CN102461147B - 水印信息嵌入装置、水印信息处理系统、水印信息嵌入方法以及程序 - Google Patents

水印信息嵌入装置、水印信息处理系统、水印信息嵌入方法以及程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种能够提供使复制的检测成为可能的二维码的水印信息嵌入装置、水印信息处理系统、水印信息嵌入方法以及程序。水印信息嵌入装置具备第1小波变换部(12)、水印信息嵌入部(14)、逆小波变换部(150)。第1小波变换部(12)对二维码的原图像实施离散小波变换，将其分解成LL分量、LH分量、HL分量以及HH分量这各个频率分量。水印信息嵌入部(14)在HH分量中嵌入水印信息作为斜向的高频分量。逆小波变换部(150)对LL分量、LH分量以及HL分量这各个频率分量、和嵌入有水印信息的HH分量实施逆离散小波变换来重新构成二维码。

Description

水印信息嵌入装置、水印信息处理系统、水印信息嵌入方法以及程序
技术领域
本发明涉及水印信息嵌入装置、水印信息处理系统、水印信息嵌入方法以及程序，尤其是涉及能够提供使复制的检测成为可能的二维码的水印信息嵌入装置、水印信息处理系统、水印信息嵌入方法以及程序。
背景技术
作为二维码之一的QR(Quick Response)码(注册商标)是向印刷物嵌入了机器可读的信息的码，如今如以飞机票为代表，附带金钱价值的QR码的利用日益扩大(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2006-318328号公报
因此，对QR码所代表的二维码的复制进行检测的方式的开发成为当务之急的课题。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于，提供一种能够提供使复制的检测成为可能的二维码的水印信息嵌入装置、水印信息处理系统、水印信息嵌入方法以及程序。
为了实现上述目的，本发明的第1观点涉及的水印信息嵌入装置具备：第1小波变换部，其对二维码的原图像实施小波变换来将该二维码的原图像分解成各频率分量；水印信息嵌入部，其在由上述第1小波变换部分解后的上述各频率分量中的、斜向的高频分量中，嵌入水印信息作为斜向的高频分量；和逆小波变换部，其对由上述水印信息嵌入部嵌入了上述水印信息后的斜向的高频分量、以及由上述第1小波变换部分解后的上述各频率分量中的除了该斜向的高频分量以外的频率分量实施逆小波变换，来重新构成内有水印信息的二维码。
也可以构成为，在上述水印信息嵌入装置中还具有：色分量分离部，其将上述二维码的原图像分离成色分量；和色分量合并部，其对由上述逆小波变换部重新构成后的每个色分量的上述内有水印信息的二维码进行合并，上述第1小波变换部对由上述色分量分离部分解后的每个色分量实施上述小波变换，上述水印信息嵌入部以根据上述二维码的原图像中的上述各色分量的使用频度进行加权而得到的嵌入强度，在上述各色分量的上述斜向的高频分量中嵌入上述水印信息。
另外，也可以构成为，在上述水印信息嵌入装置中，上述水印信息嵌入部针对由上述小波变换得到的小波系数执行上述水印信息的嵌入，若将由上述第1小波变换部执行了(j+1)次上述小波变换后的上述二维码的原图像的上述斜向的高频分量中的小波系数设为wm，n^(j+1，d)((m，n)代表像素的位置，d代表表示该小波系数是斜向的高频分量的系数的指标(index)，j是自然数)，将水印二值图像设为Tm，n，将各个颜色权重系数设为α，将嵌入强度设为bit，则上述内有水印信息的二维码的小波系数Wm，n^(j+1，d)如下式所示。
[数式1]
另外，本发明的第2观点涉及的水印信息处理系统具备上述水印信息嵌入装置和水印信息提取装置，该水印信息提取装置具有二维码取入部，其取入由上述逆小波变换部重新构成后的内有水印信息的二维码的输入图像；第2小波变换部，其对由上述二维码取入部取入的上述内有水印信息的二维码的输入图像实施小波变换，来取出高频分量；和水印信息提取部，其从由该第2小波变换部取出的上述高频分量中的斜向的高频分量中提取水印信息。
也可以构成为，在上述水印信息处理系统中，在将上述二维码的原图像的大小设为m×m，将由上述二维码取入部取入的上述内有水印信息的二维码的输入图像的大小设为M×M(M＝m×2j(j为自然数))的情况下，上述第2小波变换部对该内有水印信息的二维码的输入图像实施log2(M/m)次小波变换。
