CN101350097B - 信息处理装置和信息嵌入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息处理装置和信息嵌入方法。在将从图像中的预定信息产生的多个部分信息项嵌入图像中的信息处理装置中，图像划分单元将图像划分为多个格状的划分的图像以产生划分的图像。信息分配单元将部分信息项分配给由图像划分单元生成的划分的图像。信息嵌入单元将由信息分配单元分配的部分信息项嵌入到划分的图像中。信息分配单元将所有部分信息项分配给位于预定方向的划分的图像的集合。

Description

信息处理装置和信息嵌入方法

技术领域

本发明涉及信息处理装置，其具有信息嵌入功能以在图像中嵌入预定信息，以及嵌入信息提取功能以从图像中提取嵌入信息。 

背景技术

随着例如因特网的数据通信网络技术的发展，防止通过数据通信网络对于图像、视频、数字音频等的多媒体数据的未授权的使用的技术受到关注。 

最近，出于版权保护、数据追踪、伪造数据检测、元信息添加等目的，通过使用信息隐藏(steganography)、数字水印等在多媒体数据中嵌入预定信息的技术的研究得到发展。数字水印是将数据嵌入到数字音频、图像或视频而不影响图像质量或声音质量的技术。信息隐藏是以除了发送人和预期的接收人之外没有人能够意识到存在隐藏消息的方式写入隐藏消息的技术。信息隐藏包括在计算机文件中隐蔽数字信息。 

在这样的信息嵌入技术中，在预定的信息被嵌入到图像数据中之后，以足够的精度从图像数据中提取嵌入的信息是重要的。 

例如，如在日本公开专利申请第2000-216983号、第2001-333267号以及第2006-135922号中公开了为了提供以足够的精度提取嵌入的信息的方法，提出了将信息重复地嵌入到图像数据的多个图像区域中的方法。一旦信息被重复地嵌入到图像中，可以从整个图像重复地提取信息，并且将提取的信息项目统一起来，使得即使当信息部分丢失或产生误差时，正确提取原始信息的概率也是高的。 

然而，如在日本公开专利申请第2000-216983号、第2001-333267号以及第2006-135922号公开的信息嵌入方法具有如下问题：虽然信息可以被容易地嵌入到图像中具有大的光密度的图像区域，但是信息不可能被嵌入到图像中具有小的光密度的图像区域中。 

在图像中信息嵌入的应用性根据图像的光密度而改变的情况下(或者其中同时存在向其可以应用信息嵌入的可应用图像区域和向其不可以应用信息嵌入的不可应用图像区域)，如果可重复性周期(被嵌入的信息的校准)和可应用性周期(可应用的图像区域和不可应用的图像区域的校准)一致，当提取嵌入信息时，嵌入信息的特定部分(部分信息项)的出现率可能大幅减小。在这种情况下，引起了部分信息项的提取精度的降低的问题。 

上述提取精度的下降在文档图像中同时存在字符、照片、图形等的情况下变得十分突出。通常，文档图像包含许多白色区域，并且在白色区域中嵌入不可视信息是困难的。如果不可视信息的特定的部分信息项被重复地分配给文档图像的白色区域，部分信息项的可重复性周期将减少，并且部分信息项的提取精度将下降。 

基于这个原因，当其中可以嵌入信息的图像区域是受限的时，仅仅通过将信息项重复地分配给图像区域并且使用根据现有技术的信息嵌入方法来嵌入信息从而提高提取的信息的提取精度是困难的。 

发明内容

在本发明的一个方面，本发明提供了一种改进的信息处理装置，其中消除了上述问题。 

在本发明的一个方面，本发明提供了一种信息处理装置，其能够在图像中重复地嵌入信息，并且即使当其中可以嵌入信息的图像区域是受到限制的时候也可以以足够的精度从图像数据中提取嵌入的信息，使得允许嵌入的信息的所有部分信息项同等地出现。 

在本发明解决或减少了一个或多个上述问题的实施例中，本发明提供了一种信息处理装置，其将从预定信息产生的多个部分信息项嵌入到图像中，该信息处理装置包括：图像划分单元，配置用于将图像划分为多个格状的划分的图像以生成划分的图像；信息分配单元，配置用于将部分信息项分配给由图像划分单元生成的划分的图像；以及信息嵌入单元，配置用于将由信息分配单元分配的部分信息项嵌入到划分的图像中，其中信息分配单元将所有部分信息项分配给位于预定方向的划分的图像的集合。 

在本发明的另一个解决或减少了一个或多个上述问题的实施例中，本发明提供了一种信息嵌入方法，其将从预定信息产生的多个部分信息项嵌入到图像 中，该信息嵌入方法包括：图像划分步骤，将图像划分为多个格状的划分的图像以生成划分的图像；信息分配步骤，将部分信息项分配给在图像划分步骤中生成的划分的图像；以及信息嵌入步骤，将在信息分配步骤中分配的部分信息项嵌入到划分的图像中，其中信息分配步骤被布置以将所有部分信息项分配给位于预定方向的划分的图像的集合。 

在本发明的另一个解决或减少了一个或多个上述问题的实施例中，本发明提供了一种计算机可读程序，当由计算机执行该程序时，使得计算机执行用于信息处理装置中的信息嵌入方法，其将从预定信息产生的多个部分信息项嵌入到图像中，该信息嵌入方法包括：图像划分步骤，将图像划分为多个格状的划分的图像以生成划分的图像；信息分配步骤，将部分信息项分配给在图像划分步骤中生成的划分的图像；以及信息嵌入步骤，将在信息分配步骤中分配的部分信息项嵌入到划分的图像中，其中信息分配步骤被布置以将所有部分信息项分配给位于预定方向的划分的图像的集合。 

根据本发明的信息处理装置和信息嵌入方法的实施例，可能在图像中重复地嵌入信息，并且即使当其中可以嵌入信息的图像区域是受到限制的时候也可以以足够的精度从图像数据中提取嵌入的信息，使得允许嵌入的信息的所有部分信息项同等地出现。 

本发明的其他目的、特点、优点可以通过结合附图从下面的详细描述而更加明显。 

附图说明

图1是表示本发明的第一实施例中的信息处理装置的硬件组成的框图； 

图2是表示本发明的第一实施例中信息嵌入功能的功能组成的框图； 

图3A是表示在现有技术中部分信息项被分配给划分的图像的状态的例子的图表； 

图3B是表示在本发明的第一实施例中部分信息项被分配给划分的图像的状态的例子的图表； 

图4是用于说明在本发明的第一实施例中信息嵌入功能的过程的流程图； 

图5是表示在本发明的第一实施例中嵌入信息提取功能的功能组成的框图； 

图6是用于说明在本发明的第一实施例中确定提取的部分信息项的方法的图表； 

图7是用于说明在本发明的第一实施例中嵌入信息提取功能的过程的流程图； 

图8是表示在本发明的第一实施例的变型例中部分信息项被分配给两页或更多页的划分的图像的状态的例子的图表； 

图9是表示在本发明的第一实施例的变型例中部分信息项被分配给以三角形格状排列的划分的图像的状态的例子的图表； 

图10是表示在本发明的第一实施例的变型例中部分信息项被分配给极坐标上的划分的图像的状态的例子的图表； 

图11是表示在本发明的第一实施例的变型例中信息处理系统的组成的图表； 

图12是表示在本发明的第二实施例中具有分配的部分信息项的图像被旋转90度的状态的例子的图表； 

图13是用于说明在本发明的第二实施例中确定从旋转90度的图像中提取部分信息项的方法的图表； 

图14是用于说明在本发明的第二实施例中从旋转90度的图像确定最终的部分信息项的方法的流程图； 

图15是用于说明在本发明的第二实施例中从旋转90度的图像生成的提取信息项中确定最终的提取信息的过程的流程图； 

图16是表示本发明的第二实施例的变型例中具有分配的部分信息项的图像被旋转90度的状态的例子的图表； 

图17是用于说明在本发明的第二实施例的变型例中确定从旋转90度的图像中提取部分信息项的方法的图表；以及 

图18是用于说明在本发明的第二实施例的变型例中从旋转90度的图像生成的提取信息项中确定最终的提取信息的过程的流程图。 

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实施例。 

图1表示在本发明的第一实施例中信息处理装置100的硬件组成。如图1 所示，这个实施例的信息处理装置100包括控制单元11、主存储器单元12、辅助存储器单元13、网络接口14、外部存储接口15、外部装置接口16、输出单元接口17以及输入装置接口18。 

控制单元(CPU)11控制本实施例的信息处理装置100的各个装置，其包括主存储器单元12、辅助存储器单元13、网络接口14等。 

控制单元11执行存储在主存储器单元12或辅助存储器单元13中的程序。控制单元11从输入单元或存储单元接收数据，执行数据的计算和处理，并且将处理后的数据输出至输出单元或存储单元。例如，控制单元11处理来自键盘的字符输入，并且将它们输出至显示单元。 

