KR101016712B1 - 워터마크 정보검출 방법 - Google Patents

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Abstract

비밀정보가 입력된 문서로부터 정확하게 비밀정보를 검출할 수 있는 워터마크 정보검출 방법을 제공한다. 입력화상 전체면에 필터링 처리를 실시하고(S310), 신호위치 탐색 템플릿을 이용하여, 필터 출력값의 총 합계가 최대가 되도록, 신호의 위치를 구한다(S320). 그리고, 그 후에 신호경계를 결정한다(S340). 용지의 비뚤어짐 등에 의해 화상이 신축되고 있는 경우에도, 신호위치를 정확하게 검출할 수 있고, 비밀정보가 입력된 문서로부터 정확하게 비밀정보를 검출할 수 있다.
신호위치 탐색 템플릿, 문서 데이터, 비밀 정보

Description

워터마크 정보검출 방법{WATERMARK INFORMATION DETECTION METHOD}
본 발명은, 문서화상에 대하여 문자 이외의 형식으로 비밀정보를 부가하는 방법과, 인쇄된 비밀정보가 입력된 문서로부터 비밀정보를 검출하는 기술에 관한 것이다.
화상이나 문서 데이터 등에 복사·위조 방지를 위한 정보나 기밀정보를 사람의 눈에는 보이지 않는 형태로 매립하는 「전자워터마크」는, 보존이나 데이타 주고 받음이 모두 전자매체 상에서 행해지는 것을 전제로 하고 있으며, 워터마크에 의해 매립되어 있는 정보의 열화나 소실이 없기 때문에 확실하게 정보검출을 행할 수 있다. 이와 마찬가지로, 종이 매체에 인쇄된 문서에 대하여도, 문서가 부정으로 고쳐지거나 복사되는 것을 막기 위해서, 문자 이외의 시각적으로 눈에 거슬리지 않는 형식으로, 용이하게 수정이 불가능한 비밀정보를 인쇄 문서에 매립하는 방법이 필요하게 되었다.
인쇄물로서 가장 널리 이용되는 흑백의 2값의 문서에 대한 정보매립 방법으로서는, 이하와 같은 기술이 알려져 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개 2001-78006호 공보 「흑백 2값 문서화상으로의 워터마크 정보매립·검출 방법 및 그 장치」
임의의 문자열을 둘러싸는 최소 사각형을 몇 개의 블록에 분할하고, 그것들을 2개의 그룹(그룹1,그룹2)으로 나눈다(그룹의 수는 3개 이상이라도 좋다). 예를 들면 신호가 1인 경우에는 그룹1의 블록 안의 특징량을 늘려 그룹2의 각 블록 안의 특징량을 줄인다. 신호가 0인 경우에는 역 조작을 행한다. 블록 안의 특징량은,문자 영역의 화소수나 문자의 굵기, 블록을 수직으로 스캔하여 최초에 문자영역에 닿는 점까지의 거리 등이다.
[특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개 2001-53954호 공보 「정보매립 장치, 정보판독 장치, 전자워터마크 시스템, 정보매립 방법, 정보판독 방법 및 기록 매체」
하나의 문자를 둘러싸는 최소 사각형의 폭과 높이를 그 문자에 대한 특징량으로서 정하고, 2개 이상의 문자 사이에서의 특징량의 대소관계의 분류 패턴에 의해 심볼을 도시하는 것으로 한다. 예를 들면 3개의 문자로부터는 6개의 특징량을 정의할 수 있고, 이들의 대소관계의 패턴의 조합을 열거하여, 이들의 조합을 2개의 그룹으로 분류하고, 각각에 심볼을 부여한다. 매립하는 정보가 "0"이고, 이를 나타내기 위해 선택된 문자의 특징량의 조합 패턴이 "1"인 경우, 6개의 특징량 중 중 어느 하나를 문자영역을 부풀리는 등으로 변화시킨다. 변화시키는 패턴은 변화량이 최소가 되도록 선택한다.
[특허문헌 3] 일본국 공개특허공보 특개평 9-179494호 공보「기밀정보기록 방법」
400dpi이상의 프린터로 인쇄되는 것을 상정한다. 정보를 수치화하고, 기준점 마크와 위치 판별 마크와의 거리(도트수)에 의해 정보의 표현을 행한다.
[특허문헌 4] 일본국 공개특허공보 특개평 10-200743호 공보 「문서처리장치」
만선 스크린(가는 평행선으로 구성된 특수 스크린)의 스크린 선을 뒤쪽으로 이동시킬 것인지 여부에 의해 정보를 표현한다.
그러나, 상기 특허문헌 1,2에서는, 문서화상의 문자를 구성하는 화소나 문자간격·행간격에 대한 변경을 따르기 위해서 폰트나 레이아웃의 변경이 발생한다. 덧붙여서, 상기 특허문헌 3,4에 있어서도, 검출 시에는, 스캐너 등의 입력 기기로부터 읽어낸 입력 화상의 1화소 단위의 정밀한 검출 처리가 필요하게 되므로, 지면의 오염이나 인쇄시나 판독 시에 잡음이 부가되었을 경우 등에는 정보검출 정밀도에 큰 영향을 준다.
이와 같이, 상기 특허문헌 1∼4에서는, 인쇄된 문서를 스캐너 등의 입력장치에 의해 다시 컴퓨터에 입력하여 매립된 비밀정보를 검출할 경우에, 인쇄 서류의 오염이나 입력시에 발생하는 회전 등의 화상변형이 원인으로, 입력 화상에 많은 잡음성분이 포함되므로, 정확하게 비밀정보를 추출하는 것이 곤란하다는 문제점이 있었다.
그 밖에도, 특허문헌 3,4에 관해서는 정보검출 정밀도에 큰 영향을 받는 경우로서, 입력 기기로부터 판독시에 인쇄 문서가 기울어진 경우나, 인쇄시 혹은 화 상입력시에 있어서의 종이의 비뚤어짐 등에 의한 국소적인 화상의 신축 등을 들 수 있다.
본 발명은, 종래의 워터마크 정보검출 방법이 갖는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 비밀정보가 입력된 문서로부터 정확하게 비밀정보를 검출할 수 있는, 신규 또는 개량된 워터마크 정보검출 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 이하의 각 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법이 제공된다.
(1)도트의 배열에 의해 파의 방향 및 / 또는 파장을 변화시킨 도트 패턴을 복수준비하고, 하나의 도트 패턴에 대하여 하나의 심볼을 주고, 도트 패턴을 조합하여 배치함으로써, 비밀정보가 매립된 인쇄 문서를, 입력 화상으로서 판독하는 화상입력 공정
(2)입력 화상으로부터 도트 패턴을 검출하기 위해서, 도트 패턴과 같은 파의 방향과 파장을 갖는 검출용 필터를 도트 패턴과 같은 종류만큼 준비해서 입력 화상의 필터링을 행하고, 입력 화상의 각 화소에 있어서, 모든 검출용 필터 중 출력값이 최대가 되는 검출용 필터의 종류에 관한 필터 종류행렬과 이 검출용 필터의 출력값에 관한 필터 출력값 행렬을 얻는 필터링공정
(3)필터 출력값 행렬에 대하여, 소정의 크기로 분할한 각 영역에 있어서, 위치 탐색 템플릿을 이동시키면서, 위치 탐색 템플릿의 격자점에 대응하는 검출용 필터의 출력값의 총 합계가 최대가 되도록 도트 패턴의 위치를 결정하는 위치 탐색공정
(4)위치 탐색공정으로 결정한 위치에 대응하는, 필터 종류행렬에 있어서의 검출용 필터의 종류로부터 그 위치에 매립되고 있는 도트 패턴의 심볼을 결정하고, 심볼 행렬을 얻는 심볼 결정 공정
(5)인쇄 문서에 미리 매립된 소정의 도트 패턴에 의거하여, 도트 패턴이 매립된 영역의 경계를 결정하는 경계결정 공정
(6)경계 내부에 매립된 도트 패턴에 의거하여, 인쇄 문서에 매립된 비밀정보를 복호하는 정보복호공정
이러한 방법에 의하면, 입력화상 전체면에 필터링 처리를 실시하고, 신호위치 탐색 템플릿을 이용하여, 필터 출력값의 총 합계가 최대가 되도록, 도트 패턴의 위치를 구할 수 있으므로, 용지의 비뚤어짐 등에 의해 화상이 신축되고 있는 경우에서도, 도트 패턴의 위치를 정확하게 검출할 수 있고, 인쇄 문서로부터 정확하게 비밀정보를 검출할 수 있다.
또 여기에서, 「도트 패턴」에는,
(1)소정의 폭과 높이로 이루어지는 사각형을 하나의 신호의 단위로 한「신호 유닛」
(2)신호 유닛에 구체적인 심볼을 할당한 「심볼 유닛」
(3)심볼 유닛의 반복수와 배치 패턴에 대하여 특정한 심볼을 부여한「유닛 패턴」
등 여러가지 개념을 포함하는 것이다.
