JP6406758B2 - Imaging apparatus, digital watermark extraction method, digital watermark and coding aperture optimization method - Google Patents

Imaging apparatus, digital watermark extraction method, digital watermark and coding aperture optimization method Download PDF

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Description

この発明は、撮像装置、電子透かしの抽出方法、電子透かし及び符号化開口の最適化方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, a digital watermark extraction method, a digital watermark, and a coding aperture optimization method.

航空機又は列車の搭乗券、イベントなどの入場券、電子マネー、クーポンなど、2次元コードが認証の役割を担うことが期待されている。紙に印刷された2次元コードに電子透かしを埋め込むことで、不正に複製された2次元コードを識別可能な技術が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。   Two-dimensional codes such as boarding passes for airplanes or trains, admission tickets for events, electronic money, coupons, etc. are expected to play a role of authentication. A technique that can identify an illegally copied two-dimensional code by embedding a digital watermark in a two-dimensional code printed on paper has been disclosed (for example, see Patent Documents 1 and 2).

一方で、携帯電話の画面に表示された2次元コードの複製もより正確に検知する技術の実現が望まれている。   On the other hand, realization of a technique for more accurately detecting a copy of a two-dimensional code displayed on a mobile phone screen is desired.

特許第4713691号公報Japanese Patent No. 4713691 特許第4742175号公報Japanese Patent No. 4742175

しかしながら、2次元コードに埋め込まれた電子透かしを抽出する際、焦点ずれなどにより撮像される画像データがぼけると、その画像データから高周波成分である電子透かしを正確に抽出するのが困難になる。   However, when extracting a digital watermark embedded in a two-dimensional code, if image data captured due to defocusing is blurred, it is difficult to accurately extract a digital watermark that is a high-frequency component from the image data.

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、焦点ずれしても、電子透かしを正確に抽出することができる撮像装置、電子透かしの抽出方法、電子透かし及び符号化開口の最適化方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an imaging apparatus, a digital watermark extraction method, a digital watermark, and a coding aperture optimization method that can accurately extract a digital watermark even when defocusing occurs. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る撮像装置は、
受光面上に結像する2次元画像を撮像し、前記2次元画像の画像データを取得する撮像素子と、
電子透かしが埋め込まれた2次元画像を前記撮像素子の受光面に結像させる結像光学系と、
前記結像光学系を介して前記撮像素子に入射する光の光路上に配置された符号化開口を有する開口絞りと、
前記撮像素子で取得された画像データに対して前記符号化開口に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを含む画像処理を実行して、前記画像データから前記電子透かしを抽出する画像処理部と、
を備える。
In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the first aspect of the present invention provides:
An image sensor that captures a two-dimensional image formed on a light receiving surface and acquires image data of the two-dimensional image;
An imaging optical system that forms an image on a light receiving surface of the image sensor with a two-dimensional image embedded with a digital watermark;
An aperture stop having a coded aperture disposed on an optical path of light incident on the image sensor via the imaging optical system;
An image processing unit that performs image processing including deconvolution using a blur function corresponding to the encoded aperture on the image data acquired by the imaging device, and extracts the digital watermark from the image data;
Is provided.

前記符号化開口には、
周波数解析により前記2次元画像から分解された複数の画像のうち、前記電子透かしが埋め込まれた画像の空間周波数成分に対応する方向に空間周波数成分を有する符号パターンが形成されている、
こととしてもよい。
The coded aperture includes
Of a plurality of images decomposed from the two-dimensional image by frequency analysis, a code pattern having a spatial frequency component is formed in a direction corresponding to the spatial frequency component of the image in which the digital watermark is embedded.
It is good as well.

前記画像処理部は、
前記符号化開口に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを実行して、前記2次元画像の画像データを復元し、
復元された前記2次元画像の画像データに対して周波数変換処理を実行することにより、前記電子透かしを抽出する、
こととしてもよい。
The image processing unit
Performing deconvolution using a blur function corresponding to the coded aperture to restore the image data of the two-dimensional image;
Extracting the digital watermark by performing frequency conversion processing on the restored image data of the two-dimensional image;
It is good as well.

前記画像処理部は、
前記符号化開口に対応するぼけ関数と、前記電子透かしを抽出する関数とが合成された関数を用いたデコンボリューションを実行して、前記電子透かしを抽出する、
こととしてもよい。
The image processing unit
Performing deconvolution using a function in which a blur function corresponding to the coded aperture and a function for extracting the digital watermark are combined to extract the digital watermark;
It is good as well.

液晶駆動部を備え、
前記開口絞りは、
前記液晶駆動部によって駆動されることにより、前記符号化開口を形成する透過型の液晶開口である、
こととしてもよい。
With a liquid crystal drive
The aperture stop is
It is a transmissive liquid crystal opening that forms the coded opening by being driven by the liquid crystal driving unit.
It is good as well.

前記液晶駆動部は、
前記2次元画像を抽出するための第1の開口と、前記電子透かしを抽出する前記符号化開口としての第2の開口とが交互に形成されるように前記液晶開口を駆動し、
前記画像処理部は、
前記第1の開口を介して前記撮像素子に入射した光に基づいて取得された第1の画像データに対して画像処理を実行して前記2次元画像を抽出し、
前記第2の開口を介して前記撮像素子に入射した光に基づいて取得された第2の画像データに対して画像処理を実行して前記電子透かしを抽出する、
こととしてもよい。
The liquid crystal driving unit
Driving the liquid crystal aperture so that a first aperture for extracting the two-dimensional image and a second aperture as the encoding aperture for extracting the digital watermark are alternately formed;
The image processing unit
Performing image processing on the first image data acquired based on the light incident on the image sensor through the first aperture to extract the two-dimensional image;
Performing the image processing on the second image data acquired based on the light incident on the image sensor through the second aperture to extract the digital watermark;
It is good as well.

前記開口絞りは、
前記2次元画像を抽出するための第1の開口と、前記電子透かしを抽出する前記符号化開口としての第2の開口と、を有し、
前記結像光学系は、
前記第1の開口を介した光に基づく第1の像と、前記第2の開口を介した光に基づく第2の像とを、前記撮像素子上に別々に結像させる光分割手段を有し、
前記画像処理部は、
前記第1の像の画像データに対して画像処理を実行して前記2次元画像を抽出し、
前記第2の像の画像データに対して画像処理を実行して前記電子透かしを抽出する、
こととしてもよい。
The aperture stop is
A first opening for extracting the two-dimensional image, and a second opening as the encoded opening for extracting the digital watermark;
The imaging optical system is
A light splitting unit configured to separately form a first image based on the light passing through the first aperture and a second image based on the light passing through the second aperture on the image sensor; And
The image processing unit
Performing image processing on the image data of the first image to extract the two-dimensional image;
Performing image processing on the image data of the second image to extract the digital watermark;
It is good as well.

前記2次元画像は、
情報端末の画像に表示されている2次元コードである、
こととしてもよい。
The two-dimensional image is
It is a two-dimensional code displayed on the image of the information terminal.
It is good as well.

前記開口絞りは、前記結像光学系の瞳位置に配置される、
こととしてもよい。
The aperture stop is disposed at a pupil position of the imaging optical system.
It is good as well.

本発明の第2の観点に係る電子透かしの抽出方法は、
結像光学系及び符号化開口を有する開口絞りを介して、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の画像データを撮像素子で撮像して、前記画像データを取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得された画像データに対して前記符号化開口に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを含む画像処理を実行して、前記画像データから前記電子透かしを抽出する画像処理工程と、
を含む。
A digital watermark extraction method according to a second aspect of the present invention includes:
An imaging step of acquiring image data by imaging image data of a two-dimensional image in which a digital watermark is embedded through an imaging optical system and an aperture stop having a coded aperture; and
An image processing step of performing image processing including deconvolution using a blur function corresponding to the encoded aperture on the image data acquired in the imaging step, and extracting the digital watermark from the image data;
including.

本発明の第3の観点に係る電子透かし及び符号化開口の最適化方法は、
結像光学系及び符号化開口を有する開口絞りを介して、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の画像データを撮像素子で撮像して、前記画像データを取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得された画像データに対して前記符号化開口に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを含む画像処理を実行して、前記画像データから前記電子透かしを抽出する画像処理工程と、
前記画像処理工程で抽出された前記電子透かしの抽出率を算出する算出工程と、
を含み、
前記電子透かしのパターン及び前記符号化開口のパターンを変更しながら、前記撮像工程と、前記画像処理工程と、前記算出工程とを繰り返し行い、最適化手法を用いて、前記抽出率が最大となる前記電子透かし及び前記符号化開口を決定する。
A digital watermark and coding aperture optimization method according to a third aspect of the present invention includes:
An imaging step of acquiring image data by imaging image data of a two-dimensional image in which a digital watermark is embedded through an imaging optical system and an aperture stop having a coded aperture; and
An image processing step of performing image processing including deconvolution using a blur function corresponding to the encoded aperture on the image data acquired in the imaging step, and extracting the digital watermark from the image data;
A calculation step of calculating an extraction rate of the digital watermark extracted in the image processing step;
Including
While changing the digital watermark pattern and the encoded aperture pattern, the imaging step, the image processing step, and the calculation step are repeated, and the extraction rate is maximized by using an optimization method. The watermark and the coded aperture are determined.

