WO2005079072A1 - 電子透かし埋め込み方法、電子透かし検出方法及び装置並びにプログラム - Google Patents

電子透かし埋め込み方法、電子透かし検出方法及び装置並びにプログラム Download PDF

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Hiroshi Ito
Kouichi Magai
Mitsuyoshi Suzuki
Minoru Wada
Go Otake
Seiichi Goshi
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • An electronic watermark embedding method includes a dividing step for spatially dividing an electronic image to be embedded with an electronic watermark into a plurality of image areas, and a characteristic in which a change in pixel value is hardly recognized.
  • FIG. 8 is a diagram showing an adaptive process using a frame difference for each embedded bit.
  • FIG. 18 is a diagram showing an application example of the digital watermark detection device according to the fourth embodiment.
  • the width of the spatial guard band GB is, for example, 32 pixels. This width is appropriately determined according to the image characteristics of the target image in which the digital watermark according to the present invention is to be embedded, as long as the boundary between the areas whose brightness has been changed by different changes is invisible. Further, a boundary line on the region B side of the guard band GB between the regions B and D is referred to as Ba, and a boundary line on the region D side is referred to as Bb.
  • the embedding processing unit 4 executes the embedding process so that the change in the luminance value between the regions is slow in the guard band provided by the image dividing unit 2 as described above. Also, When setting a guard band in the time direction, the embedding process is performed so that the change in the luminance value in the time direction is slow in the guard band.
  • pixels having a large change in pixel value between frame images (or field images) in general often constitute a video with a sharp movement. It is expected that the visual effect of the value change will be small.
  • the Mth function returns the third largest value.
  • n is a natural number
  • a (1), a (2), a (3), ⁇ , a (n) are calculated at the G ap detection time point a in each embedding cycle. It shows the Gap value obtained.
  • a similar relational force is calculated for the average of the Gap values obtained at each Gap detection time point a to d in the divided areas BD. Note that A in AGap is a of the four divided areas when the watermark is embedded in the electronic image 6c.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the Gap value and the embedded bits.
  • the embedded bit determination unit 11 determines the embedded bits according to the relationship shown in FIG.
  • the parameters X and z in the figure are obtained by the embedded bit determination unit 11 using the Gap values (Gap, Gap) calculated by the Gap detection unit 9 ac bd

Abstract

　電子透かし埋め込み対象の電子画像を複数の画像領域に空間的に分割し、画素値の変化が視認されにくい特性を有する画素を適応画素として上記画像領域ごとに抽出して、電子透かしの埋め込みビット値に応じて上記画像領域間及び時間方向で上記適応画素の画素値を変化させると共に、上記画像領域間の境界及び／又は時間方向で画素値変化の遷移が緩慢になるように段階的に変化させることにより電子透かし埋め込み画像を生成する。

Description

明 細 書
電子透かし埋め込み方法、電子透かし検出方法及び装置並びにプログ ラム
技術分野
[0001] この発明は、ディスプレイなどの表示画面に表示した画像を再撮影して得られる再 撮画像力 電子透力 を検出することができる電子透力 埋め込み方法、電子透か し検出方法及びこれら方法を使用する装置並びにそのプログラムに関するものであ る。
背景技術
[0002] 近年のテレビカメラの性能向上や低コストィ匕により、ディスプレイなどの表示画面に 表示した画像や映像を画質良く再撮影することが容易になってきている。この技術向 上は、反面再撮影した画像や映像などの著作物の不正使用の要因にもなつている。 例えば、映画館などで上映された映像を直接ディジタルカメラで再撮し、 DVD ( Digital Versatile Disk)などにコピーしたものを違法販売する事件も起こっている。
[0003] このような再撮画像を対象とする電子透力し技術としては、例えば非特許文献 1に 開示されるものがある。この技術では、電子透力しを埋め込む対象の動画像に対して 電子透力しとして時間方向（フレーム方向又はフィールド方向）に輝度変化を施して いる。
[0004] これにより、著作権情報を電子透かしとして埋め込んでおけば、不正にコピーされ た再撮画像からでも上記著作権情報を取り出すことができ、その著作権を主張するこ とができる。これは、再撮影による不正コピーを抑止することにも繋がる。
[0005] 特干文献 1： J. Haitsma and T. Kaker, A watermarking scheme for digital
cinema", ICIP'01 - IEEE, pp.487— 489
[0006] 非特許文献 1に開示される再撮画像の電子透かし技術では、動画像に対して時間 方向（フレーム方向又はフィールド方向）に輝度を変化させることによって再撮画像に 対応可能な電子透力しを埋め込んでいる。し力しながら、電子透かしの埋め込み対 象の動画像によっては、時間方向での輝度変化によって生じたフレーム画像間の輝 度の違 、などが再生中に明暗部として目視することができてしまうと 、う課題があった
[0007] また、電子透かしの埋め込み量を増加させる方法として、フレーム画像 (又はフィー ルド画像)を空間的に複数の領域に分割して分割領域ごとに埋め込みビットに対応 する画素値変化を施すことが考えられる力 電子透力しの埋め込み対象の動画像に よって画質が劣化してしまうという課題があった。
[0008] 例えば、フレーム画像などを複数の領域に空間的に分割して分割領域ごとに輝度 変調を施す場合、電子透かしの埋め込み対象の画像によっては輝度変調によりフレ ーム画像上の分割領域に明暗差が生じ、分割領域の境界線が再生中に目視できて しまう。
[0009] この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、再撮画像に対応 可能な電子透力しを画質を劣化させることがなく埋め込むことができ、この電子透か しを高精度に検出することができる電子透力しの埋め込み方法及びその検出方法を 得ることを目的とする。
[0010] また、この発明は、上記方法を用いた電子透かし埋め込み装置、電子透かし検出 装置及びこれらをコンピュータに実現させるプログラムを得ることを目的とする。 発明の開示
[0011] この発明に係る電子透力し埋め込み方法は、電子透かし埋め込み対象の電子画 像を複数の画像領域に空間的に分割する分割処理ステップと、画素値の変化が視 認されにくい特性を有する画素を適応画素として上記画像領域ごとに抽出する適応 抽出ステップと、電子透力しの埋め込みビット値に応じて上記画像領域間及び時間 方向で上記適応画素の画素値を変化させると共に、上記画像領域間の境界及び Z 又は時間方向で画素値変化の遷移が緩慢になるように段階的に変化させることによ り電子透力し埋め込み画像を生成する埋め込みステップとを備えるものである。
[0012] このこと〖こよって、再撮画像に対する電子透かしの耐性を維持しつつ、その埋め込 みによる視覚的な妨害を格段に低減させることができるという効果がある。
[0013] この発明に係る電子透かし検出方法は、検出対象画像の画像領域ごとに電子透か し埋め込みによる時間方向での画素値変化に対応した画素値差分を Gap値として検 出する Gap検出ステップと、上記検出対象画像に埋め込まれるべき電子透かしによ る上記画像領域間及び時間方向での画素値変化パターンと上記検出対象画像の時 間方向での画素値変化パターンとの相関値を検出する相関検出ステップと、 Gap値 及び相関値についての上記画像分割領域ごとの検出結果から上記埋め込みビット をそれぞれ判定し、これら判定結果を相補的に判断して最終的な埋め込みビットを 決定する埋め込みビット判定ステップとを備えるものである。
[0014] このことによって、電子透かしの検出結果の信頼性や検出精度を向上させることが できるという効果がある。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]この発明の実施の形態 1による電子透力し埋め込み装置の構成を示すブロック 図である。
[図 2]入力電子画像を空間的に分割した画像分割領域を示す図である。
[図 3]実施の形態 1による電子透かしパターンの一例とその時間変化を示す図である
[図 4]空間的なガードバンドを含む電子透かしパターンと時間方向のガードバンドの 具体例を示す図である。
[図 5]埋め込みビットごとの適応処理とその時間変化を示す図である。
[図 6]埋め込みビットごとの輝度レベルでの適応処理を示す図である。
[図 7]実施の形態 2の電子透力し埋め込み装置によるフレーム差分の算出方法を説 明する図である。
[図 8]埋め込みビットごとのフレーム差分を用いた適応処理を示す図である。
[図 9]実施の形態 3による電子透力 埋め込み装置のエッジ適応処理を説明する図 である。
[図 10]埋め込みビットごとのエッジ適応処理を示す図である。
[図 11]この発明の実施の形態 4による電子透かし検出装置の構成を示すブロック図 である。
[図 12]電子透力しの埋め込み周期における Gap検出位置を示す図である。
[図 13]Gap値と埋め込みビットとの関係を示す図である。 [図 14]電子透力しの埋め込み位相を示す図である。
[図 15]相関値と埋め込みビットとの関係を示す図である。
[図 16]Gap及び相関検出による判定値と埋め込みビットの最終判定値との関係を示 す図である。
[図 17]クリップ処理を説明する図である。
[図 18]実施の形態 4による電子透かし検出装置の応用例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形 態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態 1.