主存储器单元(ROM、RAM)12是存储控制单元11执行的程序及其相关数据的存储装置(或暂时存储它们)。由控制单元11执行的程序和相关数据被存储在ROM中，并且如果需要的话，该程序和相关数据从ROM被控制单元11载入到RAM中。根据RAM中的程序和相关数据，由控制单元11执行数据的计算和处理。 

辅助存储器单元(HDD)13是存储OS(操作系统)和应用程序的存储装置，包括本实施例的信息处理程序、用于功能扩展的插件软件以及相关数据。而且，在辅助存储器单元13中，存储各种信息(例如，定义插件软件的执行条件和执行顺序的定义信息)，并且执行条件和执行顺序由本实施例的信息处理装置100通过数据库、文件系统等来管理。 

网络接口14是本实施例的信息处理装置100与具有通信功能的外围装置(例如，另一个信息处理装置、图像形成装置等)的接口，该外围装置通过由有线或无线数据传输线构成的例如LAN(局域网)或者WAN(广域网)的网络连接。 

外部存储接口15是本实施例的信息处理装置100与通过例如USB(通用串行总线)的数据传输线连接的外部存储器(例如，存储器介质驱动器等)的接口。 

外部装置接口16是本发明的信息处理装置100与通过例如USB的数据传输线连接的外部输入装置(例如，外部HDD、USB存储器等)的接口。 

本实施例的信息处理装置100通过这些接口与外部装置进行各种数据的 数据交换(发送/接收或者读取/写入)。 

输出单元接口17是本实施例的信息处理装置100与通过例如专用电缆的数据传输线连接的输出单元(例如，CRT显示器、LCD显示器等)的接口。 

输入装置接口18是本实施例的信息处理装置100与通过例如USB的数据传输线连接的输入装置(例如，键盘、鼠标等)的接口。 

图2表示本发明的第一实施例的信息处理装置100中的信息嵌入功能的功能组成。 

如图2所示，本实施例的信息嵌入功能包括图像输入单元21、图像划分单元22、信息输入单元23、信息划分单元24、信息分配单元25、信息嵌入单元26、信息输出单元27以及存储器单元28。 

图像输入单元21提供将例如扫描仪的图像读取器读取的图像P1输入至信息处理装置100的功能，例如，该图像读取器通过外部装置接口16连接至本实施例的信息处理装置100。 

图像划分单元22提供将图像输入单元21输入的图像P1划分为格状(1attice formation)的多个图像区域(生成多个划分的图像)。图像划分单元22在存储器单元28中存储具有独特标识符的划分的图像。 

信息输入单元23提供将存储在例如存储器介质驱动器的外部存储器中的要被嵌入的信息I输入至信息处理装置100中的功能，该外部存储器例如通过外部存储器接口15连接至本实施例的信息处理装置100。 

信息划分单元24提供将信息输入单元23输入的信息I划分为多个信息项(生成多个部分信息项)的功能。 

信息分配单元25提供将信息划分单元24生成的部分信息项分配给由图像划分单元22产生的划分的图像的功能，并且部分信息项与划分的图像相关联。 

信息分配单元25可以被布置使得要被嵌入的信息I的所有部分信息项被分配给构成图像P1的各个行和/或列的划分的图像。即，要被嵌入的图像I的所有部分信息项由信息分配单元25分配，使得信息I的所有部分信息可以同等地出现在图像P2的行和/或列中。 

可选地，信息分配单元25可以被布置使得要被嵌入的信息I的所有部分信息项被分配给构成图像P1的各个行和列的多个连续的划分的图像，并且要 被嵌入的信息I的所有部分信息项可以仅出现在最少可能的图像区域中(即，在最少可能数目的划分的图像中)。 

信息嵌入单元26提供根据信息分配单元25产生的部分信息项和划分的图像的关系将分配的部分信息项嵌入到划分的图像中的功能。例如，信息嵌入单元26使用DCT(离散余弦变换)来将部分信息项嵌入到划分的图像中。通过信息嵌入单元26的功能，对于每个部分信息项，信息I的所有部分信息项被嵌入到划分的图像中，并且对应于可以嵌入信息的原始图像的图像区域(例如，具有大的光密度的图像区域)，部分信息项被重复地嵌入到图像划分单元22产生的划分的图像中的划分的图像中。 

图像输出单元27提供将其中由信息嵌入单元26嵌入了信息I的图像P2输出至例如打印机的输出单元的功能，该输出单元例如连接至本实施例的信息处理装置100通过网络接口14连接至的网络。 

图3A表示在现有技术中将部分信息项分配给划分的图像的状态的例子。图3B表示在本发明的第一实施例中将部分信息项分配给划分的图像的状态的例子。 

图像划分单元22配置用于将输入图像P1划分为多个图像区域(生成多个划分的图像)。例如，如图3B所示，图像划分单元22将输入图像P1划分为64(8×8)个方格状的图像区域。 

在执行本实施例的信息嵌入功能中，由图像划分单元22产生的划分的图像的大小和形式并不受到限制。对于每个划分的图像，大小或形式可能不同。图3B所示的方格状的划分的图像是由图像划分单元22产生的划分的图像的大小和形式的例子。 

然而，为了执行本实施例的信息嵌入功能，图像划分单元22必须被布置以将输入图像划分为其数目大于通过划分要被嵌入的信息I而产生的部分信息项的数目的图像区域。即，在图3B的例子中，通过划分要被嵌入的信息I而产生的部分信息项的数目是8，输入图像P1必须被划分为8个或更多个图像区域。 

信息划分单元24配置用于将输入信息I划分为多个部分信息项(生成的部分信息项的数目)。例如，在图3B的例子中，要被嵌入的信息I的数量是8 比特，并且信息I被划分为8个部分信息项，每个部分信息项具有1比特的信息。 

在执行本实施例的信息嵌入功能中，要被嵌入的信息I的分区的数目以及通过划分信息I产生的每个部分信息项的信息量并不受到限制。信息I可以被划分为任意数目的部分信息项，并且对于每个部分信息项产生的每个部分信息项的信息量可以不同。 

然而，为了执行本实施例的信息嵌入功能，信息划分单元24必须被布置以将输入信息I划分为划分的图像，其数目小于通过划分输入图像P1而产生的划分的图像的数目。 

信息分配单元25配置用于将信息划分单元24产生的部分信息项分配给图像划分单元22产生的划分的图像。 

详细地，布置信息分配单元25使得对于由图像划分单元22产生的并且位于对应于图像P1的行和列的一个位于二维空间坐标(i，j)的划分的图像，基于当下面的公式(1)的计算值x除以由信息划分单元24产生的部分信息项的数目N时获得的余数的值确定的部分信息项的分配： 

x＝(axi+bxj+m)mod N    (1) 

其中a、b以及m是预定的整数，部分信息项的数目N和预定的整数a是互质的，并且部分信息项的数目N和预定的整数b是互质的。 

公式(1)中的“mod”是表示由除法获得的余数的值的运算符。在“Z＝Xmod Y”的情况下，Z是当X除以Y时获得的余数的值。 

预定整数a和b必须满足下面的条件(1)和(2)。 

条件(1)： 

信息I的部分信息项的数目N和预定整数a是互质的，并且信息I的部分信息项的数目N和预定整数b是互质的。在此的表述“互质”意味着信息I的部分信息项的数目N和预定整数a或b的最大公因子被设置为1。 

条件(2)： 

划分的图像的坐标值(i，j)的整数i或j被设置为最接近于信息I的部分信息项的数目N的平方根的整数，并且满足下面的公式(2)或(3)中的一个： 

axi＝b(mod)N    (2) 

a＝bxj(mod)N    (3) 

在公式(1)中的预定整数m具有关键信息的作用，以及在增强算法估计中困难的作用。关键信息的作用意味着如果用于信息嵌入的m的值是未知的，则不能执行信息提取。增强算法估计中的困难的作用意味着使得通过算法解码嵌入的信息变得困难。 

如果a、b、m和N的所有值是固定的，并且不同信息被嵌入到相同的图像中，通过采用图像的差别来创建信息嵌入算法的线索(如果算法是已知的，伪造和替换将是可能的)。 

为了消除这个问题，当嵌入信息时随机改变整数m，并且将图像的差别增大1比特差别，并且每次改变差别图像。这使得算法的解码困难。 

在这种情况下，对于执行授权信息提取的人来说m的值将不是已知的。然而，用于同步的代码是分开嵌入的(例如，嵌入的信息的头部的三个比特被设置为‘101’，并且执行编码使得这些比特不会出现在其他部分)，并且即使m的是未知的，也可以提取嵌入的信息。 