경계결정 공정에 있어서, 심볼 행렬의 행 및 열에 대해서, 특정한 도트 패턴이 집중해서 매립된 행 및 열을, 비밀정보가 매립된 영역의 경계로서 결정하는 것이 가능하다. 비밀정보가 매립된 영역의 경계에 특정한 도트 패턴을 집중해서 매립해 둠으로써, 용이하게 그 경계를 검출할 수 있게 된다.
위치 탐색공정은, 도트 패턴을 정밀하게 검출하기 위한 위치 탐색 템플릿의 초기위치를 탐색하는 초기위치 탐색공정을 포함하는 것이 가능하다. 예를 들면, 입력 화상의 대략 중앙위치를 신호위치 탐색 템플릿의 초기위치로 하는 것이 가능하다. 입력 화상의 대략 중앙위치이면, 입력 화상의 비뚤어짐 등에 의한 영향이 적기 때문에, 도트 패턴을 정밀하게 검출하는 것이 가능하다. 혹은, 입력 화상의 문자 등이 포함되어 있는 영역을 피하기 위해서, 문자에 상당하는 비교적 어두운 화소(휘도값이 작은 화소)의 분포가 가장 허술한 위치를 위치 탐색 템플릿의 초기위치로 하는 것도 가능하다.
확대 신호위치 탐색공정에 있어서, 위치 탐색 템플릿으로 도트 패턴의 위치를 탐색할 때, 결정하는 도트 패턴 위치의 검출용 필터의 출력값 뿐만아니라, 주위의 검출용 필터의 출력값도 참조하여, 도트 패턴의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 이러한 방법에 의하면, 예를 들면, 결정하는 도트 패턴의 위치에 입력 화상의 문자영역이 포함되는 경우와 같이, 검출용 필터의 출력값을 충분히 얻을 수 없는 경우에 있어서도, 적절히 도트 패턴의 위치를 결정하는 것이 가능하다.
인쇄 문서에 매립된 도트 패턴의 수에 관한 정보를 입력 화상으로부터 복호하는 도트 패턴수 복호공정과, 입력 화상으로부터 검출된 도트 패턴의 수와, 도트 패턴수 복호공정으로 복호된 도트 패턴의 수가 일치하지 않을 경우에, 도트 패턴의 위치를 수정하는 위치 수정공정을 더 포함하는 것이 가능하다. 이러한 방법에 의하면, 도트 패턴의 수에 관한 정보를 입력 화상으로부터 검출하고, 그 정보를 참조하는 것으로, 위치 검색 템플릿에 의한 위치 탐색에 오류가 있어도 수정할 수 있다. 이와 같이 하여, 보다 정확하게 도트 패턴의 위치를 검출할 수 있고, 인쇄 문서로부터 정확하게 비밀정보를 검출할 수 있다.
인쇄 문서의 특징량을 추출하는 공정과, 입력 화상의 특징량을 계산하는 공정과, 인쇄 문서의 특징량과 입력 화상의 특징량을 비교하는 공정을 포함하는 개찬 검출 공정을 더 포함하는 것이 가능하다. 이러한 방법에 의하면, 상기 효과에 더해서, 인쇄 문서의 내용이 고쳐진 경우에는 그것을 검출할 수 있다.
개찬 검출 공정은, 입력 화상을 2값 화상화하는 공정을 더 포함하고, 특징량을 계산할 때, 인쇄 문서에 매립된 각 영역단위의 2진화 파라미터에 따라, 영역단위로 입력 화상을 2진화 하는 것이 가능하다. 이러한 방법에 의하면, 입력 화상이 있는 영역에 대폭적인 개찬이 가해져, 그 영역의 흑(黑)화소수가 원래의 문서화상의 흑 화소수와 크게 다르고, 적정한 2진화 임계값의 범위에 없는 경우에도, 주변영역의 2진화 임계값의 정보를 참조함으로써, 적정한 2진화 임계값을 설정할 수 있다.
경계결정 공정에 있어서, 심볼 행렬로부터 탐색할 수 있는 도트 패턴을 미리 비밀정보의 매립 수단과 검출수단 사이에서 정해 두고, 상기 도트 패턴에 의거하여 경계를 결정하도록 해도 좋다.
도 1은, 워터마크 정보매립 장치 및 워터마크 정보검출장치의 구성을 도시하는 설명도,
도 2는, 워터마크 화상 형성부(12)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도,
도 3은, 워터마크 신호의 일 예를 도시하는 설명도로서, (1)은 유닛A을, (2)는 유닛B을 도시하는 도면,
도 4는, 도 3(1)의 화소값의 변화를 arctan(1/3)의 방향에서 본 단면도,
도 5는, 워터마크 신호의 일 예를 도시하는 설명도이며, (3)은 유닛C을, (4)는 유닛D을, (5)는 유닛E를 도시하는 도면,
도 6은, 배경화상의 설명도이며, (1)은 유닛E을 배경 유닛으로 정의하고, 이를 간격 없이 나열한 워터마크 화상의 배경으로 한 경우를 나타내며, (2)는 (1)의 배경화상 안에 유닛A을 매립한 일 예를 도시하고, (3)은 (1)의 배경화상 안에 유닛B을 매립한 일 예를 도시하는 도면,
도 7은, 워터마크 화상으로의 심볼 매립 방법의 일 예를 도시하는 설명도,
도 8은, 비밀정보를 워터마크 화상에 매립하는 방법에 대해서 도시한 흐름도,
도 9는, 비밀정보를 워터마크 화상에 매립하는 방법의 일 예를 도시하는 설명도,
도 10은, 워터마크 삽입된 문서화상의 일 예를 도시하는 설명도,
도 11은, 도 10의 일부를 확대하여 도시한 설명도,
도 12는, 제 1실시예에 있어서의 워터마크 검출부(32)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도,
도 13은, 제 1실시예에 있어서의 신호검출 필터링공정(스텝 S310)의 설명도,
도 14는, 제 1실시예에 있어서의 신호위치 탐색공정(스텝 S320)의 설명도,
도 15는, 제 1실시예에 있어서의 신호경계 결정공정(스텝 S340)의 설명도,
도 16은, 정보복원공정(스텝 S305)의 일 예를 도시하는 설명도,
도 17은, 데이터 부호의 복원 방법의 처리의 흐름을 도시하는 설명도,
도 18은, 데이터 부호의 복원 방법의 일 예를 도시하는 설명도,
도 19는, 데이터 부호의 복원 방법의 일 예를 도시하는 설명도,
도 20은, 제 2실시예에 있어서의 워터마크 검출부(32)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도,
도 21은, 제 2실시예에 있어서의 수차 신호위치 탐색공정(스텝 S360)의 설명도,
도 22는, 제 3실시예에 있어서의 워터마크 검출부(32)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도,
도 23은, 제 3실시예에 있어서의 확대 신호위치 탐색공정(스텝 S370)의 설명도,
도 24는, 제 4실시예에 있어서의 워터마크 검출부(32)의 처리의 흐름을 도시 하는 흐름도,
도 25는, 제 4실시예에 있어서의 신호위치 수정공정(스텝 S380)의 설명도,
도 26은, 제 5실시예에 있어서의 워터마크 정보매립 장치 및 워터마크 정보검출장치의 구성을 도시하는 설명도,
도 27은, 개찬(改竄) 판정부(33)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도,
도 28은, 특징비교 공정(스텝 S450)의 설명도,
도 29는, 특징비교 공정(스텝 S450)의 설명도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 워터마크 정보검출 방법의 적합한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 첨부함으로써 중복 설명을 생략한다.
(제 1실시예)
도 1은, 본 실시예에 관한 워터마크 정보매립 장치 및 워터마크 정보검출장치의 구성을 도시하는 설명도이다.
(워터마크 정보매립 장치10)
워터마크 정보매립 장치(10)는, 문서 데이터와 문서에 매립하는 비밀정보를 바탕으로 문서화상을 구성하고, 종이 매체에 인쇄를 행하는 장치이다. 워터마크 정보매립 장치(10)는, 도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 문서화상 형성부(11)와, 워 터마크 화상 형성부(12)와, 워터마크 삽입된 문서화상 합성부(13)와, 출력 디바이스(14)로 구성되어 있다. 문서 데이터(15)는 문서작성 툴 등에 의해 작성된 데이터이다. 비밀정보 (16)는 종이매체에 문자 이외의 형식으로 매립하는 정보(문자열이나 화상, 음성 데이터)등이다.
문서화상 형성부(11)에서는, 문서 데이터(15)를 지면에 인쇄한 상태의 화상이 작성된다. 구체적으로는, 문서화상안의 백(白)화소영역은 아무것도 인쇄되지 않은 부분이며, 흑(黑)화소영역은 검은 도료가 도포되는 부분이다. 또, 본 실시예에서는, 흰 지면에 흑색 잉크(단색)로 인쇄를 행하는 것을 전제로서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 컬러(다색)로 인쇄를 행하는 경우라도, 마찬가지로 본 발명을 적용가능하다.
