 generates a data pattern corresponding to the data value held by the data holding unit.
[0031]
The data pattern is obtained by adding the patterns shown in FIGS. For the purpose of explanation, it is divided into FIGS. FIG. 4 shows a portion of the data pattern distributed on the outermost circumference, FIG. 5 shows a portion of the data pattern distributed on the center circumference, and FIG. 6 shows a data pattern on the innermost circumference. The distributed part is shown. The outermost part of the data pattern is composed of 10 points out of 20 points evenly distributed on the circumference in the frequency domain. These ten points are non-zero frequency components of equal amplitude. Of the three parts of the data pattern (the outermost part, the central circumferential part, and the innermost part), the number of non-zero frequency components forming the outermost part is unchanged, and the data to be inserted The distribution of 10 non-zero frequency components is changed according to the value of. Since the ten non-zero frequency components are distributed point-symmetrically, in practice, according to the data value, the degree of freedom to set the non-zero frequency components at five positions out of the ten candidate positions. The position of 10 points will be determined. Therefore, at the outermost part Ten C Five = 252 types of data can be represented. The reason why non-zero frequency components are set in five positions out of the ten candidate positions is that the number of combinations is maximized. The central circumferential portion of the data pattern is composed of 6 points out of 12 points evenly distributed on the circumference in the frequency domain. These six points are equal amplitude non-zero frequency components. Of the three parts of the data pattern (the outermost part, the central circumferential part, and the innermost circumferential part), the number of non-zero frequency components constituting the central circumferential part 6 is invariant. The distribution of the six non-zero frequency components is changed according to the value. Since the six non-zero frequency components are distributed point-symmetrically, actually, the non-zero frequency components are set at three positions among the six candidate positions in accordance with the value of the data to be inserted. The positions of six points are determined with a degree of freedom. Therefore, in the center circumference part 6 C Three = 20 types of data can be represented. The reason why non-zero frequency components are set in three positions instead of other numbers among the six candidate positions is that the number of combinations is maximized. The innermost part of the data pattern is composed of two points out of four points that are evenly distributed on the circumference in the frequency domain. These two points are non-zero frequency components of equal amplitude. Of the three parts of the data pattern (the outermost part, the central circumferential part and the innermost part), the number 2 of non-zero frequency components forming the innermost part is invariant and should be inserted. The distribution of the two non-zero frequency components is changed according to the data value. Since the two non-zero frequency components are distributed point-symmetrically, in practice, according to the data value, there is a degree of freedom to set the non-zero frequency component at one of the two candidate positions. The positions of the two points will be determined. Therefore, at the circumference of the innermost circumference 2 C 1 = It is possible to represent two types of data.
[0032]
252 types of data can be represented in the outermost circle part, 20 types in the center part circle, and two kinds of data in the innermost circle part. By combining these, it is possible to represent 1,080 kinds of data. Become.
[0033]
Of the 18 candidate positions including the 10 candidate positions of the outermost circle part, the 6 candidate positions of the center circle part, and the 2 candidate positions of the innermost circle part The non-zero frequency component may be set at nine positions corresponding to the data value of this data. In this case, 48620 kinds of data can be represented. Further, although the types of data are reduced, the data pattern may be placed on only two or one of the three circles. Conversely, in order to increase the types of data, data patterns may be placed on more than three circles.
[0034]
Also, all the circles that set the data pattern are inside the circle that sets the enlargement / reduction ratio detection pattern and the circle that sets the rotation angle detection pattern, but some or all of the circles that set the data pattern The circle outside the circle setting the enlargement / reduction ratio detection pattern and the circle setting the rotation angle detection pattern, or between the circle setting the enlargement / reduction ratio detection pattern and the circle setting the rotation angle detection pattern It is good.
[0035]
The radii of the circle on which the enlargement / reduction ratio detection pattern rides, the circle on which the rotation angle detection pattern rides, and the three circles on which the data pattern rides are in a predetermined proportional relationship.
[0036]
The combining unit 105 combines the non-zero frequency components generated by the enlargement / reduction ratio detection pattern generation unit 101, the rotation angle detection pattern generation unit 102, and the data pattern generation unit 104. Note that the term “synthesis” here means addition.
[0037]
The inverse discrete Fourier transform unit 106 performs an inverse discrete Fourier transform on the non-zero frequency component synthesized by the synthesis unit 105 to generate a pattern in the spatial domain. The size of the pattern output from the inverse discrete Fourier transform unit 106 is determined by the number of samples handled by the inverse discrete Fourier transform, and is, for example, a size of 256 × 256 pixels, 512 × 512 pixels, 1024 × 1024 pixels, or the like. FIG. 7 shows a pattern in which such a size is repeated over the size of the original image. Note that the pattern in the spatial domain is a DC component of the output of the data pattern generation unit 104. of Since the value is zero, it generally has a negative value pixel, but for the convenience of printing the drawing, FIG. 7 shows an offset obtained by adding a negative value pixel to this pattern.