この発明によれば、符号化開口を有する開口絞りを介して、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の画像データが撮像素子で撮像される。符号化開口を介して得られる画像データは、符号化開口に対応するぼけ関数と2次元画像とがコンボリューションした画像となる。この画像は、符号化開口により高い空間周波数成分が失われない状態で撮像素子上に結像する。このため、焦点ずれにより2次元コードの画像データの像がぼけたとしても、その画像データを焦点ずれに応じた符号化開口に対応するぼけ関数でデコンボリューションを含む画像処理を行えば、電子透かしの高い空間周波数成分を失うことなく、2次元コードの画像データを得ることができる。この結果、焦点ずれしても、電子透かしを正確に抽出することができる。また、符号化開口を備えた装置でなければ復号できない電子透かしを実現することができる。   According to the present invention, the image data of the two-dimensional image in which the digital watermark is embedded is imaged by the imaging element through the aperture stop having the encoded aperture. The image data obtained through the coded aperture is an image in which the blur function corresponding to the coded aperture and the two-dimensional image are convolved. This image is formed on the image sensor in a state where high spatial frequency components are not lost due to the coded aperture. For this reason, even if the image data of the two-dimensional code is blurred due to defocus, if image processing including deconvolution is performed on the image data with a blur function corresponding to the encoded aperture corresponding to the defocus, Image data of a two-dimensional code can be obtained without losing high spatial frequency components. As a result, the digital watermark can be accurately extracted even when the focus is deviated. In addition, it is possible to realize a digital watermark that can be decoded only by a device having a coding aperture.

この発明の実施の形態1に係る撮像装置の光学系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the optical system of the imaging device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図2(A)は、情報端末の画面に表示される2次元画像であるカバー画像の一例である。図2(B)は、2次元コードに埋め込まれる電子透かしの一例である。図2(C)は、電子透かしが埋め込まれた透かし入り2次元画像の一例である。FIG. 2A is an example of a cover image that is a two-dimensional image displayed on the screen of the information terminal. FIG. 2B is an example of a digital watermark embedded in a two-dimensional code. FIG. 2C is an example of a watermarked two-dimensional image in which a digital watermark is embedded. 符号化開口の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an encoding opening. 図1の画像処理部のハードウエア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the image process part of FIG. 図1の画像処理部のソフトウエア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the software structure of the image process part of FIG. 図1の撮像装置の動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an operation of the imaging apparatus in FIG. 1. 図7(A)は、撮像された2次元コードの画像データ(その1)の一例である。図7(B)は、図7(A)の画像データから抽出された電子透かしの画像データ(その1)である。FIG. 7A is an example of image data (part 1) of a captured two-dimensional code. FIG. 7B is digital watermark image data (part 1) extracted from the image data of FIG. 図8(A)は、撮像された2次元コードの画像データ(その2)の一例である。図8(B)は、図8(A)の画像データから抽出された電子透かしの画像データ(その2)である。FIG. 8A is an example of image data (part 2) of a captured two-dimensional code. FIG. 8B is digital watermark image data (part 2) extracted from the image data of FIG. 図9(A)は、円形の開口絞りを用いて撮像された2次元コードの画像データの一例である。図9(B)は、図9(A)の画像データから抽出された電子透かしの画像データである。FIG. 9A is an example of image data of a two-dimensional code imaged using a circular aperture stop. FIG. 9B is digital watermark image data extracted from the image data of FIG. 図10(A)は、符号化開口の他の例である。図10(B)は、2次元画像の他の例である。図10(C)は、2次元画像に埋め込まれる電子透かしの一例である。FIG. 10A shows another example of the coded aperture. FIG. 10B is another example of a two-dimensional image. FIG. 10C is an example of a digital watermark embedded in a two-dimensional image. この発明の実施の形態2に係る電子透かし及び符号化開口の設計システムの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the design system of the digital watermark and coding opening based on Embodiment 2 of this invention. 図11の設計システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the design system of FIG. 図11の設計システムの動作の一部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of operation | movement of the design system of FIG. 図13のステップS12の具体的な処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific process of step S12 of FIG. 図15(A)は、チェックパターンの符号化開口と電子透かしの検出結果を示す図である。図15(B)は、円形開口と電子透かしの検出結果を示す図である。図15(C)は、符号化開口(Zhouコード)と電子透かしの検出結果を示す図である。図15(D)は、他の符号化開口(Zhouコード)と電子透かしの検出結果を示す図である。FIG. 15A is a diagram illustrating a detection result of a check pattern encoding aperture and a digital watermark. FIG. 15B is a diagram illustrating a detection result of a circular opening and a digital watermark. FIG. 15C is a diagram illustrating the detection result of the coding aperture (Zhou code) and the digital watermark. FIG. 15D is a diagram showing the detection result of another coding aperture (Zhou code) and digital watermark. 図16(A)は、円形開口を示す図である。図16(B)は、符号化開口を示す図である。図16(C)は、撮像装置の構成の変形例(その1)を示す図である。FIG. 16A shows a circular opening. FIG. 16B is a diagram showing a coded aperture. FIG. 16C is a diagram illustrating a first modification of the configuration of the imaging device. 図17(A)は、円形開口及び符号化開口が形成された開口絞りを示す図である。図17(B)は、撮像装置の構成の変形例(その2)を示す図である。FIG. 17A is a diagram showing an aperture stop in which a circular aperture and a coded aperture are formed. FIG. 17B is a diagram illustrating a second modification of the configuration of the imaging device.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
まず、この発明の実施の形態1について説明する。
Embodiment 1 FIG.
First, a first embodiment of the present invention will be described.

撮像装置100は、レンズ1A、開口絞り2と、レンズ1Bと、駆動部3、撮像素子4と、画像処理部5とを備える。情報端末200は、画面10を有する。撮像装置100は、情報端末200の画面10に表示された2次元画像を撮像対象とする。撮像装置100は、例えば、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、モバイルコンピュータ等である。情報端末200は、携帯電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、モバイルコンピュータ,バーコードリーダ(設置型,ハンドヘルド型)等である。   The imaging apparatus 100 includes a lens 1A, an aperture stop 2, a lens 1B, a drive unit 3, an imaging element 4, and an image processing unit 5. The information terminal 200 has a screen 10. The imaging apparatus 100 targets a two-dimensional image displayed on the screen 10 of the information terminal 200 as an imaging target. The imaging device 100 is, for example, a digital camera, a mobile phone, a smartphone, a tablet computer, a mobile computer, or the like. The information terminal 200 is a mobile phone, a smartphone, a tablet computer, a mobile computer, a barcode reader (installed type, handheld type), or the like.

情報端末200の画面10に表示される2次元画像は、例えば図2(A)に示すような2次元コード(QR(Quick Response)コード(登録商標))11を原画像(カバー画像)とする。QRコード(登録商標)は、マトリックス型の2次元コードである。2次元コード(QRコード(登録商標))11は縦横に情報を持ち、3隅の四角い切り出しシンボル(位置検出パターン、ファインダパターン)が特徴的である。加えて、小さい四角のアラインメントパターンが固定されている。そして、それ以外の部分に符号が記録される。   The two-dimensional image displayed on the screen 10 of the information terminal 200 uses, for example, a two-dimensional code (QR (Quick Response) code (registered trademark)) 11 as shown in FIG. 2A as an original image (cover image). . The QR code (registered trademark) is a matrix type two-dimensional code. The two-dimensional code (QR code (registered trademark)) 11 has information vertically and horizontally, and is characterized by square cutout symbols (position detection pattern, finder pattern) at three corners. In addition, a small square alignment pattern is fixed. And a code | symbol is recorded on a part other than that.

この2次元コード11には、電子透かしが埋め込まれている。図2(B)に示すように、電子透かし12も、2次元コードである。電子透かし技術は、画像や音楽等のデジタルコンテンツに情報を埋め込む情報ハイディング(データハイディング)技術の一種である。図2(A)に示す2次元コード11に図2(B)に示す電子透かし12が埋め込まれることによって、図2(C)に示す全体の2次元画像13が形成される。   A digital watermark is embedded in the two-dimensional code 11. As shown in FIG. 2B, the digital watermark 12 is also a two-dimensional code. The digital watermark technique is a kind of information hiding (data hiding) technique for embedding information in digital contents such as images and music. By embedding the digital watermark 12 shown in FIG. 2B in the two-dimensional code 11 shown in FIG. 2A, the entire two-dimensional image 13 shown in FIG. 2C is formed.

電子透かし12の埋め込みは以下のようにして行われる。例えば、図2(A)に示す2次元コード11は、例えばRGBの各色成分に分離される。各色成分の画像データに対して、それぞれ離散ウェーブレット変換が行われ、各画像データは、LL成分(低周波成分)、LH成分(垂直方向が低周波成分、水平方向が高周波成分)、HL成分(垂直方向が高周波成分、水平方向が低周波成分)及びHH成分(対角方向が高周波成分)といった周波数成分に分解される。そして、ウェーブレット係数の値(係数値)がLL成分以外の成分、HH成分、LH成分、HL成分の少なくとも1つに透かし情報を埋め込んで、各成分を逆離散ウェーブレット変換して画像を再構築することにより、図2(C)に示す2次元画像13が生成される。   The digital watermark 12 is embedded as follows. For example, the two-dimensional code 11 shown in FIG. 2A is separated into RGB color components, for example. Discrete wavelet transform is performed on the image data of each color component, and each image data has LL component (low frequency component), LH component (low frequency component in the vertical direction, high frequency component in the horizontal direction), HL component ( The vertical direction is decomposed into frequency components such as a high frequency component, the horizontal direction is a low frequency component, and an HH component (diagonal direction is a high frequency component). Then, watermark information is embedded in at least one of the components other than the LL component, the HH component, the LH component, and the HL component of the wavelet coefficient value (coefficient value), and each component is subjected to inverse discrete wavelet transform to reconstruct an image. As a result, a two-dimensional image 13 shown in FIG. 2C is generated.

このように、図2(A)の2次元コード11を周波数変換し、高い空間周波成分に図2(B)に示す電子透かし12の成分を埋め込んだ後、逆変換を行って画像を再構築し、図2(C)に示す電子透かし12が埋め込まれた2次元画像13が生成される。周波数変換には、上述の離散ウェーブレット変換のほか、離散コサイン変換又はフーリエ変換などの様々な変換方法を適用することが可能である。   As described above, the two-dimensional code 11 of FIG. 2A is frequency-converted, and the digital watermark 12 component shown in FIG. 2B is embedded in the high spatial frequency component, and then the inverse transformation is performed to reconstruct the image. Then, a two-dimensional image 13 in which the digital watermark 12 shown in FIG. 2C is embedded is generated. In addition to the above-described discrete wavelet transform, various transform methods such as discrete cosine transform or Fourier transform can be applied to the frequency transform.