문서화상 형성부(11)는 반드시 필요하지 않다. 이 경우, 문서 데이터(15) 대신에 문서화상을 이용하여, 이를 워터마크 화상형성부(12)로의 입력으로 한다.
워터마크 화상 형성부(12)는, 비밀정보(16)를 디지탈화하여 수치로 변환한 것을 N원 부호화(N은 2이상)하고, 부호어의 각 심볼을 미리 준비한 신호에 할당한다. 신호는 임의 크기의 사각형 영역안에 도트를 배열함으로써 임의의 방향과 파장을 갖는 파를 표현하고, 파의 방향이나 파장에 대하여 심볼을 할당한 것이다. 워터마크 화상은, 이들의 신호가 있는 규칙에 따라 화상 위에 배치된 것이다.
워터마크 삽입된 문서화상 합성부(13)는, 문서화상과 워터마크 화상을 중합하여 워터마크 삽입된 문서화상을 작성한다. 또, 출력 디바이스(14)는, 프린터 등의 출력장치이며, 워터마크 삽입된 문서화상을 종이매체에 인쇄한다. 따라서, 문 서화상 형성부(11), 워터마크 화상 형성부(12), 워터마크 삽입된 문서화상 합성부(13)는 프린터 드라이버 안의 하나의 기능으로서 실현되어도 좋다.
인쇄 문서(20)는, 원래의 문서 데이터(15)에 대하여 비밀정보(16)를 매립해서 인쇄된 것이며, 물리적으로 보관·관리된다.
(워터마크 정보검출장치30)
워터마크 정보검출장치(30)는, 종이 매체에 인쇄되어 있는 문서를 화상으로서 받아들여, 매립되어 있는 비밀정보(16)를 복원하는 장치이다. 워터마크 정보검출장치(30)는, 도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 입력 디바이스(31)와, 워터마크 검출부(32)에 의해 구성되어 있다.
입력 디바이스(31)는, 스캐너 등의 입력장치이며, 종이에 인쇄된 문서(20)를 다치계조의 그레이 화상으로서 계산기에 입력한다. 또, 워터마크 검출부(32)는, 입력 화상에 대하여 필터링 처리를 행하고, 매립된 신호를 검출한다. 검출된 신호로부터 심볼을 복원하고, 매립된 비밀정보(16)를 추출한다.
이상과 같이 구성되는 워터마크 정보매립 장치(10) 및 워터마크 정보검출장치(30)의 동작에 관하여 설명한다. 우선, 도 1∼도 11을 참조하면서, 워터마크 정보매립 장치(10)의 동작에 대하여 설명한다.
(문서화상 형성부 11)
문서 데이터(15)는 폰트 정보나 레이아웃 정보를 포함하는 데이터이며, 워드 프로세서 소프트 등으로 작성되는 것으로 한다. 문서화상 형성부(11)는, 이 문서 데이터(15)를 기초로, 문서가 종이에 인쇄된 상태의 화상을 페이지 마다 작성한다. 이 문서화상은 흑백의 2진 화상이며, 화상 상에서 흰 화소(값이 1인 화소)는 배경이며, 검은 화소(값이 0인 화소)는 문자영역(잉크가 도포되는 영역)인 것으로 한다.
(워터마크 화상 형성부 12)
비밀정보(16)는 문자, 음성, 화상 등의 각종 데이터로서, 워터마크 화상 형성부에서는 이 정보로부터 문서화상의 배경으로서 중합시키는 워터마크 화상을 작성한다.
도 2는, 워터마크 화상 형성부(12)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
우선, 비밀정보(16)를 N원 부호로 변환한다(스텝 S101). N은 임의이지만, 본 실시예에서는 설명을 쉽게 하기 위해서 N=2로 한다. 따라서, 스텝 S101에서 생성되는 부호는 2원 부호로서, 0과 1의 비트 열로 표현되는 것으로 한다. 이 스텝 S101에서는 데이터를 그대로 부호화해도 좋고, 데이터를 암호화한 것을 부호화해도 좋다.
다음에, 부호어의 각 심볼에 대하여 워터마크 신호를 할당한다(스텝 S102). 워터마크 신호라 함은 도트(흑화소)의 배열에 의해 임의의 파장과 방향을 잡는 파를 표현한 것이다. 워터마크 신호에 대해서는, 또한 후술한다.
또한, 부호화된 데이터의 비트 열에 대응하는 신호 유닛을 워터마크 화상 위에 배치한다(스텝 S103).
상기 스텝 S102에 있어서, 부호어의 각 심볼에 대하여 할당하는 워터마크 신호에 대하여 설명한다. 도 3은 워터마크 신호의 일 예를 도시하는 설명도이다.
워터마크 신호의 폭과 높이를 각각 Sw, Sh로 한다. Sw와 Sh는 달라도 되지만, 본 실시예에서는 설명을 쉽게 하기 위해 Sw=Sh로 한다. 길이의 단위는 화소수이며, 도 3의 예에서는Sw=Sh=12이다. 이들의 신호가 지면에 인쇄되었을 때의 크기는, 워터마크 화상의 해상도에 의존하고 있으며, 예를 들면 워터마크 화상이 600dpi(dot per inch:해상도의 단위이며, 1인치당 도트수)의 화상이라고 하면, 도 3의 워터마크 신호의 폭과 높이는, 인쇄 문서상에서 12/600=0.02(인치)가 된다.
이하, 폭과 높이가 Sw, Sh의 사각형을 하나의 신호 단위로서 「신호 유닛」이라고 칭한다. 도 3(1)은, 도트간 거리가 수평축에 대하여 arctan(3) (arctan은 tan의 역함수)의 방향으로 빽빽하고, 파의 전파 방향은 arctan(-1/3)이다. 이하, 이 신호 유닛을 유닛A라고 칭한다. 도 3(2)은 도트간의 거리가 수평축에 대하여 arctan(-3)의 방향으로 빽빽하고, 파의 전파 방향은 arctan(1/3)이다. 이하, 이 신호 유닛을 유닛B이라고 칭한다.
도 4는, 도 3(1)의 화소값의 변화를 arctan(1/3)의 방향에서 본 단면도이다. 도 4에 있어서, 도트가 배열되어 있는 부분이 파의 최소값의 불룩한 부분(진폭이 최대가 되는 점)이 되고, 도트가 배열되지 않은 부분은 파의 최대값의 불룩한 부분이 되고 있다.
또, 도트가 빽빽하게 배열되어 있는 영역은 각각 1유닛 안에 2개 존재하므로, 이 예에서는 1유닛당 주파수는 2이 된다. 파의 전파 방향은 도트가 빽빽하게 배열되어 있는 방향에 수직이 되므로, 유닛A의 파는 수평방향에 대하여 arctan(- 1/3), 유닛B의 파는 arctan(1/3)이 된다. 또, arctan(a)의 방향과 acrtan(b)의 방향이 수직일 때,a x = -1이다.
본 실시예에서는, 유닛A으로 표현되는 워터마크 신호에 심볼0을 할당하고, 유닛B로 표현되는 워터마크 신호에 심볼 1을 할당한다. 또, 이들을 심볼 유닛이라고 칭한다.
워터마크 신호에는 도 3(1), (2)로 도시되는 것 이외에도, 예를 들면 도 5(3)∼ (5)로 도시하는 바와 같은 도트 배열을 생각할 수 있다. 도 5(3)은, 도트간의 거리가 수평축에 대하여 arctan(1/3)의 방향으로 빽빽하고, 파의 전파 방향은 arctan(-3)이다. 이하, 이 신호 유닛을 유닛C라고 칭한다.
도 5(4)는, 도트간의 거리가 수평축에 대하여 arctan(-1/3)의 방향으로 빽빽하고, 파의 전파 방향은 arctan(3)이다. 이하, 이 신호 유닛을 유닛D라고 칭한다. 도 5(5)는, 도트간의 거리가 수평축에 대하여 arctan(1)의 방향으로 빽빽하고, 파의 전파 방향은 arctan(1)이다. 또, 도 5(5)는, 도트간의 거리가 수평축에 대하여 arctan(1)의 방향으로 빽빽하고, 파의 전파 방향은 arctan(1)라고 생각할 수도 있다. 이하, 이 신호 유닛을 유닛E라고 칭한다.
이와 같이 하여, 먼저 할당한 조합 이외에도, 심볼 0과 심볼 1을 할당하는 유닛의 조합 패턴을 여러 가지로 생각할 수 있기 때문에, 어느 워터마크 신호가 어느 심볼에 할당되어 있는 지를 비밀로 하여 제 3자(부정자)가 매립된 신호를 간단히 해독할 수 없도록 할 수도 있다.
또한, 도 2에 도시한 스텝 S102에서, 비밀정보를 4원 부호로 부호화했을 경 우에는, 예를 들면, 유닛A에 부호어의 심볼 0을, 유닛B에 심볼 1을, 유닛C에 심볼 2를, 유닛D에 심볼 3을 할당하는 것도 가능하다.