[0038]
The binarization unit 107 binarizes the pattern generated by the inverse discrete Fourier transform unit 106 into a predetermined value a or −a using zero as a threshold value. Although the binarized pattern also has a pixel of −a, an example of repeating the binarized pattern obtained by adding an offset that eliminates a negative value pixel is shown in FIG. Shown in
[0039]
The addition unit (or subtraction unit) 108 adds (or subtracts) the binarized pattern to some or all of the blue components of the original image. The blue component is selected because the blue component noise is not visually noticeable. Note that the binarization processing by the binarization unit 107 has an experimental result that the digital watermark detection accuracy in the digital watermark detection apparatus is improved. In Is going. Therefore, binarization processing is not necessarily required. In this case, the adding unit (or subtracting unit) 108 multiplies the pattern output by the inverse discrete Fourier transform unit 106 by a predetermined coefficient to the original image. Add (or subtract) some or all of the blue components. Further, it is presumed to be due to the characteristics of the optical system or electrical processing system of the camera, but the pattern output by the inverse discrete Fourier transform unit 106 or a binarized pattern is also slightly added to the other components of the blue component ( (Or subtraction) in comparison with the case where the pattern output from the inverse discrete Fourier transform unit 106 or the binarized pattern is added (or subtracted) to only the blue component. Since an experimental result has been shown that the accuracy is improved, a pattern output by the inverse discrete Fourier transform unit 106 or a binarized pattern is also slightly added to some or all of the other components of the blue component (or Subtraction).
[0040]
FIG. 9 shows an example of an original image, and FIG. 10 shows an example of an image after adding binarized patterns to the original image shown in FIG.
[0041]
Next, the operation of the digital watermark insertion apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0042]
First, the enlargement / reduction rate detection pattern generation unit 101 generates an enlargement / reduction rate detection pattern as shown in FIG. 2 (step S151). Next, the rotation angle detection pattern generation unit 102 generates a rotation angle detection pattern as shown in FIG. 3 (step S152). Next, the data pattern generation unit 104 generates a data pattern (obtained by combining the non-zero coefficients in FIGS. 4, 5, and 6) determined by the data value held by the data holding unit 103 (step S103). ). Next, the pattern synthesis unit 105 synthesizes the patterns generated by the enlargement / reduction ratio detection pattern generation unit 101, the rotation angle detection pattern generation unit 102, and the data pattern generation unit 104 (step S154). Next, the inverse discrete Fourier transform unit 106 performs inverse discrete Fourier transform on the pattern obtained by the synthesis unit 105 to generate a pattern in the spatial domain (step S155). Next, the binarization unit 107 binarizes the pattern in the spatial domain generated by the inverse discrete Fourier transform unit 106 (step S156). Finally, the adding unit (or subtracting unit) 108 adds (or subtracts) the binarized pattern to the blue component of the original image and other components as necessary (step S157).
[0043]
The image with the digital watermark inserted is printed on a book, magazine, or the like, and waits to be photographed by a camera of a mobile phone or the like.
[0044]
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the digital watermark detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0045]
Referring to FIG. 12, the digital watermark detection apparatus according to the present embodiment includes a blocking unit 201, a discrete Fourier transform unit 202, an amplitude calculation unit 203, an amplitude integration unit 204, an enlargement / reduction rate detection unit 205, a rotation angle detection unit 206, and the like. A data detection unit 207 is provided.
[0046]
The blocking unit 201 blocks the blue component of the digital watermark insertion image input by a mobile phone camera or the like. In addition, since a camera or the like shoots an image printed on a book, magazine, or the like, the digital watermark insertion image input by the camera or the like is generally compared with the digital watermark insertion image output by the digital watermark insertion device. Are shifted, enlarged or reduced, rotated, and have different contrast and brightness. As described above, when a digital watermark is inserted into other components of the blue component, the other components of the blue component are also blocked. The block is a block composed of a number of pixels equal to the number of pixels converted by the inverse discrete Fourier transform unit 106 of the digital watermark insertion apparatus. For example, a block of 256 × 256 pixels, 512 × 512 pixels, 1024 × 1024 pixels, or the like It is. Note that the number of pixels constituting the block created by the blocking unit 201 is equal to the number of pixels converted by the inverse discrete Fourier transform unit 106 of the digital watermark insertion apparatus, but the image input by the blocking unit 201 is a camera or the like. Therefore, the block created by the blocking unit 201 is generally an enlarged or reduced version of the inverse discrete Fourier transform block by the inverse discrete Fourier transform unit 106 of the digital watermark insertion apparatus.
[0047]
The discrete Fourier transform unit 202 performs discrete Fourier transform on all blocks output from the blocking unit 201 and outputs all frequency components of all blocks output from the blocking unit 201.
[0048]
The amplitude calculation unit 203 obtains the amplitude (absolute value) of a frequency component that is generally a complex number output from the discrete Fourier transform unit 202, and outputs the amplitude of all frequency components of all the blocks output from the blocking unit 201.
[0049]
Based on the amplitude of the frequency component output from the amplitude calculation unit 203, the amplitude integrating unit 204 adds the amplitude of each frequency component between all the blocks, thereby summing up each frequency as shown in FIG. Get the amplitude.
[0050]
The enlargement / reduction rate detection unit 205 detects the enlargement / reduction rate of the digital watermark insertion image taken by the camera or the like based on the total amplitude for each frequency output from the amplitude integration unit 204. The detection of the enlargement / reduction ratio is performed by detecting the radius of the enlargement / reduction ratio detection pattern. Since the enlargement / reduction ratio detection pattern is composed of a predetermined number of non-zero frequency components on the circumference of a predetermined radius, the predetermined number or a predetermined range from the predetermined number on the circumference of any radius. If a total amplitude having a particularly large amplitude is detected, the camera images the ratio of the radius and the radius of the enlargement / reduction rate detection pattern generated by the enlargement / reduction rate detection pattern generation unit 101 of the digital watermark insertion apparatus. The enlargement / reduction ratio of the digital watermark inserted image can be set.