図 1は、この発明の実施の形態 1による電子透力し埋め込み装置の構成を示すプロ ック図である。電子透かし埋め込み装置 1は、画像分割部 2、適応抽出部 3、埋め込 み処理部 4及び透力 情報生成部 5から構成される。電子透かし埋め込み装置 1は、 例えば汎用コンピュータなどを用いて、本発明に従う電子透力し埋め込みプログラム を実行させることによって具現ィ匕することができる。
[0017] つまり、電子透力し埋め込みプログラムをコンピュータに実行させて上記構成要素 2 一 5として機能させることにより、電子透力 埋め込み装置 1による特徴的なデータ処 理を実行することができる。なお、以下の説明において、電子透かし埋め込み装置 1 を具現ィ匕するコンピュータ自体の構成及びその基本的な機能については、当業者が 当該分野の技術常識に基づいて容易に認識できるものであり、本発明の本質に直接 関わるものでな!、ので詳細な記載を省略する。
[0018] 画像分割部 2は、入力された電子画像（図 1では、複数のフレームカゝらなる動画像と して示す。以下、入力電子画像と称する） 6aを複数領域の情報に空間的に分割した 電子画像 6bを生成する。以降では、図 2に示すように、画像分割部 2が、入力電子画 像 6aのフレーム画像を 4分割する場合を例に挙げて説明する。なお、図 2では、分割 した各領域を区別するためにそれぞれの領域に符号 A, B, C, Dを付している。
[0019] また、後述するが、画像分割部 2は、入力電子画像 6aのフレーム画像を分割するに あたり、各分割領域の境界にガードバンド (Guard Band)を設定する。つまり、電子画 像 6bのフレーム画像は、ガードバンドを介して分割される。
[0020] 適応抽出部 3は、所定の振幅 (変化分)で画素値を変化させても画質を劣化させな い画素を特定するための適応条件が設定されており、画像分割部 2から入力した電 子画像 6bの分割領域ごとに適応条件に応じた画素を、電子透かしの埋め込み対象 画素 (以降、適応画素と称する）として抽出する。
[0021] 埋め込み処理部 4は、適応抽出部 3が抽出した電子画像 6bの適応画素に対して、 透力し情報生成部 5からの電子透力し情報 7に応じて空間的及び時間方向で画素値 を変化させて電子透力 埋め込み済みの電子画像 6cを生成し出力する。
[0022] つまり、電子透かしの埋め込みビットの値に応じて、電子画像 6bのフレーム画像の 分割領域ごとに適応画素の画素値を変化させる空間的な画素値変化に加え、この 空間的な変化パターンの時間方向（フレーム方向）での変化を規定することで電子透 力 埋め込みが実行される。
[0023] 以降の説明では、埋め込み処理部 4が、電子透力し情報 7に応じて、フレーム画像 内で適応画素の輝度値を空間的に変化させ、且つこれを時間方向（フレーム方向） に変化させる場合を例に挙げ、適応抽出部 3には、輝度レベルについての適応条件 が設定されているものとする。
[0024] 透力 情報生成部 5は、電子透かしを構成する埋め込みビットに応じて電子透かし 情報 7を生成して埋め込み処理部 4に出力する。電子透かレ f青報 7は、埋め込みビッ トに応じて、電子画像 6bの分割領域の画素値を変化させる空間的な電子透かしバタ ーン及びその時間方向（フレーム方向）の変化パターンを規定する情報である。
[0025] 例えば、電子透かし情報 7は、埋め込み処理部 4が、電子画像 6bの 4分割した領域 のうち、対角 2領域を用いて空間的に 2ビットの情報を埋め込み、さらに対角 2領域ご とに時間方向に異なる位相（例えば、 90° 位相をずらす)で輝度変化を与えて 2ビッ トの情報を埋め込むように設定する。このようにすることで、空間的及び時間方向での 輝度変化で 1フレーム画像あたり合計 4ビットの電子透力しを埋め込むことができる。
[0026] また、埋め込み処理部 4は、画像分割部 2によって設けられたガードバンドで空間 的な輝度値変化が緩慢になるように埋め込み処理を実行し、さらに同一の分割領域 についての時間方向のガードバンドで時間方向（フレーム方向）の輝度値変化が緩 慢になるように埋め込み処理を実行する。
[0027] 図 3は実施の形態 1による電子透かしパターンの一例とその時間変化を示す図であ り、（a)は空間的なガードバンドを含む電子透かしパターンを示し、（b)は時間方向の ガードバンドを含む（a)のパターンの時間変化を示している。（a)の例では、図 2で示 した領域 B, Cの輝度値は変化させず（図中、 0を付した部分)、領域 A, Dの輝度値 を全て + 1変化させて 、る（図中、記号 +を付した部分)。
[0028] また、（a)にお!/、て、空間的なガードバンド GBの幅は、例えば 32ピクセル (pixel)と する。この幅は、異なる変化分で輝度変化させた領域間の境界が視認されない程度 のものであればよぐ本発明による電子透かしを埋め込む対象画像の画像特性に応 じて適宜決定する。さらに、領域 B, D間のガードバンド GBの領域 B側の境界線を Ba と称し、領域 D側の境界線を Bbと称する。
[0029] 領域 B側の境界線 Baでは、例えば輝度値を + 1変化させる確率を 1Z33とし、ガー ドバンド GB内で領域 D側に近づくにつれて当該確率値を徐々に上昇させる。そして 、領域 D側の境界線 Bbでは、輝度値を + 1変化させる確率を 32Z33とする。このよう にすることで、電子透力しとして一方の領域に設定すべき輝度の変化分力 他方の 領域に設定すべき輝度の変化分まで徐々に変化することになる。
[0030] さらに、電子透力しを構成するビット値に応じて時間方向で輝度値を変化させる際 、（b)に示すように、例えば領域 A, Dについて輝度変調の起点となるフレーム力 第 10番目のフレームまで輝度値を + 1変化させ、第 10番目フレーム力も第 15番目のフ レームまでの間で徐々に輝度値の変化分力^になるように設定する。
[0031] ここでは、図中の期間 Beにおいて、輝度値を + 1変化させた状態力も変化分が 0に なるまでに 1フレームごとに輝度値を + 1変化させた画素が減り、その分だけ変化無 しの画素が増加するように、確率 1Z6の割合で輝度の変化分を 0にする画素を増加 させる。
このように、本発明の電子透力 埋め込み装置 1では、時間方向でも輝度値の変化 を緩慢にする（時間方向のガードバンド)。これにより、再撮画像に対する電子透かし を埋め込むことによる画質劣化を防止することができる。
[0032] 図 4は、図 3に示す方法で埋め込んだ空間的なガードバンドを含む電子透力 埋め 込み基底と時間方向のガードバンドの具体例を示す図である。なお、輝度値の変化 を理解しやすくするために、輝度値を + 1変化させた画素を黒色で示し、輝度値を変 化させな!/、画素を白色で示して!/ヽる。
[0033] 図 4 (a)に示すように、空間的な輝度変化において、ガードバンド GBによって領域 A, Dと領域 B, Cとの間の境界線がぼ力された状態になる。また、時間方向での輝度 値変化においても、図 4 (b)に示すように、時間方向のガードバンドによって電子透か しとして時間的に先に設定した輝度値力 後に設定する輝度値に至るまで急激に変 化することなぐその中間状態が設定される。
[0034] 図 5は、埋め込みビットごとの適応処理とその時間変化を示す図である。図示の例 では、適応抽出部 3が、電子画像 6bの分割領域ごとに適応条件を満たす適応画素 A, Bを抽出する。また、埋め込み処理部 4は、適応抽出部 3により電子画像 6bの分 割領域ごとに抽出された適応画素 A, Bに対し、透かレ f青報生成部 5からの電子透か し情報 7に応じて、図中の埋め込み周期（30フレーム周期）で輝度値を変化させる。
[0035] 例えば、電子透力しの埋め込みビットが「00」である場合、電子透かし情報 7に従つ て処理の起点となるフレーム力も第 15番目のフレームまでの適応画素 Aの輝度値を + 1変化させ、第 16番目力も第 30番目のフレームまでの適応画素 Bの輝度値を 1 変化させる。埋め込みビットが「01」である場合は、その逆位相の処理を実行する。