図1に戻り、レンズ1A、1Bは凸レンズである。レンズ1A、1Bで結像光学系1が構成される。結像光学系1は、電子透かし12が埋め込まれた2次元画像13を、撮像素子4の受光面に結像させる。結像光学系1の構成は、図1に示すものには限られない。3枚以上のレンズを光軸AXに沿って配置することにより構成される結像光学系であってもよい。   Returning to FIG. 1, the lenses 1A and 1B are convex lenses. The imaging optical system 1 is configured by the lenses 1A and 1B. The imaging optical system 1 forms an image of the two-dimensional image 13 in which the digital watermark 12 is embedded on the light receiving surface of the image sensor 4. The configuration of the imaging optical system 1 is not limited to that shown in FIG. It may be an imaging optical system configured by arranging three or more lenses along the optical axis AX.

開口絞り2は、結像光学系1(レンズ1A、1B)の瞳位置など、結像光学系1を介して撮像素子4に入射される光の光路上に配置されている。開口絞り2には、図3に示すような、符号化開口20が形成されている。図3に示すように、この開口絞り2の符号化開口20では、正方形の開口部分がモザイク状に配置されている。符号化開口20には、符号化された開口パターンが形成されている。符号化された開口パターンは、複数の方向に、広い帯域の空間周波数成分を含んでいる。   The aperture stop 2 is disposed on the optical path of light incident on the image sensor 4 via the imaging optical system 1, such as the pupil position of the imaging optical system 1 (lenses 1A, 1B). The aperture stop 2 has a coded aperture 20 as shown in FIG. As shown in FIG. 3, square openings are arranged in a mosaic pattern in the coded opening 20 of the aperture stop 2. A coded opening pattern is formed in the coded opening 20. The encoded aperture pattern includes a wide band of spatial frequency components in a plurality of directions.

ここで、開口絞り2の符号化開口20の面内位置(光線が通過する位置)を(X、Y)と置く。仮に、開口絞り2の開口の形状が円形だった場合には、撮像素子4の各画素に入射する光は、入射した光の開口内の位置情報(X、Y)に関する情報が失われた光となる。これに対して、開口絞り2の開口パターンが符号化された符号化開口20であれば、撮像素子4の各画素に入射する光には、その光が通過した開口内の位置情報(X、Y)に関する情報が残ることになる。   Here, an in-plane position of the coded aperture 20 of the aperture stop 2 (a position through which light passes) is set as (X, Y). If the aperture shape of the aperture stop 2 is circular, the light incident on each pixel of the image sensor 4 is light in which the information regarding the position information (X, Y) in the aperture of the incident light is lost. It becomes. On the other hand, if the aperture pattern of the aperture stop 2 is an encoded aperture 20 that is encoded, the light incident on each pixel of the image sensor 4 has positional information (X, Y) will remain.

開口絞り2は、例えば、OHPシートや金属板で作成することができるが、透過型の液晶開口を用いることができる。この実施の形態では、駆動部3が、液晶開口中の所望の画素の透光率を制御する(光を通す部分の透光率を上げ、光を通さない部分の透光率を下げる)ことにより、液晶開口上に所望の符号パターンを含む符号化開口20を形成することができるようになっている。   The aperture stop 2 can be made of, for example, an OHP sheet or a metal plate, but a transmissive liquid crystal aperture can be used. In this embodiment, the drive unit 3 controls the transmissivity of a desired pixel in the liquid crystal opening (increasing the transmissivity of a portion that transmits light and decreasing the transmissivity of a portion that does not transmit light). Thus, the encoding opening 20 including a desired code pattern can be formed on the liquid crystal opening.

撮像素子4は、受光面上に結像する2次元の画像データを撮像する。撮像素子4は例えば、CCD(Charge Coupled Device)である。撮像素子4は、複数の画素が受光面上に敷き詰められている。各画素には、撮影中の露光時間に入射した光に対応する電荷が蓄積され、各画素に蓄積された電荷によって2次元のデジタル画像データが生成される。   The image sensor 4 captures two-dimensional image data formed on the light receiving surface. The image sensor 4 is, for example, a CCD (Charge Coupled Device). In the image sensor 4, a plurality of pixels are spread on the light receiving surface. In each pixel, a charge corresponding to light incident during an exposure time during photographing is accumulated, and two-dimensional digital image data is generated by the charge accumulated in each pixel.

画面10に表示された2次元画像13の像は、結像光学系1(レンズ1A、1B)によって撮像素子4の受光面上に結像する。その際、撮像素子4に入射する光は、符号化開口20を通過する。これにより、撮像素子4上に結像する2次元画像13の像は、画面10に表示された2次元画像13と、符号化開口20に対応するぼけ関数がコンボリューションされた画像となる。このぼけ関数は、2次元コードの画像データの結像位置と撮像素子4の受光面との光軸方向のずれ、すなわちフォーカスずれに応じて異なったものとなる。このぼけ関数は、カーネルともいう。このぼけ関数は、フーリエ光学における光学伝達関数(OTF)に対応する。   The image of the two-dimensional image 13 displayed on the screen 10 is imaged on the light receiving surface of the image sensor 4 by the imaging optical system 1 (lenses 1A, 1B). At that time, the light incident on the image sensor 4 passes through the encoding aperture 20. As a result, the image of the two-dimensional image 13 formed on the image sensor 4 is a convolution of the two-dimensional image 13 displayed on the screen 10 and the blur function corresponding to the encoded aperture 20. This blur function varies depending on the shift in the optical axis direction between the image formation position of the image data of the two-dimensional code and the light receiving surface of the image sensor 4, that is, the focus shift. This blur function is also called a kernel. This blur function corresponds to the optical transfer function (OTF) in Fourier optics.

したがって、仮に、撮像素子4の位置が、2次元画像13の結像位置に対してフォーカスずれしていたとしても、その像を符号化開口20に対応し、フォーカスずれ量に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを含む画像処理により、元の画像データを復元することが可能である。   Therefore, even if the position of the image sensor 4 is out of focus with respect to the image formation position of the two-dimensional image 13, the image corresponds to the encoded aperture 20, and a blur function corresponding to the amount of focus deviation is expressed. The original image data can be restored by image processing including the used deconvolution.

画像処理部5は、撮像素子4で取得された画像データに対する画像処理を行う。画像処理部5はコンピュータである。図1の画像処理部5のハードウエア構成を示す図4に示すように、画像処理部5は、制御部21、主記憶部22、外部記憶部23及び入出力部25を備える。主記憶部22、外部記憶部23及び入出力部25はいずれも内部バス28を介して制御部21に接続されている。   The image processing unit 5 performs image processing on the image data acquired by the image sensor 4. The image processing unit 5 is a computer. As shown in FIG. 4 showing the hardware configuration of the image processing unit 5 in FIG. 1, the image processing unit 5 includes a control unit 21, a main storage unit 22, an external storage unit 23, and an input / output unit 25. The main storage unit 22, the external storage unit 23, and the input / output unit 25 are all connected to the control unit 21 via the internal bus 28.

制御部21は、CPU(Central Processing Unit)等から構成されている。このCPUが、外部記憶部23に記憶され主記憶部22に格納されるプログラム29を実行することにより、図1に示す画像処理部5の各構成要素が実現される。   The control unit 21 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like. The CPU executes the program 29 stored in the external storage unit 23 and stored in the main storage unit 22, thereby realizing each component of the image processing unit 5 illustrated in FIG. 1.

主記憶部22は、RAM(Random-Access Memory)等から構成されている。主記憶部22には、外部記憶部23に記憶されているプログラム29がロードされる。この他、主記憶部22は、制御部21の作業領域(データの一時記憶領域)として用いられる。   The main storage unit 22 includes a RAM (Random-Access Memory) or the like. The main storage unit 22 is loaded with a program 29 stored in the external storage unit 23. In addition, the main storage unit 22 is used as a work area (temporary data storage area) of the control unit 21.

外部記憶部23は、フラッシュメモリ、ハードディスク、DVD−RAM(Digital Versatile Disc Random-Access Memory)、DVD−RW(Digital Versatile Disc ReWritable)等の不揮発性メモリから構成される。外部記憶部23には、制御部21に実行させるためのプログラム29があらかじめ記憶されている。また、外部記憶部23は、制御部21の指示に従って、このプログラム29の実行の際に用いられるデータを制御部21に供給し、制御部21から供給されたデータを記憶する。   The external storage unit 23 includes a nonvolatile memory such as a flash memory, a hard disk, a DVD-RAM (Digital Versatile Disc Random-Access Memory), and a DVD-RW (Digital Versatile Disc ReWritable). In the external storage unit 23, a program 29 to be executed by the control unit 21 is stored in advance. Further, the external storage unit 23 supplies data used when executing the program 29 to the control unit 21 in accordance with an instruction from the control unit 21, and stores the data supplied from the control unit 21.

入出力部25は、撮像素子4から画像データを入力する。一方で、入出力部25は、演算結果を出力する。   The input / output unit 25 inputs image data from the image sensor 4. On the other hand, the input / output unit 25 outputs a calculation result.

図1に示す画像処理部5の各種構成要素は、図4に示すプログラム29が、制御部21、主記憶部22、外部記憶部23及び入出力部25などをハードウエア資源として用いて実行されることによってその機能を発揮する。   The various components of the image processing unit 5 shown in FIG. 1 are executed by the program 29 shown in FIG. 4 using the control unit 21, the main storage unit 22, the external storage unit 23, the input / output unit 25, and the like as hardware resources. To demonstrate its function.