[0051]
Rotation angle detection unit 206 Detects the rotation angle of the digital watermark inserted image taken by the camera or the like based on the total amplitude for each frequency output from the amplitude integration unit 204 and the enlargement / reduction rate output from the enlargement / reduction rate detection unit 205. The rotation angle is detected by detecting the angle of the rotation angle detection pattern. First, the magnification is normalized by the enlargement / reduction ratio output by the enlargement / reduction ratio detection unit 205 with respect to the total amplitude for each frequency output by the amplitude integration unit 204, and the total amplitude corresponding to the rotation angle detection pattern is obtained. Appear at a predetermined radius. Then, among the total amplitude appearing at a predetermined radius, a pattern constituted by a total amplitude having a particularly large amplitude is detected, and the angle of the pattern and the rotation angle detection generated by the rotation angle detection pattern generation unit 102 of the digital watermark insertion device are detected. By detecting the difference in the angle of the pattern for use, the rotation angle of the digital watermark inserted image taken by the camera or the like is detected.
[0052]
Note that the enlargement / reduction ratio detection pattern may also serve as the rotation angle detection pattern by making the distribution of the non-zero frequency components of the enlargement / reduction ratio detection pattern asymmetric. In this case, the enlargement / reduction ratio is detected by detecting the radius of the enlargement / reduction ratio detection / rotation angle detection pattern. Since the enlargement / reduction ratio detection / rotation angle detection pattern is composed of a predetermined number of non-zero frequency components on the circumference of a predetermined radius, the predetermined number or the predetermined number on the circumference of any radius. If a total amplitude having a particularly large amplitude within a certain range is detected, the radius and the detection of the enlargement / reduction rate detection / rotation angle detection pattern generated by the enlargement / reduction rate detection pattern generation unit 101 of the digital watermark insertion apparatus are detected. The ratio of the radii is defined as the enlargement / reduction ratio of the digital watermark inserted image captured by the camera. The rotation angle is detected by detecting the angle of the enlargement / reduction ratio detection / rotation angle detection pattern. First, the magnification is normalized by the enlargement / reduction ratio output by the enlargement / reduction ratio detection unit 205 with respect to the total amplitude for each frequency output by the amplitude integrating unit 204, and the pattern for enlargement / reduction ratio detection / rotation angle detection is obtained. The corresponding total amplitude appears at a predetermined radius. Then, by detecting a pattern constituted by a summed amplitude having a particularly large amplitude among the summed amplitudes appearing at a predetermined radius, and detecting a difference between the angle of the pattern and the angle of the enlargement / reduction ratio detection / rotation angle detection pattern The rotation angle of the digital watermark inserted image taken by the camera or the like is detected.
[0053]
The data detection unit 207 is photographed by a camera or the like based on the total amplitude for each frequency output from the amplitude integration unit 204, the enlargement / reduction ratio output from the enlargement / reduction rate detection unit 205, and the rotation angle output from the rotation angle detection unit 206. Data embedded in the form of a digital watermark is detected from the inserted digital watermark image. Data is detected by detecting a data pattern. First, the magnification is normalized by the enlargement / reduction ratio output by the enlargement / reduction ratio detection unit 205 with respect to the total amplitude for each frequency output by the amplitude integrating unit 204, and the rotation angle output by the rotation angle detection unit 206 is used. The rotation is corrected so that the total amplitude corresponding to the data pattern appears at a candidate position with a predetermined radius. Then, the summed amplitude after correction of the enlargement / reduction ratio and the rotation angle is passed through a filter that passes frequency components only at the candidate positions. Then, the total amplitude of the filter output for each radius of the three radii is compared with a common threshold value that changes from a high value to a low value, and the total amplitude whose value exceeds the threshold value is a predetermined number ( Of the three parts of the data pattern, when the outermost part is reached, 5 if it is a part on the center circumference, and 3 if it is the innermost part, the threshold value change is reached. Stop (see FIG. 14). At this time, the value of data embedded in the form of a digital watermark is detected from the pattern formed by the total amplitude exceeding the threshold.
[0054]
Since the pattern has only a real part in the frequency domain and is distributed point-symmetrically, the enlargement / reduction ratio detection unit 205, the rotation angle detection unit 206, and the data detection unit 207 are arranged in the first quadrant of the frequency domain. Detection may be performed using frequency components of only two quadrants among the frequency components of four quadrants.
[0055]
Next, referring to FIG. 15, the digital watermark according to the present embodiment. detection The operation of the apparatus will be described.
[0056]
First, the blocking unit 201 blocks the blue component of the digital watermark insertion image photographed by the camera or the like and other color components as necessary (step S251). Next, the discrete Fourier transform unit 202 performs a discrete Fourier transform on each block generated by the blocking unit 201 (step S252). Next, the amplitude calculation unit 203 obtains the amplitude of each complex frequency component output from the discrete Fourier transform unit 202 (step S253). Next, the amplitude integrating unit 204 integrates the amplitude output by the amplitude calculating unit 203 for each frequency between blocks, and obtains a total amplitude for each frequency (step 254). Next, the enlargement / reduction rate detection unit 205 obtains the enlargement / reduction rate of the digital watermark inserted image photographed by the camera or the like based on the total amplitude for each frequency output from the amplitude integration unit 204 (step S255). Next, the rotation angle detection unit 206 rotates the digital watermark insertion image captured by the camera or the like based on the total amplitude for each frequency output from the amplitude integration unit 204 and the enlargement / reduction rate output from the enlargement / reduction rate detection unit 205. A corner is obtained (step S256). Finally, the data detection unit 207 performs digital watermarking based on the total amplitude for each frequency output from the amplitude integration unit 204, the enlargement / reduction rate output from the enlargement / reduction rate detection unit 205, and the rotation angle output from the rotation angle detection unit 206. The data embedded in the form is detected (step S257).