另外，也可以构成为，在上述水印信息处理系统中，上述第2小波变换部在对由上述二维码取入部取入的上述内有水印信息的二维码的输入图像实施了k+log2(M/m)次小波变换后(其中，k为自然数)，实施k次逆小波变换，上述水印信息提取部根据通过实施log2(M/m)次上述小波变换而取出的上述斜向的高频分量、和在实施了k+log2(M/m)次该小波变换后实施k次上述逆小波变换而取出的上述斜向的高频分量之和，来提取上述水印信息。
并且，本发明的第3观点涉及的水印信息嵌入方法具备：第1小波变换步骤，对二维码的原图像实施小波变换来将该二维码的原图像分解成各频率分量；水印信息嵌入步骤，对由上述第1小波变换步骤分解后的上述各频率分量中的斜向的高频分量，嵌入水印信息作为斜向的高频分量；和逆小波变换步骤，对由上述水印信息嵌入步骤嵌入了上述水印信息的斜向的高频分量、和由上述第1小波变换步骤分解后的上述各频率分量中的除了该斜向的高频分量以外的频率分量实施逆小波变换，来重新构成内有水印信息的二维码。
并且，本发明的第4观点涉及的程序使计算机执行如下流程：第1小波变换流程，对二维码的原图像实施小波变换来将该二维码的原图像分解成各频率分量；水印信息嵌入流程，在由上述第1小波变换流程分解后的上述各频率分量中的斜向的高频分量，嵌入水印信息作为斜向的高频分量；和逆小波变换流程，对由上述水印信息嵌入流程嵌入了上述水印信息的斜向的高频分量、以及由上述第1小波变换流程分解后的上述各频率分量中的除了该斜向的高频分量以外的频率分量实施逆小波变换，来重新构成内有水印信息的二维码。
根据本发明，能够提供一种能够提供使复制的检测成为可能的二维码的水印信息嵌入装置、水印信息处理系统、水印信息嵌入方法以及程序。根据水印信息处理系统能够一并对二维码的复制进行检测。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的水印信息嵌入装置的构成例的框图。
图2是用于说明实施方式涉及的离散小波变换的示意图。
图3是表示实施方式涉及的各像素中的小波系数的值(系数值)的一例的图表。
图4是表示实施方式涉及的水印信息提取装置的构成例的框图。
图5是表示实施方式涉及的水印信息嵌入处理的一例的流程图。
图6是用于说明实施方式涉及的水印信息嵌入流程的示意图。
图7是表示实施方式涉及的水印信息提取处理的一例的流程图。
图8是用于说明实施方式涉及的水印信息提取流程的示意图。
图9是用于说明实施方式涉及的、用于观察使用被复制的内有水印信息的二维码而提取出的水印信息的变化的实验流程的图。
图10是表示各复制机的浓淡模式的图。
图11是表示实施方式涉及的复制得到的水印信息的变化例的图。
图12是表示实施方式涉及的能够实现水印信息嵌入装置以及水印信息提取装置的计算机的构成例的框图。
具体实施方式
下面对用于实施本发明的方式进行说明。
首先，参照附图对本实施方式涉及的水印信息处理系统的构成进行说明。水印信息处理系统由图1所示的水印信息嵌入装置10和图4所示的水印信息提取装置20构成。
图1是表示本发明的实施方式涉及的水印信息嵌入装置的构成例的框图。
水印信息嵌入装置10在作为原图像的二维码(例如，QR(QuickResponse)码(注册商标))中嵌入水印信息，进行重新构成来生成嵌入有水印信息的二维码。水印信息嵌入装置10如图1所示那样，具备二维码输入部11、第1小波变换部12、水印信息输入部13、水印信息嵌入部14、二维码重新构成部15、和二维码输出部16。
二维码输入部11输入作为水印信息的嵌入目标的原图像的二维码，并将表示二维码的原图像的二维图像信号提供给第1小波变换部12。
第1小波变换部12具备色分量分离部120，并且对从二维码输入部11输入的二维图像信号实施作为频率分析方法之一的小波变换。
具体而言，第1小波变换部12通过色分量分离部120将二维图像信号所表示的二维码的原图像分割成RGB的各分量(RGB分解)，然后通过对R、G、B的色分量分别实施离散小波变换(Discrete Wavelet Transform，DWT)，将图2(a)所示的二维码的原图像分解成图2(b)所示的LL分量、LH分量、HL分量、以及HH分量这样的频率分量(波段分割)。
这里，LL分量相当于多分辨率逼近(Multi ResolutionApproximation)，被称为MRA部，LH分量、HL分量、以及HH分量相当于多分辨率表示(Multi Resolution Representation)，被称为MRR部。MRA部利用低频分量表示主要将二维码的原图像的分辨率设定为1/2的图像，MRR部表示高频分量，MRR部的各分量主要表示该图像的横向、纵向、以及斜向的差分信息。因此，即使MRR分量较强的(较高的)位置(边缘分量)略微变化，图像的品质恶化也不易变得明显。