図5(図1の画像処理部5のソフトウエア構成)に示すように、画像処理部5は、デコンボリューション部30と、抽出部31とを備える。   As shown in FIG. 5 (software configuration of the image processing unit 5 in FIG. 1), the image processing unit 5 includes a deconvolution unit 30 and an extraction unit 31.

デコンボリューション部30は、撮像素子4で取得された画像データに対して,例えば符号化開口20に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューション(逆畳込み演算)を実行して、2次元画像13の画像データを得る。デコンボリューション部30には、例えば、様々な複数のデフォーカス量と、そのデフォーカス量に対応するぼけ関数がそれぞれ対応づけられて記憶されている。デコンボリューション部30は、複数のぼけ関数それぞれについてデコンボリューションを行う。そして、デコンボリューション部30は、デコンボリューションの結果得られた複数の画像の中から、元の2次元画像13とのマッチングを行い、一致度が最も高い画像を、デコンボリューションの結果得られる画像データとして出力する。   The deconvolution unit 30 performs, for example, deconvolution (deconvolution operation) using a blur function corresponding to the encoding aperture 20 on the image data acquired by the image sensor 4 to generate the two-dimensional image 13. Obtain image data. In the deconvolution unit 30, for example, various defocus amounts and blur functions corresponding to the defocus amounts are stored in association with each other. The deconvolution unit 30 performs deconvolution for each of the plurality of blur functions. Then, the deconvolution unit 30 performs matching with the original two-dimensional image 13 among the plurality of images obtained as a result of the deconvolution, and obtains the image having the highest degree of coincidence as the image data obtained as a result of the deconvolution. Output as.

抽出部31は、デコンボリューション部30で得られた2次元コードの画像データから電子透かしを抽出する。具体的には、画像データに対してRGBの各色成分に分離された後、R、G、Bの色別の画像に離散ウェーブレット変換が施され、電子透かしが埋め込まれたHH成分、LH成分、HL成分の少なくとも1つが抽出され、抽出されたHH成分、LH成分、HL成分の少なくとも1つに対して逆変換を施すことにより電子透かしが抽出される。   The extraction unit 31 extracts a digital watermark from the image data of the two-dimensional code obtained by the deconvolution unit 30. Specifically, after the image data is separated into RGB color components, the discrete wavelet transform is applied to the R, G, and B color-specific images, and the HH component, LH component, At least one of the HL components is extracted, and a digital watermark is extracted by performing inverse transformation on at least one of the extracted HH component, LH component, and HL component.

次に、この実施の形態に係る撮像装置100の動作について説明する。   Next, the operation of the imaging apparatus 100 according to this embodiment will be described.

図6に示すように、撮像装置100は、符号化開口20を開口絞り2として用いて、結像光学系1を介して電子透かし12が埋め込まれた2次元画像13の画像データを撮像素子4で撮像する(ステップS1)。これにより、図7(A)に示すような2次元画像データが得られる。   As shown in FIG. 6, the imaging apparatus 100 uses the encoded aperture 20 as the aperture stop 2 to convert the image data of the two-dimensional image 13 in which the digital watermark 12 is embedded via the imaging optical system 1 into the imaging device 4. (Step S1). Thereby, two-dimensional image data as shown in FIG. 7A is obtained.

続いて、デコンボリューション部30は、撮像素子4で撮像された画像データに対して符号化開口20に対応するぼけ関数を用いてデコンボリューションを実行して、2次元画像13の画像データを得る(ステップS2)。   Subsequently, the deconvolution unit 30 performs deconvolution on the image data captured by the image sensor 4 using a blur function corresponding to the encoded aperture 20 to obtain image data of the two-dimensional image 13 ( Step S2).

続いて、抽出部31は、デコンボリューション部30で得られた2次元画像13の画像データから電子透かしを抽出する(ステップS3)。具体的には、抽出部31は、画像データを周波数変換し、電子透かしが埋め込まれている高い空間周波数成分を抽出して、逆変換することにより電子透かしを抽出する。図7(B)には、抽出された電子透かしの一例が示されている。   Subsequently, the extraction unit 31 extracts a digital watermark from the image data of the two-dimensional image 13 obtained by the deconvolution unit 30 (step S3). Specifically, the extraction unit 31 performs frequency conversion on the image data, extracts a high spatial frequency component in which the digital watermark is embedded, and extracts the digital watermark by performing inverse conversion. FIG. 7B shows an example of the extracted digital watermark.

開口絞り2として符号化開口20を用いることにより、図8(A)に示すように、2次元画像13が傾斜した状態であっても、図8(B)に示すように電子透かしを抽出することができる。これに対し、開口絞り2の開口パターンに円形の開口を用いた場合には、図9(A)に示す2次元画像に対して抽出される電子透かしは、図9(B)に示すように、本来の電子透かし12(図2(B)参照)とは大きく異なる画像となる。   By using the coded aperture 20 as the aperture stop 2, even when the two-dimensional image 13 is tilted as shown in FIG. 8A, a digital watermark is extracted as shown in FIG. 8B. be able to. On the other hand, when a circular aperture is used for the aperture pattern of the aperture stop 2, the digital watermark extracted for the two-dimensional image shown in FIG. 9A is as shown in FIG. The image is significantly different from the original digital watermark 12 (see FIG. 2B).

また、符号化開口20の開口パターン、カバー画像等は、上述のものには限られない。例えば、図10(A)に示すようにパターンを採用することができる。また、カバー画像として図10(B)に示すような画像を採用することもできる。このような符号化開口20の開口パターン及び背景画像を採用しても、図10(C)に示すような電子透かしを埋め込んで、抽出することができる。   Moreover, the opening pattern of the encoding opening 20, the cover image, and the like are not limited to those described above. For example, a pattern can be adopted as shown in FIG. Further, an image as shown in FIG. 10B can be adopted as the cover image. Even when such an opening pattern of the encoded opening 20 and a background image are employed, it is possible to embed and extract a digital watermark as shown in FIG.

このように、電子透かしを正確に抽出するのに、開口絞り2として符号化開口20を用いれば、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の高い空間周波数成分が損なわれないようにすることができるので、得られた画像データに対して画像処理を行えば、電子透かしを正確に抽出することができる。   As described above, if the encoded aperture 20 is used as the aperture stop 2 to accurately extract the digital watermark, it is possible to prevent the high spatial frequency component of the two-dimensional image in which the digital watermark is embedded from being damaged. Therefore, if image processing is performed on the obtained image data, a digital watermark can be accurately extracted.

なお、画像処理部5では、デコンボリューションと、電子透かしの抽出を分けて行ったが、符号化開口に対応するぼけ関数と、電子透かしを抽出する関数(電子透かしが埋め込まれている高い空間周波数成分を抽出するための関数)とが合成された関数を用いたデコンボリューションを実行して、電子透かしを抽出するようにしてもよい。   In the image processing unit 5, deconvolution and digital watermark extraction are performed separately. However, the blur function corresponding to the encoded aperture and the function for extracting the digital watermark (high spatial frequency in which the digital watermark is embedded) The digital watermark may be extracted by executing deconvolution using a function synthesized with the function for extracting the component.

以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、符号化開口20を有する開口絞り2を介して電子透かし12が埋め込まれた2次元画像13の画像データが得られる。符号化開口20を介して得られる画像データは、符号化開口20に対応するぼけ関数と2次元画像の像とがコンボリューションした画像となる。この画像データは、例えば,符号化開口20に対応するぼけ関数を用いてデコンボリューションされる。画像データを焦点ずれに応じたぼけ関数でデコンボリューションすれば、電子透かし12の高い空間周波成分を失うことなく、2次元画像の画像データを得ることができる。この結果、焦点ずれにより2次元画像の画像データの像がぼけたとしても、電子透かし12を正確に抽出することができる。これにより、例えば、焦点を合致させることなく撮影するなどして画質が劣化した状態でも、電子透かし12を精度良く抽出することができる。また、符号化開口を備えた装置でなければ復号できない電子透かしを実現することができる。   As described in detail above, according to this embodiment, image data of the two-dimensional image 13 in which the digital watermark 12 is embedded through the aperture stop 2 having the encoded aperture 20 is obtained. The image data obtained through the encoded aperture 20 is an image obtained by convolution of the blur function corresponding to the encoded aperture 20 and the image of the two-dimensional image. This image data is deconvolved using, for example, a blur function corresponding to the encoded aperture 20. If the image data is deconvolved with a blur function corresponding to the defocus, the image data of a two-dimensional image can be obtained without losing the high spatial frequency component of the digital watermark 12. As a result, even if the image of the two-dimensional image data is blurred due to defocusing, the digital watermark 12 can be accurately extracted. Thereby, for example, the digital watermark 12 can be accurately extracted even in a state where the image quality is deteriorated by shooting without matching the focus. In addition, it is possible to realize a digital watermark that can be decoded only by a device having a coding aperture.

また、情報端末200に表示された2次元画像を他の情報端末で撮像し、表示させることによって2次元画像を複製した場合、得られた画像データに対してデコンボリューション等の画像処理を行わずにその画像データを画面に表示しても、その画像は、高い空間周波成分が失われたままの画像となることが多いので、その画像から電子透かしを正確に抽出するのが困難になる。すなわち、この実施の形態によれば、符号化開口20によるコンボリューション及びデコンボリューションを取り入れることによって、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の複製を検知することができるようにもなっている。   Further, when a 2D image displayed on the information terminal 200 is captured by another information terminal and displayed to reproduce the 2D image, image processing such as deconvolution is not performed on the obtained image data. Even when the image data is displayed on the screen, the image often becomes an image in which high spatial frequency components are lost, and it is difficult to accurately extract a digital watermark from the image. That is, according to this embodiment, by adopting convolution and deconvolution by the encoding aperture 20, it is possible to detect a copy of a two-dimensional image in which a digital watermark is embedded.