[0057]
[Embodiment 2]
Since the digital watermark insertion apparatus and operation of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0058]
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark detection apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
[0059]
As is apparent from a comparison of FIG. 16 with FIG. 12, the digital watermark detection apparatus according to the second embodiment is compared with the digital watermark detection apparatus according to the first embodiment. In contrast to the latter stage of the amplitude calculation unit 203, in the digital watermark detection apparatus according to the second embodiment, the amplitude integration unit 204 is replaced with the frequency component integration unit 303, and the frequency component integration unit 303 is located before the amplitude calculation unit 304. Is different. The other parts of the digital watermark detection apparatus according to the second embodiment and their operations are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0060]
The frequency component accumulating unit 303 adds the frequency components expressed by complex numbers output from the Fourier transform unit 202 between the blocks for each frequency.
[0061]
The amplitude calculation unit 304 obtains the amplitude of the frequency component represented by the complex number output from the frequency component integration unit 303.
[0062]
According to the configuration of the second embodiment, the pattern inserted into the image by the digital watermark insertion apparatus has the same phase in the frequency domain in all blocks, whereas the frequency components of the image are random in phase. This makes it possible to increase the signal-to-noise ratio when the frequency component of the pattern is regarded as a signal and the frequency component of the image is regarded as noise.
[0063]
Next, the operation of the digital watermark detection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0064]
As is clear from comparison of FIG. 17 with FIG. 15, the operation of the digital watermark detection apparatus according to the second embodiment is compared with the operation of the digital watermark detection apparatus according to the first embodiment, and step S25 is performed. 3 And S25 4 Except that steps S353 and S354 are added instead. In step S353, the frequency component Integration unit 303, the frequency component represented by the complex number output from the Fourier transform unit 202 is vector-added between the blocks for each frequency. In step S354, the amplitude calculating unit 304 is represented by the complex number output from the frequency component integrating unit 303. The amplitude of the frequency component to be obtained is obtained.
[0065]
[Embodiment 3]
In the first or second embodiment, discrete cosine transform or discrete sine transform may be used instead of the discrete Fourier transform. In this case, a pattern is set in only one quadrant.
[0066]
The units shown in FIGS. 1, 12, and 16 can also be realized by the computer reading and executing a program for causing the computer to function as these units. The steps shown in FIGS. Can also be realized by a computer reading and executing a program for causing the computer to execute these steps.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an enlargement / reduction rate detection pattern is inserted into an image by an electronic watermark insertion device, and the enlargement / reduction rate detection pattern is corrected by the electronic watermark detection device using the enlargement / reduction rate detection pattern. Therefore, even if the scale of an image is indefinite, data embedded in the form of a digital watermark can be detected stably.
[0068]
Further, according to the present invention, the rotation angle detection pattern is inserted into the image by the digital watermark insertion device, and the rotation angle is corrected using the rotation angle detection pattern by the digital watermark detection device, so that the image is rotated. However, it is possible to stably detect data embedded in the form of a digital watermark.
[0069]
Furthermore, according to the present invention, since the frequency of the digital watermark is appropriately set, the data embedded in the form of the digital watermark can be detected stably even if the resolution of the image is low.
[0070]
Furthermore, according to the present invention, since the digital watermark is detected by the amplitude of the frequency component instead of the complex frequency component by the digital watermark detection apparatus, even if the image is shaken, the data embedded in the form of the digital watermark can be stabilized. Can be detected.
[0071]
Furthermore, according to the present invention, the second predetermined number of frequency components that are less than the first predetermined number and are non-zero in the first predetermined number of candidate positions that are combined with each other by the data, Even if the image has poor signal-to-noise ratio and poor contrast, watermark The data embedded in the form of can be detected stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark insertion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of an enlargement / reduction ratio detection pattern according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a rotation angle detection pattern according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a first part of an example of a data pattern according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 5 is a diagram showing a second part of an example of a data pattern according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a third part of an example of a data pattern according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a pattern output by an inverse Fourier transform unit of the digital watermark detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a binarization pattern output by a binarization unit of the digital watermark detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an original image.