图1所示的水印信息输入部13输入向二维码的原图像嵌入的水印信息，并将其提供给水印信息嵌入部14。在本实施方式中，水印信息使用具有与LH分量、HL分量、以及HH分量相同的信号长度的水印信息。所谓信号长度指的是图像大小。即，水印信息的图像大小与对原图像实施了1次小波变换而得到的各分量的图像大小相等。
水印信息嵌入部14利用各频率分量的差分信息，仅仅在由第1小波变换部12分解后的各频率分量中的HH分量中，嵌入由水印信息输入部13提供的水印信息作为斜向的高频分量。为了在整体图像大小中嵌入水印信息，使水印信息的信号的长度与HH分量的信号的长度相同。
这样，水印信息嵌入部14仅对HH分量进行嵌入，其原因在于，二维码具有包含较多的包括水平方向的边缘的LH分量和包括垂直方向的边缘的HL分量的特征。由于在二维码中具有这样的特征，所以如图3所示那样，LH分量和HL分量的小波系数的系数值较大。因此LH分量和HL分量容易受噪声干扰的影响。因此，避开LH分量和HL分量而仅在HH分量中嵌入水印信息作为斜向的高频分量。因为若不以这样的方式进行嵌入，则在进行水印信息的提取时，水印信息以外的信息有可能表现为噪声干扰。
另外，由于如上述那样，即使MRR分量较强的(较高的)位置(边缘分量)略微变化，图像的品质恶化也不易变得明显，所以可以利用该性质，通过向作为高频分量的HH分量嵌入水印信息，来使通过重新构成而得到的二维码的图像的品质恶化不明显。
对二维码嵌入水印信息是针对通过对二维码进行小波变换而得到的小波系数执行的。这里，若利用第1小波变换部12，将执行小波变换(j+1)次后的二维码的原图像的HH分量中的小波系数设为wm，n^(j+1，d)((m，n)代表像素的位置，d代表表示小波系数是HH分量的系数的指标。)，将水印二值图像设为Tm，n，将各个颜色权重系数设为α，将嵌入强度设为bit，则内有水印信息的二维码的小波系数Wm，n^(j+1，d)如下式所示。
[数式2]
这样，水印信息嵌入部14以对嵌入强度乘以与被用于背景色的RGB的频度对应的各个颜色权重系数并进行了加权处理而得到的加权嵌入强度，来向Tm，n＝0的像素进行嵌入。乘以各个颜色权重系数的原因如下所述。将RGB的各色分量的亮度设为R值、G值、B值，例如对于R值的平均值较高的背景图像来说，若水印信息的R分量的加权嵌入强度较大，则即使基于此的背景色的R分量的变动很小，色调也会产生较大的变化，二维码的外观性有可能发生大幅变质。因此，在这种情况下，水印信息嵌入部14通过减小水印信息的R分量的各个颜色权重系数α来减小加权嵌入强度，从而减小嵌入后的图像的R值的变动幅度，另一方面，通过增大水印信息的G分量和B分量(或者其中的一个)的加权嵌入强度来增大嵌入后的图像的G值和B值的变动幅度(或者其中一个的变动幅度)，能够抑制二维码的外观性的变质，并且确保水印信息的提取精度。
复制后的图像与复制前的图像相比，一般都会具有对比度增加这样的特征。因此，水印信息嵌入部14为了防止二维码的非法复制，将成为嵌入有水印信息的对象的二维码的原图像的背景明度和水印信息的加权嵌入强度调整成因复制导致的信息的丢失较大的极限值(range)。
二维码重新构成部15具备逆小波变换部150和色分量合并部151。逆小波变换部150利用由第1小波变换部12和水印信息嵌入部14输出的各频率分量来进行逆小波变换。然后，色分量合并部151进行逆变换后的RGB的各分量的合并(RGB合并)。由此，二维码重新构成部15通过逆小波变换部150和色分量合并部151来重新构成二维码。
具体而言，二维码重新构成部15利用嵌入有由水印信息嵌入部14输出的水印信息的HH分量、和除去了由小波变换部12输出的HH分量的各频率分量、即LL分量、LH分量、以及HL分量，通过逆小波变换部150进行逆离散小波变换(Inverse Discrete Wavelet Transform，IDWT)。
换句话说，二维码重新构成部15仅将由第1小波变换部12输出的各频率分量中的HH分量，置换为利用水印信息嵌入部14嵌入了水印信息的HH分量。由此，二维码重新构成部15能够向二维码的原图像嵌入水印信息。
二维码输出部16通过向高品质的打印用纸等纸介质进行打印等来输出嵌入有水印信息的二维码(内有水印信息的二维码)。
图4是表示本实施方式涉及的水印信息提取装置的构成例的框图。