[0036] また、図 2で示した分割領域のうちの対角 2領域にっ 、て輝度変化が逆位相となる ようにする場合、以下のような処理を実行する。
先ず、図 2中の領域 A, Dに設定すべき埋め込みビットが「00」である場合、図 2中 の領域 Aから抽出した適応画素 A, Bに対して図 5中の埋め込みビット 00に対応する 周期で輝度値を変化させる。また、図 2中の領域 D力 抽出した適応画素 A, Bに対 しては、図 5中の埋め込みビット 01に対応する周期で輝度値を変化させる。
[0037] また、図 2中の領域 A, Dに設定すべき埋め込みビットが「01」であれば、反対に領 域 Aに対して図 5中の埋め込みビット 01に対応する周期で輝度値を変化させ、領域 Dに対しては図 5中の埋め込みビット 00に対応する周期で輝度値を変化させる。
[0038] さらに、図 2中の領域 A, Dに設定すべき埋め込みビットが「10」であれば、領域 Aに 対して図 5中の埋め込みビット 10に対応する周期で輝度値を変化させ、領域 Dに対 しては図 5中の埋め込みビット 11に対応する周期で輝度値を変化させる。
[0039] 図 2中の領域 A, Dに設定すべき埋め込みビットが「11」であれば、領域 Aに対して 図 5中の埋め込みビット 11に対応する周期で輝度値を変化させ、領域 Dに対しては 図 5中の埋め込みビット 10に対応する周期で輝度値を変化させる。これらの処理は、 図 2中の領域 B, Cについても同様である。
[0040] また、図 2で示した分割領域のうちの対角 2領域について輝度変化が同位相となる ようにする場合、図 2中の領域 A, Dに設定すべき埋め込みビットが「00」であれば、 図 2中の領域 A, Dに対して図 5中の埋め込みビット 00に対応する周期で輝度変化 処理をそれぞれ実行する。埋め込みビットが「01」、 「10」、 「11」である場合も同様の 要領で輝度変化処理を実行する。
[0041] 次に動作について説明する。
電子透力しの埋め込み対象である入力電子画像 6aは、電子透力 埋め込み装置 1内部の画像分割部 2に入力される。画像分割部 2は、入力電子画像 6aをフレーム 画像ごとに複数領域に空間的に分割した電子画像 6bを生成する。なお、上述したよ うに、電子画像 6bのフレーム画像ごとの分割領域は、図 3及び図 4で示したガードバ ンド GBを境界として分割される。
[0042] 適応抽出部 3は、画像分割部 2から電子画像 6bを入力し、そのフレーム画像の分 割領域ごとに、例えば図 6に示す画素の輝度レベルについての適応条件に基づい て適応画素 A, Bを抽出する。
[0043] 図 6は、埋め込みビットごとの輝度レベルでの適応処理を示す図であり、各埋め込 みビットに対応する埋め込み周期は図 5に示したものと同様であるものとする。図に示 すように、輝度値が 180以上の画素が適応画素 Bとして抽出される。また、適応画素 Aとしては、輝度値が 129以上の画素及び輝度値が 128以下の Next50%に対応す る画素が該当する。輝度値 128以下の Next50%とは、輝度値が 128以下である画 素の中で輝度値が大き 1、上位半分までの画素を意味する。
[0044] なお、輝度値 128以下の Next50%に対応する画素は、輝度値が 129以上の画素 数が少ない画像であって電子透力しを検出するのに十分な埋め込み量を確保するこ とができな 、場合に適応画素 Aとして抽出するようにしてもょ 、。 [0045] 人間の視覚特性上、輝度値が低く暗い画像であるほど、その輝度値を変化させると 、その変化が視認されやすくなる。そこで、上述した適応画素を抽出する基準輝度値 128は、画像中の輝度を変化させた際にその変化が視認されない下限の輝度値とし て、ウェーバー 'フエフイナ一の法則などを考慮した検討実験により決定する。
[0046] 適応抽出部 3は、上述した輝度レベルについての適応条件を満たす適応画素 A, Bを電子画像 6bの分割領域ごとに抽出し、これら画素を特定する情報 (画像上の位 置座標など）を埋め込み処理部 4に出力する。
[0047] 埋め込み処理部 4は、適応抽出部 3からの情報に従って電子画像 6bの分割領域ご とに抽出された適応画素 A, Bに対し、透かし情報生成部 5からの電子透かし情報 7 に応じて、図 5中の埋め込み周期で輝度変化処理を実行する。
[0048] 例えば、透力し情報生成部 5から得た埋め込みビットが「00」である場合、図 5を用 いて上述したように、埋め込み処理部 4は、処理の起点となるフレーム力 第 15番目 のフレームまでの適応画素 Aの輝度値を + 1変化させ、第 16番目力も第 30番目のフ レームまでの適応画素 Bの輝度値を 1変化させる。
[0049] なお、図 5では、説明の簡単のために図 3 (b)で示した期間 Be (時間方向のガード バンド)を設けていないが、時間方向の画素値変調による視覚的な影響がある場合 は、時間方向のガードバンドを設けるようにしてもよい。
[0050] また、電子透かし埋め込みによる視覚的影響を考慮すると、輝度値の変化分は ± 1 の範囲であることが望ましい。し力しながら、輝度値が十分に高く輝度変調による影 響が視認しにくい適応画素（例えば、輝度値 190以上)であれば、電子透力し埋め込 みに係る輝度値の変化分を 2倍（± 2)にして電子透力しの埋め込み強度を増加する ようにしても良い。
[0051] さらに、輝度値が 129以上の画素数が少ない画像であって電子透力しを検出する のに十分な埋め込み量を確保することができない場合、適応抽出部 3が、輝度値が 1 28以下の画素の輝度平均値より大き ヽ輝度を有する画素を抽出するようにしても良 い。
[0052] なお、埋め込み処理部 4は、上述したように画像分割部 2によって設けられたガード バンドで領域間の輝度値変化が緩慢になるように埋め込み処理を実行する。また、 時間方向のガードバンドを設定する場合は、当該ガードバンドにて時間方向の輝度 値変化が緩慢になるように埋め込み処理を実行する。
[0053] また、映像中のシーンチェンジは、フレームやフィールドの画像相関が時間方向で 顕著に変化し、埋め込み処理の同期基準となり得る有意な事象である。そこで、本実 施の形態による埋め込み処理部 4は、対象画像のシーンチェンジに同期させて電子 透かし埋め込み処理を実行する。
[0054] この場合、埋め込み処理部 4は、例えば電子透力しの埋め込み対象の画像におけ るフレームの画像相関の時間方向での変化が所定の閾値を超えるものをシーンチェ ンジとして検出する。そして、埋め込み処理部 4は、検出したシーンチェンジ以後のフ レームを起点として上述した時間方向での輝度変化処理を実行する。
[0055] これにより、電子透力 埋め込み処理における時間方向での輝度変化処理力 電 子透力 情報 7に応じた埋め込み周期からずれるようなことがあっても、対象画像中 のシーンチェンジを基準として上記周期との同期を回復させることができる。また、本 発明による電子透力しを検出する際、電子透力しの埋め込みパターンにおける位相 を的確に復元することもできる。
[0056] 埋め込み処理部 4は、上述のようにして透力し情報生成部 5から入力される電子透 かし情報 7に応じた輝度変化処理を完了すると、これにより得られた画像を電子透か し埋め込み済みの画像 6cとして出力する。
[0057] 以上のように、この実施の形態 1では、対象画像から所定の振幅 (変化分)で画素 値 (輝度など)を変化させても画質を劣化させない画素を適応画素として抽出すると 共に、空間的及び時間方向での画素値変化に対して当該変化を緩慢にするガード バンドを設けたので、再撮画像に対する電子透かしの耐性を維持しつつ、その埋め 込みによる視覚的な妨害を格段に低減させることができる。
[0058] なお、上記実施の形態 1では、電子透力しの埋め込みに空間的及び時間方向での 輝度変化処理を実行する例を示したが、輝度に限らず、再撮画像においても検出す ることができる画素値であればよ!、。
[0059] 実施の形態 2.