도 3, 도 5에 도시한 워터마크 신호의 일 예에 있어서는, 1유닛안의 도트의 수를 전부 같게 하고 있기 때문에, 이들의 유닛을 간격 없이 나열함으로써, 워터마크 화상의 외관상의 농담이 균일하게 된다. 따라서 인쇄된 지면상에서는, 단일 농도를 갖는 그레이 화상이 배경으로서 매립되어 있는 것처럼 보인다.
이러한 효과를 내기 위해서, 예를 들면, 유닛E를 배경 유닛(심볼이 할당되지 않은 신호 유닛)이라고 정의하고, 이를 간격 없이 나열하여 워터마크 화상의 배경으로 하며, 심볼 유닛(유닛A, 유닛B)을 워터마크 화상에 매립하는 경우에는, 매립하고자 하는 위치의 배경 유닛(유닛E)과 심볼 유닛(유닛A, 유닛B)을 바꿔 넣는다.
도 6(1)은 유닛E를 배경 유닛으로 정의하고, 이를 간격 없이 나열하여 워터마크 화상의 배경으로 한 경우를 도시하는 설명도이다. 도 6(2)은 도 6(1)의 배경화상 안에 유닛A를 매립한 일 예를 도시하고, 도 6(3)은 도 6(1)의 배경화상 안에 유닛B을 매립한 일 예를 도시하고 있다. 본 실시예에서는, 배경 유닛을 워터마크 화상의 배경으로 하는 방법에 대하여 설명하지만, 심볼 유닛만을 배치함으로써 워터마크 화상을 생성해도 좋다.
다음에, 부호어의 1심볼을 워터마크 화상에 매립하는 방법에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명한다.
도 7은, 워터마크 화상으로의 심볼 매립 방법의 일 예를 도시하는 설명도이다. 여기에서는, 예로서 「0101」이라는 비트 열을 매립하는 경우에 관하여 설명 한다.
도 7(1), (2)에 나타나 있는 바와 같이, 같은 심볼 유닛을 반복 매립한다. 이는 문서안의 문자가 매립한 심볼 유닛 위에 겹쳐졌을 경우, 신호검출 시에 검출되지 않는 것을 방지하기 위한 것으로, 심볼 유닛의 반복수와 배치 패턴(이하, 유닛 패턴이라고 칭한다. )은 임의이다.
즉, 유닛 패턴의 일 예로서, 도 7(1)과 같이 반복수를 4 (하나의 유닛 패턴중에 4개의 심볼 유닛이 존재한다)로 하거나, 도 7(2)과 같이 반복수를 2 (하나의 유닛 패턴중에 2개의 심볼 유닛이 존재한다)로 할 수 있고, 혹은, 반복수를 1 (하나의 유닛 패턴 중에는 하나의 심볼 유닛만이 존재한다)로 해도 좋다.
또, 도 7(1), (2)은 하나의 심볼 유닛에 대하여 하나의 심볼이 부여되고 있지만, 도 7(3)과 같이 심볼 유닛의 배치 패턴에 대하여 심볼을 부여해도 좋다.
1페이지 분의 워터마크 화상 안에 몇 비트의 정보량을 매립할 수 있을지는, 신호 유닛의 크기, 유닛 패턴의 크기, 문서화상의 크기에 의존한다. 문서화상의 수평방향과 수직방향에 몇 가지 신호를 매립했는지는, 이미 알고 있는 것으로서 신호검출을 행해도 좋고, 입력장치로부터 입력된 화상의 크기와 신호 유닛의 크기로부터 역산해도 좋다.
1페이지 분의 워터마크 화상의 수평방향에 Pw개, 수직방향에 Ph개의 유닛 패턴이 매립되도록 하면, 화상안의 임의의 위치 유닛 패턴을 U (x, y), x=1∼Pw, y=1∼Ph로 표현하고, U(x, y)를 「유닛 패턴 행렬」로 칭하기로 한다. 또, 1페이지에 매립할 수 있는 비트수를 「매립 비트수」라고 칭한다. 매립 비트수는 Pw X Ph이다.
도 8은, 비밀정보(16)를 워터마크 화상에 매립하는 방법에 대해서 도시한 흐름도이다. 여기에서는 한 장(1페이지 분)의 워터마크 화상에, 같은 정보를 반복 매립하는 경우에 대하여 설명한다. 같은 정보를 반복 매립함으로써, 워터마크 화상과 문서화상을 중합시켰을 때 하나의 유닛 패턴 전체가 빈틈없이 칠해지는 등으로 매립 정보가 소실되는 경우라도, 매립한 정보를 추출하는 것을 가능하게 하기 위함이다.
우선, 비밀정보(16)를 N원 부호로 변환한다(스텝 S201). 도 2의 스텝 S101과 동일하다. 이하에서는, 부호화된 데이터를 데이터 부호라 칭하고, 유닛 패턴의 조합에 의해 데이터 부호를 표현한 것을 데이터 부호 유닛Du라고 칭한다.
이어서, 데이터 부호의 부호길이(여기에서는 비트수)와 매립 비트수로부터, 한 장의 화상에 데이터 부호 유닛을 몇 번 반복 매립할 수 있을지를 계산한다(스텝 S202). 본 실시예에서는 데이터 부호의 부호길이 데이터를 유닛 패턴 행렬의 제1행에 삽입하는 것으로 한다. 데이터 부호의 부호길이를 고정길이로 하고 부호길이 데이터는 워터마크 화상에는 매립하지 않도록 해도 좋다.
데이터 부호 유닛을 매립하는 회수Dn는, 데이터 부호길이를 Cn으로 하여 이하의 식으로 계산된다.
Figure 112005058728133-pct00001
여기에서 잉여를 Rn(Rn=Cn- (Pw X (Ph-1)))으로 하면, 유닛 패턴 행렬에는 Dn회의 데이터 부호 유닛 및 데이터 부호의 선두Rn비트 분에 상당하는 유닛 패턴을 매립하게 된다. 단, 잉여부분의 Rn비트는 반드시 매립하지 않아도 좋다.
도 9의 설명에서는, 유닛 패턴 행렬의 사이즈를 9 X 11(11행 9열), 데이터 부호길이를 12(도면 안에서 0∼11의 번호가 붙은 것이 데이터 부호의 각 부호어를 의미한다)로 한다.
다음에, 유닛 패턴 행렬의 제1행째에 부호길이 데이터를 매립한다(스텝 S203). 도 9의 예에서는 부호길이를 9비트의 데이터로 표현하여 1도만큼 매립하고 있는 예를 설명하고 있지만, 유닛 패턴 행렬의 폭Pw이 충분히 클 경우, 데이터 부호와 같이 부호길이 데이터를 반복 매립할 수도 있다.
또한, 유닛 패턴 행렬의 제 2행 이후에, 데이터 부호 유닛을 반복 매립한다(스텝 S204). 도 9에서 도시한 바와 같이 데이터 부호의 MSB(most significant bit) 또는 LSB(least significant bit)부터 순서대로 행방향으로 매립한다. 도 9의 예에서는 데이터 부호 유닛을 7회 및 데이터 부호의 선두 6비트를 매립하고 있는 예를 도시하고 있다.
데이터의 매립 방법은 도 9와 같이 행방향으로 연속적으로 매립해도 좋고, 열방향으로 연속적으로 매립해도 좋다.
이상, 워터마크 화상 형성부(12)에 있어서의, 워터마크 화상에 대하여 설명했다. 다음에, 워터마크 정보매립 장치(10)의 워터마크 삽입된 문서화상 합성부(13)에 관하여 설명한다.
(워터마크 삽입된 문서화상 합성부13)
워터마크 삽입된 문서화상 합성부(13)에서는, 문서화상 형성부(11)로 작성한 문서화상과, 워터마크 화상 형성부(12)로 작성한 워터마크 화상을 중합시킨다. 워터마크 삽입된 문서화상의 각 화소의 값은, 문서화상과 워터마크 화상이 대응하는 화소값의 논리곱 연산(AND)에 의해 계산한다. 즉, 문서화상과 워터마크 화상 중 어느 하나가 0(흑)이면, 워터마크 삽입된 문서화상의 화소값은 0(흑), 그 이외는 1(백)이 된다.
도 10은, 워터마크 삽입된 문서화상의 일 예를 도시하는 설명도이다. 도 11은, 도 10의 일부를 확대하여 도시한 설명도이다. 여기에서, 유닛 패턴은 도 7(1)의 패턴을 이용하고 있다. 워터마크 삽입된 문서화상은, 출력 디바이스(14)에 의해 출력된다.
이상, 워터마크 정보매립 장치(10)의 동작에 대하여 설명했다.
다음에, 도 1 및, 도 12 ∼ 도 19를 참조하면서, 워터마크 정보검출장치(30)의 동작에 대하여 설명한다.
(워터마크 검출부32)
도 12는, 워터마크 검출부(32)의 처리의 흐름을 도시하는 흐름도이다.