信息分配单元25被布置以使用公式(1)，其中代入满足条件(1)和(2)的上述整数a、b、m的值和信息I的部分信息项的数目N，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)来计算被分配给划分的图像的部分信息项的标识符x(其中x表示范围从0到N-1的整数)。标识符x指示通过划分信息I产生的第0个到第(N-1)个部分信息项的一个，其中N表示要被嵌入的信息I的分区数目。 

图3A表示在现有技术中部分信息项被分配给位于8行8列的二维空间中的划分的图像的信息分配状态的例子。 

如图3A所示，根据现有技术，将通过划分信息I产生的第0到第7部分信息项按序分配在行方向中的8个划分的图像中，并且对于每行将部分信息项在划分的图像中重复地嵌入8次。 

假设向其分配图3A的例子中的第5到第7部分信息项的划分的图像是其中不能容易地嵌入信息的具有小的光密度的图像区域(或白色区域)。在这种情况下，即使第0到第4部分信息项可以被容易地嵌入到其他划分的图像中， 第5到第7部分信息项不能被容易地嵌入到这样的划分的图像中。结果，部分信息项的出现率显著减小，并且第5到第7部分信息项的提取精度将下降。 

为了消除这个问题，本实施例的信息分配单元25被布置用于将所有部分信息项分配给由图像划分单元22产生的并且构成图像P1的各个行和列的连续的划分的图像。信息I的所有部分信息项被统一地分配(被分配的部分信息项的校准在各个行和列不同)，并且因为即使在图像P1中，信息I的所有的部分信息项同等地出现，其中在图像P1可以容易地嵌入信息的划分的图像是受限的，所以可能从其中重复地嵌入部分信息项的图像P2中以足够的精度提取嵌入的信息I。 

由本实施例的信息分配单元25提供的图3B所示的信息分配的状态的例子，使得基于由8比特的信息组成的信息I的部分信息项的数目N(＝8)而满足条件(1)和(2)的整数a、b和m被设置为a＝7、b＝5以及m＝0，用于信息分配单元25中的公式(1)被设置为“x＝(7i+5j)mod 8”，并且部分信息项被分配给位于8行和8列的二维空间的划分的图像。 

从图3B中显而易见，通过基于划分的图像的坐标值(i，j)使用公式(1)“x＝(7i+5j)mod 8”，信息分配单元25计算分配给位于二维空间坐标(i，j)划分的图像的部分信息项的标识符x(x：从0到7的整数)。结果，信息分配单元25基于计算的标识符x将信息I的所有第0到第7部分信息项分配给组成图像的行和列的连续的划分的图像。 

详细地，在图3B的例子中，第0部分信息项(0＝(7×0+5×0)mod 8)被分配给位于(0，0)的划分的图像，第5部分信息项(5＝(7×0+5×1)mod 8)被分配给位于(0，1)的划分的图像，第2部分信息项(2＝(7×0+5×2)mod 8)被分配，并且所有第0到第7部分信息项以第0、第5、第2、第7、第4、第1、第6、第3的顺序在位置(0，0)到(0，7)同等地出现在划分的图像中 

相似地，在图3B的例子中，第7部分信息项(7＝(7×1+5×0)mod 8)被分配给位于(1，0)的划分的图像，第6部分信息项(6＝(7×2+5×0)mod 8)被分配给位于(2，0)的划分的图像，并且所有第0到第7部分信息项以第0、第7、第6、第5、第4、第3、第2、第1的顺序在位置(0，0) 到(7，0)同等地出现在划分的图像中. 

即，信息分配单元25被布置以将部分信息项分配给划分的图像，该部分信息项是基于计算的标识符x从信息I的所有部分信息项中指定的。结果，每次第0到第7部分信息项被重复地嵌入到图像中时，分配给构成图像的行和列的连续的划分的图像的第0到第7部分信息项的校准不同，并且信息I的所有部分信息项被统一地分配。 

在这种情况下的信息分配单元25通过使用满足条件(1)的公式(1)将部分信息项分配给划分的图像，并且信息I的所有部分信息项可以被同等地分配，并且可以增加每个部分信息项的提取精度。在许多情况下，文档图像包含水平或垂直连续排列的字符、图形和照片，并且对于提高提取精度来说将信息I的所有第0到第(N-1)部分信息项分配给构成图形的行和列的划分的图像是有效的。 

此外，从图3B的信息分配状态是显而易见的，可以布置信息分配单元25使得划分的图像的坐标值i或坐标值j被设置为最接近于信息I的部分信息项的数目N(＝8)的平方根(≈2.82)的整数(＝3)，并且当整数a、b和N满足公式(2)“7i＝5(mod)8”或公式(3)“7＝5j(mod)8”时，信息I的所有第0到第7部分信息项被分配给“y”划分的图像，其中根据“y＝i×ceil(N/i)”或“y＝j×ceil(N/j)”计算y。 

上述ceil(Z)是输出大于Z的最小整数的函数。例如，信息I的所有第0到第7部分信息项被分配给在位置(0，0)、(1，0)、(2，0)、(0，1)、(1，1)、(2，1)、(0，2)、(1，2)、(2，2)的9个划分的图像(9＝3×ceil(8/3))。可选地，信息I的所有第0到第7部分信息项被分配给在位置(5，5)、(6，5)、(7，5)、(5，6)、(6，6)、(7，6)、(5，7)、(6，7)和(7、7)的9个划分的图像。 

在这个情况下的信息分配单元25通过使用满足条件(2)的公式(1)将部分信息项分配给划分的图像，并且所有第0到第(N-1)部分信息项可以被分配给最少可能的图像区域(即，划分的图像的最少可能数目)。 

因此，信息分配单元25可以在受限的图像区域中同等地分配信息I的所有部分信息项，并且可以提高每个部分信息项的提取精度。在许多情况下，文 档图像包含不容易嵌入信息的白色区域，并且对于提高提取精度来说将信息I的所有第0到第(N-1)部分信息项分配给最少可能的图像区域(即，划分的图像的最少可能数目)是有效的。 

存储器单元28存储部分信息项和划分的图像的关系，其中部分信息项(由信息划分单元24产生)由信息分配单元25分配给划分的图像(由图像划分单元22产生)。 

详细地，存储器单元28是主存储器单元12或辅助存储器单元13的RAM，并且在二维空间坐标中的划分的图像的位置(i，j)和分配给划分的图像的部分信息项的标识符x(x：从0到N-1的整数)的关系存储在存储器单元28中。 

信息嵌入单元26配置用于根据存储在存储器单元28中的部分信息项和划分的图像的关系将部分信息项嵌入到对应的划分的图像中。 

优选地，信息嵌入单元26的信息嵌入方法可以将信息I嵌入到图像区域中，其中在该图像区域移除嵌入的信息I是困难的，并且可以抑制图形的质量恶化。基于这个目的，图像P1的数据被变换为频率分量，并且信息I被嵌入到特定频率分量中。使用DCT(离散余弦变换)、FFT(快速傅立叶变换)、小波变换等中任意一个来执行频率变换。 

在实现本实施例的信息嵌入功能时，信息嵌入方法不受限制，可以使用任意方法。将描述本实施例的信息嵌入单元26的信息嵌入方法的例子，其使用DCT并且将部分信息项的比特‘0’或比特‘1’嵌入到划分的图像中。 

信息嵌入单元26测量划分的图像中的图片元素的密度值的分布。当测量结果(变化)小于特定阈值时，信息嵌入单元26不将分配的部分信息项嵌入到划分的图像中。 

另一方面，当测量的结果(变化)大于特定的阈值时，信息嵌入单元26执行划分的图像的DCT(频率变换)。例如，当嵌入部分信息项的比特‘0’时，特定系数被设置为+d，以及当嵌入部分信息项的比特‘1’时，特定系数变成-d。在特定系数改变之后，信息嵌入单元26执行频率变化的反DCT(反变换)，使得重新构建包含嵌入的信息的划分的图像。以这种方式，信息嵌入单元26对于图像P1的所有划分的图像重复地执行上述过程。 

在图3B的例子中，图像P1被划分为64(8×8)个单独的划分的图像， 并且生成具有嵌入的信息的划分的图像。在这种情况下，信息嵌入单元26重复执行上述过程以将部分信息项之一嵌入到对应的划分的图像中64次。 

本实施例的信息处理装置100执行下述步骤以实现信息嵌入功能。 

(步骤1)图像P1和信息I的划分 

使得图像划分单元22将输入图像P1划分为多个图像区域，使得生成划分的图像。使得信息划分单元24将输入信息I划分为多个信息项，使得生成部分信息项。 

(步骤2)部分信息项的分配 

使得信息分配单元25将第x部分信息项(x＝(axi+bxj)mod N)分配给图像P1中的位于二维空间坐标(i，j)的划分的图像，并且在存储器单元28中存储划分的图像和部分信息项的关系。 