上記実施の形態 1では、輝度変化を施しても画質が劣化しな!ヽ輝度レベルとして輝 度値 128以上の適応画素を抽出する例を示した力 この適応画素のみでは埋め込 み量が十分でなく電子透力しが検出できない場合がある。
[0060] ここで、埋め込み対象の画像にお!、て、元々フレーム画像（又はフィールド画像）間 での画素値変化が大きい画素は、一般的に動きが激しい映像を構成することが多く 、画素値変化による視覚的な影響が少ないことが予想される。
[0061] そこで、実施の形態 2では、フレーム差分値 (又は、フィールド差分値)力 フレーム 画像 (又はフィールド画像）間での画素値変化が大きい画素を検出し、電子透かしを 埋め込むべき適応画素として選択するものである。
[0062] なお、実施の形態 2による電子透力し埋め込み装置の構成は、上記実施の形態 1 で示したものと基本的に同一である力 適応抽出部 3及び埋め込み処理部 4が対象 画像に対してフレーム差分を用いた上記適応処理を実行する点で異なる。
[0063] 次にフレーム差分を用いた適応処理について詳細に説明する。
図 7は、この発明の実施の形態 2による電子透力し埋め込み装置のフレーム差分の 算出方法を説明する図である。図において、フレーム 1, 2は、電子画像 6bの時間的 に前後するフレーム画像を示している。また、フレーム 1, 2を構成する画素の画素値 (例えば、輝度値）をそれぞれ xl, x2, · · · , xn及び yl, y2, · · · , ynとすると、フレー ム差分 Δ F (n)は、絶対値として下記式（1)を用いて求めることができる。
A F (n) = I xn— yn | …（1)
[0064] 図 8は、実施の形態 2による埋め込みビットごとのフレーム差分を用いた適応処理を 示す図であり、各埋め込みビット（図示の例では「00」、 「01」）に対応する埋め込み周 期は図 5に示したものと同様であるものとする。適応抽出部 3は、輝度値 180以上の 画素を適応画素 Bとして抽出する上、上記実施の形態 1と異なり、輝度値が 128以上 の画素に加え、輝度値が 128未満の画素も適応画素 Aとして抽出する。
[0065] ここで、輝度値 128未満の Next50%とは、輝度値が 128未満である画素の中で輝 度値が大きい上位半分までの画素を意味する。また、輝度値 128未満残りとは、輝度 値 128未満の Next50%である画素より輝度値が低い画素を意味する。
[0066] 適応抽出部 3は、上記実施の形態 1と同様な処理にて、電子画像 6bの分割領域ご とに図 8に示す輝度レベルの適応画素 A, Bを抽出する。さらに、適応抽出部 3は、上 記式（1)に従って電子画像 6bの時間的に前後するフレーム間で画素ごとのフレーム 差分を算出し、適応画素を特定する情報 (画像中の位置座標など)と共に画素ごとの 算出結果を埋め込み処理部 4に出力する。
[0067] 埋め込み処理部 4では、フレーム差分値の大きさと輝度レベルに基づいて適応画 素の輝度値に加えるべき変化分を決定して埋め込み処理を実行する。図 8の例で説 明すると、埋め込み処理部 4は、適応抽出部 3により算出されたフレーム差分値が 2 以下である画素を、フレーム間での画素値変化が小さ!/、（動きが小さ!/、）画素である と認識する。このフレーム差分値に該当する適応画素については、輝度変化処理を 施しても変化が視認されな 、輝度値 128以上の画素のみの輝度値を変化させる。
[0068] また、フレーム差分値が 3以上 7以下であると、埋め込み処理部 4は、フレーム間で の画素値変化が中程度である画素と認識し、輝度値 128以上の適応画素に加え、 輝度値 128未満の Next50%に該当する適応画素にも輝度変化処理を実行する。
[0069] 一方、フレーム差分値が 8以上であると、埋め込み処理部 4は、フレーム間での画 素値変化が大き 、 (動きが激 、)画素であると認識する。このフレーム差分値に該 当する適応画素については、輝度変化処理を施しても変化が視認されにくいものと 判断し、輝度値 128未満の適応画素についても輝度変化処理を実行する。
[0070] なお、上述したフレーム差分値の閾値は、電子透力し埋め込み済みの画像 6cの画 質に応じて適切な値を埋め込み処理部 4に設定できるように構成しても良い。
[0071] 以上のように、この実施の形態 2によれば、フレーム差分に応じて電子透かしの埋 め込みを実行するので、フレーム間での画素値変化が大きぐ画素値の変化が視認 されにく 、画素を適応画素として抽出することができ、電子透力しの埋め込み量を増 カロさせることができる。これにより、本発明による電子透力しの耐性を向上させることが できる。
[0072] 上記実施の形態 2では、フレーム差分を用いる例を示した力フィールド差分を用い ても良い。この形態としても基本的に同一の構成で同様の効果を得ることができる。
[0073] 実施の形態 3.
この実施の形態 3は、電子透力しの埋め込み量を増加させるために、対象画像中 のエッジ部分の画素を埋め込み対象の適応画素とするものである。 [0074] 実施の形態 3による電子透かし埋め込み装置の構成は、上記実施の形態 1で示し たものと基本的に同一である力 適応抽出部 3及び埋め込み処理部 4が対象画像に 対してエッジ適応処理を実行する点で異なる。
[0075] 次にエッジ適応処理による適応画素の選定につ!、て説明する。
先ず、適応抽出部 3は、実施の形態 1又は実施の形態 2で示した処理で電子透か しを埋め込んだ電子画像 6bに対して、垂直方向エッジフィルタ処理、孤立点除去処 理及び 3点 NAM処理を順に実施してエッジ部分を強調した画像を求める。
図 9は、実施の形態 3による電子透力 埋め込み装置のエッジ適応処理を説明する 図であり、（a)は垂直方向エッジフィルタ処理、（b)は孤立点除去処理、（c)は 3点 N AM処理を示している。この図を用いて各処理を説明する。なお、図 9では、処理対 象の画像 (電子画像 6b)の画像サイズが 720 X 486画素である場合を例にして ヽる。
[0076] 垂直方向エッジフィルタ処理では、処理対象の画像中の注目画素とこれに隣接す る画素とから垂直方向のエッジを強調する。具体的には、下記式（2)に従って注目画 素 (座標 (X, y) )の垂直方向のエッジを強調した画素値 Ya (x, y)を求める。
Ya (x, y) = I — Y(xp, y) /2+Y(x, y)— Υ(χη, y) /2 | · · · (2)
0≤x< 719, 0≤y<485のとき、
xp=x— 1、 xn=x+ 1
x=0のとき、 xp=x+ l、 xn=x+ l
x= 719のとき、 xp=x— 1、 xn=x— 1
[0077] 適応抽出部 3は、上述の処理を施して垂直方向のエッジを強調した画像に対して、 突発的な画素値変化がエッジとして認識されな 、ように孤立点除去処理を実行する 。図示の例では、注目画素（画素値 Ya (x, y) )の 8近傍画素値を取得し、下記式（3) に従って 8近傍のうち 3番目に大きな画素値 maxYaと注目画素の画素値 Ya (x, y) で最小値を与える画素を孤立点 (画素値 Yb (x, y) )として除去する。
[0078] Yb (X, y) =min (Ya (x, y) , maxYa) · · · (3)
xp=x— 1、 xn=x+ l、 yp=y— 1、 yn=y+ l
x=0のとき、 xp=x+ l、 xn=x+ l
x= 719のとき、 xp=x— 1、 xn=x— 1 y=0のとき、 yp=y+ l、 yn=y+ l
y=485のとき、 yp=y— 1、 yn=y— 1
但し、 maxYaは、自画素を含まな!/ヽ周囲の画素（8近傍画素）で 3番目に大きな画 素値を示し、下記式 (4)で表される。
maxYa = Mth ( Ya (xp , yp , Ya (x, yp) , Ya、xn, yp) , Ya、xp, y) , Ya (xn, y) , Ya (xp, yn) , Ya (x, yn) , Ya (xn, yn) ) … (4)
Mth関数は 3番目に大きな値を戻す。