우선, 스캐너 등의 입력 디바이스(31)에 의해 워터마크 삽입된 문서화상을 계산기의 메모리 등에 입력한다(스텝 S301). 이 화상을 입력 화상이라고 칭한다. 입력 화상은 다치화상이며, 이하에서는 256계조의 그레이 화상으로서 설명한다. 또 입력 화상의 해상도(입력 디바이스(31)로 판독할 때의 해상도)는, 상기 워터마 크 정보매립 장치(10)로 작성한 워터마크 삽입된 문서화상과 달라도 좋지만, 여기에서는 상기 워터마크 정보매립 장치(10)로 작성한 화상과 같은 해상도라고 해서 설명한다. 또, 하나의 유닛 패턴이 하나의 심볼 유닛으로 구성되어 있는 경우에 대하여 설명한다.
<신호검출 필터링공정(스텝 S310)>
스텝 S310에서는, 입력 화상 전체에 대하여 필터링 처리를 행하고, 필터 출력값의 계산과 필터 출력값의 비교를 행한다. 필터 출력값의 계산은, 이하에 도시하는 가보르 필터라 칭해지는 필터를 이용하여, 입력 화상의 전체 화소에 있어서 필터와 화상간의 콘볼류션에 의해 계산한다.
이하에 가보르 필터 G(x, y), x= 0∼gw-1,y=0∼gh-1을 나타낸다. gw, gh는 필터의 사이즈이며, 여기에서는 상기 워터마크 정보매립 장치(10)로 매립한 신호 유닛과 같은 크기다.
Figure 112005058728133-pct00002
입력 화상안의 임의의 위치에서의 필터 출력값은 필터와 화상간의 콘볼류션에 의해 계산한다. 가보르 필터의 경우는 실수 필터와 허수 필터(허수 필터는 실수 필터와 반파장분 위상이 어긋난 필터)가 존재하므로, 그것들의 2승 평균값을 필터 출력값으로 한다. 예를 들면, 어떤 화소(x, y)에 있어서의 휘도값과 필터A의 실수 필터와의 콘볼류션이 Rc, 허수 필터와의 콘볼류션이 Ic였다고 하면, 필터 출력값F(A, x, y)은 이하의 식으로 계산한다.
Figure 112005058728133-pct00003
상기한 바와 같이 각 신호 유닛에 대응하는 모든 필터에 대하여 필터 출력값을 계산한 후, 각 화소에 있어서 상기와 같이 계산한 필터 출력값을 비교하고, 그 최대값F (x, y)을 필터 출력값 행렬로서 기억한다. 또, 값이 최대인 필터에 대응하는 신호 유닛의 번호를 필터 종류행렬로서 기억한다 (도 13). 구체적으로는, 어떤 화소(x, y)에 있어서, F (A, x, y)>F (B, x, y)의 경우에는, 필터 출력값 행렬의 (x, y)의 값으로서 F(A, x, y)를 설정하고, 필터 종류행렬의 (x, y)의 값으로서 신호 유닛A를 나타내는 「0」을 설정한다 (본 실시예에서는, 신호 유닛A, B의 번호를 「0」, 「1」으로 하고 있다).
또, 본 실시예에서는 필터의 개수가 2개이지만, 필터의 개수가 그보다 많을 경우도, 마찬가지로 복수의 필터 출력값의 최대값과 그 때의 필터에 대응하는 신호 유닛 번호를 기억하면 된다.
<신호위치 탐색공정(스텝 S320)>
스텝 S320에서는, 스텝 S310에서 얻어진 필터 출력값 행렬을 이용하여, 신호 유닛의 위치를 결정한다. 구체적으로는, 우선, 신호 유닛의 크기가 Sh X Sw로 구성되고 있다고 하면, 격자점의 수직방향의 간격이 Sh, 수평방향의 간격이 Sw, 격자점의 개수가 Nh X Nw의 신호위치 탐색 템플릿을 작성한다 (도 14). 그렇게 작성한 템플릿의 크기는, Th(Sh*Nh) X Tw(Sw*Nw)가 되지만, Nh, Nw에는 신호 유닛 위치를 탐색하기 위해 최적 값을 이용하면 된다.
다음에, 필터 출력값 행렬을 템플릿의 크기 마다 분할한다. 또한, 각 분할 영역에서, 인접하는 영역의 신호 유닛에 중복하지 않는 범위(수평방향±Sw/2,수직방향±Sh/2,)로 템플릿을 필터 출력값 행렬상에서 화소단위로 이동시키면서, 템플릿 격자점 위의 필터 출력값 행렬값F(x, y)의 총 합계V를 이하의 식을 이용하여 구하고(도14), 그 총 합계가 가장 큰 템플릿의 격자점을 그 영역의 신호 유닛의 위치로 한다.
Figure 112005058728133-pct00004
상기의 예는, 스텝 S310에서 전체 화소에 대하여, 필터 출력값을 구한 경우이며, 필터링을 행할 때, 어떤 일정한 간격의 화소에 대해서만 필터링을 행할 수도 있다. 예를 들면, 2화소 마다 필터링을 행한 경우에는, 상기한 신호위치 탐색 템플릿의 격자점의 간격도 1/2로 하면 된다.
<신호 심볼 결정 공정(스텝 S330)>
스텝 S330에서는, 스텝 S320에서 결정한 신호 유닛 위치의 필터 종류행렬의 값(필터에 대응한 신호 유닛 번호)을 참조하는 것으로, 신호 유닛이 A나 B를 결정한다.
상기한 바와 같이 하여, 결정한 신호 유닛의 판정 결과를 심볼 행렬로서 기억한다.
<신호경계 결정공정(스텝 S340)>
스텝 S320에서는, 신호 유닛이 매립되고 있는 지에 상관없이, 화상 전체면에 대하여 필터링 처리를 행하고 있으므로, 어느 부분에 신호 유닛이 매립되고 있는지를 결정할 필요가 있다. 거기에서, 스텝 S340에서는, 심볼 행렬로부터 미리 신호 유닛을 매립할 때 정해둔 패턴을 탐색하는 것으로 신호경계를 구한다.
예를 들면 신호 유닛이 매립되고 있는 경계에는, 반드시 신호 유닛A를 매립한다고 해두면, 스텝 S330에서 결정한 심볼 행렬의 가로방향에 신호 유닛A의 수를 계수하고, 중심에서 상하로 각각, 신호 유닛A의 개수가 가장 많은 위치를 신호경계의 상단/하단으로 한다. 도 15의 예에서는, 심볼 행렬에 있어서의 신호 유닛A는 「흑」 (값으로 하면「0」)으로 표현되고 있기 때문에, 심볼 행렬의 흑 화소수를 계수하는 것으로, 신호 유닛A의 수를 계수할 수 있고, 그 도수분포에 의해, 신호경계의 상단/하단을 구할 수 있다. 좌단/우단도 유닛A의 개수를 계수하는 방향이 다를 뿐으로, 마찬가지로 구할 수 있다.
신호경계를 구하기 위해서는 상기 방법에 한하지 않고, 심볼 행렬로부터 탐색할 수 있는 패턴을 미리 매립측과 검출측에서 정해두기만 하면 된다.
다시, 도 12의 흐름도로 되돌아와, 이후의 스텝 S305에 대하여 설명한다. 스텝 S305에서는, 심볼 행렬 중, 신호경계 내부에 상당하는 부분으로부터 원래의 정보를 복원한다. 또, 본 실시예에서는,하나의 유닛 패턴은 하나의 심볼 유닛으로 구성되어 있으므로, 유닛 패턴 행렬은, 심볼 행렬과 등가가 된다.
<정보복호공정(스텝 S305)>
도 16은 정보복원의 일 예를 도시하는 설명도이다. 정보복원의 스텝은 아래 와 같다.
(1)각 유닛 패턴에 매립되고 있는 심볼을 검출한다 (도 16(1)).
(2)심볼을 연결하여 데이터 부호를 복원한다 (도 16(2)).
(3)데이터 부호를 복호하여 매립된 정보를 추출한다(도 16(3)).
도 17∼도 19는 데이터 부호의 복원 방법의 일 예를 도시하는 설명도이다. 복원 방법은 기본적으로 도 8의 역 처리가 된다.
우선, 유닛 패턴 행렬의 제1행부터 부호길이 데이터 부분을 추출하여, 매립된 데이터 부호의 부호길이를 얻는다(스텝 S401).
다음에, 유닛 패턴 행렬의 사이즈와 스텝 S401에서 얻은 데이터 부호의 부호길이를 바탕으로, 데이터 부호 유닛을 매립한 회수Dn 및 잉여Rn를 계산한다(스텝 S402).
다음에, 유닛 패턴 행렬의 2행째 이후부터 스텝 S203과 역 방법으로 데이터 부호 유닛을 추출한다(스텝 S403). 도 18의 예에서는 U(1,2) (2행 1열)부터 순서대로 12개의 패턴 유닛마다 분해한다(U(1,2)∼U(3,3), U(4,3)∼U(6,4), …). Dn=7,Rn=6이므로, 12개의 패턴 유닛(데이터 부호 유닛)은 7회 추출되고, 잉여로서 6개(데이터 부호 유닛의 상위 6개에 상당한다)의 유닛 패턴(U(4,11)∼U(9,11))이 추출된다.