実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2について説明する。上記実施の形態では、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の撮像に、開口絞り2として符号化開口20が用いられた。この実施の形態においても、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の撮像に、開口絞り2として符号化開口20を用いる。そして、電子透かしの抽出率が最適になるような電子透かしのパターン及び符号化開口20の開口パターンの設計方法について説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the above embodiment, the coded aperture 20 is used as the aperture stop 2 for capturing a two-dimensional image in which a digital watermark is embedded. Also in this embodiment, the coded aperture 20 is used as the aperture stop 2 for capturing a two-dimensional image in which a digital watermark is embedded. A method of designing a digital watermark pattern and an aperture pattern of the coding aperture 20 that optimizes the digital watermark extraction rate will be described.

図11には、電子透かし及び符号化開口20の設計システム500が示されている。図11に示すように、設計システム500は、撮像装置100及び情報端末200の他、コンピュータ300を備えている。コンピュータ300は、CPU及びメモリその他のハードウエアを備えており、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することにより、その機能を実現する。   In FIG. 11, a design system 500 for a watermark and encoding aperture 20 is shown. As shown in FIG. 11, the design system 500 includes a computer 300 in addition to the imaging device 100 and the information terminal 200. The computer 300 includes a CPU, a memory, and other hardware, and the CPU realizes its functions by executing a program stored in the memory.

撮像装置100及び情報端末200の構成及び動作は、上記実施の形態1と同じである。コンピュータ300は、無線通信又は有線通信により、撮像装置100及び情報端末200とデータ送受信が可能である。情報端末200は、電動ステージ201の上に搭載されており、撮像装置100と情報端末200との距離を調整可能となっている。撮像装置100と情報端末200との距離を調整できれば、電動ステージ201はなくてもよいが、電動ステージ201を用いることで焦点ずれにより頑健な透かしと符号化開口を効率的に設計できる。   The configurations and operations of the imaging apparatus 100 and the information terminal 200 are the same as those in the first embodiment. The computer 300 can exchange data with the imaging device 100 and the information terminal 200 by wireless communication or wired communication. The information terminal 200 is mounted on the electric stage 201, and the distance between the imaging device 100 and the information terminal 200 can be adjusted. If the distance between the imaging device 100 and the information terminal 200 can be adjusted, the electric stage 201 is not necessary, but by using the electric stage 201, it is possible to efficiently design a robust watermark and coding aperture due to defocusing.

図12に示すように、コンピュータ300は、抽出率算出部32と、最適化部33と、符号化開口生成部34と、画像生成部35とを備える。   As illustrated in FIG. 12, the computer 300 includes an extraction rate calculation unit 32, an optimization unit 33, a coded aperture generation unit 34, and an image generation unit 35.

抽出率算出部32は、撮像装置100の画像処理部5から、抽出部31で抽出された電子透かしの画像データを入力する。抽出率算出部32は、入力された電子透かしの画像データと、電子透かしの参照画像データとのマッチングを行い、輝度値が一致する画素の数の全画素数に対する比率を電子透かしの抽出率として算出する。   The extraction rate calculation unit 32 inputs the digital watermark image data extracted by the extraction unit 31 from the image processing unit 5 of the imaging apparatus 100. The extraction rate calculation unit 32 performs matching between the input digital watermark image data and the digital watermark reference image data, and uses the ratio of the number of pixels having the same luminance value to the total number of pixels as the digital watermark extraction rate. calculate.

最適化部33は、抽出率算出部32で算出される抽出率に基づいて、符号化開口20の開口パターン及び電子透かしのパターンの最適化を、最適化手法を用いて行う。この実施の形態では、最適化手法として遺伝的アルゴリズムが採用される。   Based on the extraction rate calculated by the extraction rate calculation unit 32, the optimization unit 33 optimizes the aperture pattern of the encoded aperture 20 and the digital watermark pattern using an optimization method. In this embodiment, a genetic algorithm is adopted as an optimization method.

最適化部33は、符号化開口20の開口パターン及び情報端末200の画面10における電子透かしのパターンを変更しながら、情報端末200の画面10への電子透かしが埋め込まれた2次元画像の表示と、撮像装置100における符号化開口20の開口絞り2を用いた撮像とを行わせる。最適化部33は、電子透かしのパターン及び符号化開口20の開口パターンを変更しながら、最適化手法を用いて、抽出率が最大となる電子透かしのパターン及び符号化開口20の開口パターンを探索する。   The optimization unit 33 displays a two-dimensional image in which the digital watermark is embedded on the screen 10 of the information terminal 200 while changing the aperture pattern of the encoded aperture 20 and the digital watermark pattern on the screen 10 of the information terminal 200. Then, imaging using the aperture stop 2 of the encoding aperture 20 in the imaging device 100 is performed. The optimization unit 33 searches for the digital watermark pattern and the aperture pattern of the encoding aperture 20 that maximize the extraction rate using the optimization method while changing the digital watermark pattern and the aperture pattern of the encoding aperture 20. To do.

符号化開口生成部34は、最適化部33からの指示に従って、符号化開口20の開口パターンを生成する。符号化開口生成部34は、生成した符号化開口20の開口パターンを駆動部3に送信する。駆動部3は受信した開口パターンに基づいて、開口絞り2の液晶開口を駆動し、その開口パターンに対応する符号化開口20を形成する。   The encoded aperture generation unit 34 generates an aperture pattern of the encoded aperture 20 in accordance with an instruction from the optimization unit 33. The encoded aperture generation unit 34 transmits the generated aperture pattern of the encoded aperture 20 to the drive unit 3. The drive unit 3 drives the liquid crystal aperture of the aperture stop 2 based on the received aperture pattern, and forms the encoded aperture 20 corresponding to the aperture pattern.

画像生成部35は、最適化部33からの指示に従って、電子透かしが埋め込まれた2次元画像データを生成する。画像生成部35は、情報端末200に、生成した画像データを送信する。情報端末200は、受信した2次元画像を画面10に表示する。   The image generation unit 35 generates two-dimensional image data in which a digital watermark is embedded in accordance with an instruction from the optimization unit 33. The image generation unit 35 transmits the generated image data to the information terminal 200. The information terminal 200 displays the received two-dimensional image on the screen 10.

図13には、最適化部33を中心にして行われる最適化工程の処理の流れが示されている。図13に示すように、まず、最適化部33は、親世代の候補を複数選択する(ステップS11)。この候補は、電子透かしのパターンと、符号化開口20のパターンとの組み合わせの候補である。   FIG. 13 shows the flow of the optimization process performed with the optimization unit 33 as the center. As shown in FIG. 13, first, the optimization unit 33 selects a plurality of parent generation candidates (step S11). This candidate is a combination candidate of the pattern of the digital watermark and the pattern of the encoded aperture 20.

続いて、最適化部33は、選択された電子透かしのパターンと符号化開口20の開口パターンとの組み合わせを、符号化開口生成部34と画像生成部35に指示し、上記パターンの組み合わせのそれぞれで撮像装置100及び情報端末200に撮像及び電子透かしの抽出を実行させる(ステップS12)。ここでは、選択された電子透かしのパターンと符号化開口20の開口パターンとの組み合わせそれぞれでの電子透かしの抽出率が、抽出率算出部32により算出され、最適化部33に出力される。   Subsequently, the optimization unit 33 instructs the encoding aperture generation unit 34 and the image generation unit 35 to select a combination of the selected digital watermark pattern and the aperture pattern of the encoding aperture 20, and each of the combinations of the above patterns. Then, the imaging device 100 and the information terminal 200 are caused to execute imaging and digital watermark extraction (step S12). Here, the extraction rate of the digital watermark in each combination of the selected digital watermark pattern and the aperture pattern of the encoded aperture 20 is calculated by the extraction rate calculation unit 32 and output to the optimization unit 33.

ステップS12では、具体的には、図14に示すように、まず、最適化部33は、符号化開口生成部34を介して符号化開口20の開口パターンを駆動部3に設定し、画像生成部35に、電子透かしが埋め込まれた2次元画像13を生成させることにより、その電子透かしを設定する(ステップS1)。2次元画像13は、情報端末200に送信され、情報端末200の画面10に表示され、駆動部3の駆動により、開口絞り2に符号化開口20が形成される。   In step S12, specifically, as shown in FIG. 14, first, the optimization unit 33 sets the aperture pattern of the encoded aperture 20 in the drive unit 3 via the encoded aperture generator 34, and generates an image. The digital watermark is set by causing the unit 35 to generate the two-dimensional image 13 in which the digital watermark is embedded (step S1). The two-dimensional image 13 is transmitted to the information terminal 200, displayed on the screen 10 of the information terminal 200, and the encoded aperture 20 is formed in the aperture stop 2 by driving the driving unit 3.

続いて、符号化開口20を開口絞り2として用いて、結像光学系1を介して、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の画像データを撮像素子4で撮像する(ステップS2)。   Subsequently, using the encoded aperture 20 as the aperture stop 2, image data of a two-dimensional image in which a digital watermark is embedded is captured by the image sensor 4 via the imaging optical system 1 (step S <b> 2).

続いて、撮像装置100(画像処理部5のデコンボリューション部30)は、撮像素子4で撮像された画像データに対して符号化開口20に対応するぼけ関数を用いてデコンボリューションを実行して、2次元画像の画像データを得る(ステップS3)。前述のとおり、撮像素子4の受光面と2次元画像13の結像面とのフォーカスずれに応じたぼけ関数によりデコンボリューションされたクリアな画像データがここで取得される。   Subsequently, the imaging device 100 (the deconvolution unit 30 of the image processing unit 5) performs deconvolution on the image data captured by the imaging device 4 using a blur function corresponding to the encoding aperture 20, Image data of a two-dimensional image is obtained (step S3). As described above, clear image data deconvoluted by the blur function corresponding to the focus shift between the light receiving surface of the image sensor 4 and the imaging surface of the two-dimensional image 13 is acquired here.