[0079] 続いて、適応抽出部 3は、垂直方向のエッジを強調し孤立点除去処理を施した画 像に対して 3点 NAM処理を実行する。具体的には、下記式（5)に従ってエッジ部分 の注目画素 (座標 (X, y) )とこれに隣接する 2画素とから注目画素がエッジ部分に該 当すると大きな値となるエッジ度 Yc (x, y)を求める。これはエッジ強調処理でもあり、 Yc (x, y)を画像として眺めるとエッジ強調画像になる一方で、 Yc (x, y)が大きいこと は座標 (X, y)に位置する注目画素がエッジ部分としての性質が強 ヽことを示す指標 になる。
Yc (X, y) =max (Yb (xp, y) , Yb (x, y) , Yb (xn, y) ) · · · (5)
xp=x— 1、 xn=x+ 1
x=0のとき、 xp=x+ l
x= 719のとき、 xp=x— 1
[0080] 適応抽出部 3は、上述のようにしてエッジ適応処理を施した画像中のエッジを構成 する画素のうち所定のエッジ度 (Yc)以上 (例えば、 Yc≥ 10)の画素を抽出し、これら を特定する情報 (画像中の位置座標など）を求める。
[0081] 次に、適応抽出部 3は、エッジ適応処理を施していない原画像 (電子画像 6bから所 定のエッジ度レベルについての適応条件を満たす適応画素 A, Bを抽出し、これら画 素を特定する情報 (画像上の位置座標など）を埋め込み処理部 4に出力する。
[0082] 埋め込み処理部 4は、適応抽出部 3からのエッジ部分で所定のエッジ度以上の画 素や適応画素を特定する情報に従って原画像である電子画像 6bの適応画素に対し 、図 5中の埋め込み周期で輝度変化処理を実行する。
[0083] 図 10は、埋め込みビットごとのエッジ適応処理を示す図である。上記処理を図示の 例で説明すると、適応抽出部 3は、エッジ適応処理した画像からエッジを構成する画 素のうちエッジ度が 10以上のものを抽出し、これらを特定する情報 (位置座標）を求 める。また、原画像である電子画像 6bから輝度値 128以上及び輝度値 180以上の 画素を適応画素として抽出し、これらを特定する情報 (位置座標）を求める。これらの 情報は、埋め込み処理部 4に出力される。
[0084] 次に、埋め込み処理部 4は、図 10に示すように、適応 Aまたは適応 Bの適応処理の 変化量を増加させる。すなわち適応 Aではエッジ適応処理画像から選定したエッジ 部分のエッジ度 10以上の画素であって輝度値が 128以上の適応画素の輝度値の変 化を 1増加させる。適応 Bでは適応 Aの処理に加えて特に輝度値が 180以上の適応 画素の輝度値の変化を 1増加させる。適応 Aの処理によってほぼ充分に変化を与え ることができるが、適応 Bの処理を追加すると視覚的妨害の増加なくさらに強固な変 ィ匕とすることができ、検出結果が安定する。
[0085] 以上のように、この実施の形態 3によれば、実施の形態 1又は実施の形態 2で示し た処理で電子透力しを埋め込んだ電子画像 6cに対してエッジ部分で所定のエッジ 度以上の画素をさらに適応画素として抽出して電子透力しを埋め込むので、透かし 埋め込み量を増加させることができ、電子透力しの耐性を向上させることができる。
[0086] なお、上記実施の形態 1一 3では異なる適応処理をそれぞれ説明した力 これらを 組み合わせた適応処理を実行しても良!ヽ。
[0087] 実施の形態 4.
図 11は、この発明の実施の形態 4による電子透かし検出装置の構成を示すブロッ ク図である。電子透かし検出装置 8は、 Gap検出部 9、相関検出部 10及び埋め込み ビット判定部 11から構成される。電子透かし検出装置 8は、例えば汎用コンピュータ などを用いて、本発明に従う電子透かし検出プログラムを実行させることによって具 現ィ匕することができる。
[0088] つまり、電子透かし検出プログラムをコンピュータに実行させて上記構成要素 9一 1 1として機能させることにより、電子透かし検出装置 8による特徴的なデータ処理を実 行することができる。なお、以下の説明において、電子透かし検出装置 8を具現化す るコンピュータ自体の構成及びその基本的な機能については、上記実施の形態 1と 同様の理由力 詳細な記載を省略する。
[0089] 上記実施の形態 1一 3で説明した電子透かし埋め込み装置 1により電子透かしが埋 め込まれた電子画像 6cにおいて、電子透かしパターンの時間方向での変化パター ンの位相が反転する時点でフレーム差分値 (又はフィールド差分値）が急激に変化 する。
[0090] そこで、電子画像 6cに埋め込まれた電子透かしを認識していれば、上記位相反転 時点に応じて周期的に電子画像 6cからフレーム差分 (又はフィールド差分)を検出 することで、当該フレーム差分値 (又はフィールド差分値）に基づいて本発明による電 子透かしパターンを復元することができる。
[0091] Gap検出部 9では、上述したような周期的なフレーム差分の検出によって、分割領 域ごとに電子画像 6cから電子透かしパターンの時間方向での変化における画素値 の変化分 (以下、 Gapと称する）を検出する。また、相関検出部 10は、上記実施の形 態 1一 3で説明した電子透力 埋め込み装置 1により埋め込まれた電子透かしパター ンと電子画像 6cとの時間方向での画素値変化について分割領域ごとに相関を検出 する。
[0092] 埋め込みビット判定部 11は、 Gap検出部 9及び相関検出部 10がそれぞれ検出した Gap値及び相関値に基づ 、て電子画像 6cに埋め込まれたビット値をそれぞれ判定 し、両判定結果を総合的に判断して最終的に決定したビット値を埋め込みビットとし て出力する。
[0093] 次に動作について説明する。
以降の説明では、上記実施の形態で示した電子透力 埋め込み装置 1により、入 力電子画像 6aに電子透力しを埋め込んだ電子画像 6cから上記電子透力しの埋め 込みビットを検出するものとする。
[0094] また、電子画像 6cとしては、電子透力し情報 7に応じて、入力電子画像 6aのフレー ム画像を 4分割した領域の対角 2領域（図 2中の領域 A, D及び領域 B, C)の適応画 素の輝度値を逆位相で変化させた透かしパターンを時間方向（フレーム方向）に変 化させたものを使用する。
[0095] さらに、対角領域 A, Dには、図 5で示した埋め込み周期でビット 00が埋め込まれて いるものとする。つまり、領域 Aに対して図 5中の埋め込みビット 00に対応する周期で 輝度変化させ、領域 Dに対して図 5中の埋め込みビット 01に対応する周期で輝度変 化させている。
[0096] 電子透かし検出対象の動画像である電子画像 6cを表示装置 (モニタ)で再生させ、 これをビデオカメラで再撮したものを電子透かし検出装置 8に入力する。電子画像 6c は、電子透かし検出装置 8内の Gap検出部 9及び相関検出部 10にそれぞれ入力さ れる。
[0097] Gap検出部 9では、電子画像 6cにおける電子透かし埋め込み周期に基づいて Gap 検出時期が設定されており、この検出周期で電子画像 6cの分割領域ごとにフレーム 輝度差分を算出 (Gap検出)する。
[0098] 図 12は、電子透かしの埋め込み周期（30フレーム周期）における Gap検出位置を 示す図であり、上記実施の形態 1で示した図 5中の埋め込み周期で電子透力 を埋 め込んだ場合を例にしている。図示の例では、 7フレーム目が終わり 8フレーム目の 開始時点を示す時点 a、 15フレーム目が終わり 16フレーム目の開始時点を示す時点 b、 22フレーム目が終わり 23フレーム目の開始時点を示す時点 c、 30フレーム目の 開始時点を示す時点 dで Gapを検出する。
[0099] 時点 a, cは、図 5中の埋め込みビット 10, 11についての埋め込み周期の位相変化 位置に対応し、時点 b, d力 図 5中の埋め込みビット 00, 01についての埋め込み周 期の位相変化位置に対応する。
[0100] Gap検出部 9は、上記実施の形態 1と同様に、フレーム方向の画像相関が顕著に 変化する電子画像 6cのシーンチェンジに同期して電子透力しが埋め込まれている場 合、当該シーンチェンジで埋め込み周期の始点を把握し、 Gap検出処理を実行する
[0101] この場合、 Gap検出部 9は、例えば電子透力しの検出対象の動画像におけるフレ ーム方向の画像相関の時間変化が所定の閾値を超えるものをシーンチェンジとして 検出する。そして、 Gap検出部 9は、検出したシーンチェンジ以後のフレームを起点と して Gap検出を実行する。