10 is a diagram showing a digital watermark inserted into the original image shown in FIG. 9 by the digital watermark insertion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing an operation of the digital watermark insertion apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a distribution example of a total amplitude output from an amplitude integrating unit of the digital watermark detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining an operation of a data detection unit of the digital watermark detection apparatus according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 15 is a flowchart showing an operation of the digital watermark detection apparatus according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a digital watermark detection apparatus according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 17 is a flowchart showing an operation of the digital watermark detection apparatus according to the second embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
101 Enlargement / reduction ratio detection pattern generation unit
102 Rotation angle detection pattern generation unit
103 Data holding unit
104 Data pattern generator
105 Synthesizer
106 Inverse discrete Fourier transform unit
107 Binarization part
108 Adder (Subtractor)
201 Blocking part
202 discrete Fourier transform
203 Amplitude calculator
204 Amplitude accumulator
205 Enlargement / reduction ratio detection unit
206 Rotation angle detector
207 Data detector

Claims (13)

周波数領域において、画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分を、第１の円周の上の所定の位置に生成するステップと、
前記周波数領域において、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分であって、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロを、前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上の、前記画像の拡大縮小率を検出するための前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置に生成するステップと、
前記周波数領域において、前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる第３の所定数の候補位置のうち、前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第４の所定数分だけ、挿入すべき電子透かしデータの値に応じた位置に非ゼロ周波数成分を生成するステップと、
生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換するステップと、
原画像の一部又は全てのブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算するステップと、
を備えることを特徴とする電子透かし挿入方法。In the frequency domain, a first predetermined number of Hize ii frequency components to detect the scaling ratio of the image, and generating a predetermined position on the first circumference,
In the frequency domain, a non-zero frequency components for detecting the rotation angle of the image, the first of the second non-zero predetermined number different from the predetermined number, the first circumferential A second circumference different from the first circumference, the radius for detecting the enlargement / reduction ratio of the image on the second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference Generating a position determined relative to a position of the first predetermined number of non-zero frequency components ;
In the frequency domain, a third circumference different from the first circumference and the second circumference, the radius being the radius of the first circumference and the radius of the second circumference Of a third predetermined number of candidate positions that are on a third circumference in a predetermined proportional relationship and are determined relative to a non-zero frequency component for detecting a rotation angle of the image, generating a Hize ii frequency component to a third of the less than a predetermined number first predetermined number is different from the fourth predetermined number only, corresponding to the value of the electronic watermark data to be inserted position,
Combining the generated non-zero frequency components together from the frequency domain to the spatial domain;
Adding or subtracting the image obtained by the conversion to some or all blocks of the original image; and
An electronic watermark insertion method comprising: 画像を複数のブロックに分割するステップと、
各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換することにより、又はその変換をしてから、各前記ブロックの各周波数成分の振幅を得るステップと、
各周波数成分の前記振幅をブロック間で加算することにより、各周波数毎の総和振幅を得るステップと、
前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上の位置する非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率を検出するステップと、
前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の回転角を検出するための、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロ周波数成分であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周上にあり、前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置にある非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の回転角を検出するステップと、
前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記総和振幅から、第３の所定数の候補位置が前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第３の候補位置を検出し、前記第３の所定数の候補位置にある総和振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第４の所定数の総和振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出するステップと、
を備えることを特徴とする電子透かし検出方法。Dividing the image into a plurality of blocks;
Obtaining the amplitude of each frequency component of each block by transforming the data of each block from the spatial domain to the frequency domain, or after the transformation,
Adding the amplitude of each frequency component between blocks to obtain a total amplitude for each frequency;
In the frequency domain, out of the total amplitude, a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting an enlargement / reduction ratio of the image and a non-zero frequency component positioned on the first circumference Detecting a scaling ratio of the image by detecting a corresponding total amplitude ;
In the frequency domain, among the total amplitude, for detecting the rotation angle of the image, a first non-zero frequency components of different second predetermined number and the predetermined number, radius of the first A non-zero frequency component on a second circumference that is in a predetermined proportional relationship with a radius of the circumference of the first non-zero frequency component at a position determined relative to the position of the first predetermined number of non-zero frequency components Detecting a rotation angle of the image by detecting a total amplitude corresponding to:
In the frequency domain, a third predetermined number of candidate positions are the first circumference and the second circle from the total amplitude whose positions are corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. A third circumference different from the circumference, the radius being above the third circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference and the radius of the second circumference, The third candidate position is detected using the relationship that is determined relative to the non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, and the sum in the third predetermined number of candidate positions among amplitude, based on a combination of positions of the third least for the than the predetermined number of the first predetermined number is different from the fourth predetermined number of total amplitude indicating a relatively large value in between these are inserted Detecting detected data; and
An electronic watermark detection method comprising: 画像を複数のブロックに分割するステップと、
各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換するステップと、
各周波数成分のベクトル振幅をブロック間でベクトル加算してベクトル和を得るステップと、
各周波数成分の前記ベクトル和の振幅を得るステップと、
前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上に位置する非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率を検出するステップと、
前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の回転角を検出するための、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロ周波数成分であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周上にあり、前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置にある非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の回転角を検出するステップと、