水印信息提取装置20用于从内有水印信息的二维码提取水印信息，如图4所示那样，具备二维码取入部21、第2小波变换部22、水印信息提取部23、和水印信息输出部24。
二维码取入部21例如是扫描仪或复合机的图像读取装置等，取入内有水印信息的二维码来作为输入图像提供给第2小波变换部22。
第2小波变换部22具备色分量分离部220。第2小波变换部22通过色分量分离部220将由二维码取入部21供给的输入图像分解成RGB的各色分量(以下称为RGB分解)，然后通过针对R、G、B的每种色分量实施离散小波变换，来将输入图像分解成LL分量、LH分量、HL分量、以及HH分量这样的频率分量(波段分割)。
由二维码取入部21提供的输入图像的分辨率与水印信息的复原率(提取精度)密切相关，能够利用水印信息的提取来进行检测输入图像是否是被复制的图像的复制检测。
复制后的图像一般可以观察到与复制前的图像相比缺失高分辨率信息的特征。因此，作为输入图像的内有水印信息的二维码具有越高的分辨率，则嵌入有水印信息的图像的复制前后的有无细微信息的差异越大，在复制前以及复制后的输入图像之间是否能够提取水印信息的差异越大。因此，能够期待根据该可否提取的差异来检测输入图像是否是被复制的图像的复制检测的精确化。
但是，高分辨率的输入图像的图像大小变得极大，与原图像的大小相比产生了较大的差异。因此，根据后处理和实验的情况，最好进行调整以使得提取到的水印信息的图像大小与原图像的图像大小相等。此时，若简单地进行输入图像的缩小，则细微的信息有可能会丢失，水印信息的提取精度可能会下降。所谓“简单地进行输入图像的缩小”是指例如使用了市场上出售的一般的图像处理软件的缩小处理。
于是，第2小波变换部22利用通过离散小波变换使分辨率成为1/2的性质来使输入图像与原图像的大小相匹配。即，在二维码的原图像的大小为m×n(例如n＝m)、输入图像的大小为M×N(例如N＝M)的情况下，设定M＝m×2j(j∈N)，由此第2小波变换部22通过执行j＝log2(M/m)次离散小波变换，来将输入图像缩小到原图像的大小。
若假设原图像的大小为256px×256px(m＝n＝256)、输入图像的大小为2048px×2048px(M＝N＝2048)，则第2小波变换部22通过对输入图像执行3(＝log2(2048/256))次离散小波变换，来将输入图像的大小缩小到256px×256px，然后取出HH分量(称为HH分量A)。
并且，第2小波变换部22通过执行j+1(＝4)次离散小波变换，将输入图像的大小暂时缩小到128px×128px，然后通过执行1次逆离散小波变换使其返回到256px×256px，然后取出HH分量(称为HH分量B)。
水印信息提取部23对由第2小波变换部22取出的HH分量进行归一化来提取水印信息。此时，水印信息提取部23对通过不同次数的DWT而得到的HH分量进行合并，由此能够提取更鲜明的水印信息。
于是，在本实施方式中，取得HH分量A和HH分量B之和、即HH分量A+HH分量B(按照每个像素来相加灰度值)作为表示提取图像的提取图像信号。由此，能够提取更加鲜明的水印信息。另外，可以在必要的次数之外再另外执行k次(k：自然数)离散小波变换，然后取代HH分量B而利用执行k次逆离散小波变换得到的HH分量C。
水印信息输出部24输出在水印信息提取部23中提取到的水印信息。
接着，参照附图对具有上述构成的水印信息处理系统的动作进行说明。另外，以下的说明也兼做为水印信息嵌入方法以及水印信息提取方法的说明。
若向二维码输入部11输入了二维码的原图像，并且向水印信息输入部13输入了水印信息，则水印信息嵌入装置10开始进行水印信息嵌入处理。
图5是表示本实施方式涉及的水印信息嵌入处理的一例的流程图，图6是用于说明本实施方式涉及的水印信息嵌入流程的示意图。
在该水印信息嵌入处理中，首先，图1所示的第1小波变换部12通过色分量分离部120对图6(a)所示的二维码的原图像进行RGB分解(图5所示的步骤S1，图6(b1)～(b3))。
接着，第1小波变换部12按照R、G、B的每种色分量对二维码的原图像实施离散小波变换，从而将二维码的原图像分解成由LL分量、LH分量、HL分量以及HH分量构成的各频率分量(图5所示的步骤S2，图6(c1)～(c3))。
接着，图1所示的水印信息嵌入部14利用各频率分量的差分信息，仅在被第1小波变换部12分解后的频率分量中的HH分量中，嵌入从图1所示的水印信息输入部13输入的水印信息作为斜向的高频分量(图5所示的步骤S3，图6(d1)～(d3))。