[0102] なお、シーンチェンジ後の数秒間（2— 3秒）は、電子画像 6cとして取り込むべき再 撮データの画質が乱れる。これは、ビデオカメラのオートアイリス機能などによってシ ーンチェンジ後の初めの 30フレームほどで輝度値が大きく変化する力 である。
[0103] そこで、 Gap検出部 9では、電子画像 6c中のシーンチェンジに同期して Gap検出を 実行するにあたり、例えばシーンチェンジ後の初めの 30フレームを用いず、輝度値 が安定する 30フレーム以降の再撮データを使用する。
[0104] これにより、電子透かし検出処理における Gap検出処理が、当初の検出周期から ずれるようなことがあっても、対象画像中のシーンチェンジを基準として上記周期との 同期を回復させることができる。
[0105] 次に Gap検出処理の詳細について説明する。
Gap検出部 9は、下記式 (6)に従って、入力した電子画像 6cの透力 埋め込み時 の分割領域ごとに、 Gap検出時点前後（電子透かしパターンの埋め込み位相の変化 前後）のフレームの輝度平均値の差分を Gap値として算出する。
Gap (i)=Y(15Xi+16)-Y(15Xi+15)-a · · · (6)
a = (Y(15Xi+15)-Y(15Xi+14)+Y(15Xi+17)-Y(15Xi+16))/2 ここで、 Y(n)は ηフィールド目の輝度平均を示す。再撮開始初めの 30フレームを無 視することにより、 iは 4, 5, 6, ···、出現する Y(n)は Y(44), Υ(45), Υ(46), Υ(4 7), Υ(59), Υ(60), Υ(61), Υ(62), Υ(74), Υ(75), Υ(76), Υ(77),…とな る。
[0106] 上述のようにして、 Gap検出部 9は、電子画像 6cの透力し埋め込み時の各分割領 域について、電子透力しの埋め込みビットに応じた上記埋め込み周期ごとに各 Gap 検出時点で Gap値を算出する。これら Gap値の算出が終了すると、 Gap検出部 9は、 各分割領域 A— Dにおいて各 Gap検出時点 a— dで得られる Gap値の平均を算出す る。例えば、領域 Aにおいて Gap検出時点 aで得られる Gap値の平均は、下記式（7) 力 求められる。
[数 1]
AGaPa (7)
Figure imgf000020_0001
[0107] 但し、 nは自然数であり、 a ( 1) , a (2) , a (3) , · · · , a (n)は、各埋め込み周期中の G ap検出時点 aにてそれぞれ算出された Gap値を表して ヽる。分割領域 B— Dにお ヽ て各 Gap検出時点 a— dで得られる Gap値の平均についても同様の関係式力 算出 する。なお、 AGap中の Aは電子画像 6cの透かし埋め込み時の 4分割領域のうちの a
領域 Aを表し、下付文字 aは Gap検出時点 aを表して 、る。
[0108] Gap検出部 9は、電子画像 6cの透力し埋め込み時の 4分割領域について、上記各 Gap検出時点での Gap値の平均を求めると、対角領域への輝度変化が逆位相であ ることから、下記式 (8)に従って対角 2領域 (領域 A, D及び領域 B, C)の Gap値 (A
A
Gap 、A Gap 、A Gap 、A Gap )を算出する。但し、 A は領域 A, Dを表
D ac AD bd BC ac BC bd AD
し、 A は領域 B, Cを表している。
BC
A Gap = (AGap +AGap— DGap— DGap ) /4
AD ac a c a c
A Gap = (AGap +AGap -DGap -DGap ) /4
AD bd b d b d
A Gap = (BGap + BGap— CGap— CGap ) /4
BC ac a c a c
A Gap = (BGap + BGap -CGap -CGap ) /A
BC bd b d b d
••• (8)
[0109] なお、電子透かしに係る輝度変化を対角領域に同位相にすると、画面全体の輝度 変動により周期的に明るくなつたり暗くなつたりするのが視認できてしまうが、上述のよ うに輝度変化を対角領域に逆位相にすることにより、画面全体の輝度の変動をキャン セノレすることができる。
[0110] このようにして求められた Gap , Gap は、 Gap検出部 9から埋め込みビット判定部 ac bd
1 1に出力される。埋め込みビット判定部 1 1では、 Gap検出部 9から入力した Gap値（ Gap , Gap )を用いて、 Gap検出結果に応じた埋め込みビット判定を実行する。
ac bd
[0111] 図 13は、 Gap値と埋め込みビットとの関係を示す図であり、この図の関係に従って 埋め込みビット判定部 1 1が埋め込みビットを判定する。図中のパラメータ X, zは、 Ga p検出部 9が算出した Gap値 (Gap 、 Gap )を用いて埋め込みビット判定部 1 1が求 ac bd
める。
[0112] ここで、 Xは、 x= max ( I Gap | , | Gap | )であり、 Gap 及び Gap のうち、値 ac bd ac bd が大きく有意値の候補となり得る方の絶対値を表している。また、 zは、 Gap 及び Ga p のうち、値が 0に近いもの、つまり有意値の候補ではないものが該当する。
bd
[0113] 埋め込みビット判定部 11は、 Gap 、 Gap 力 パラメータ x， zとして図 13中のいず ac bd
れの関係に属するかで埋め込みビットを判定する。
[0114] 次に、相関検出による埋め込みビット判定について説明する。
図 14は、電子透かしの埋め込み位相を示す図であり、図 5で示した埋め込み周期 における位相に対応する。相関検出部 10には、上記埋め込み位相を規定する関数 f ' (i) , fQ (i)が設定されている。これにより、検出対象の画像における電子透かしバタ ーンの時間方向（フレーム方向）の変化パターンを把握している。
[0115] 関数 は、図 5中の埋め込みビット 00, 01に対応する埋め込み周期の位相を規 定し、 I-phaseと称することとする。また、関数 fQ (i)は、図 5中の埋め込みビット 10, 1 1に対応する埋め込み周期の位相を規定する。これを Q— phaseと称することとする。
[0116] 相関検出部 10は、入力した電子画像 6cを用いて、下記式（9)を用いて相関を算出 する上で使用するリファレンス画像データ αを求める。このリファレンス画像データ α は、電子画像 6cの相関検出開始フィールドから検出対象の画像の最終フィールド（ Nフィールド）までの注目フィールド（相関を検出するフィールド）の前 60フィールド分 の輝度の平均値を示している。また、 Yjは電子画像 6cの各フィールドごとの輝度平 均値である。
[数 2]
Figure imgf000022_0001
1 = 61,62,63,· · ·, N (Nフィールド構成の場合）
[0117] このように、本発明では、リファレンス画像を求めるにあたり、相関を検出するフレー ム（又はフィールド)の近傍のフレーム (又はフィールド)の輝度平均値を使用する。こ のようにした理由は、注目フレーム近傍のフレームが一般的に互いに類似する上、フ レーム画像の輝度平均値をとることで画像内容の違いによる影響が低減され、より注 目フレームを近似するリファレンス画像を得ることができるからである。
[0118] また、上述した前 60フィールド分の輝度の平均値の他に、下記式（10)、 （11)のい ずれかを採用してリファレンス画像データ αを求めても良い。下記式（10)は、電子画 像 6cが Nフィールドで構成されて 、る場合、 Nフィールドまでの輝度平均を求めるも のであり、下記式（11)は、注目フィールドの前 28後 30フィールドの輝度平均である
[数 3]
Nフィールド構成の場合
1 i+30
α =丄∑Υ』
コ j=i—28 (11) i = 29,30,31,···,Ν- 30 (Νフィーノレド構成の場合）
[0119] 続いて、相関検出部 10は、図 5で示した埋め込み周期における位相を規定する関 m'd) , fQ(i)とリファレンス画像データ αとを用いて、下記式（12)、 （13)から電子画 像 6cの透力し埋め込み時の分割領域ごとに埋め込み位相に応じた相関値を算出す る。但し、 i = aは、リファレンス画像データ αを算出可能なフィールド番号の初期値で ある。また、 Yiは電子画像 6cの各フィールドごとの輝度平均値である。