前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記振幅から、第３の所定数の候補位置が前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第３の候補位置を検出し、前記第３の所定数の候補位置にある振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数とは異なる第４の所定数の振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出するステップと、
を備えることを特徴とする電子透かし検出方法。Dividing the image into a plurality of blocks;
Transforming the data of each said block from the spatial domain to the frequency domain;
Vector addition of the vector amplitude of each frequency component between blocks to obtain a vector sum;
Obtaining the amplitude of the vector sum of each frequency component;
In the frequency domain, among the amplitude, corresponding to a non-zero frequency component that is located on the first circle a first non-zero frequency component of a predetermined number to detect the scaling ratio of the image Detecting the scaling ratio of the image by detecting the amplitude of
In the frequency domain, among the amplitude, for detecting the rotation angle of the image, the first of the predetermined number of a non-zero frequency components of different second predetermined number, radius of the first A non-zero frequency component on a second circumference having a predetermined proportional relationship with a radius of the circumference and positioned relatively to the position of the first predetermined number of non-zero frequency components; Detecting a rotation angle of the image by detecting a corresponding amplitude ;
In the frequency domain, a third predetermined number of candidate positions are the first circumference and the second circumference from the amplitudes whose positions are corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. A third circumference different from the first circumference, wherein the radius is above a third circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference and the radius of the second circumference, and The third candidate position is detected using a relationship that is determined relative to a non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the second rotation angle, and the amplitude at the third predetermined number of candidate positions is detected . among these, based on the combination of the position of the different fourth predetermined number of amplitude and the third least for the first predetermined number than a predetermined number indicating a relatively large value between them, it is inserted Detecting the data;
An electronic watermark detection method comprising: 周波数領域において、画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分を、第１の円周の上の所定の位置に生成する手段と、
前記周波数領域において、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分であって、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロを、前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上の、前記画像の拡大縮小率を検出するための前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置に生成する手段と、
前記周波数領域において、前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる第３の所定数の候補位置のうち、前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第４の所定数分だけ、挿入すべき電子透かしデータの値に応じた位置に非ゼロ周波数成分を生成する手段と、
生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換する手段と、
原画像の一部又は全てのブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算する手段と、
を備えることを特徴とする電子透かし挿入装置。In the frequency domain, a first predetermined number of Hize ii frequency components to detect the scaling ratio of the image, means for generating a predetermined position on the first circumference,
In the frequency domain, a non-zero frequency components for detecting the rotation angle of the image, the first of the second non-zero predetermined number different from the predetermined number, the first circumferential A second circumference different from the first circumference, the radius for detecting the enlargement / reduction ratio of the image on the second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference Means for generating at a position determined relative to the position of the first predetermined number of non-zero frequency components ;
In the frequency domain, a third circumference different from the first circumference and the second circumference, the radius being the radius of the first circumference and the radius of the second circumference Of a third predetermined number of candidate positions that are on a third circumference in a predetermined proportional relationship and are determined relative to a non-zero frequency component for detecting a rotation angle of the image, means for generating a Hize ii frequency component to a third of the less than a predetermined number first predetermined number only differs fourth predetermined number of, depending on the value of the electronic watermark data to be inserted position,
Means for combining the generated non-zero frequency components into a frequency domain to a spatial domain;
Means for adding or subtracting the image obtained by the conversion to some or all blocks of the original image;
An electronic watermark insertion apparatus comprising: 画像を複数のブロックに分割する手段と、
各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換することにより、又はその変換をしてから、各前記ブロックの各周波数成分の振幅を得る手段と、
各周波数成分の前記振幅をブロック間で加算することにより、各周波数毎の総和振幅を得る手段と、
前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上の位置する非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率を検出する手段と、
前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の回転角を検出するための、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロ周波数成分であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周上にあり、前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置にある非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の回転角を検出する手段と、
前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記総和振幅から、第３の所定数の候補位置が前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第３の候補位 置を検出し、前記第３の所定数の候補位置にある総和振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第４の所定数の総和振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出する手段と、
を備えることを特徴とする電子透かし検出装置。Means for dividing the image into a plurality of blocks;
Means for obtaining the amplitude of each frequency component of each block by transforming the data of each block from the spatial domain to the frequency domain, or after the transformation;
Means for obtaining a total amplitude for each frequency by adding the amplitude of each frequency component between blocks;
In the frequency domain, out of the total amplitude, a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting an enlargement / reduction ratio of the image and a non-zero frequency component positioned on the first circumference Means for detecting an enlargement / reduction ratio of the image by detecting a corresponding total amplitude ;
In the frequency domain, among the total amplitude, for detecting the rotation angle of the image, a first non-zero frequency components of different second predetermined number and the predetermined number, radius of the first A non-zero frequency component on a second circumference that is in a predetermined proportional relationship with a radius of the circumference of the first non-zero frequency component at a position determined relative to the position of the first predetermined number of non-zero frequency components Means for detecting a rotation angle of the image by detecting a total amplitude corresponding to:
In the frequency domain, a third predetermined number of candidate positions are the first circumference and the second circle from the total amplitude whose positions are corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. A third circumference different from the circumference, the radius being above the third circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference and the radius of the second circumference, using the relationship of relative determined with respect to the non-zero frequency components for detecting the rotation angle of the image, said detecting a third candidate position location, in the candidate position of the third predetermined number of total amplitude, based on a combination of positions of the third least for the than the predetermined number of the first predetermined number is different from the fourth predetermined number of total amplitude indicating a relatively large value among them, the insertion Means for detecting the data being transmitted;