続いて、画像処理部5(抽出部31)は、デコンボリューション部30で得られた2次元画像の画像データから電子透かしを抽出する(ステップS4)。前述のとおり、ここで、周波数変換、高い周波数帯域の抽出、逆変換が行われ、電子透かしの画像データが得られる。   Subsequently, the image processing unit 5 (extraction unit 31) extracts a digital watermark from the image data of the two-dimensional image obtained by the deconvolution unit 30 (step S4). As described above, here, frequency conversion, extraction of a high frequency band, and inverse conversion are performed, and digital watermark image data is obtained.

続いて、コンピュータ300(抽出率算出部32)は、抽出された電子透かしの抽出率を算出する(ステップS5)。前述のとおり、得られた電子透かしの画像データと参照用の電子透かしの画像データとの一致度に基づいて、電子透かしの抽出率が算出される。   Subsequently, the computer 300 (extraction rate calculation unit 32) calculates the extraction rate of the extracted digital watermark (step S5). As described above, the extraction rate of the digital watermark is calculated based on the degree of coincidence between the obtained digital watermark image data and the reference digital watermark image data.

続いて、最適化部33は、全ての距離(撮像装置100と情報端末200との距離)での抽出が完了しているか否かを判定する(ステップS6)。まだ完了していなければ(ステップS6;No)、最適化部33は、電動ステージ201を駆動して、撮像装置100と、情報端末200との距離を変更する(ステップS7)。その後、最適化部33は、再び撮像(ステップS2)、デコンボリューション(ステップS3)、電子透かし抽出(ステップS4)、抽出率算出(ステップS5)、抽出完了判定(ステップS6)を繰り返す。   Subsequently, the optimization unit 33 determines whether or not extraction has been completed at all distances (distance between the imaging device 100 and the information terminal 200) (step S6). If not completed yet (step S6; No), the optimization unit 33 drives the electric stage 201 to change the distance between the imaging device 100 and the information terminal 200 (step S7). Thereafter, the optimization unit 33 repeats imaging (step S2), deconvolution (step S3), digital watermark extraction (step S4), extraction rate calculation (step S5), and extraction completion determination (step S6).

全ての距離での電子透かしの抽出が完了したと判定されると(ステップS6;Yes)、最適化部33は、符号化開口20の開口パターンと電子透かしのパターンの全ての組み合わせで、電子透かしの抽出が完了したか否かが判定される(ステップS8)。完了していなければ(ステップS8;No)、最適化部33は、次の候補である電子透かしのパターン及び符号化開口20の開口パターンを設定する(ステップS1)。以降、ステップS2〜S8が繰り返され、次の候補での処理が行われる。全ての組み合わせが完了すると(ステップS8;Yes)、最適化部33は、ステップS12の処理を終了する。   If it is determined that extraction of digital watermarks at all distances has been completed (step S6; Yes), the optimization unit 33 performs digital watermarking using all combinations of the aperture pattern of the encoded aperture 20 and the digital watermark pattern. It is determined whether or not extraction has been completed (step S8). If not completed (step S8; No), the optimization unit 33 sets a digital watermark pattern and an aperture pattern of the encoded aperture 20 that are the next candidates (step S1). Thereafter, steps S2 to S8 are repeated, and the process for the next candidate is performed. When all the combinations are completed (step S8; Yes), the optimization unit 33 ends the process of step S12.

最適化部33は、このようにして、電子透かしのパターン及び符号化開口20の開口パターンを変更し、撮像装置100と情報端末200との距離を変更ながら、撮像(ステップS2)と、デコンボリューション(ステップS3)と、電子透かしの検出(ステップS4)と、抽出率の算出(ステップS5)とを繰り返し行う。   In this way, the optimization unit 33 changes the digital watermark pattern and the aperture pattern of the encoding aperture 20, changes the distance between the imaging device 100 and the information terminal 200, and performs imaging (step S2) and deconvolution. (Step S3), digital watermark detection (Step S4), and extraction rate calculation (Step S5) are repeated.

図13に戻り、続いて、最適化部33は、遺伝的アルゴリズム(GA)により子世代の候補を複数生成する(ステップS13)。GAでは、候補を個体として、交叉(組み替え)、突然変異を行って子世代の候補を生成する処理である。なお、子世代の個体には、親世代で最良であった個体をそのまま残すようにする。   Returning to FIG. 13, subsequently, the optimization unit 33 generates a plurality of candidate child generations by the genetic algorithm (GA) (step S13). In GA, a candidate is an individual, and crossover (recombination) and mutation are performed to generate a child generation candidate. It is to be noted that an individual that is the best in the parent generation is left as it is as an individual of the child generation.

続いて、最適化部33は、電子透かしの抽出率の値が一定範囲内に収束したか否かを判定する(ステップS14)。いわゆる探索の終了判定である。終了判定の判定条件には、世代数が所定数となることであってもよいし、抽出率が閾値を上回ることであってもよい。   Subsequently, the optimization unit 33 determines whether or not the value of the digital watermark extraction rate has converged within a certain range (step S14). This is a so-called end-of-search determination. The determination condition for the end determination may be that the number of generations is a predetermined number, or that the extraction rate exceeds a threshold value.

抽出率の値が収束していないと判定された場合(ステップS14;No)、最適化部33は、ステップS12に戻り、子世代における電子透かし抽出の実行(ステップS12)、子世代の候補の生成(ステップS13)、抽出率の収束判定(ステップS14)を繰り返し行う。   When it is determined that the value of the extraction rate has not converged (step S14; No), the optimization unit 33 returns to step S12, executes digital watermark extraction in the child generation (step S12), and selects candidate child generations. Generation (step S13) and extraction rate convergence determination (step S14) are repeated.

抽出率が収束したと判定された場合(ステップS14;Yes)、最適化部33は、最も抽出率が高い候補を最終的なパターンとして決定する(ステップS15)。続いて、最適化部33は、決定された候補を出力し(ステップS16)、処理を終了する。   When it is determined that the extraction rate has converged (step S14; Yes), the optimization unit 33 determines a candidate having the highest extraction rate as a final pattern (step S15). Subsequently, the optimization unit 33 outputs the determined candidate (step S16) and ends the process.

なお、最適化手法は、遺伝的アルゴリズムには限られない。山登り法、焼き鈍し法、粒子群最適化、差分進化法などを用いるようにしてもよい。また、目的関数が複数である多目的最適化アルゴリズムを用いるようにしてもよい。例えば、第一目的関数を透かしの抽出率とし、第二目的関数を、透かしを抽出可能なデフォーカスの範囲として、多目的最適化アルゴリズムを実行することで、透かしの抽出の容易さと頑健さの双方を考慮した最適化も可能となる。   Note that the optimization method is not limited to the genetic algorithm. A hill climbing method, annealing method, particle swarm optimization, differential evolution method, or the like may be used. A multi-objective optimization algorithm having a plurality of objective functions may be used. For example, by executing the multi-objective optimization algorithm with the first objective function as the watermark extraction rate and the second objective function as the defocus range from which the watermark can be extracted, both the ease and robustness of watermark extraction are achieved. It is also possible to optimize in consideration of the above.

なお、電子透かしはより高周波のパターンとして2次元画像に埋め込まれているため、ナンバープレート又はバーコードのぼけを除去する符号化開口と比較して、符号化開口20の開口パターンは、より高周波なパターンとなる。   Since the digital watermark is embedded in the two-dimensional image as a higher frequency pattern, the aperture pattern of the encoded aperture 20 has a higher frequency compared to the encoded aperture that removes the blur of the license plate or barcode. It becomes a pattern.

上述のような符号化開口の符号パターンの最適化方法を用いた結果、周波数解析により2次元画像から分解された複数の画像のうち、電子透かしが埋め込まれた画像の空間周波数成分に対応する方向に空間周波数成分を有する符号パターンが形成された符号化開口20が電子透かしを良好に抽出可能であることが判明した。例えば、2次元画像がLL成分、LH成分、HL成分、HH成分の画像に分割され、電子透かしが、HH成分の画像に埋め込まれた場合には、水平方向及び垂直方向に交差する斜め方向に空間周波数成分を有する符号パターン、すなわち上述のような図15(A)に示す斜め方向に空間周波数成分を有するチェックパターンが形成された符号化開口20が電子透かしを良好に抽出できることが判明した。   The direction corresponding to the spatial frequency component of the image in which the digital watermark is embedded among the plurality of images decomposed from the two-dimensional image by frequency analysis as a result of using the coding pattern optimization method as described above. It has been found that the coding aperture 20 in which a code pattern having a spatial frequency component is formed can extract a digital watermark well. For example, when a two-dimensional image is divided into LL component, LH component, HL component, and HH component images and a digital watermark is embedded in the HH component image, the two-dimensional image is obliquely crossed in the horizontal and vertical directions. It has been found that the coding aperture 20 in which the code pattern having the spatial frequency component, that is, the check pattern having the spatial frequency component in the oblique direction shown in FIG.

この符号化開口20が、電子透かし抽出用として良好であることを確認するために、電子透かしを良好に抽出できるとされるチェックパターンの符号化開口20と、円形開口と、ぼけ除去に用いられる符号化開口(Zhouコード)とにおける電子透かし抽出の比較実験を行った。図15(A)には、チェックパターンの符号化開口20(左)と、チェックパターンを用いたときの電子透かしの検出結果(右)が示されている。また、図15(B)には。円形開口40と、円形開口40を用いたときの電子透かしの検出結果が示されている。図15(C)には、符号化開口(Zhouコード)41と、そのコードを用いたときの電子透かしの検出結果が示されている。図15(D)には、他の符号化開口(Zhouコード)42と、そのコードを用いたときの電子透かしの検出結果が示されている。図15(A)と図15(B)〜図15(D)とを比較するとわかるように、チェックパターンの符号化開口20が、最も良好に電子透かしを抽出できている。   In order to confirm that this encoded aperture 20 is good for extracting a digital watermark, it is used for the encoded pattern 20 of a check pattern that can extract a digital watermark well, a circular aperture, and blur removal. A comparative experiment of digital watermark extraction with a coded aperture (Zhou code) was performed. FIG. 15A shows a check pattern encoding opening 20 (left) and a digital watermark detection result (right) when the check pattern is used. In FIG. 15B. A circular opening 40 and a digital watermark detection result when the circular opening 40 is used are shown. FIG. 15C shows a coded aperture (Zhou code) 41 and a digital watermark detection result when the code is used. FIG. 15D shows another encoded aperture (Zhou code) 42 and the detection result of the digital watermark when that code is used. As can be seen from a comparison between FIG. 15A and FIG. 15B to FIG. 15D, the check pattern encoding aperture 20 can extract the digital watermark in the best manner.