画
I- phaseの相関
1 n ( Λ 9 )
丄∑f'(iXY,-a)
n i=a
Q - phaseの相関
Figure imgf000023_0001
[0120] 上述のようにして、電子画像 6cの透かし埋め込み時の分割領域 A, B, C, Dにつ いて相関値を求めると、相関検出部 10は、対角領域への輝度変化が逆位相となるよ うにビット 00が埋め込まれていることから、下記式（14)に従って対角 2領域 (領域 A, D及び領域 B, C)についての相関値 C(I, A )、C(Q, A )、C(I, A )、C(Q, A )を算出する。但し、 A は領域 A, Dを表し、 A は領域 B, Cを表している。
BC AD BC
C(I， A ) = {C(I, A)-C(I, D)}/2
AD
C(Q, A ) = {C(Q, A)-C(Q, D)}/2
AD
C(I, A ) = {C(I, B)-C(I, C)}/2
BC
C(Q, A ) = {C(Q, B)-C(Q, C)}/2
BC
•••(14)
[0121] なお、電子透かしに係る輝度変化を対角領域に同位相にすると、画面全体の輝度 変動により周期的に明るくなつたり暗くなつたりするのが視認できてしまうが、上述のよ うに輝度変化を対角領域に逆位相にすることにより、画面全体の輝度の変動をキャン セノレすることができる。
[0122] このようにして求められた相関値 C(I, A )、C(Q, A )、C(I, A )、C(Q, A )
AD AD BC BC
は、相関検出部 10から埋め込みビット判定部 11に出力される。埋め込みビット判定 部 11では、相関値 C(I, A )、C(Q, A )、C(I, A )、C(Q, A )を用いて、相
AD AD BC BC
関検出結果に応じた埋め込みビット判定を実行する。
[0123] 図 15は、相関値と埋め込みビットとの関係を示す図であり、この図の関係に従って 埋め込みビット判定部 11が埋め込みビットを判定する。図中のパラメータ X, z、C(I) 及び C(Q)は、相関検出部 10が算出した相関値 C(I, A )、C(Q, A )、C(I, A
AD AD BC
)、 C(Q, A )を用いて、埋め込みビット判定部 11が求める。
BC
[0124] ここで、 C(I)は、 C(I)=C(I， A )+C(l, A )であり、 C(Q)は、 C(Q)二 C(Q，
AD BC
A )+C(Q, A )である。また、 xは、 x = max( I C(I) I， | C(Q) | )であり、 C(I
AD BC
)及び C(Q)のうち、値が大きく有意値の候補となり得る方の絶対値を表している。 zは 、 C(I)及び C(Q)のうち、値力 SOに近いもの、つまり有意値の候補ではないものが該 当する。
[0125] 埋め込みビット判定部 11は、 C(I)及び C(Q)がパラメータ X, zとして図 15中のいず れの関係に属するかで埋め込みビットを判定する。
[0126] 次に、埋め込みビット判定部 11は、 Gap検出により判定した埋め込みビット値と相 関検出により判定した埋め込みビット値とを総合的に判断して最終的な埋め込みビッ ト値を判定し出力する。 [0127] 図 16は、 Gap及び相関検出による判定値と埋め込みビットの最終判定値との関係 を示す図である。図に示すように、本発明では、 Gap及び相関検出により相補的に埋 め込みビットを判定する。例えば、一方の検出結果として埋め込みビットが未検出と 判定されても、他方の検出結果で有意な埋め込みビット値が判定されれば、未検出 の判定結果に誤りがあったものと判断することができる。
[0128] そこで、本発明では、一方の判定処理を補う形で有意な値が判定された結果を最 終的な判定結果として採用する。このようにすることで、電子透かしの検出結果の信 頼性や検出精度を向上させることができる。
[0129] なお、上述した Gap及び相関検出において検出値のぶれを抑制するため、 Gap検 出部 9及び相関検出部 10が検出結果にクリップ処理を施すようにしてもよい。例えば 、図 17に示すように、 Gap検出部 9及び相関検出部 10は、輝度変化の Gap及び相 関の検出値が下方にぶれて 1より小さい値となった場合、予め設定しておいたクリツ プ値ー 1を検出値として採用する。また、 Gap及び相関の検出値が上方にぶれて + 1 より大きい値となった場合、予め設定しておいたクリップ値 + 1を検出値として採用す る。
[0130] このように検出値に上下限値を設けて所定範囲内に制限することで、 Gap及び相 関の検出対象の画像内容により検出結果にぶれが生じてもその影響を低減すること ができ、埋め込みビットの判定処理を安定して実行することができる。
[0131] 図 18は、この実施の形態 4による電子透かし検出装置の応用例を示す図である。
図示の例では、電子透かし検出装置 8をペン型検出器 12として構成している。ペン 型検出器 12のペン先部には、 CRTや LCDなどのモニタ画面 14に表示される画像 を読み取るビデオカメラが装備されており、上述した処理で電子透力 を検出する。 検出結果の埋め込みビットは、表示窓 13に表示され、検出対象の画像に本発明によ る電子透力しが埋め込まれていることを確認することができる。
[0132] この応用例においては、本発明の電子透力しを埋め込み対象画像の一部領域に 埋め込んでおく。そして、電子透かしの検出処理において、モニタ画面の上記埋め 込み領域の表示部分にペン先部を押し当てて検出対象画像を読み込む。このように 構成することで、モニタ画面 14に再生された画像を撮影しながら、簡易に電子透かし の検出を実行することができる。
[0133] 以上のように、この実施の形態 4によれば、 Gap及び相関検出により相補的に埋め 込みビットを判定するので、電子透かしの検出結果の信頼性や検出精度を向上させ ることがでさる。
[0134] なお、上記実施の形態 4では、 Gap検出による埋め込みビットの判定結果と相関検 出による埋め込みビットの判定結果とを相補的に判断して最終的な埋め込みビットの 決定を行う例を示した。しかし、本発明は、当該構成に限定されるものではない。
[0135] 例えば、相関検出部 10を設けることなぐ Gap検出部 9による Gap検出結果のみか ら埋め込みビット判定部 11が埋め込みビットを判定するように構成してもよい。この構 成で検出精度を維持するには、検出対象の画像における電子透かしの埋め込み周 期とその Gap検出周期との同期を厳密にとる必要がある。しかしながら、相関検出に 要する時間が省略されるので、再撮画像の再生中にリアルタイムに電子透力しを検 出するように構成することができる。
[0136] また、 Gap検出部 9を設けることなぐ相関検出部 10による相関検出結果のみから 埋め込みビット判定部 11が埋め込みビットを判定するように構成してもよい。この構 成では、相関検出部 10が、上述したように相関値の算出に用いるリファレンス画像デ ータひを求めるにあたり、相関を検出するフレーム（又はフィールド）の近傍のフレー ム（又はフィールド)の輝度平均値を使用する。
[0137] これにより、検出対象画像の画像内容の違いによる影響が低減され、より注目フレ ームを近似するリファレンス画像で相関値を算出することができ、検出精度を向上さ せることができる。
産業上の利用可能性
[0138] 以上のように、この発明に係る電子透力し埋め込み方法は、ディスプレイなどの表 示画面に表示した画像を再撮影して得られる再撮画像に対する電子透かしの耐性 を維持しつつ、その埋め込みによる視覚的な妨害を格段に低減させるものであり、動 画像の電子透力 埋め込み技術に好適に利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 電子透かし埋め込み対象の電子画像を複数の画像領域に空間的に分割する分割 処理ステップと、
画素値の変化が視認されにくい特性を有する画素を適応画素として上記画像領域 ごとに抽出する適応抽出ステップと、