并且，图1的二维码重新构成部15通过逆小波变换部150，利用嵌入有水印信息的HH分量、和HH分量以外的各频率分量、即LL分量、LH分量以及HL分量来进行逆离散小波变换(图5所示的步骤S4，图6(e1)～(e3))。
然后，二维码重新构成部15通过色分量合并部151进行RGB合并，从而重新创建内有水印信息的二维码(图5所示的步骤S5，图6(f))。
并且，二维码输出部16通过向高品质打印用纸等纸介质进行打印等，来输出内有水印信息的二维码(步骤S6)。
若在二维码取入部21中内有水印信息的二维码被输入并被取入，则图4的水印信息提取装置20开始进行水印信息提取处理。
图7是表示本实施方式涉及的水印信息提取处理的一例的流程图，图8是用于说明本实施方式涉及的水印信息提取流程的示意图。
在该水印信息提取处理中，首先，第2小波变换部22通过色分量分离部220，对图8(a)所示的、例如2048px×2048px(M＝N＝2048)的高分辨率的输入图像进行RGB分解(图7所示的步骤S11，图8(b1)～(b3))。以下的处理按照每个色分量而被执行。
接着，第2小波变换部22通过执行3次离散小波变换，将输入图像的大小缩小到256px×256px(图7所示的步骤S12，图8(c1)～(c3))，然后取出HH分量(＝HH分量A)(图7所示的步骤S13)。
另外，第2小波变换部22再执行1次离散小波变换，由此将输入图像的大小缩小到128px×128px(图7所示的步骤S14，图8(d1)～(d3))。
接着，第2小波变换部22通过执行1次逆离散小波变换，使输入图像的大小返回到256px×256px(图7所示的步骤S15)，然后提取HH分量(＝HH分量B)(步骤S16)。
并且，水印信息提取部23取得在步骤S13的处理中被取出的HH分量A和在步骤S16的处理中被取出的HH分量B之和作为表示提取图像的提取图像信号，由此对水印信息进行提取(图7所示的步骤S17，图8(e))。如已经说明的那样，也可以利用HH分量C来取代HH分量B。
并且，水印信息输出部24对在水印信息提取部23中提取的水印信息进行输出(步骤S18)。
以上说明的水印信息嵌入装置10分别在第1小波变换部12以及二维码重新构成部15内具有色分量分离部120以及色分量合并部151，水印信息提取装置20在第2小波变换部22内具有色分量分离部220。但是，也可以分别独立地另外设置色分量分离部120、220以及色分量合并部151。另外，在二维码由单色形成时，也可以不设置色分量分离部120、220以及色分量合并部151。此时，无需进行基于不同颜色加权系数的嵌入强度的加权。另外，具有水印信息嵌入装置10和水印信息提取装置20的水印信息处理系统也可以不用分别设置色分量分离部120和220，而是设置为通用的部件。
接着，在执行上述动作的水印信息处理系统中，观察使用被复制的内有水印信息的二维码而提取到的水印信息的变化。
图9是用于说明本实施方式涉及的、用于对使用被复制的内有水印信息的二维码而提取的水印信息的变化进行观察的实验流程的图。
首先，如图9(a)和(b)所示那样，在水印信息嵌入装置10中，在二维码的原图像中嵌入水印信息来打印到高品质打印用纸上。
接着，如图9(c)所示那样，利用输入输出分辨率为600dpi左右的复制机(SHARP制造的彩色复印机)来复制(假设为非法复印)打印到高品质打印用纸上的内有水印信息的二维码。
并且，如图9(d1)和(d2)所示那样，在水印信息提取装置20中，从利用复制机得到的“复制前”的内有水印信息的二维码和“复制后”的内有水印信息的二维码中分别提取水印信息。
在“复制后”的内有水印信息的二维码中，如图9(d2)所示那样，能够确认因复制而导致水印信息丢失。这是起因于嵌入部分的背景明度非常高。即，是因为在基于复制机的色调整的过程中图像的对比度上升，接近白色的部分中嵌入的水印信息丢失。
另外，在从“复制后”的内有水印信息的二维码提取水印信息时，图像整体地附带噪声干扰的理由是起因于复制机的浓淡表现方法(浓淡模式)。即，复制机如图10所示那样，分别具有特有的浓淡模式。本实施方式中使用的SHARP制造的彩色复印机的浓淡模式如图10(a)所示那样，通过斜线来表现浓淡，因此在进行水印信息的提取时，产生了水印信息以外的HH分量，认为该HH分量引起的噪声干扰非常强。
另外，图10(b)所示的浓淡模式是基于RICOH制造的彩色复印机的模式，与SHARP制造的彩色复印机同样，通过斜线来表现浓淡。图10(c)所示的浓淡模式是基于Xerox制造的彩色复印机的模式，与SHARP制造以及RICOH制造的彩色复印机不同，通过横线来表现浓淡。图10(d)所示的浓淡模式是基于Canon制造的彩色复印机的模式，与SHARP制造以及RICOH制造的彩色复印机不同，与Xerox制造的彩色复印机也不同，通过点来表现浓淡。