다음에, 스텝 S403에서 추출한 데이터 부호 유닛에 대하여 비트 확신도 연산을 행함으로써, 매립한 데이터 부호를 재구성한다(스텝 S404). 이하,비트 확신도 연산에 대하여 설명한다.
도 19와 같이 유닛 패턴 행렬의 2행 1열째부터 최초로 추출된 데이터 부호 유닛을 Du(1,1)∼Du(12,1)로 하고, 순차적으로 Du(1,2)∼Du(12,2),…로 표기한다. 또, 잉여부분은 Du(1,8)∼Du(6,8)로 한다. 비트 확신도 연산은 각 데이터 부호 유닛의 요소마다 다수결을 취하는 등으로, 데이터 부호의 각 심볼의 값을 결정하는 것이다. 이에 따라, 문자 영역과의 겹침이나 지면의 오염 등이 원인으로, 임의의 데이터 부호 유닛 안의 임의의 유닛으로부터 정확하게 신호검출을 행할 수 없었던 경우(비트 반전 Error등)라도, 최종적으로 정확하게 데이터 부호를 복원할 수 있다.
구체적으로는 예를 들면 데이터 부호의 1비트째는, Du(1,1), Du(1,2),…Du(1,8)의 신호검출결과가 1인 쪽이 많을 경우에는 1로 판정하고, 0인 쪽이 많을 경우에는 0으로 판정한다. 마찬가지로 데이터 부호의 2비트째는 Du(2,1), Du(2,2),…Du(2,8)의 신호검출결과에 의한 다수결에 의해 판정하고, 데이터 부호의 12비트째는 Du(12,1), Du(12,2),…Du(12,7) (Du(12,8)는 존재하지 않기 때문에 Du(12,7)까지가 된다)의 신호검출결과에 의한 다수결에 의해 판정한다.
여기에서는 데이터 부호를 반복 매립하는 경우에 대하여 설명했지만, 데이터를 부호화할 때 오류정정부호 등을 이용함으로써, 데이터 부호 유닛의 반복을 행하지 않는 것 같은 방법도 실현가능하다.
(제 1실시예의 효과)
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 입력화상 전체면에 필터링 처리를 실시하고, 신호위치 탐색 템플릿을 이용하여, 필터 출력값의 총 합계가 최 대가 되도록, 신호 유닛의 위치를 구할 수 있기 때문에, 용지의 비뚤어짐 등에 의해 화상이 신축되거나 하는 경우라도, 신호 유닛의 위치를 정확하게 검출할 수 있고, 비밀정보가 입력된 문서로부터 정확하게 비밀정보를 검출할 수 있다.
(제 2실시예)
전술한 제 1실시예에서는, 필터 출력값 행렬을 신호위치 탐색 템플릿의 크기로 분할한 각 분할 영역에서 신호위치를 탐색하였다. 이에 대하여, 제 2실시예에서는, 신호위치를 탐색할 때, 최초에 신호위치 탐색 템플릿으로 신호위치를 탐색하는 위치를, 용지 중앙 등 안정되게 신호위치를 구할 수 있는 위치에 설정한다. 그 후, 그 초기위치에서 신호위치를 탐색하여, 신호위치를 결정할 수 있으면, 그 결정한 신호위치에 의거하여, 주위의 신호위치를 순차로 결정해 간다.
본 실시예에 있어서의 워터마크 정보매립 장치(10) 및 워터마크 정보검출장치 (20)의 구성에 대해서는, 상기 제 1실시예와 실질적으로 같기 때문에, 중복 설명을 생략한다. 이하에, 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다.
제 2실시예의 흐름도를 도 20에 도시한다. 제 1실시예에 있어서, 신호위치 탐색공정(스텝 S320)으로 바꾸어 초기신호위치 탐색공정(스텝 S350)과 수차 신호위치 탐색공정(스텝 S360)을 더한 것이다. 이하, 다른 부분만 설명한다.
<초기신호위치 탐색공정(스텝 S350)>
스텝 S350에서는, 신호위치 탐색 템플릿의 초기위치를 결정한다. 결정하는 초기위치는, 정밀하게 신호 유닛을 검출할 수 있는 위치에 설정한다. 예를 들면 입력 화상의 중앙위치라도 좋고, 입력 화상의 문자 등이 포함되어 있는 영역을 피 하기 위해, 문자에 상당하는 비교적 어두운 화소(휘도값이 작은 화소)의 분포가 가장 허술한 위치에 결정해도 좋다.
<수차 신호위치 탐색공정(스텝 S360)>
스텝 S360에서는, 스텝 S350에서 결정된 신호위치 탐색 템플릿의 초기위치를 기점으로 하여, 순서대로 인접하는 템플릿의 위치를 결정해 간다. 우선 초기위치에 있어서 제 1실시예의 신호위치 탐색공정(스텝 S320)과 같은 방법으로 템플릿의 위치를 하나 결정한다. 계속해서 결정된 템플릿의 상하, 또는 좌우의 인접하는 영역을 다음의 템플릿 탐색 위치에 설정하고, 다음의 템플릿 위치의 탐색을 행한다. 동일한 처리를 반복해서 입력 화상 전체의 템플릿 위치를 결정한다(도 21). 인접하는 템플릿 위치의 탐색순서는, 예를 들면 제1상한에 있어서 x축 정방향에 화상단까지 탐색하고, 계속해서 y축 정방향에 1 영역씩 진행하여 마찬가지로 x축 정방향으로 탐색한다. 계속해서 제 2, 제3, 제4상한에 대해서도 탐색 방향이 다를 뿐으로 마찬가지로 탐색할 수 있다.
(제 2실시예의 효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 어떤 신호위치 탐색 템플릿의 인접 위치로부터 다음 템플릿의 탐색을 행할 수 있다. 예를 들면 화상의 회전 등에 의해 화상의 단방향에 비뚤림이 누적되는 경우와 같이, 초기위치에 대하여 신호 유닛의 크기이상의 비뚤어짐을 가질 경우에 있어서도 적절히 신호 유닛을 검출할 수 있다.
(제 3실시예)
전술한 제 1실시예에서는, 필터 출력값 행렬을 신호위치 탐색 템플릿의 크기로 분할하고, 신호위치 탐색 템플릿 내부의 필터 출력값만을 참조하여, 신호위치를 탐색하였다. 이에 대하여, 제 3실시예에서는, 신호위치 탐색 템플릿을 포함하여, 그보다 사이즈가 큰 확대 템플릿을 작성하고, 분할한 영역의 주위에 존재하는 필터 출력값도 참조할 수 있는 확대 템플릿을 이용하여 신호위치의 탐색을 행한다.
본 실시예에 있어서의 워터마크 정보매립 장치(10) 및 워터마크 정보검출장치 (20)의 구성에 대해서는, 상기 제 1실시예와 실질적으로 같기 때문에, 중복 설명을 생략한다. 이하에, 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다.
제 3실시예의 흐름도를 도 22에 도시한다. 제 1실시예에 있어서, 신호위치 탐색공정(스텝 S320) 대신에 확대 신호위치 탐색공정(스텝 S370)을 가한 것이다. 이하, 다른 부분만 설명한다.
<확대 신호위치 탐색공정(스텝 S370)>
스텝 S370에서는, 제 1실시예의 신호위치 탐색공정(스텝 S320)과 같은 방법으로 신호위치 탐색 템플릿을 작성하고, 또한 보다 큰 확대 템플릿을 작성하여 내부에 신호위치 탐색 템플릿을 배치한다(도 23). 확대 템플릿은 신호위치 탐색 템플릿과 동일한 격자점을 갖고, 격자점의 개수를 Mh X Mw(Mh≥Nh, Mw≥Nw)로 한다. 작성한 확대 템플릿의 크기는, Eh(Sh*Mh) X Ew(Sw*Mw)가 된다. 내부의 신호위치 탐색 템플릿은, 중앙에 배치하고, 제 1실시예의 신호위치 탐색공정(스텝 S320)과 마찬가지로 필터 출력값 행렬을 신호위치 탐색 템플릿의 크기로 분할한다.
또한, 내부의 신호위치 탐색 템플릿이 인접하는 영역의 신호 유닛에 중복하지 않는 범위에서 확대 템플릿을 화소단위로 이동시켜, 격자점 상의 필터 출력값 행렬값F(x, y)의 총 합계W를 구하고, 그 총 합계W가 가장 큰 확대 템플릿의 위치를 결정한다. 결정한 확대 템플릿으로부터 내부의 신호위치 탐색 템플릿의 위치를 구하고, 그 격자점을 이 분할 영역의 신호 유닛 위치로 한다.
Figure 112005058728133-pct00005
(제 3실시예의 효과)
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 분할 영역의 필터 출력값에 더해서, 주위 영역의 필터 출력값도 사용하여 신호위치의 특정이 행해진다. 예를 들면 분할 영역에 입력 화상의 문자영역이 포함되는 것과 같은, 분할 영역 내의 필터 출력값이 충분히 얻어지지 않는 경우에 있어서도, 적절히 신호검출을 행할 수 있다.