電子透力しの埋め込みビット値に応じて上記画像領域間及び時間方向で上記適 応画素の画素値を変化させると共に、上記画像領域間の境界及び Z又は時間方向 で画素値変化の遷移が緩慢になるように段階的に変化させることにより電子透力し埋 め込み画像を生成する埋め込みステップとを備えた電子透力 埋め込み方法。
[2] 埋め込みステップで、画像領域間及び Z又は時間方向で互いに異なる位相極性 で画素値を変化させることにより埋め込みビットを表現することを特徴とする請求項 1 記載の電子透かし埋め込み方法。
[3] 適応抽出ステップで、電子透力 埋め込みに係る輝度変化を加えても当該変化が 視認されにくい輝度レベルの画素を適応画素として抽出することを特徴とする請求項
1記載の電子透かし埋め込み方法。
[4] 適応抽出ステップで、電子透力 埋め込み対象の電子画像の時間方向での画素 値差分に基づいて時間方向で画素値変化が大きい画素を適応画素として抽出する ことを特徴とする請求項 1記載の電子透かし埋め込み方法。
[5] 適応抽出ステップで、電子透力 埋め込み対象の電子画像中のエッジ部分力も適 応画素を抽出することを特徴とする請求項 1記載の電子透かし埋め込み方法。
[6] 埋め込みステップで、電子透かし埋め込み対象の電子画像中のシーンチェンジに 同期して埋め込み処理を実行することを特徴とする請求項 1記載の電子透かし埋め 込み方法。
[7] 電子透かし埋め込み対象の電子画像を空間的に複数の画像領域に分割し、電子 透力しの埋め込みビット値に応じて上記画像領域間及び時間方向で画素値を変化 させることにより電子透かしが埋め込まれた検出対象画像から上記埋め込みビットを 検出する電子透かし検出方法において、
上記検出対象画像の画像領域ごとに電子透力 埋め込みによる時間方向での画 素値変化に対応した画素値差分を Gap値として検出する Gap検出ステップと、 上記検出対象画像に埋め込まれるべき電子透かしによる上記画像領域間及び時 間方向での画素値変化パターンと上記検出対象画像の時間方向での画素値変化 パターンとの相関値を検出する相関検出ステップと、
上記 Gap値及び上記相関値についての上記画像分割領域ごとの検出結果力 上 記埋め込みビットをそれぞれ判定し、これら判定結果を相補的に判断して最終的な 埋め込みビットを決定する埋め込みビット判定ステップとを備えたことを特徴とする電 子透かし検出方法。
[8] Gap検出ステップで、検出対象画像を構成する時間方向の画像データのうち、注 目画像データに対して時間的に近傍に位置する画像データの画素値平均の差分を Gap値として算出することを特徴とする請求項 7記載の電子透かし検出方法。
[9] 相関検出ステップで、検出対象画像を構成する時間方向の画像データのうち、注 目画像データに対して時間的に近傍に位置する画像データの画素値平均をリファレ ンス画像として逐次算出し、これらリファレンス画像における画素値変化パターンと上 記検出対象画像に埋め込まれるべき電子透かしの画素値変化パターンとの相関値 を算出することを特徴とする請求項 7記載の電子透かし検出方法。
[10] Gap検出ステップ及び相関検出ステップで、検出値の上下限値を制限するクリップ 処理を実行することを特徴とする請求項 7記載の電子透かし検出方法。
[11] Gap検出ステップ及び相関検出ステップで、検出対象画像中のシーンチェンジに 同期して検出処理を実行することを特徴とする請求項 7記載の電子透かし検出方法
[12] Gap検出ステップ及び相関検出ステップで、検出対象画像を構成する画像データ のうちシーンチェンジに起因する画像の乱れを含む画像データを検出処理に使用し な ヽことを特徴とする請求項 11記載の電子透かし検出方法。
[13] 電子透かし埋め込み対象の電子画像を複数の画像領域に空間的に分割する分割 処理部と、
画素値の変化が視認されにくい特性を有する画素を適応画素として上記画像領域 ごとに抽出する適応抽出部と、 電子透力しの埋め込みビット値に応じて、上記画像領域間及び時間方向で上記適 応画素の画素値を変化させる電子透力し情報を生成する透力し情報生成部と、 上記電子透かし情報に基づいて上記電子画像の画素値を変化させると共に、上記 画像領域間の境界及び Z又は時間方向で画素値変化の遷移が緩慢になるように段 階的に変化させることにより電子透力 埋め込み画像を生成する埋め込み処理部と を備えた電子透かし埋め込み装置。
[14] 電子透かし埋め込み対象の電子画像を空間的に複数の画像領域に分割し、電子 透力しの埋め込みビット値に応じて上記画像領域間及び時間方向で画素値を変化 させることにより電子透かしが埋め込まれた検出対象画像から上記埋め込みビットを 検出する電子透かし検出装置において、
上記検出対象画像の画像領域ごとに電子透力 埋め込みによる時間方向での画 素値変化に対応した画素値差分を Gap値として検出する Gap検出部と、
上記検出対象画像に埋め込まれるべき電子透かしによる上記画像領域間及び時 間方向での画素値変化パターンと上記検出対象画像の時間方向での画素値変化 パターンとの相関値を検出する相関検出部と、
上記 Gap値及び上記相関値についての上記画像分割領域ごとの検出結果力 上 記埋め込みビットをそれぞれ判定し、これら判定結果を相補的に判断して最終的な 埋め込みビットを決定する埋め込みビット判定部とを備えたことを特徴とする電子透 かし検出装置。
[15] Gap検出部は、検出対象画像を構成する時間方向の画像データのうち、注目画像 データに対して時間的に近傍に位置する画像データの画素値平均の差分を Gap値 として算出することを特徴とする請求項 14記載の電子透かし検出装置。
[16] 相関検出部は、検出対象画像を構成する時間方向の画像データのうち、注目画像 データに対して時間的に近傍に位置する画像データの画素値平均をリファレンス画 像として逐次算出し、これらリファレンス画像における画素値変化パターンと上記検 出対象画像に埋め込まれるべき電子透かしの画素値変化パターンとの相関値を算 出することを特徴とする請求項 14記載の電子透かし検出装置。
[17] 電子透かし埋め込み対象の電子画像を複数の画像領域に空間的に分割する分割 処理部、
画素値の変化が視認されにくい特性を有する画素を適応画素として上記画像領域 ごとに抽出する適応抽出部、
電子透力しの埋め込みビット値に応じて上記画像領域間及び時間方向で上記適 応画素の画素値を変化させる電子透かし情報を生成する透かし情報生成部、 上記電子透かし情報に基づいて上記電子画像の画素値を変化させると共に、上記 画像領域間の境界及び Z又は時間方向で画素値変化の遷移が緩慢になるように段 階的に変化させることにより電子透力 埋め込み画像を生成する埋め込み処理部 としてコンピュータを機能させるプログラム。
[18] 電子透かし埋め込み対象の電子画像を空間的に複数の画像領域に分割し、電子 透力しの埋め込みビット値に応じて上記画像領域間及び時間方向で画素値を変化 させることにより電子透かしが埋め込まれた検出対象画像から上記埋め込みビットを 検出する電子透かし検出装置としてコンピュータを機能させるプログラムにおいて、 上記検出対象画像の画像領域ごとに電子透力 埋め込みによる時間方向での画 素値変化に対応した画素値差分を Gap値として検出する Gap検出部、
上記検出対象画像に埋め込まれるべき電子透かしによる上記画像領域間及び時 間方向での画素値変化パターンと上記検出対象画像の時間方向での画素値変化 パターンとの相関値を検出する相関検出部、
上記 Gap値及び上記相関値についての上記画像分割領域ごとの検出結果力 上 記埋め込みビットをそれぞれ判定し、これら判定結果を相補的に判断して最終的な 埋め込みビットを決定する埋め込みビット判定部
としてコンピュータを機能させるプログラム。
[19] Gap検出部は、検出対象画像を構成する時間方向の画像データのうち、注目画像 データに対して時間的に近傍に位置する画像データの画素値平均の差分を Gap値 として算出することを特徴とする請求項 18記載のプログラム。
[20] 相関検出部は、検出対象画像を構成する時間方向の画像データのうち、注目画像 データに対して時間的に近傍に位置する画像データの画素値平均をリファレンス画 像として逐次算出し、これらリファレンス画像における画素値変化パターンと上記検 出対象画像に埋め込まれるべき電子透かしの画素値変化パターンとの相関値を算 出することを特徴とする請求項 18記載のプログラム。
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