图11是表示本实施方式涉及的因复制引起的水印信息的变化的例子的图。图11(a)表示来自利用RICOH制造的彩色复印机复制的内有水印信息的二维码的提取图像，图11(b)表示来自利用Xerox制造的彩色复印机复制的内有水印信息的二维码的提取图像，图11(c)表示来自利用Canon制造的彩色复印机复制的内有水印信息的二维码的提取图像。如图11所示那样，除了利用浓淡模式与本实施方式中使用的SHARP制造的彩色复印机相同的RICOH制造的彩色复印机复制的内有水印信息的二维码之外，利用浓淡模式不同的Xerox制造以及Canon制造的彩色复印机复制的二维码也丢失了水印信息的事实能够得到确认。
除了上述的因复制导致的对比度的增加、复制机的浓淡表现方法的差异这样的要因之外，高分辨率的二维码在复制过程中的高分辨率信息的丢失也是原因，能够大幅度提高对是非法复印的二维码的情况进行检测的检测精度。
如以上说明的那样，根据本实施方式涉及的水印信息处理系统，水印信息嵌入装置10在第1小波变换部12中，将二维码的原图像分离成RGB的各色分量，然后按照R、G、B的每种色分量来实施离散小波变换，分解成LL分量、LH分量、HL分量以及HH分量这样的频率分量。
接着，水印信息嵌入装置10在水印信息嵌入部14中，以根据二维码的原图像中的各色分量的使用频度进行加权而得到的加权嵌入强度，在由第1小波变换部12按照每种色分量进行分解而得到的各频率分量中的HH分量中，嵌入水印信息作为斜向的高频分量。
并且，水印信息嵌入装置10在二维码重新构成部15中，对由水印信息嵌入部14嵌入了水印信息的HH分量、和由第1小波变换部12分解得到的LL分量、LH分量以及HL分量实施逆离散小波变换，然后进行RGB的各色分量的合并，从而重新构成内有水印信息的二维码。
这样，水印信息嵌入装置10仅仅在小波系数的值(系数值)与LH分量以及HL分量相比较小的HH分量中，嵌入水印信息作为斜向的高频分量，由此能够根据未被复制的均一的内有水印信息的二维码的HH分量，来避免水印信息以外的信息表现为噪声干扰从而导致水印信息丢失的情况。
与此相对，在利用与复制前的均一的内有水印信息的二维码的图像相比，浓淡表现方法不同的复制机复制的(被非法复印)非均一的内有水印信息的二维码的图像的HH分量中，水印信息以外的信息表现的非常强。因此，水印信息丢失。
由此，能够对二维码的复制进行检测。即，水印信息嵌入装置10能够提供使复制的检测成为可能的二维码。
并且，水印信息嵌入装置10在作为高频分量的HH分量中，嵌入水印信息作为斜向的高频分量，由此能够使重新构成得到的二维码的图像的品质恶化变得不明显。
另外，水印信息嵌入装置10以根据二维码的原图像中的各色分量的使用频度进行加权而得到的加权嵌入强度，来嵌入水印信息，由此能够提供一种二维码，该二维码能够抑制二维码的外观性的变质，并且确保水印信息的提取精度。
复制后的图像一般可以被观察到与复制前的图像相比对比度增加的特征。因此，水印信息嵌入装置10在水印信息嵌入部14中，将成为嵌入对象的二维码的原图像的背景明度以及嵌入信息的嵌入强度调整成因复制引起的信息的丢失较大的极限值。通过设为这样的二维码，在对该二维码进行了复制的情况下，水印信息从“复制后”的内有水印信息的二维码消失，因此在进行了水印信息的提取的情况下，能够通过水印信息的可否提取来检测二维码是否被复制。因此，水印信息嵌入装置10能够提供一种可以对复制进行检测的二维码。
水印信息提取装置20在第2小波变换部22中，对由二维码取入部21取入的内有水印信息的二维码的输入图像实施log2(M/m)次离散小波变换，并取出HH分量A。另外，水印信息提取装置20在小波变换部22中，对内有水印信息的二维码的输入图像实施k+log2(M/m)次离散小波变换，然后实施k次逆离散小波变换，并取出HH分量C。
并且，水印信息提取装置20在水印信息提取部23中，根据实施了log2(M/m)次离散小波变换而取出的HH分量A、和在实施了k+log2(M/m)次离散小波变换后再实施k次逆离散小波变换而取出的HH分量C之和，提取水印信息。
这样，水印信息提取装置20实施离散小波变换来将内有水印信息的二维码的输入图像的大小缩小到二维码的原图像的大小。由此，对复制前后的细微信息的差异进行保存，来使复制前后的嵌入信息的提取精度的差异变大。由此，水印信息提取装置20能够提高检测二维码是否是被复制的情况的检测精度。