(步骤3)部分信息项的嵌入 

使得信息嵌入单元26通过使用例如DCT的信息嵌入方法，根据存储在存储器单元28中的划分的图像和部分信息项的关系来将每个分配的部分信息项嵌入到对应的划分的图像中。 

通过上述信息嵌入功能，本实施例的信息处理装置100可以将信息I重复地嵌入到图像中，使得即使其中可以嵌入信息I的图像区域是受限的，信息I的所有部分信息项可以同等的出现。 

在本实施例的信息处理装置100中，信息分配单元25使用公式(1)“x＝(axi+bxj+m)mod N”，其中代入满足条件(1)和(2)的整数a、b和m的各个值和信息I的部分信息项的数目N，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)计算分配给划分的图像的部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)。 

随后，信息分配单元25将划分的图像的位置(i，j)和分配的部分信息项的标识符x的关系存储到存储器单元28中(或者主存储器单元12或辅助存储器单元13的RAM中)。 

图4是用于说明本发明的第一实施例的信息处理装置100中的信息嵌入功能的操作的流程图。 

本实施例的信息处理装置100将来自辅助存储器单元13的信息嵌入处理程序载入到主存储器单元12的RAM中，并且使得控制单元11来执行该程序。 

如图4所示，本实施例的信息嵌入功能使得图像输入单元21输入(或获取)图像P1(S101)，并且使得图像划分单元22将输入图像P1划分为多个划分的图像(S102)。 

信息嵌入功能使得信息输入单元23输入(或获取)信息I(S103)，并使得信息划分单元24将输入信息I划分为多个部分信息项(S104)。 

信息嵌入功能使得信息分配单元25将信息I的所有部分信息项分配给构成图像P1的各个行和各个列的划分的图像(步骤S105)。 

信息嵌入功能使得信息嵌入单元26将图像P1的数据通过DCT转换为频率分量，来执行将信息嵌入到特定频率分量中的处理，以及分配的部分信息项分别嵌入到划分的图像中(S106)。此时，信息I的所有部分信息项被重复地嵌入到容易嵌入信息的图像P1的各个行和列中。 

最后，信息嵌入功能使得图像输出单元27输出具有嵌入的信息I的图像P2(S107)。 

本实施例的信息嵌入功能由图2所示的各个单元构成，并且图4所示的操作由本实施例的信息处理装置100中的控制单元11执行，使得执行在图像P1中重复地嵌入信息I的功能。 

然后参考图5说明从具有嵌入的信息I的图像P2中提取嵌入的信息的图1的本实施例的信息处理装置100中的嵌入的信息提取功能的组成。 

图5表示本发明的第一实施例中的嵌入的信息提取功能的功能组成。 

如图5所示，本实施例的嵌入的信息提取功能包括图像输入单元41、图像划分单元42、信息提取单元43、全部信息形成单元44、提取的信息确定单元45以及存储器单元46. 

图像输入单元41提供将由例如扫描仪的图像读取器读取的其中嵌入了信息I的图像P2输入到信息处理装置100中的功能，该图像读取器通过外部装置接口16连接至本实施例的信息处理装置100。 

图像划分单元42提供将图像输入单元41输入的图像P2划分为多个图像区域(生成多个划分的图像)的功能。图像划分单元42在存储器单元46中存储具有它们的区域标识符的划分的图像。此外，图像划分单元42在存储器单元46中存储划分的图像的数目。 

信息提取单元43提供从由图像划分单元42生成的划分的图像中提取由信息嵌入功能嵌入的信息I的部分信息项的功能。 

例如，当信息I是由信息嵌入功能通过执行DCT并且在划分的图像中嵌入部分信息项而嵌入的时候，信息提取单元43使用与嵌入方法相同的DCT来从划分的图像中提取部分信息项。 

全部信息形成单元44提供计算由信息提取单元43提取的部分信息项的标识符、根据每个计算的标识符将重复提取的部分信息项分类、并且确定用于确定最终部分信息项的候选信息组的功能。信息I被重复地嵌入到图像P2中，并且对于相同的标识符存在每个用作部分信息项的候选的信息项。从候选信息组中确定最终部分信息项。 

在全部信息形成单元44中，通过使用由信息嵌入功能在将部分信息项分配给划分的图像的时候使用的公式1，基于二维空间坐标中的划分的图像的位置(i，j)来计算提取的部分信息项的标识符。 

提取的信息确定单元45提供基于由全部信息形成单元44确定的候选信息组中的为了每个信息内容计算的似然因子来确定最终部分信息项、基于最终部分信息项确定最终提取的信息(即，嵌入在图像P2中的信息)的功能。 

在信息提取单元43中，计算基于±d距离从特定DCT系数和相同的标识符中提取部分信息项的似然性(将出现部分信息项的概率)、并且提取的信息确定单元45将计算的结果确定为部分信息项的似然性。 

当似然性被考虑作为似然因子时，提取的信息确定单元45通过使用最大似然估计方法基于计算的似然因子对每个标识符确定部分信息项，并且确定最终提取的信息。 

本实施例的嵌入的信息提取功能由图5所示的功能组成构成，并且为了实现从其中重复地嵌入信息I的图像P2中提取嵌入的信息I的功能，使得本实施例的信息处理装置100的控制单元11执行图7所示的过程。 

图6是用于说明本发明的第一实施例中确定提取的部分信息项的方法的图表。 

图像划分单元42配置用于将输入图像P2划分为多个图像区域(生成多个划分的图像)。 

在图像划分单元42中，根据部分信息项的数目N以及和信息嵌入功能划分输入图像P1时相同的划分的图像的大小和形式来划分图像P2。 

部分信息提取单元43配置用于从图像划分单元42产生的划分的图像中提取由信息嵌入功能嵌入的信息I的部分信息项。 

例如，部分信息提取单元43中的嵌入的信息提取方法使用DCT用于信息提取，这与在划分的图像中嵌入信息I时信息嵌入功能的信息嵌入方法的信息提取相同。假设将DCT执行为部分信息提取单元43使用的嵌入的信息提取方法的例子，将说明从其中嵌入部分信息项的比特‘0’或比特‘1’的划分的图像中提取信息的方法。 

部分信息提取单元43执行划分的图像的DCT(频率变换)。当特定的DCT系数充分地接近+d时，部分信息提取单元43提取由比特‘0’构成的部分信息项，并且当特定DCT系数充分地接近-d时，部分信息提取单元43提取由比特‘1’构成的部分信息项。部分信息提取单元43对于从输入图像P2中产生的所有划分的图像执行这样的过程。 

提取的信息生成单元45配置用于基于由部分信息提取单元43提取的部分信息项在图像P2中生成嵌入的信息I。 

提取的信息生成单元45在由信息嵌入功能将部分信息项分配给划分的图像的时候使用公式1：“x＝(axi+bxj+m)mod N”，并且基于二维空间坐标中的划分的图像的位置(i，j)来计算由部分信息提取单元43提取的每个部分信息项的标识符x。 

然后，提取的信息生成单元45根据每个计算的标识符将重复提取的部分信息项分类，并且生成候选信息组以确定最终部分信息项。因为信息I是被重复地嵌入到图像P2中，对于相同的标识符可以存在每个都用作部分信息项的候选的两个或多个信息项。因此，从候选信息组确定最终部分信息项。 

假设信息I被划分为N项，并且从位于坐标值(i，j)的划分的图像中提取的部分信息项是根据公式(1)计算的标识符x的部分信息项。如图6所示，根据每个标识符(#0-#N-1)将提取的部分信息项分类，并且组成从图像P2提取的全部信息(提取的信息组)。 

当由部分信息提取单元43提取部分信息项时，提取的信息生成单元45 计算特定DCT系数距±d的距离以及具有相同的标识符的每个提取的信息项的似然因子(该似然因子表示部分信息项出现的概率)，并且基于计算的似然因子从部分信息项的候选中确定最终部分信息项。 

假设以相同标识符提取的部分信息项的似然因子是部分信息项的似然因子，对于在图6的例子中的部分信息项的标识符#0，第一次提取为比特‘0’的部分信息项的似然因子是0.8，第二次提取为比特‘0’的部分信息项的似然因子是0.7，第三次提取为比特‘0’的部分信息项的似然因子是(1-0.6)，以及第四次提取为比特‘0’的部分信息项的似然因子是(1-0.7)。 

此外，以标识符#0第一次提取为比特‘1’的部分信息项的似然因子是(1-0.8)，以标识符#0第二次提取为比特‘1’的部分信息项的似然因子是(1-0.7)，以标识符#0第三次提取为比特‘1’的部分信息项的似然因子是0.6，以及以标识符#0第四次提取为比特‘1’的部分信息项的似然因子是0.7。 