An electronic watermark detection apparatus comprising: 画像を複数のブロックに分割する手段と、
各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換する手段と、
各周波数成分のベクトル振幅をブロック間でベクトル加算してベクトル和を得る手段と、
各周波数成分の前記ベクトル和の振幅を得る手段と、
前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の拡大縮小率を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上に位置する非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率を検出する手段と、
前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の回転角を検出するための、前記第１の所定数とは異なる第２の所定数の非ゼロ周波数成分であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周上にあり、前記第１の所定数の非ゼロ周波数成分の位置に対して相対的に決められた位置にある非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の回転角を検出する手段と、
前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記振幅から、第３の所定数の候補位置が前記第１の円周及び前記第２の円周とは異なる第３の円周であって、半径が前記第１の円周の半径及び前記第２の円周の半径と所定の比例関係にある第３の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第３の候補位置を検出し、前記第３の所定数の候補位置にある振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第３の所定数より少なく前記第１の所定数とは異なる第４の所定数の振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出する手段と、
を備えることを特徴とする電子透かし検出装置。Means for dividing the image into a plurality of blocks;
Means for transforming the data of each block from the spatial domain to the frequency domain;
Means for adding a vector amplitude of each frequency component between blocks to obtain a vector sum;
Means for obtaining the amplitude of the vector sum of each frequency component;
In the frequency domain, among the amplitude, corresponding to a non-zero frequency component that is located on the first circle a first non-zero frequency component of a predetermined number to detect the scaling ratio of the image Means for detecting the scaling ratio of the image by detecting the amplitude obtained,
In the frequency domain, among the amplitude, for detecting the rotation angle of the image, the first of the predetermined number of a non-zero frequency components of different second predetermined number, radius of the first A non-zero frequency component on a second circumference having a predetermined proportional relationship with a radius of the circumference and positioned relatively to the position of the first predetermined number of non-zero frequency components; Means for detecting a rotation angle of the image by detecting a corresponding amplitude ;
In the frequency domain, a third predetermined number of candidate positions are the first circumference and the second circumference from the amplitudes whose positions are corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. A third circumference different from the first circumference, wherein the radius is above a third circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference and the radius of the second circumference, and The third candidate position is detected using a relationship that is determined relative to a non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the second rotation angle, and the amplitude at the third predetermined number of candidate positions is detected . among these, based on the combination of the position of the different fourth predetermined number of amplitude and the third least for the first predetermined number than a predetermined number indicating a relatively large value between them, it is inserted Means for detecting data;
An electronic watermark detection apparatus comprising: 周波数領域において、画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分を、第１の円周の上の所定の位置に生成するステップと、Generating, in a frequency domain, a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting an image scaling ratio and rotation angle at a predetermined position on the first circumference;
前記周波数領域において、前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる第２の所定数の候補位置のうち、前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第３の所定数分だけ、挿入すべき電子透かしデータの値に応じた位置に非ゼロ周波数成分を生成するステップと、  A second circumference different from the first circumference in the frequency domain, the radius being above the second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference; Of the second predetermined number of candidate positions determined relative to the non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, the first predetermined number is less than the second predetermined number and is different from the first predetermined number. Generating a non-zero frequency component at a position corresponding to the value of the digital watermark data to be inserted by a predetermined number of 3;
生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換するステップと、  Combining the generated non-zero frequency components together from the frequency domain to the spatial domain;
原画像の一部又は全てのブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算するステップと、  Adding or subtracting the image obtained by the conversion to some or all blocks of the original image; and
を備えることを特徴とする電子透かし挿入方法。  An electronic watermark insertion method comprising: 画像を複数のブロックに分割するステップと、Dividing the image into a plurality of blocks;
各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換することにより、又はその変換をしてから、各前記ブロックの各周波数成分の振幅を得るステップと、  Obtaining the amplitude of each frequency component of each block by transforming the data of each block from the spatial domain to the frequency domain, or after the transformation,
各周波数成分の前記振幅をブロック間で加算することにより、各周波数毎の総和振幅を得るステップと、  Adding the amplitude of each frequency component between blocks to obtain a total amplitude for each frequency;
前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上の位置する非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するステップと、  In the frequency domain, the first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image in the total amplitude, and located on the first circumference. Detecting the enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image by detecting the total amplitude corresponding to the frequency components;
前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記総和振幅から、第２の所定数の候補位置が前記第１の円周とは異なる第２  In the frequency domain, a second predetermined number of candidate positions differing from the first circumference from the total amplitude whose positions are corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and rotation angle. の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第２の候補位置を検出し、前記第２の所定数の候補位置にある総和振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第３の所定数の総和振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出するステップと、With respect to a non-zero frequency component for detecting a rotation angle of the image, wherein the radius is above a second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference. The second candidate position is detected using a relationship determined relative to each other, and a relatively large value is indicated among the total amplitudes at the second predetermined number of candidate positions. Detecting inserted data based on a combination of positions of a third predetermined number of total amplitudes that are less than the second predetermined number and different from the first predetermined number;
を備えることを特徴とする電子透かし検出方法。  An electronic watermark detection method comprising: 画像を複数のブロックに分割するステップと、Dividing the image into a plurality of blocks;
各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換するステップと、  Transforming the data of each said block from the spatial domain to the frequency domain;
各周波数成分のベクトル振幅をブロック間でベクトル加算してベクトル和を得るステップと、  Vector addition of the vector amplitude of each frequency component between blocks to obtain a vector sum;
各周波数成分の前記ベクトル和の振幅を得るステップと、  Obtaining the amplitude of the vector sum of each frequency component;