なお、電子透かしがLH成分に埋め込まれている場合には、符号化開口20の符号パターンは、垂直方向に空間周波数成分を有するだけのパターンであってもよいし、電子透かしがHL成分に埋め込まれている場合には、水平方向に空間周波数成分を有するだけのパターンであってもよい。   When the digital watermark is embedded in the LH component, the code pattern of the encoding aperture 20 may be a pattern having only a spatial frequency component in the vertical direction, or the digital watermark is embedded in the HL component. In such a case, the pattern may have only a spatial frequency component in the horizontal direction.

なお、開口絞り2は、上述のものには限られない。開口絞り2が液晶開口である場合、図16(A)に示す円形開口40と図16(B)に示す符号化開口20とが交互に形成されるように、液晶開口の開口形状を時間変化させるようにしてもよい。円形開口40は、2次元画像(カバー画像)を抽出するための開口絞りであり、符号化開口20は、電子透かしを抽出するための開口絞りである。図16(C)に示すように、駆動部3は、現在円形開口40を表示しているか、符号化開口20を表示しているかを示す信号を画像処理部5に出力している。画像処理部5は、この信号に基づいて、開口絞り2に円形開口40が表示されているときに、円形開口40を介して撮像素子4に入射した光に基づいて取得された画像データに対して画像処理を実行して2次元画像を抽出する。一方、画像処理部5は、入力される信号に基づいて、開口絞り2に符号化開口20が表示されているときに、符号化開口20を介して撮像素子4に入射した光に基づいて取得された画像データに対して画像処理を実行し、電子透かしを抽出する。このようにすれば、2次元画像と、電子透かしとを両方精度良く抽出することが可能となる。   The aperture stop 2 is not limited to the above. When the aperture stop 2 is a liquid crystal aperture, the aperture shape of the liquid crystal aperture is changed with time so that the circular aperture 40 shown in FIG. 16 (A) and the encoded aperture 20 shown in FIG. 16 (B) are alternately formed. You may make it make it. The circular aperture 40 is an aperture stop for extracting a two-dimensional image (cover image), and the encoded aperture 20 is an aperture stop for extracting a digital watermark. As shown in FIG. 16C, the driving unit 3 outputs a signal indicating whether the circular opening 40 is currently displayed or the encoded opening 20 is displayed to the image processing unit 5. Based on this signal, the image processing unit 5 applies image data acquired based on light incident on the image sensor 4 through the circular aperture 40 when the circular aperture 40 is displayed on the aperture stop 2. The image processing is executed to extract a two-dimensional image. On the other hand, the image processing unit 5 obtains based on light incident on the image sensor 4 through the encoded aperture 20 when the encoded aperture 20 is displayed on the aperture stop 2 based on the input signal. Image processing is executed on the obtained image data, and a digital watermark is extracted. In this way, both the two-dimensional image and the digital watermark can be extracted with high accuracy.

開口絞り2には、図17(A)に示すように、2次元画像を抽出するための円形開口40と、電子透かしを抽出する符号化開口20とが形成されるようにしてもよい。この場合、結像光学系1には、図17(B)に示すように、円形開口40を介した光に基づく像Aと、符号化開口20を介した光に基づく像Bとを、撮像素子4上に別々に結像させるためにハーフミラー1C、ミラー1D、1E及びハーフミラー1Fが設けられている。画面10上の2次元画像から発せられる光束は、レンズ1Aを介してハーフミラー1Cに入射する。ハーフミラー1Cは、入射光束の一部を反射し、残りを透過させる。ハーフミラー1Cで反射した光束は、光軸AX1に沿って、ミラー1Dで反射し円形開口40を通過後、ミラー1Eで反射しハーフミラー1Fでさらに反射しレンズ1Bを経て撮像素子4に入射する。また、ハーフミラー1Cを透過した光束は、光軸AX2に沿って、符号化開口20を介してハーフミラー1Fに入射し、ハーフミラー1Fを透過した光束がレンズ1Bを経て撮像素子4に入射する。   As shown in FIG. 17A, the aperture stop 2 may be formed with a circular aperture 40 for extracting a two-dimensional image and an encoding aperture 20 for extracting a digital watermark. In this case, the imaging optical system 1 captures an image A based on light through the circular aperture 40 and an image B based on light through the encoding aperture 20, as shown in FIG. A half mirror 1C, mirrors 1D and 1E, and a half mirror 1F are provided to separately form an image on the element 4. The light beam emitted from the two-dimensional image on the screen 10 enters the half mirror 1C via the lens 1A. The half mirror 1C reflects a part of the incident light beam and transmits the remaining part. The light beam reflected by the half mirror 1C is reflected by the mirror 1D along the optical axis AX1, passes through the circular opening 40, is reflected by the mirror 1E, is further reflected by the half mirror 1F, and enters the imaging device 4 through the lens 1B. . The light beam transmitted through the half mirror 1C enters the half mirror 1F along the optical axis AX2 through the encoding aperture 20, and the light beam transmitted through the half mirror 1F enters the image sensor 4 through the lens 1B. .

この結像光学系1では、円形開口40を通過した光束により結像する画像Aと、符号化開口20を通過した光束により結像する画像Bとが撮像素子4上に別々に結像するように構成されている。画像処理部5は、像Aの画像データに対して画像処理を実行して2次元画像を抽出し、像Bの画像データに対して画像処理を実行して電子透かしを抽出する。   In this imaging optical system 1, an image A that is imaged by the light beam that has passed through the circular aperture 40 and an image B that is imaged by the light beam that has passed through the encoding aperture 20 are separately imaged on the image sensor 4. It is configured. The image processing unit 5 performs image processing on the image data of the image A to extract a two-dimensional image, and executes image processing on the image data of the image B to extract a digital watermark.

なお、ハーフミラー1C、1F及びミラー1D、1Eを用いる構成に代えて、マイクロレンズアレイ、レンチキュラレンズなどを光分割手段として用いて、結像光学系1を構成し、円形開口40を介した像と、符号化開口20を介した像とを別々に撮像素子4に結像させるようにしてもよい。   In addition, instead of the configuration using the half mirrors 1C and 1F and the mirrors 1D and 1E, the imaging optical system 1 is configured by using a microlens array, a lenticular lens, or the like as a light dividing unit, and an image through the circular aperture 40 is used. And the image through the encoding aperture 20 may be separately formed on the image sensor 4.

また、高周波成分である透かし画像と,低周波成分であるカバー画像とに対してそれぞれぼけ除去を行えるような2つの符号化開口を上述の円形開口40及び符号化開口20と同様に、時間的または空間的に組みあわせることも可能である。   Similarly to the circular aperture 40 and the encoded aperture 20 described above, two encoded apertures that can remove blur from a watermark image that is a high-frequency component and a cover image that is a low-frequency component are temporal. Or it can be combined spatially.

上記実施の形態では、情報端末200の画面10に表示された2次元画像13から電子透かし12を抽出する場合について説明したが、本発明はこれには限られない。紙媒体に印刷された2次元画像から電子透かしを抽出する場合にも本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the case where the digital watermark 12 is extracted from the two-dimensional image 13 displayed on the screen 10 of the information terminal 200 has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to extracting a digital watermark from a two-dimensional image printed on a paper medium.

なお、上記の実施の形態において、実行されるプログラムは、フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read−Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、MO(Magneto−Optical Disc)等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムを、コンピュータ等にインストールすることにより、図6、図13、図14に示す処理を実行するコンピュータ300を構成することとしてもよい。   In the above embodiment, the program to be executed is readable by a computer such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disc), or an MO (Magneto-Optical Disc). The computer 300 that executes the processes shown in FIGS. 6, 13, and 14 may be configured by storing and distributing the program on a simple recording medium and installing the program in a computer or the like.

また、上述のプログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、ダウンロード等するようにしてもよい。   Further, the above-described program may be stored in a disk device or the like of a predetermined server device on a communication network such as the Internet, and may be downloaded, for example, superimposed on a carrier wave.

また、上述の図6、図13、図14に示す処理を、各OS(Operating System)が分担して実現する場合、または、OSとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、OS以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、ダウンロード等してもよい。   In addition, when the processing shown in FIGS. 6, 13, and 14 is realized by each OS (Operating System) sharing, or when the processing shown in FIG. Only the part may be stored and distributed in a medium, or may be downloaded.

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。   Various embodiments and modifications can be made to the present invention without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiments are for explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention. In other words, the scope of the present invention is shown not by the embodiments but by the claims. Various modifications within the scope of the claims and within the scope of the equivalent invention are considered to be within the scope of the present invention.

この発明は、2次元コードに埋め込まれる電子透かしを抽出するシステムに適用することができる。   The present invention can be applied to a system for extracting a digital watermark embedded in a two-dimensional code.