因此，提取的信息生成单元45计算对应于每个比特‘0’情况和比特‘1’情况的提取次数的提取的部分信息项的似然因子的积，并且比较比特‘0’情况和比特‘1’情况之间的乘法结果。结果，提取的信息生成单元45将具有更大的乘法结果的提取的部分信息项确定为最终部分信息项(最大似然估计方法)。 

详细地，在图6的例子中的部分信息项标识符#0的情况下，比特‘0’情况的似然因子的乘法结果被设置为0.0672(＝0.8×0.7×(1-0.6)×(1-0.7))，比特‘1’情况的似然因子的乘法结果被设置为0.0252(＝(1-0.8)×(1-0.7)×0.6×0.7)。因此，比特‘0’情况的乘法结果大于比特‘1’情况的乘法结果(0.0672＞0.0252)，对于具有标识符#0提取的部分信息项的最终提取的信息项被确定为比特‘0’。 

以这种方式，基于提取的信息项的似然因子确定每个标识符的最终提取的部分信息项，并且提取的信息生成单元45如在图6的例子中那样生成最终提取的信息(即，嵌入在图像P2中的信息I)。 

如上所述，本实施例的信息处理装置100执行下述步骤以实现嵌入的信息提取功能。 

(步骤1)图像P2的划分 

使得图像划分单元42将输入图像P2划分为多个图像区域，使得生成划分的图像。 

(步骤2)部分信息项的提取 

使得部分信息提取单元43通过使用例如DCT的嵌入的信息提取方法从划分的图像中提取嵌入的信息的部分信息项。当部分信息提取单元43提取部分信息项时，使得提取的信息生成单元45计算特定DCT系数距±d的距离以及具有相同标识符的每个提取的信息项似然因子。 

(步骤3)提取的信息的生成 

(步骤3-1)部分信息项的确定 

使得提取的信息生成单元45使用由信息嵌入功能将部分信息项分配给划分的图像时使用的公式(1)“x＝(axi+bxj+m)mod N”，并且基于二维空间坐标中的划分的图像的位置(i，j)计算由部分信息提取单元43提取的每个部分信息项的标识符x。 

然后，使得提取的信息生成单元45根据每个计算的标识符将重复提取的部分信息项分类，并且生成信息组，其表示用于确定最终部分信息项的候选。结果，使得提取的信息生成单元45基于计算的提取的信息的似然因子来从部分信息项的候选中确定最终部分信息项。 

(步骤S3-2)提取的信息的生成 

使得提取的信息生成单元45对于每个标识符确定最终部分信息项，并且生成最终提取的信息(即，嵌入在图像P2中的信息I)。 

以这种方式，本实施例的信息处理装置100通过使用上述嵌入的信息提取功能基于提取的信息的似然因子对于每个标识符确定最终部分信息项，并且可能从其中重复嵌入信息I的图像P2中以足够的精度提取嵌入的信息I。 

信息处理装置100使用的公式(1)“x＝(axi+bxj+m)mod N”，其中代入整数a、b和m的各个值以及信息I的部分信息项的数目N，这与信息嵌入功能中是相同的，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)计算从划分的图像中提取的部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)。 

随后，信息处理装置100根据每个计算的标识符将提取的信息项分类，并且生成表示用于确定最终部分信息项的候选的信息组。此时，表示用于确定最 终部分信息项的候选并且对于每个计算的标识符检测的信息组以列表等的形式临时存储在存储器单元46中(或主存储器单元12的RAM中)。 

在本实施例的信息处理装置100中，对于用于确定选定的标识符x的最终部分信息项的候选的信息项，本实施例的信息处理装置100计算可能为比特‘0’的候选的似然因子的积以及可能为比特‘1’的候选的似然因子的积。 

信息处理装置100比较比特‘0’情况和比特‘1’情况之间的乘法结果，并且将具有更大的乘法结果的提取的部分信息项确定为最终部分信息项。 

图7是用于说明本发明的第一实施例中的嵌入的信息提取功能的操作的流程图。 

本实施例的信息处理装置100将来自辅助存储器单元13的嵌入的信息提取处理程序载入到主存储器单元12的RAM中，并且使得控制单元11执行该程序。 

本实施例的嵌入的信息提取功能使得图像输入单元41输入其中嵌入了信息I的图像P2(S301)，并且使得图像划分单元42将输入图像P2划分为多个图像区域(S302)。 

然后，嵌入的信息提取功能使得信息提取单元43执行划分的图像的DCT，并且提取由信息嵌入功能嵌入的信息I的部分信息项(S303)。 

然后，嵌入的信息提取功能使得全部信息形成单元44使用信息嵌入功能在将部分信息项分配给划分的图像时使用的公式1来计算基于二维空间坐标中的划分的图像的位置(i，j)提取的部分信息项的标识符。 

随后，嵌入的信息提取功能使得全部信息形成单元44根据每个计算的标识符将重复提取的部分信息项分类，并且确定用于确定最终部分信息项的候选信息组(S304)。 

最后，嵌入的信息提取功能使得提取的信息确定单元45来计算似然因子(其为由全部信息形成单元44确定的候选信息组的似然因子)，通过使用最大似然估价方法基于计算的似然因子对于每个标识符确定部分信息项，并且确定最终提取的信息(S305)。 

在上面的实施例中已经说明了将嵌入的信息项分配给以方格状布置的划分的图像。下面，参考图8说明将嵌入的信息分配给两页或更多页的划分的图 像或以非方格状布置的划分的图像的方法。 

图8表示在本发明的第一实施例的变型例中将部分信息项分配给两页或更多页的划分的图像的状态的例子。 

在该变型例中，由第一实施例的信息嵌入功能对于两页或更多页执行部分信息项的分配。此时，信息处理装置的信息嵌入功能使得信息分配单元25将第x部分信息项(其由公式：x＝(axi+bxj+cxk+m)mod N确定)分配给位于图像P1中的二维空间坐标(i，j)的划分的图像，并且在存储器单元28中存储划分的图像和部分信息项的关系。在上述公式中，“a”、“b”、“i”、“j”和“m”与第一实施例中相同，“k”是页数，并且“c”是具有满足第一实施例的信息嵌入功能中的条件1的整数值的预定整数，即信息I的部分信息项的数目N和预定整数c是互质的。 

在图8的例子中，信息I的部分信息项的数目N被设置为N＝17，假设信息I包括17比特的信息，多个页的划分的图像位于4行4列的二维空间中，满足条件(1)和(2)的预定整数a、b、c和m被设置为a＝5、b＝3、c＝2以及m＝0，并且由信息分配单元25使用的公式(1)被设置为“x＝(5i+3j+2k)mod 17”。 

从图8显而易见，信息分配单元25基于第k页的划分的图像的坐标值(i，j)通过使用公式“x＝(5i+3j+2k)mod 17”计算分配给位于二维坐标(i，j)的第k页的划分的图像的部分信息项的标识符x(x：从0到16的整数值)。 

结果，信息分配单元25基于计算的标识符x将信息I的所有第0到第16部分信息项分配给对应于位于二维空间坐标中相同位置的各个页的每个划分的图像。 

例如，第0部分信息项(0＝(5×0+3×0+2×0)mod 17)被分配给位于(0，0)的第一页(k＝0)的划分的图像，第2部分信息项(2＝(5×0+3×0+2×1)mod 17)被分配给位于(0，0)的第二页(k＝1)的划分的图像，以及第4部分信息项(4＝(5×0+3×0+2×2)mod 17)被分配给位于(0，0)的第三页(k＝2)的划分的图像。所有第0到第16部分信息项出现在最多第17页(k＝16)的划分的图像组中。 

如图8所示，分配给对应于相同位置的每页的划分的图像组中各个划分的 图像的第0到第16部分信息项的校准(或者对应于相同位置的每页的划分的图像中出现的部分信息项的顺序)不同。信息I的所有部分信息项被统一分配给两页或更多页的划分的图像。 

本变型例的信息分配单元25使用满足条件(1)的公式“x＝(axi+bxj+cxk+m)mod N”将部分信息项分配给划分的图像，其使得信息I的所有部分信息项被统一分配给每页的相同位置(坐标值(i，j))的划分的图像。 

因此，本变型例的信息分配单元25可以在两页或更多页上同等地分配信息I的所有部分信息项，并且可以改善每个部分信息项的提取精度。这个分配部分信息项的方法可以有利地用于在例如演讲数据的其中相同位置出现相同字符或图形的文档文件中同等地嵌入信息I。因为在两页或更多页中嵌入信息I，被嵌入的信息的数量可以增加，并且嵌入的信息I的提取精度可以提高。 

图9表示在本发明的第一实施例的变型例中部分信息项被分配给以三角形格状布置的划分的图像的状态的例子。 

图10表示在本发明的第一实施例的变型例中部分信息项被分配给在极坐标上的划分的图像的状态的例子。 

在图9的例子中，每个三角形中的(i，j)表示划分的图像的标识符，紧邻三角形标识符下面的数字表示分配给三角形的划分的图像的部分信息项的标识符。 

在图9的例子中，要被嵌入的信息I被划分为五个部分信息项，并且第x部分信息项(x＝(3i+4j)mod 5)被分配给位于二维空间坐标(i，j)的三角形的划分的图像。 