前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上に位置する非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するステップと、  A non-zero frequency which is a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image in the frequency domain and is located on the first circumference. Detecting an enlargement / reduction ratio and a rotation angle of the image by detecting an amplitude corresponding to the component;
前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記振幅から、第２の所定数の候補位置が前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第２の候補位置を検出し、前記第２の所定数の候補位置にある振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数とは異なる第３の所定数の振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出するステップと、  In the frequency domain, a second predetermined number of second candidate positions different from the first circumference from the amplitude whose position is corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. A radius on a second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference, relative to a non-zero frequency component for detecting a rotation angle of the image The second candidate position is detected using a relationship that is determined in a determined manner, and among the amplitudes at the second predetermined number of candidate positions, the second value indicating a relatively large value between them is detected. Detecting the inserted data based on a combination of positions of a third predetermined number of amplitudes that is less than the predetermined number and different from the first predetermined number;
を備えることを特徴とする電子透かし検出方法。  An electronic watermark detection method comprising: 周波数領域において、画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分を、第１の円周の上の所定の位置に生成する手段と、Means for generating, in a frequency domain, a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting an enlargement / reduction ratio and a rotation angle of an image at a predetermined position on the first circumference;
前記周波数領域において、前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる第２の所定数の候補位置のうち、前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第３の所定数分だけ、挿入すべき電子透かしデータの値に応じた位置に非ゼロ周波数成分を生成する手段と、  A second circumference different from the first circumference in the frequency domain, the radius being above the second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference; Of the second predetermined number of candidate positions determined relative to the non-zero frequency component for detecting the rotation angle of the image, the first predetermined number is less than the second predetermined number and is different from the first predetermined number. Means for generating a non-zero frequency component at a position corresponding to the value of the digital watermark data to be inserted by a predetermined number of 3;
生成された前記非ゼロ周波数成分を合わせて周波数領域から空間領域に変換する手段と、  Means for combining the generated non-zero frequency components into a frequency domain to a spatial domain;
原画像の一部又は全てのブロックに前記変換により得た画像を加算又は減算する手段と、  Means for adding or subtracting the image obtained by the conversion to some or all blocks of the original image;
を備えることを特徴とする電子透かし挿入装置。  An electronic watermark insertion apparatus comprising: 画像を複数のブロックに分割する手段と、Means for dividing the image into a plurality of blocks;
各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換することにより、又はその変換をしてから、各前記ブロックの各周波数成分の振幅を得る手段と、  Means for obtaining the amplitude of each frequency component of each block by transforming the data of each block from the spatial domain to the frequency domain, or after the transformation;
各周波数成分の前記振幅をブロック間で加算することにより、各周波数毎の総和振幅を得る手段と、  Means for obtaining a total amplitude for each frequency by adding the amplitude of each frequency component between blocks;
前記周波数領域において、前記総和振幅のうち、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上の位置する非ゼロ周波数成分に対応した総和振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出する手段と、  In the frequency domain, the first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image in the total amplitude, and located on the first circumference. Means for detecting the enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image by detecting the total amplitude corresponding to the frequency component;
前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記総和振幅から、第２の所定数の候補位置が前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められる  In the frequency domain, a second predetermined number of candidate positions differing from the first circumference from the total amplitude whose positions are corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. A non-zero frequency component for detecting a rotation angle of the image, wherein the radius is above a second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference. Relatively determined という関係を利用して、前記第２の候補位置を検出し、前記第２の所定数の候補位置にある総和振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数と異なる第３の所定数の総和振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出する手段と、The second predetermined number indicating the relatively large value among the total amplitudes at the second predetermined number of candidate positions is detected using the relationship Means for detecting inserted data based on a combination of positions of a third predetermined number of total amplitudes that are less than the first predetermined number;
を備えることを特徴とする電子透かし検出装置。  An electronic watermark detection apparatus comprising: 画像を複数のブロックに分割する手段と、Means for dividing the image into a plurality of blocks;
各前記ブロックのデータを空間領域から周波数領域に変換する手段と、  Means for transforming the data of each block from the spatial domain to the frequency domain;
各周波数成分のベクトル振幅をブロック間でベクトル加算してベクトル和を得る手段と、  Means for adding a vector amplitude of each frequency component between blocks to obtain a vector sum;
各周波数成分の前記ベクトル和の振幅を得る手段と、  Means for obtaining the amplitude of the vector sum of each frequency component;
前記周波数領域において、前記振幅のうち、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出するための第１の所定数の非ゼロ周波数成分であって第１の円周の上に位置する非ゼロ周波数成分に対応した振幅を検出することにより、前記画像の拡大縮小率及び回転角を検出する手段と、  A non-zero frequency which is a first predetermined number of non-zero frequency components for detecting the enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image in the frequency domain and is located on the first circumference. Means for detecting an enlargement / reduction ratio and rotation angle of the image by detecting an amplitude corresponding to the component;
前記周波数領域において、検出された前記拡大縮小率及び前記回転角に基づいて位置が補正された前記振幅から、第２の所定数の候補位置が前記第１の円周とは異なる第２の円周であって、半径が前記第１の円周の半径と所定の比例関係にある第２の円周の上にあり、前記画像の回転角を検出するための非ゼロ周波数成分に対して相対的に決められるという関係を利用して、前記第２の候補位置を検出し、前記第２の所定数の候補位置にある振幅のうち、これらの間で相対的に大きな値を示す前記第２の所定数より少なく前記第１の所定数とは異なる第３の所定数の振幅の位置の組み合わせを基に、挿入されているデータを検出する手段と、  In the frequency domain, a second predetermined number of second candidate positions different from the first circumference from the amplitude whose position is corrected based on the detected enlargement / reduction ratio and the rotation angle. A radius on a second circumference having a predetermined proportional relationship with the radius of the first circumference, relative to a non-zero frequency component for detecting a rotation angle of the image The second candidate position is detected using a relationship that is determined in a determined manner, and among the amplitudes at the second predetermined number of candidate positions, the second value indicating a relatively large value between them is detected. Means for detecting inserted data based on a combination of positions of a third predetermined number of amplitudes that is less than the predetermined number and different from the first predetermined number;
を備えることを特徴とする電子透かし検出装置。  An electronic watermark detection apparatus comprising: コンピュータに請求項１乃至３のいずれか１項又は請求項７乃至９の何れか１項に記載の方法を実行させるためのプログラム。The program for making a computer perform the method of any one of Claims 1 thru | or 3, or any one of Claims 7 thru | or 9 .
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