1 結像光学系、1A、1B レンズ、1C ハーフミラー、1D、1E ミラー、1F ハーフミラー、2 開口絞り、3 駆動部、4 撮像素子、5 画像処理部、10 画面、11 2次元コード、12 電子透かし、13 2次元画像、20 符号化開口、21 制御部、22 主記憶部、23 外部記憶部、25 入出力部、28 内部バス、29 プログラム、30 デコンボリューション部、31 抽出部、32 抽出率算出部、33 最適化部、34 符号化開口生成部、35 画像生成部、40 円形開口、41、42 符号化開口(Zhouコード)、100 撮像装置、200 情報端末、201 電動ステージ、300 コンピュータ、500 設計システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging optical system, 1A, 1B lens, 1C half mirror, 1D, 1E mirror, 1F half mirror, 2 aperture stop, 3 Drive part, 4 Image sensor, 5 Image processing part, 10 screen, 11 Two-dimensional code, 12 Digital watermark, 13 Two-dimensional image, 20 Coding aperture, 21 Control unit, 22 Main storage unit, 23 External storage unit, 25 Input / output unit, 28 Internal bus, 29 Program, 30 Deconvolution unit, 31 Extraction unit, 32 Extraction Rate calculation unit, 33 optimization unit, 34 encoding aperture generation unit, 35 image generation unit, 40 circular aperture, 41, 42 encoding aperture (Zhou code), 100 imaging device, 200 information terminal, 201 electric stage, 300 computer 500 design system

Claims (11)

受光面上に結像する2次元画像を撮像し、前記2次元画像の画像データを取得する撮像素子と、
電子透かしが埋め込まれた2次元画像を前記撮像素子の受光面に結像させる結像光学系と、
前記結像光学系を介して前記撮像素子に入射する光の光路上に配置された符号化開口を有する開口絞りと、
前記撮像素子で取得された画像データに対して前記符号化開口に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを含む画像処理を実行して、前記画像データから前記電子透かしを抽出する画像処理部と、
を備える撮像装置。
An image sensor that captures a two-dimensional image formed on a light receiving surface and acquires image data of the two-dimensional image;
An imaging optical system that forms an image on a light receiving surface of the image sensor with a two-dimensional image embedded with a digital watermark;
An aperture stop having a coded aperture disposed on an optical path of light incident on the image sensor via the imaging optical system;
An image processing unit that performs image processing including deconvolution using a blur function corresponding to the encoded aperture on the image data acquired by the imaging device, and extracts the digital watermark from the image data;
An imaging apparatus comprising:
前記符号化開口には、
周波数解析により前記2次元画像から分解された複数の画像のうち、前記電子透かしが埋め込まれた画像の空間周波数成分に対応する方向に空間周波数成分を有する符号パターンが形成されている、
請求項1に記載の撮像装置。
The coded aperture includes
Of a plurality of images decomposed from the two-dimensional image by frequency analysis, a code pattern having a spatial frequency component is formed in a direction corresponding to the spatial frequency component of the image in which the digital watermark is embedded.
The imaging device according to claim 1.
前記画像処理部は、
前記符号化開口に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを実行して、前記2次元画像の画像データを復元し、
復元された前記2次元画像の画像データに対して周波数変換処理を実行することにより、前記電子透かしを抽出する、
請求項1又は2に記載の撮像装置。
The image processing unit
Performing deconvolution using a blur function corresponding to the coded aperture to restore the image data of the two-dimensional image;
Extracting the digital watermark by performing frequency conversion processing on the restored image data of the two-dimensional image;
The imaging device according to claim 1 or 2.
前記画像処理部は、
前記符号化開口に対応するぼけ関数と、前記電子透かしを抽出する関数とが合成された関数を用いたデコンボリューションを実行して、前記電子透かしを抽出する、
請求項1又は2に記載の撮像装置。
The image processing unit
Performing deconvolution using a function in which a blur function corresponding to the coded aperture and a function for extracting the digital watermark are combined to extract the digital watermark;
The imaging device according to claim 1 or 2.
液晶駆動部を備え、
前記開口絞りは、
前記液晶駆動部によって駆動されることにより、前記符号化開口を形成する透過型の液晶開口である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の撮像装置。
With a liquid crystal drive
The aperture stop is
It is a transmissive liquid crystal opening that forms the coded opening by being driven by the liquid crystal driving unit.
The imaging device according to any one of claims 1 to 4.
前記液晶駆動部は、
前記2次元画像を抽出するための第1の開口と、前記電子透かしを抽出する前記符号化開口としての第2の開口とが交互に形成されるように前記液晶開口を駆動し、
前記画像処理部は、
前記第1の開口を介して前記撮像素子に入射した光に基づいて取得された第1の画像データに対して画像処理を実行して前記2次元画像を抽出し、
前記第2の開口を介して前記撮像素子に入射した光に基づいて取得された第2の画像データに対して画像処理を実行して前記電子透かしを抽出する、
請求項5に記載の撮像装置。
The liquid crystal driving unit
Driving the liquid crystal aperture so that a first aperture for extracting the two-dimensional image and a second aperture as the encoding aperture for extracting the digital watermark are alternately formed;
The image processing unit
Performing image processing on the first image data acquired based on the light incident on the image sensor through the first aperture to extract the two-dimensional image;
Performing the image processing on the second image data acquired based on the light incident on the image sensor through the second aperture to extract the digital watermark;
The imaging device according to claim 5.
前記開口絞りは、
前記2次元画像を抽出するための第1の開口と、前記電子透かしを抽出する前記符号化開口としての第2の開口と、を有し、
前記結像光学系は、
前記第1の開口を介した光に基づく第1の像と、前記第2の開口を介した光に基づく第2の像とを、前記撮像素子上に別々に結像させる光分割手段を有し、
前記画像処理部は、
前記第1の像の画像データに対して画像処理を実行して前記2次元画像を抽出し、
前記第2の像の画像データに対して画像処理を実行して前記電子透かしを抽出する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の撮像装置。
The aperture stop is
A first opening for extracting the two-dimensional image, and a second opening as the encoded opening for extracting the digital watermark;
The imaging optical system is
A light splitting unit configured to separately form a first image based on the light passing through the first aperture and a second image based on the light passing through the second aperture on the image sensor; And
The image processing unit
Performing image processing on the image data of the first image to extract the two-dimensional image;
Performing image processing on the image data of the second image to extract the digital watermark;
The imaging device according to any one of claims 1 to 6.
前記2次元画像は、
情報端末の画像に表示されている2次元コードである、
請求項1から7のいずれか一項に記載の撮像装置。
The two-dimensional image is
It is a two-dimensional code displayed on the image of the information terminal.
The imaging device according to any one of claims 1 to 7.
前記開口絞りは、前記結像光学系の瞳位置に配置される、
請求項1から8のいずれか一項に記載の撮像装置。
The aperture stop is disposed at a pupil position of the imaging optical system.
The imaging device according to any one of claims 1 to 8.
結像光学系及び符号化開口を有する開口絞りを介して、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の画像データを撮像素子で撮像して、前記画像データを取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得された画像データに対して前記符号化開口に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを含む画像処理を実行して、前記画像データから前記電子透かしを抽出する画像処理工程と、
を含む電子透かしの抽出方法。
An imaging step of acquiring image data by imaging image data of a two-dimensional image in which a digital watermark is embedded through an imaging optical system and an aperture stop having a coded aperture; and
An image processing step of performing image processing including deconvolution using a blur function corresponding to the encoded aperture on the image data acquired in the imaging step, and extracting the digital watermark from the image data;
A method for extracting a digital watermark including:
結像光学系及び符号化開口を有する開口絞りを介して、電子透かしが埋め込まれた2次元画像の画像データを撮像素子で撮像して、前記画像データを取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得された画像データに対して前記符号化開口に対応するぼけ関数を用いたデコンボリューションを含む画像処理を実行して、前記画像データから前記電子透かしを抽出する画像処理工程と、
前記画像処理工程で抽出された前記電子透かしの抽出率を算出する算出工程と、
を含み、
前記電子透かしのパターン及び前記符号化開口のパターンを変更しながら、前記撮像工程と、前記画像処理工程と、前記算出工程とを繰り返し行い、最適化手法を用いて、前記抽出率が最大となる前記電子透かし及び前記符号化開口を決定する、
電子透かし及び符号化開口の最適化方法。
An imaging step of acquiring image data by imaging image data of a two-dimensional image in which a digital watermark is embedded through an imaging optical system and an aperture stop having a coded aperture; and
An image processing step of performing image processing including deconvolution using a blur function corresponding to the encoded aperture on the image data acquired in the imaging step, and extracting the digital watermark from the image data;
A calculation step of calculating an extraction rate of the digital watermark extracted in the image processing step;
Including
While changing the digital watermark pattern and the encoded aperture pattern, the imaging step, the image processing step, and the calculation step are repeated, and the extraction rate is maximized by using an optimization method. Determining the watermark and the coded aperture;
Method for optimizing digital watermark and coded aperture.
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CN106878621B (en) * 2017-04-19 2020-12-18 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 Double-camera shooting method and device
WO2019131382A1 (en) 2017-12-26 2019-07-04 富士フイルム株式会社 Image capture device
CN111656761A (en) * 2018-01-31 2020-09-11 索尼公司 Image forming apparatus and image forming method
ES2817926B2 (en) * 2019-10-04 2021-11-12 Univ Murcia VISUAL CODE AND PROCEDURE TO ENCODE AND DECODE A TWO-DIMENSIONAL IMAGE
WO2021075527A1 (en) * 2019-10-18 2021-04-22 国立大学法人大阪大学 Camera and imaging system
CN111860490B (en) * 2020-04-01 2022-06-21 邵阳学院 PSO-WNN-based method for detecting and extracting characters in scene image

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5134694B2 (en) * 2008-08-04 2013-01-30 キヤノン株式会社 Image processing apparatus and image processing method
WO2010140639A1 (en) * 2009-06-04 2010-12-09 国立大学法人 鹿児島大学 Watermark information embedding apparatus, watermark information processing system, watermark information embedding method, and program
JP6017347B2 (en) * 2013-02-27 2016-10-26 株式会社豊田中央研究所 Code reader
JP6032648B2 (en) * 2013-04-30 2016-11-30 株式会社Screenホールディングス Opening pattern design method, image restoration method, and image restoration apparatus

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