在图10的例子中，每个区域中的(i，j)表示区域的标识符，紧邻区域标识符下面的数字表示被分配给该区域的部分信息项的标识符。 

在图10的例子中，要被嵌入的信息I被划分为四个部分信息项，并且第x部分信息项(x＝(i+3j)mod 4)被分配给位于极坐标(i，j)的划分的图像(区域)。 

在这个变型例中，可以使用划分图像P1的任意方法，并且通过划分方法以及二维空间坐标(i，j)的分配使得所有部分信息项可以出现在二维空间坐标(i，j)之一的轴向上。即，可以和其中可以嵌入信息I的图像P1的区域的 出现的模式一致地来进行区域划分和坐标分配。 

上述例子的二维空间坐标(i，j)连续变化。可选地，标识符(i，j)可以用于不连续变化而不给出特定坐标。所有的划分的图像不用必须具有相同的形式。其中执行区域划分的空间可以不是图片元素空间而是频率空间。 

图11表示信息处理系统的组成，具有本实施例的信息嵌入和嵌入的信息提取功能的信息处理装置100连接至该信息处理系统。 

图11的信息处理系统包括计算机终端(信息处理装置)PC1，其具有本实施例的信息嵌入和嵌入的信息提取功能；计算机终端PC2，读取其中嵌入了信息I的图像P1或具有嵌入的信息I的图像P2的扫描仪(图像读取器)SCN连接至该计算机终端PC2；计算机终端PCn，其输入要被嵌入的信息I；以及打印机(图像形成装置)PRN，其输出具有嵌入的信息I的图像P2。信息处理系统的各个终端连接至网络(数据通讯网)90，其由例如LAN或WAN的有线或无线传输线构成。 

由于信息处理系统的上述组成，即使信息处理装置100不具有要被嵌入的信息I的输入功能或者其中嵌入了信息I的图像P1和具有嵌入的信息I的图像P2的输入功能，对于本实施例的信息处理系统可以执行第一实施例的信息嵌入和嵌入的信息提取功能。 

在上述例子中，只有一个信息处理装置PC1具有信息嵌入和嵌入的信息提取功能。可选地，信息处理系统可以被布置使得分开的信息处理装置100具有信息嵌入功能和嵌入的信息提取功能。 

下面将描述本发明的第二实施例。 

在本实施例的信息处理装置中，考虑其中嵌入信息的图像的旋转，并且当图像被旋转90度时，可以执行信息嵌入功能和嵌入的信息提取功能。 

类似于第一实施例，本实施例的信息嵌入功能包括图像划分单元22、信息划分单元24、信息分配单元25、存储器单元28、信息嵌入单元26。本实施例和第一实施例的不同之处在于本实施例的信息分配单元25执行对应于旋转了90度的图像的部分信息项的分配。 

图12表示本发明第二实施例中其中分配了部分信息项的图像被旋转90度的状态的例子。 

类似于第一实施例，本实施例的信息分配单元25被布置以通过使用公式(1)将第x部分信息项(x＝(axi+bxj+m)mod N)分配给位于图像P1中的二维空间坐标(i，j)的划分的图像。 

然而，为了适用于旋转了90度的图像，在公式(1)中确定整数a和b的方法(整数a和b满足的条件)不同于第一实施例。信息分配单元25使用的整数a和b必须满足以下条件(1)和(2)。 

条件(1)： 

信息I的部分信息项的数目N和预定整数a是互质的，并且信息I的部分信息项的数目N和预定整数b是互质的。在此的表述“互质”意味着信息I的部分信息项的数目N和预定整数a或b的最大公因子被设置为1。 

条件(2)： 

信息I的部分信息项的数目N和预定整数a和b必须满足以下公式(4)： 

0＝(a²+b²)(mod)N    (4) 

本实施例的信息分配单元25使用公式1，其中代入满足条件(1)和条件(2)的整数a和b的值、整数m的值以及信息I的部分信息项的数目N，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)来计算分配给划分的图像的部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)。 

在图12的例子中，信息I的部分信息项的数目N被设置为N＝17，假设信息I包括17比特的信息，划分的图像位于17行17列的二维空间中，满足条件(1)的预定整数a、b和m被设置为a＝5，b＝3和m＝0，并且由本实施例的信息分配单元25使用的公式1被设置为“x＝(5i+3j)mod 17”。然而，由于描述的原因，在图12中仅显示了9行9列的部分划分的图像(17行17列的划分的图像的部分)。 

如图12的“0度旋转”的信息分配状态所示，本实施例的信息分配单元25使用公式1“x＝(5i+3j)mod 17”，基于划分的图像的坐标值(i，j)计算分配给位于(i，j)的划分的图像的部分信息项的标识符x(x：从0到16的整数)，并且基于每个计算的标识符x将信息I的所有第0到第16部分信息项分配给以行列布置的连续的划分的图像。 

结果，如图12所示，每次重复地嵌入第0到第16部分信息项时，分配给 每个划分的图像的第0到第16部分信息项的校准不同，并且信息I的所有部分信息项被统一地分配。 

以这种方式，本实施例的信息分配单元25被布置以通过使用满足条件(1)的公式(1)来将部分信息项分配给划分的图像，并且，类似于第一实施例，信息I的所有部分信息项可以被同等地分配，并且可以改善每个部分信息项的提取精度。 

如图12的“90度旋转”的信息分配状态所示，信息分配单元25被布置以将部分信息项分配给划分的图像，使得即使具有嵌入的信息I的图像P2被旋转90度，其中嵌入了部分信息项的划分的图像的相对位置在二维空间保持不变。 

详细地，在图12的“0度旋转”的例子中，信息I的第13、第15和第0部分信息项被分别分配给位于(3，5)、(4，4)、(5，3)的三个划分的图像。相反，在图12的“90度旋转(逆时针)”的例子中，信息I的第13、第15和第0部分信息项被分别分配给位于(3，3)、(4，4)、(5，5)的三个划分的图像。 

以这种方式，本实施例的信息分配单元25使用满足条件(1)和(2)的公式(1)，并且将部分信息项分配给划分的图像，使得即使具有嵌入的信息I的图像P2被旋转90度，其中嵌入了部分信息项的划分的图像的相对位置在二维空间保持不变。 

本实施例的信息嵌入功能可以通过使用信息分配单元25将信息I的所有部分信息项分配给构成图像P1的各个行和列的划分的图像，并且可以将部分信息项分配给划分的图像，使得即使当其中嵌入了信息I的图像P2被旋转90度时也可以以足够的精度提取嵌入的信息I的所有部分信息项。 

类似于第一实施例，本实施例的嵌入的信息提取功能包括图像划分单元42、部分信息提取单元43以及提取的信息生成单元45。本实施例和第一实施例的不同之处在于本实施例的提取的信息生成单元45执行对应于旋转了90度的图像的提取的信息的生成。 

图13是用于说明在本发明的第二实施例中确定从旋转了90度的图像中提取的部分信息项的方法的图表。 

本实施例的提取的信息生成单元45和第一实施例中的提取的信息生成单元45的相同之处在于其基于提取的部分信息项生成嵌入在图像P2中的信息I。然而，为了适用于旋转了90度的图像，计算提取的部分信息项的标识符的方法与使用公式(1)的第一实施例中的方法不同。 

本实施例的提取的信息生成单元45被布置以计算从旋转的图像P2中提取的部分信息项的标识符x，假设图像P2被旋转0度、90度、180度或270度。 

用于由本实施例的提取的信息生成单元45计算部分信息项的标识符的公式如下： 

在0度旋转情况下， 

x＝(axi+bxj+m)mod N    (1-1) 

在90度旋转情况下， 

x＝(bxi-axj+m)mod N    (1-2) 

在180度旋转情况下， 

x＝(-axi-bxj+m)mod N   (1-3) 

在270度旋转情况下， 

x＝(-bxi+axj+m)mod N   (1-4) 

提取的信息生成单元45使用上述公式(1-1)到(1-4)并且基于二维空间坐标中划分的图像的位置(i，j)对于具有嵌入的信息I的图像P2的0度旋转、90度旋转、180度旋转和270度旋转的每种情况计算提取的部分信息项的标识符x。 

然后，类似于第一实施例，提取的信息生成单元45根据每个计算的标识符将重复提取的部分信息项分类，并且对于四种旋转模式的每一种生成用于确定最终部分信息项的候选信息组。 