另外，水印信息提取装置20将在第2小波变换部22中通过实施log2(M/m)次离散小波变换而取出的HH分量A、和通过在实施了k+log2(M/m)次离散小波变换后再实施k次逆离散小波变换而取出的HH分量C之和，取得为在水印信息提取部23中表示提取图像的提取图像信号，由此能够提取更加鲜明的水印信息。
另外，本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形、应用。下面对能够适用于本发明的上述实施方式的变形方式进行说明。
在上述实施方式中，分别分开对嵌入水印信息的水印信息嵌入装置10和提取水印信息的水印信息提取装置20进行了说明，但是也可以在1个图像处理装置中设置对水印信息进行嵌入的功能和进行提取的功能这两个功能。这样的图像处理装置能够称为水印信息处理系统。
另外，上述本实施方式中的水印信息嵌入装置10和水印信息提取装置20能够由计算机的CPU(Central Processing Unit)或者MPU(MicroProcessing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read OnlyMemory)等构成，能够由RAM和ROM所存储的程序进行动作来实现。
因此，使计算机动作以使得实现上述功能的程序例如记录在CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)那样的记录介质中，能够由计算机读取来实现。作为记录上述程序的记录介质，除了CD-ROM以外，还可以使用DVD-ROM(Digital Versatile Disc_Read Only Memory)、蓝光光盘、软盘、硬盘、磁带、磁光盘、非易失性存储卡等。
另外，计算机执行被供给的程序，由此上述的实施方式的功能被实现，除此之外，在该程序与计算机中运行的OS(Operating System)或者其他应用软件等共同地实现上述的实施方式的功能的情况下、或者通过由计算机的功能扩展端口、功能扩展单元执行被供给的程序的处理的全部或者一部分来实现上述的实施方式的功能的情况下，所涉及的程序也被包含在本发明的实施方式中。
另外，为了在网络环境中利用本发明，也可以在其他的计算机中执行全部或者一部分的程序。例如可以构成为，画面输入处理在远程终端计算机中被执行，各种判断、日志记录等在其他的中心计算机等中被执行。
例如，本实施方式所示的图像处理装置具有图12所示那样的计算机功能500，通过其CPU501，本实施方式中的动作被实施。
计算机功能500如图12所示那样采用下述构成，即、CPU501、ROM502、RAM503、键盘(Keyboard，KB)509的键盘控制器(KeyboardController，KBC)505、作为显示部的LCD显示器(Liquid Crystal Display，LCD)510的LCD控制器(Liquid Crystal Controller，LCDC)506、硬盘(Hard Disk Drive，HDD)511以及可移动磁盘(Removable Disk，RD)512的磁盘控制器(Disk Controller，DKC)507、和网络接口卡(NetworkInterface Card，NIC)508经由系统总线504相互可通信地连接。
CPU501执行ROM502或者HD511所存储的软件、或者由RD512供给的软件，由此来集中控制与系统总线504连接的各构成部。
即，CPU501从ROM502、HD511或者RD512中读取并执行用于进行上述那样的动作的处理程序，由此进行用于实现本实施方式中的动作的控制。
RAM503作为CPU501的主存储器或者工作区等来发挥作用。KBC505对来自KB509或未图示的定位设备等的指示输入进行控制。LCDC506对LCD510的显示进行控制。
DKC507控制与存储启动程序、各种应用程序、用户文件、网络管理程序以及本实施方式中的处理程序等的HD511以及RD512的访问。NIC508与网络513上的其他装置进行双向的数据交互。
并且，上述实施方式都只不过是表示了实施本发明时的具体化的一些例子，不能通过上述实施方式来限定地解释本发明的技术范围。即，本发明在不脱离其技术思想或者其主要的特征的情况下，能够以各种形式来实施。
本申请以在2009年6月4日提出申请的日本国专利申请2009-135301号为基础。本说明书中作为参照而编入了日本国专利申请2009-135301号的说明书、权利要求书、和全部附图。