(제 4실시예)
전술한 제 1실시예에서는, 신호위치 탐색 템플릿을 이용하여 신호 유닛의 위치를 결정하고, 그 후 얻어진 심볼 행렬로부터 신호경계를 구하였다. 이에 대하여, 제 4실시예에서는, 비밀정보 외에 신호 유닛의 수평/수직방향의 개수도 동시에 미리 매립해 두어, 신호 유닛의 위치 및 신호경계를 결정한 후에, 필요하면 매립해 둔 상기의 정보를 검출하고, 그 정보에 따라 신호 유닛 위치를 수정한다.
본 실시예에 있어서의 워터마크 정보매립 장치(10) 및 워터마크 정보검출장치 (20)의 구성에 대해서는, 상기 제 1실시예와 실질적으로 같기 때문에, 중복 설명을 생략한다. 이하에, 본 실시예의 동작에 대하여 설명한다.
도 24는, 제 4실시예에 있어서의 워터마크 검출부의 흐름도이다. 제 1실시예에, 신호수 복호공정(스텝 S375)과 신호위치 수정공정(스텝 S380)을 갖는 흐름도이다. 이하, 신호 유닛 위치를 수정하는 방법에 대하여 설명한다.
<신호수 복호공정(스텝 S375)>
스텝 S375에서는, 제 1실시예의 정보복호공정(스텝 S305)과 마찬가지로, 신호위치 탐색(스텝 S320)과 신호경계결정(스텝 S340)에서 결정한 신호경계에 의거하여 정보를 복호하고, 복호한 데이터로부터 비밀정보 외에 미리 매립해 둔 신호 유닛의 수평/수직방향의 개수를 검출한다. 이 정보가 매립되고 있는 장소는, 예를 들면 안정되게 검출할 수 있는 신호경계의 바로 내측 등, 확실하게 검출할 수 있는 위치라면 어디라도 좋다. 또한, 부호화/복호 시도, 오류정정부호를 이용하는 등 임의의 방법을 이용하여 부호화하고, 각 심볼에 할당된 신호 유닛을 이용하여 상기한 위치에 매립해 두면 된다.
<신호위치 수정공정(스텝 S380)>
도 25에 신호위치 수정의 처리 설명도를 도시한다.
스텝 S380에서는, 우선 신호위치 탐색공정(스텝 S320)에서 구한 신호 유닛 위치와 신호경계 결정공정(스텝 S340)에서 구한 신호경계로부터, 신호 유닛의 수평 /수직방향의 개수를 구한다. 그 후, 그 개수와 스텝 S375에서 검출한 신호 유닛수를 비교하여, 일치하지 않으면, 신호 유닛의 위치를 수정한다.
수정하는 방법으로서는, 예를 들면, 수평방향의 개수가 매립되고 있는 정보와 비교해서 적으면, 도 25와 같이 검출한 신호 유닛 위치의 각 수평방향의 간격을 구하고, 간격이 최대인 신호 유닛 위치의 중점에 새로운 신호 유닛 위치를 추가한다. 상기한 바와 같이 신호 유닛 위치를 추가하여 수정한 신호 유닛의 개수가, 추출한 신호 유닛의 개수보다 적은 경우에는, 검출한 신호 유닛의 개수와 같아지게 될 때까지 그 처리를 반복하여 행한다. 역으로 많으면, 신호위치 유닛 위치의 수평방향의 간격이 최소일 때부터 순서대로, 하나의 신호 유닛의 위치를 삭제한다. 수직방향의 신호 유닛 위치의 수정도 수평방향과 마찬가지로 가능하다.
(제 4실시예의 효과)
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 미리 매립해 둔 신호 유닛의 개수를 검출하여, 그 정보를 참조하는 것으로, 템플릿에 의한 신호 유닛의 위치 탐색에 오류가 있어도 수정하는 것이 가능하게 되고, 더 정확하게 신호 유닛의 위치를 검출할 수 있다. 그 결과, 비밀정보가 입력된 문서로부터 정확하게 비밀정보를 검출할 수 있다.
(제 5실시예)
전술한 제 1실시예에서는, 인쇄 문서로부터 비밀정보를 검출하는 것뿐이었다. 이에 대하여, 제 5실시예에서는 제 1실시예에 개찬 판정부를 추가하고, 신호위치 탐색공정(스텝 S320)에서 구한 신호 유닛 위치를 이용하여, 각 신호 유닛 위 치에 있어서의 문서화상(워터마크를 매립하기 전의 화상 데이터)과 입력 화상(워터마크가 매립된 인쇄 문서를 스캐너 등으로 판독한 화상)의 특징량을 비교하고, 인쇄 문서의 내용이 개찬되고 있는 지의 판정을 행한다.
도 26은, 제 5실시예에 있어서의 처리구성 도이다. 제 1실시예에, 개찬 판정부(33)를 갖는 구성이다. 개찬 판정부(33)에서는, 미리 매립해 둔 문서화상에 관한 특징량과 입력 화상에 관한 특징량을 비교함으로써 인쇄 문서의 내용의 개찬을 판정한다.
도 27은 개찬 판정부(33)의 처리의 흐름, 도 28은 개찬 판정부(33)의 처리 설명도를 도시한다.
스텝 S410에서는, 제 1실시예와 마찬가지로 스캐너 등의 입력 디바이스(31)에 의해 판독한 워터마크 삽입된 문서화상을 계산기의 메모리 등에 입력한다(이 화상을 입력 화상이라고 부른다).
<문서화상특징량의 추출 공정(스텝 S420)>
스텝 S420에서는, 미리 매립해 둔 문서화상에 관한 특징량을 워터마크 검출부(32)의 정보복호공정(스텝 S305)에서 복호한 데이터로부터 추출한다. 본 실시예에 있어서의 문서화상 특징량으로서는, 도 28과 같이 워터마크 삽입된 문서화상에 있어서, 신호 유닛을 매립된 영역의 왼쪽위 좌표를 기준점(도 28의 기준점P)으로 한 축소 2진 화상을 이용하고 있다. 매립측의 문서화상은 2진 화상이기 때문에, 공지한 기술을 사용한 축소 처리를 행해 두는 것만으로 좋다. 또, 화상 데이터는, MR, MMR등의 2진 화상의 압축 방법을 이용하여 데이터량을 압축한 후에, 각 심볼에 할당된 신호 유닛을 이용하여 매립해 두어도 좋다.
<입력 화상의 2진화 처리 공정(스텝 S430)>
스텝 S430에서는, 입력 화상의 2진화 처리를 행한다. 본 실시예에서는, 미리 매립해 둔 2진화 임계값에 관한 정보를 워터마크 검출부(32)의 정보복호공정(스텝 S305)에서 복호한 데이터로부터 추출한다. 그 추출한 정보로부터 2진화 임계값을 결정하고, 입력 화상을 2진화 한다. 이 2진화 임계값에 관한 정보도 제 4실시예에 있어서의 신호 유닛수의 경우와 마찬가지로, 오류정정부호를 이용하는 등 임의의 방법으로 이용하여 부호화하고, 각 심볼에 할당된 신호 유닛을 이용하여 매립해 두면 좋다.
또, 2진화 임계값에 관한 정보로서는, 매립할 때에 문서화상에 포함되는 흑 화소수 등이 일 예이다. 그러한 경우에는, 문서화상과 같은 크기로 정규화한 입력 화상을 2진화 하여 얻어지는 2진 화상의 흑 화소수가, 매립할 때 문서화상에 포함되어 있던 흑 화소수와 일치하도록 2진화 임계값을 설정하면 좋다.
또한, 문서화상을 몇 개의 영역에 나누어, 그 영역마다 2진화 임계값에 관한 정보를 매립해 두면, 입력 화상의 영역단위에 2진화 처리를 행할 수도 있다. 그와 같이 하는 것으로, 입력 화상의 어느 영역에 대폭적인 개찬이 가해지고, 그 영역의 흑 화소수가 원래의 문서화상의 흑 화소수와 크게 다르며, 적정한 2진화 임계값의 범위에 없는 경우에도, 주변영역의 2진화 임계값의 정보를 참조하는 것으로, 적정한 2진화 임계값을 설정할 수 있다.
화상의 2진화 처리는, 공지한 기술을 이용하여 2진화 임계값을 결정하고, 입 력 화상을 2진화 해도 좋지만, 상기한 방법을 채용하는 것으로, 스캐너의 기종에 의존하지 않고, 매립할 때의 문서화상의 2진 화상과 거의 같은 데이터를 워터마크 검출측에서도 작성할 수 있다.