结果，提取的信息生成单元45基于类似于第一实施例的提取的信息项的似然因子对于每个标识符确定候选提取的部分信息项，并且如图13所示生成对应于每个标识符的四个旋转模式的候选提取的信息项(其包括四个信息项：对于0度旋转模式的第一候选提取的信息项，对于90度旋转模式的第二候选提取的信息项，对于180度旋转模式的第三候选提取的信息项，对于270度旋转模式的第四候选提取的信息项)。 

以这种方式，由于假设图像旋转90度的四种模式，本实施例的提取的信息生成单元45生成多个候选提取的信息项。 

然后，本实施例的提取的信息生成单元45从四个生成的信息项中确定具有最大似然因子的信息项作为最终提取的信息。基于这个目的，信息嵌入单元26被布置以当部分信息项被嵌入到划分的图像中时将特定信号加入到部分信息项中(例如，预定数据‘0’或‘1’被加入到每个部分信息项的最低比特位)。测量在提取部分信息项时特定信号的可重复性。基于测量的可重复性生成每个信息项的似然因子。基于似然因子确定最终提取的信息。 

详细地，如图13的例子，假设第一候选提取的信息的似然因子是0.287，第二候选提取的信息的似然因子是0.211，第三候选提取的信息的似然因子是0.252，第四候选提取的信息的似然因子是0.672。比较四个信息项(第一到第四提取的信息项)的似然因子(0.672＞0.287＞0.252＞0.211)。因为如图13所示，第四候选提取的信息的似然因子是最大的，第四候选提取的信息被确定为最终提取的信息。 

图14是用于说明本发明的第二实施例中从旋转了90度的图像中确定最终部分信息项的方法的流程图。图14所示的过程等效于图7所示的步骤S304。 

本实施例的信息处理装置100选择位于图像P2的二维空间坐标(i，j)的划分的图像(S601)。 

然后，信息处理装置100使用公式(1-1)“x＝(axi+bxj+m)mod N”，其中代入整数a、b、m的值和信息I的部分信息项的数目N，其与在信息嵌入功能中一样，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)计算从划分的图像提取的并且假设0度旋转的部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)(S602)。 

然后，信息处理装置100使用公式(1-2)“x＝(bxi-axj+m)mod N”，其中代入整数a、b、m的值和信息I的部分信息项的数目N，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)计算从划分的图像提取的并且假设90度旋转的部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)(S603)。 

然后，信息处理装置100使用公式(1-3)“x＝(-axi-bxj+m)mod N”，其中代入整数a、b、m的值和信息I的部分信息项的数目N，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)计算从划分的图像提取的并且假设180度旋转的部分信 息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)(S604)。 

然后，信息处理装置100使用公式(1-4)“x＝(-bxi+axj+m)mod N”，其中代入整数a、b、m的值和信息I的部分信息项的数目N，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)计算从划分的图像提取的并且假设270度旋转的部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)(S605)。 

信息处理装置100根据每个计算的标识符将重复提取的信息项分类，并且生成信息项，其为用于确定四个旋转模式的每一个的最终部分信息项的候选。此时，用于确定对于每个标识符重叠的最终部分信息项的候选的信息以列表等的形式被临时存储在主存储器单元12的RAM中。 

信息处理装置100确定是否选择了图像P2的所有划分的图像(S606)。 

当在步骤S606中选择了所有划分的图像时，信息处理装置100判定图像P2的所有部分信息项的提取完成，并且结束该过程。 

当在步骤S606中没有选择所有划分的图像，信息处理装置100对于没有被选择的划分的图像执行步骤S602到S605直到选择了图像P2的所有划分的图像。 

图15是用于说明在本发明的第二实施例中从旋转了90度的图像中生成的提取的信息项确定最终提取的信息的过程的流程图。图15所示的过程等效于图7所示的步骤S305。 

本实施例的信息处理装置100选择候选信息组之一用于确定对于四个旋转模式的每一个生成的最终部分信息项(S701)。 

然后，信息处理装置100在选定的候选信息组中选择部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)(S702)。 

然后，对于用于确定选定的标识符x的最终部分信息项的候选的信息项，信息处理装置100计算可能为比特‘0’的候选的似然因子的积和可能为比特‘1’的候选的似然因子的积(S703)。 

信息处理装置100比较比特‘0’情况和比特‘1’情况之间似然因子的乘法结果，并且将具有更大乘法结果的提取的部分信息项确定为最终部分信息项(S704)。 

信息处理装置100确定是否选择了嵌入在图像P2中的信息I的部分信息 项的所有标识符x(S705)。 

当在步骤S705没有选择部分信息项的所有标识符x时，信息处理装置100对于未选择标识符x的部分信息项执行步骤S703和S704直到选择了部分信息项的所有标识符x。 

当在步骤S705中选择了部分信息项的所有标识符x时，信息处理装置100判定对于所有标识符确定了最终部分信息项并且生成四个候选信息组之一中的提取的信息项，并且计算生成的提取的信息项的似然因子(S706)。 

然后，信息处理装置100确定是否选择了所有四个候选信息组(S707)。 

当在步骤S707中没有选择所有四个候选信息组时，信息处理装置100对于未选择的候选信息组执行步骤S702到S706直到选择了所有四个候选信息组。 

当在步骤S707中选择了所有四个候选信息组时，信息处理装置100比较四个提取的信息项的似然因子，并且将具有最大似然因子的提取的信息项确定为最终提取的信息(S708)。 

图16表示在本发明的第二实施例的变型例中具有分配的部分信息项的图像被旋转90度的状态的例子。 

与第二实施例不同，本变型例的信息嵌入功能被布置使得为了适用于被旋转了90度的图像，信息分配单元25使用不同的方法来确定公式(1)中的整数a和b。 

由本变型例的信息分配单元25使用的整数a和b必须满足如下条件(1)和(2′)。 

条件(1)： 

信息I的部分信息项的数目N和整数a是互质的，并且信息I的部分信息项的数目N和整数b是互质的。在此的表述“互质”意味着信息I的部分信息项的数目N和整数a或b的最大公因子被设置为1。 

条件(2′)： 

整数a的平方和整数b的平方的和(a²+b²)以及信息I的部分信息项的数目N是互质的。在此“互质”意味着数目N和(a²+b²)的最大公因子被设置为1。 

本变型例的信息分配单元25使用公式(1)，其中代入满足条件(1)和条件(2′)的整数a和b的值、整数m的值以及信息I的部分信息项的数目N，并且基于划分的图像的坐标值(i，j)来计算分配给划分的图像的部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)。 

在图16的例子中，信息I的部分信息项的数目N被设置为N＝13，假设信息I包括13比特的信息，划分的图像位于13行13列的二维空间中，满足条件(1)和(2′)的预定整数a、b和m被设置为a＝5，b＝3和m＝0，并且由本实施例的信息分配单元25使用的公式1被设置为“x＝(5i+3j)mod 13”。然而，由于描述的原因，在图16中仅显示了9行9列的部分划分的图像(13行13列的划分的图像的部分)。 

如图16的“0度旋转”的信息分配状态所示，本实施例的信息分配单元25使用公式(1)“x＝(5i+3j)mod 13”，基于划分的图像的坐标值(i，j)计算分配给位于(i，j)的划分的图像的部分信息项的标识符x(x：从0到12的整数)。 

然后，信息分配单元25基于每个计算的标识符x将信息I的所有第0到第12部分信息项分配给以行列布置的连续的划分的图像。 

结果，如图16所示，每次重复地嵌入第0到第12部分信息项时，分配给每个划分的图像的第0到第12部分信息项的校准不同，并且信息I的所有部分信息项被统一地分配。 

以这种方式，信息分配单元25被布置以通过使用满足条件(1)的公式(1)来将部分信息项分配给划分的图像，类似于第一实施例，信息I的所有部分信息项可以被同等地分配，并且可以改善每个部分信息项的提取精度。 

如图16的“90度旋转”的信息分配状态所示，信息分配单元25被布置以将部分信息项分配给划分的图像，使得在具有嵌入的信息I的图像P2被旋转90度之后，信息I的所有部分信息项出现在对应于旋转之前相同的标识符的部分信息项被重复嵌入的位置的二维空间的位置上。 

详细地，在图16的“0度旋转”的例子中，信息I的第0部分信息项被重复分配给位于(0，0)、(2，1)、(4，2)、(6，3)和(8，4)的五个划分的图像中。相反，在图16的“90度旋转(逆时针)”的例子中，信息I的第11、 第10、第9、第8和第7部分信息项被分配给位于(0，0)、(2，1)、(4，2)、(6，3)和(8，4)的五个划分的图像。即，具有嵌入的信息I的图像P2被旋转90度之后，信息I的所有部分信息项出现在对应于旋转之前相同的标识符的部分信息项被重复嵌入的位置的二维空间的位置上。 