图中符号说明：
10...水印信息嵌入装置；11...二维码输入部；12...第1小波变换部；13...水印信息输入部；14...水印信息嵌入部；15...二维码重新构成部；16...二维码输出部；20...水印信息提取装置；21...二维码取入部；22...第2小波变换部；23...水印信息提取部；24...水印信息输出部；120...色分量分离部；150...逆小波变换部；151...色分量合并部；220...色分量分离部

Claims (6)

1.一种水印信息嵌入装置，具备：
色分量分离部，其将二维码的原图像分离成色分量；
第1小波变换部，其按照被上述色分量分离部分解后的各所述色分量，对上述二维码的原图像实施小波变换来将该二维码的原图像分解成各频率分量；
水印信息嵌入部，其在由上述第1小波变换部分解后的上述各频率分量中的、上述各色分量的与水平方向以及垂直方向不同的方向亦即斜向的高频分量中，以根据上述二维码的原图像中的上述各色分量的使用频度进行加权而得到的嵌入强度来嵌入水印信息作为斜向的高频分量；
逆小波变换部，其对由上述水印信息嵌入部嵌入了上述水印信息后的斜向的高频分量、以及由上述第1小波变换部分解后的上述各频率分量中的除了该斜向的高频分量以外的频率分量实施逆小波变换，来重新构成内有水印信息的二维码；和
色分量合并部，其对由上述逆小波变换部重新构成后的每个色分量的上述内有水印信息的二维码进行合并。
2.根据权利要求1所述的水印信息嵌入装置，其特征在于，
上述水印信息嵌入部针对由上述小波变换得到的小波系数来执行上述水印信息的嵌入，若将由上述第1小波变换部执行了（j＋1）次上述小波变换后的上述二维码的原图像的上述斜向的高频分量中的小波系数设为wm，n ＾（j＋1，d），将水印二值图像设为Tm，n，将各个颜色权重系数设为α，将嵌入强度设为bit，则上述内有水印信息的二维码的小波系数Wm，n ＾（j＋1，d）如下式所示，其中，j是自然数，m、n代表像素的位置，d代表表示该小波系数是斜向的高频分量的系数的指标，
[数式1]
3.一种水印信息处理系统，其中，
该水印信息处理系统具备水印信息提取装置和权利要求1或者2所述的水印信息嵌入装置，其中，
该水印信息提取装置具有：
二维码取入部，其取入由上述逆小波变换部重新构成后的内有水印信息的二维码的输入图像；
第2小波变换部，其对由上述二维码取入部取入的上述内有水印信息的二维码的输入图像实施小波变换，来取出高频分量；和
水印信息提取部，其从由上述第2小波变换部取出的上述高频分量中的斜向的高频分量中提取水印信息。
4.根据权利要求3所述的水印信息处理系统，其特征在于，
在将上述二维码的原图像的大小设为m×m，将由上述二维码取入部取入的上述内有水印信息的二维码的输入图像的大小设为M×M的情况下，上述第2小波变换部对该内有水印信息的二维码的输入图像实施log2（M／m）次小波变换，其中，M=m×2j，j为自然数。
5.根据权利要求4所述的水印信息处理系统，其特征在于，
上述第2小波变换部在对由上述二维码取入部取入的上述内有水印信息的二维码的输入图像实施了k＋log2（M／m）次小波变换后，实施k次逆小波变换，其中，k为自然数，
上述水印信息提取部根据通过实施log2（M／m）次上述小波变换而取出的上述斜向的高频分量、和在实施了k＋log2（M／m）次该小波变换后实施k次上述逆小波变换而取出的上述斜向的高频分量之和，来提取上述水印信息。
6.一种水印信息嵌入方法，包括：
色分量分离步骤，将二维码的原图像分离成色分量；
第1小波变换步骤，按照被上述色分量分离步骤分解后的各所述色分量，对上述二维码的原图像实施小波变换来将该二维码的原图像分解成各频率分量；
水印信息嵌入步骤，在由上述第1小波变换步骤分解后的上述各频率分量中的所述各色分量的与水平方向以及垂直方向不同的方向亦即斜向的高频分量中，以根据上述二维码的原图像中的上述各色分量的使用频度进行加权而得到的嵌入强度来嵌入水印信息作为斜向的高频分量；
逆小波变换步骤，对由上述水印信息嵌入步骤嵌入了上述水印信息的斜向的高频分量、和由上述第1小波变换步骤分解后的上述各频率分量中的除了该斜向的高频分量以外的频率分量实施逆小波变换，来重新构成内有水印信息的二维码；和
色分量合并步骤，对由上述逆小波变换步骤重新构成后的每个色分量的上述内有水印信息的二维码进行合并。
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