<입력 화상특징량의 추출 공정(스텝 S440)>
스텝 S440에서는, 입력 화상과 워터마크 검출부(32)의 신호위치 탐색공정(스텝 S320)에서 얻어진 신호 유닛 위치와 신호경계 결정공정(스텝 S340)에서 얻어진 신호경계로부터 입력 화상에 관한 특징량을 작성한다. 구체적으로는, 신호경계의 왼쪽 위 좌표를 기준점(도 28의 기준점Q)으로 하여, 복수의 신호 유닛을 한 개의 단위로서 분할하고, 그 단위로 좌표위치가 대응하는 입력 화상의 축소 화상을 구한다. 도 28에서는, 상기한 바와 같이 분할한 어느 영역으로서, 왼쪽 위 좌표가 (xs, ys), 오른쪽 아래좌표가 (xe, ye)인 사각형을 예로서 나타내고 있다. 축소 방법은, 매립측과 같은 방법을 이용하면 좋다.
또, 축소 화상을 구할 경우에, 신호경계의 왼쪽 위 좌표를 기준점(도 29의 기준점Q)으로서, 복수의 신호 유닛을 한 개의 단위로서 분할하고, 그 단위로 좌표위치가 대응하는 것과 같은 입력 화상의 보정 화상을 작성한 후, 그 보정 화상을 축소해도 좋다.
<특징량의 비교 공정(스텝 S450)>
스텝 S450에서는, 문서화상 특징추출공정(스텝 S420)과 입력화상 특징작성공정(스텝 S440)에서 얻어진 특징을 비교하여, 일치하지 않으면, 그 위치에 대응하는 인쇄 문서가 개찬되었다고 판정한다. 구체적으로는, 스텝 S440에서 얻어진 신호 유닛 단위마다 입력 화상의 축소 2진 화상(도 28에 있어서의 기준점을 Q로 한(xs, ye)- (xs, ye)을 왼쪽 위/오른쪽 아래 정점으로 하는 사각형)과 그에 대응하는 문서화상 특징추출공정(스텝 S420)에서 추출한 문서화상의 축소 2진 화상(도 28에 있어서의 기준점을 P로 한(xs, ys)- (xe, ye)을 왼쪽 위/오른쪽 아래 정점으로 하는 사각형)과 비교함으로써, 개찬을 판정한다. 예를 들면 비교 대상의 2개 화상에 있어서, 휘도값이 다른 화소의 개수가 소정의 임계값 이상이면, 그 신호 유닛에 대응하는 인쇄 문서가 개찬되었다고 판정하면 된다.
또, 상기한 실시예에서는, 특징량으로서 축소 2진 화상을 이용했지만, 그 대신에 좌표정보와 인쇄 문서에 기입되어 있는 텍스트 데이터라도 좋다. 그 경우는, 그 좌표정보에 대응하는 입력 화상의 데이터를 참조하여, 그 화상정보를 공지의 OCR기술을 이용하여, 문자 인식을 행하고, 그 인식 결과와 텍스트 데이터를 비교하는 것으로, 개찬의 판정을 행할 수 있다.
(제 5실시예의 효과)
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 미리 매립해 둔 문서화상에 관한 특징량과 비밀정보가 매립된 인쇄 문서를 스캐너로 판독한 입력 화상의 특징량을, 신호위치 탐색 템플릿을 이용하여 결정한 신호 유닛을 기준으로 하여, 비교함으로써, 인쇄 문서의 내용이 개찬되고 있는 지를 검출할 수 있다. 제 1실시예에 의해, 신호 유닛 위치를 정확하게 구할 수 있으므로, 그 위치를 이용하면 용이하게 특징량의 비교가 가능하게 되고, 인쇄 문서의 개찬을 판정할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 워터마크 정보검출 방법의 적 합한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서 각종의 변경예 또는 수정예에 생각이 미칠 수 있는 것은 명백하며, 그것들에 관해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이행될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 입력화상 전체면에 필터링 처리를 실시하고, 신호위치 탐색 템플릿을 이용하여, 필터 출력값의 총 합계가 최대가 되도록, 신호 유닛의 위치를 구할 수 있으므로, 용지의 비뚤어짐 등에 의해 화상이 신축되는 경우 등에 있어서도, 신호 유닛의 위치를 정확하게 검출할 수 있고, 비밀정보가 입력된 문서로부터 정확하게 비밀정보를 검출할 수 있다.
본 발명은, 문서화상에 대하여 문자 이외의 형식으로 비밀정보를 부가하는 방법과, 인쇄된 비밀정보가 입력된 문서로부터 비밀정보를 검출하는 기술에 이용가능하다.
(부호의 설명)
10: 워터마크 정보매립 장치
11: 문서화상 형성부
12: 워터마크 화상 형성부
13: 워터마크 삽입된 문서화상 합성부
14: 출력 디바이스
15: 문서 데이터
16: 비밀정보
20: 인쇄 문서
30: 워터마크 정보검출장치
31: 입력 디바이스
32: 워터마크 검출부
33: 개찬(改竄) 판정부

Claims (10)

  1. 도트의 배열에 의해 파의 방향 및 파장 중 적어도 하나를 변화시킨 도트 패턴을 여러개 준비하여, 하나의 상기 도트 패턴에 대하여 하나의 심볼을 부여하고, 상기 도트 패턴을 조합하여 배치함으로써, 비밀정보가 매립된 인쇄 문서를, 입력 화상으로서 판독하는 화상입력 공정과,
    상기 입력 화상으로부터 상기 도트 패턴을 검출하기 위해서, 상기 도트 패턴과 같은 파의 방향과 파장을 갖는 검출용 필터를 상기 도트 패턴과 같은 종류만큼 준비해서 상기 입력 화상의 필터링을 행하고, 상기 입력 화상의 각 화소에 있어서, 모든 검출용 필터 중 출력값이 최대가 되는 검출용 필터의 종류에 관한 필터 종류행렬과 상기 검출용 필터의 출력값에 관한 필터 출력값 행렬을 얻는 필터링공정과,
    상기 필터 출력값 행렬에 대하여, 소정의 크기로 분할한 각 영역에 있어서, 위치 탐색 템플릿을 이동시키면서, 상기 위치 탐색 템플릿의 격자점에 대응하는 상기 검출용 필터의 출력값의 총 합계가 최대가 되도록 상기 도트 패턴의 위치를 결정하는 위치 탐색공정과,
    상기 위치 탐색공정으로 결정한 위치에 대응하는, 상기 필터 종류행렬에 있어서의 상기 검출용 필터의 종류로부터 그 위치에 매립되고 있는 상기 도트 패턴의 심볼을 결정하고, 심볼 행렬을 얻는 심볼 결정 공정과,
    상기 인쇄 문서에 미리 매립된 소정의 상기 도트 패턴에 의거하여, 상기 도트 패턴이 매립된 영역의 경계를 결정하는 경계결정 공정과,
    상기 경계 내부에 매립된 상기 도트 패턴에 의거하여, 상기 인쇄 문서에 매립된 상기 비밀정보를 복호하는 정보복호공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 경계결정 공정은, 상기 심볼 행렬의 행 및 열에 대해서, 특정한 도트 패턴이 집중하여 매립된 행 및 열을, 상기 비밀정보가 매립된 영역의 경계로서 결정하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위치 탐색공정은, 상기 도트 패턴을 정밀하게 검출하기 위한 상기 위치 탐색 템플릿의 초기위치를 탐색하는 초기위치 탐색공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 초기위치 탐색공정은, 상기 입력 화상의 중앙위치를 상기 위치 탐색 템플릿의 초기위치로 하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 초기위치 탐색공정에 있어서, 상기 입력화상의 문자에 상당하지 않는 위치를 상기 위치 탐색 템플릿의 초기위치로 하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    위치 탐색공정은, 상기 위치 탐색 템플릿으로 상기 도트 패턴의 위치를 탐색할 때, 결정하는 상기 도트 패턴 위치의 상기 검출용 필터의 출력값 뿐만 아니라, 주위의 상기 검출용 필터의 출력값도 참조하여, 상기 도트 패턴의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄 문서에 매립된 도트 패턴의 수에 관한 정보를 상기 입력 화상으로부터 복호하는 도트 패턴수 복호공정과,
    상기 입력 화상으로부터 검출된 도트 패턴의 수와, 상기 도트 패턴수 복호공정으로 복호된 도트 패턴의 수가 일치하지 않을 경우에, 상기 도트 패턴의 위치를 수정하는 위치 수정공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방 법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄 문서의 특징량을 추출하는 공정과, 상기 입력 화상의 특징량을 계산하는 공정과, 상기 인쇄 문서의 특징량과 상기 입력 화상의 특징량을 비교하는 공정을 포함하는 개찬 검출 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 개찬 검출 공정은, 상기 입력 화상을 2진 화상화하는 공정을 더 포함하고, 상기 특징량을 계산할 때, 상기 인쇄 문서에 매립된 각 영역단위의 2진화 파라미터에 따라, 상기 영역단위로 입력 화상을 2진화 하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 경계결정 공정은, 상기 심볼 행렬로부터 탐색할 수 있는 상기 도트 패턴을 미리 상기 비밀정보의 매립 수단과 검출수단과의 사이에서 결정해 두고, 상기 도트 패턴에 의거하여 경계를 결정하는 것을 특징으로 하는 워터마크 정보검출 방법.
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