信息分配单元25使用满足条件(1)和(2′)的公式(1)，并且将部分信息项分配给划分的图像，使得即使具有嵌入的信息I的图像P2被旋转90度，在二维空间坐标中，部分信息项被分配给划分的图像，使得可以出现与旋转前的相同标识符的部分信息项的布置相同的布置而嵌入的信息I的所有部分信息项。 

因此，即使当图像旋转90度时，由信息分配单元25将部分信息项分配给划分的图像，从而可以以足够的精度提取嵌入的信息I的所有部分信息项。 

然后，图17是用于说明本发明的第二实施例的变型例中确定从旋转了90度的图像中提取的部分信息项的方法的图表。 

本变型例和第二实施例的不同之处在于嵌入的信息提取功能使用从第一到第四候选提取的信息项之中确定最终提取的信息的方法。在本变型例中生成第一到第四候选提取的信息项的方法和前面描述的相同。 

如在图16所示的90度旋转之后从部分信息项显而易见，当比特‘0’的似然性和比特‘1’的似然性在旋转了90度和270度的图像P2的嵌入的信息I中为几乎相同的水平时，第二和第四候选提取的信息项(90度旋转和270度旋转)的似然因子是比较大的。 

考虑到上述情况，本变型例的提取的信息生成单元45被如下布置。首先，提取的信息生成单元45比较四个候选提取的信息项(假设图像旋转90度)的似然因子(A1到A4)，并且选择具有较大似然因子的两个候选提取的信息项。在图17的例子中，因为A2＝A4＞A1＝A3，选择第二和第四候选提取的信息项。 

然后，本变型例的提取的信息生成单元45计算选定的两个候选提取的信息项的可重复性因子(B)。每个可重复性因子表示提取的信息项的特定信号的可重复性。提取的信息生成单元45比较两个候选提取的信息项的可重复性因子(B)，并且将具有更大的可重复性因子的提取的信息项确定为最终提取的信息。在图17的例子中，因为B2＜B4，将第四候选提取的信息项确定为最 终提取的信息。 

详细地，在图17的例子中，第一和第三候选提取的信息项的似然因子(A1、A3)为0.0119，第二和第四候选提取的信息项的似然因子(A2、A4)为0.0457。通过比较第一到第四候选提取的信息项的似然因子(A1-A4)(0.0119＜0.0457)，首先选择具有更大似然因子(A2、A4)的第二和第四候选提取的信息项。 

然后，在图17的例子中，计算选定的信息项的可重复性因子，使得第二候选提取的信息项的可重复性因子(B2)是0.432，以及第四候选提取的信息项的可重复性因子(B4)是0.677。通过比较第二候选提取的信息项的可重复性因子(B2)和第四候选提取的信息项的可重复性因子(B4)(0.432＜0.677)，将具有更大可重复性因子(B4)的第四候选提取的信息项确定为最终提取的信息。 

图18是用于说明本发明的第二实施例的变型例中确定从旋转了90度的图像生成的提取的信息项中确定最终提取的信息的过程的流程图。图18所示的过程等效于图7中步骤S305。 

本变型例的信息处理装置100选择候选信息组之一用于确定对于四个旋转模式的每一个生成的最终部分信息项(S801)。 

然后，信息处理装置100在选定的候选信息组中选择部分信息项的标识符x(x：从0到(N-1)的整数)(S802)。 

然后，对于用于确定选定的标识符x的最终部分信息项的候选的信息项，信息处理装置100计算可能为比特‘0’的候选的似然因子的积和可能为比特‘1’的候选的似然因子的积(S803)。 

信息处理装置100比较比特‘0’情况和比特‘1’情况之间似然因子的乘法结果，并且将具有更大乘法结果的提取的部分信息项确定为最终部分信息项(S804)。 

信息处理装置100确定是否选择了嵌入在信息P2中的信息I的部分信息项的所有标识符x(S805)。 

当在步骤S805没有选择部分信息项的所有标识符x时，信息处理装置100对于未选择标识符x的部分信息项执行步骤S803和S804直到选择了部分信息项的所有标识符x。 

当在步骤S805中选择了部分信息项的所有标识符x时，信息处理装置100判定对于所有标识符确定了最终部分信息项并且生成四个候选信息组之一中提取的信息项，并且计算生成的提取的信息项的似然因子(A)(S806)。例如，在这个步骤计算的似然因子(A)是提取的部分信息项的比特‘0’或比特‘1’的似然因子的积。 

然后，信息处理装置100确定是否选择了所有四个候选信息组(S807)。 

当在步骤S807中没有选择所有四个候选信息组时，信息处理装置100对于未选择的候选信息组执行步骤S802到S806直到选择了所有四个候选信息组。 

当在步骤S807中选择了所有四个候选信息组时，信息处理装置100比较四个提取的信息项的似然因子(A)，并且选择具有更大似然因子的两个提取的信息项(S808)。 

然后，信息处理装置100计算选定的两个提取的信息项的可重复性因子(B)(S809)。 

信息处理装置100比较两个提取的信息项的计算的可重复性因子，并且将具有更大可重复性因子的提取的信息项确定为最终提取的信息(S810)。 

本发明的信息嵌入和嵌入的信息提取功能不仅可应用于静态图像，还可以应用于视频、数字音频、文字等的多媒体数据。在视频中嵌入信息I的情况下，视频信息被划分为长、宽和时间的三维空间，并且三维标识符与其相关联。向每个划分的视频项分配部分信息项，该部分信息项是基于当整数m与标识符和特定整数矢量θ的内积的和除以信息I的部分信息项的数目N时获得的余数的值来确定的。如果此时数目N和整数矢量θ的各个分量是互质的，所有部分信息项出现在沿着标识符的坐标轴的方向上。在数字音频中嵌入信息I的情况下，音频信息被划分为时间和频率的二维空间中的多个区域。嵌入信息I的方法可以考虑使用二维标识符。在文字中嵌入信息的情况下，嵌入信息I的方法可以考虑使用指示包括章、段、句、词等之一的树状结构分层级的标识符。 

本发明的信息嵌入和嵌入的信息提取功能可应用于其中图像、视频、数字音频、文字等共同存在的多媒体数据。在这种情况下，通过将指示多媒体数据中包含的数据的种类的一维标识符加入到上述信息I的部分信息项的标识符来生成独特的标识符。 

Claims (10)

1.一种信息处理装置，其将从预定信息产生的多个部分信息项嵌入到图像中，包括：

图像划分单元，用于将两页或更多页的图像划分为多个格状的划分的图像以生成划分的图像；

信息划分单元，用于将所述预定信息划分为多个部分信息项；

信息分配单元，用于将部分信息项分配给由图像划分单元生成的划分的图像；其中，信息分配单元将所有部分信息项分配给位于预定方向的划分的图像的集合，信息分配单元进一步将所有部分信息项分配给对应于位于二维空间坐标中相同位置的各个页的每个划分的图像；以及

信息嵌入单元，用于将由信息分配单元分配的部分信息项嵌入到划分的图像中。

2.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中信息分配单元将所有部分信息项分配给位于相互不同方向的每一个划分的图像的集合。

3.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中图像划分单元将图像划分为多个方格状的划分的图像，并且信息分配单元将所有部分信息项分配给位于构成格状的行或列中的划分的图像的集合。

4.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中信息分配单元将每个部分信息项多次分配给划分的图像的集合，并且将所有部分信息项分配给连续的划分的图像。

5.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中，划分的图像的数目等于或大于部分信息项的数目。

6.一种信息处理方法，其将从预定信息产生的多个部分信息项嵌入到图像中，包括：

a)图像划分步骤，将两页或更多页的图像划分为多个格状的划分的图像以生成划分的图像；

b)信息分配步骤，将部分信息项分配给在图像划分步骤中生成的划分的图像；以及

c)信息嵌入步骤，将在信息分配步骤中分配的部分信息项嵌入到划分的图像中，

其中信息分配步骤用于将所有部分信息项分配给位于预定方向的划分的图像的集合；

所述方法进一步包括：

d)信息划分步骤，将所述预定信息划分为多个部分信息项，其中，在步骤a)和b)之间执行步骤d)；

其中信息分配步骤进一步用于将所有部分信息项分配给对应于位于二维空间坐标中相同位置的各个页的每个划分的图像。

7.根据权利要求6所述的信息处理方法，其中信息分配步骤用于将所有部分信息项分配给位于相互不同方向的每一个划分的图像的集合。

8.根据权利要求6所述的信息处理方法，其中图像划分步骤用于将图像划分为多个方格状的划分的图像，并且信息分配步骤用于将所有部分信息项分配给位于构成格状的行或列中的划分的图像的集合。

9.根据权利要求6所述的信息处理方法，其中信息分配步骤用于将每个部分信息项多次分配给划分的图像的集合，并且将所有部分信息项分配给连续的划分的图像。

10.根据权利要求6所述的信息处理方法，其中，划分的图像的数目等于或大于部分信息项的数目。

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