CN110326279B - 电子水印嵌入装置、电子水印检测装置、电子水印嵌入方法、电子水印检测方法、存储介质 - Google Patents

Abstract

具有：输入单元，其输入第一图像数据；标记单元，其在由所述第一图像数据表示的图像上附加标记，或者对所述图像的特征点的位置坐标、根据该特征点的位置坐标检测的局部特征量以及所述图像的四个顶点的位置坐标进行计算，并将所述特征点的位置坐标、所述局部特征量以及所述四个顶点的位置坐标存储于存储区域；分割单元，其将所述图像分割为多个块区域；叠加单元，其将相邻的两个以上的块区域的组与表示电子水印信息的各比特位建立对应，制作针对每个所述组根据与该组建立了对应的比特位的值来利用规定颜色对第一块群和第二块群中的某一方进行填涂所得到的图像；以及输出单元，其输出表示进行所述填涂所得到的图像的第二图像数据。

Description

电子水印嵌入装置、电子水印检测装置、电子水印嵌入方法、 电子水印检测方法、存储介质

技术领域

本发明涉及电子水印嵌入装置、电子水印检测装置、电子水印嵌入方法、电子水印检测方法以及程序。

背景技术

已知一种在图像、视频等内容中嵌入其它信息的、被称作电子水印的技术。在内容的流通等过程中，电子水印大多被用于内容的识别和管理、著作权的保护和管理、提供与内容相关联的信息等目的。

关于针对图像内容的电子水印技术，已知一种基于像素值的微小变更的方法。例如，已知一种将利用框线进行的几何失真校正与基于二维块图案调制方式的电子水印算法组合而成的方法(非专利文献1)。

根据非专利文献1中公开的方法，即使在将预先嵌入了电子水印的图像印刷到纸上的情况下，也能够使用移动电话、智能手机等的摄像机快速且稳定地检测到电子水印。另外，在印刷有图像的情况下，从斜方向进行拍摄也能够检测到电子水印。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：中村高雄、片山淳、山室雅司、曽根原登「カメラ付き携帯電話機を用いたアナログ画像からの高速電子透かし検出方式」電子情報通信学会論文誌、D-IIVol.J87-D-II,No.12,pp.2145-2155,2004(中村高雄、片山淳、山室雅司、曾根原登“使用带摄像机的移动电话机从模拟图像中快速检测电子水印的方法”电子信息通信学会刊物，D-II Vol.J87-D-II，No.12， pp.2145-2155，2004)

发明内容

发明要解决的问题

在此，在印刷商品包装等的商用印刷机中，重视快速且低成本地进行印刷，因此相比市售的喷墨打印机而言有时分辨率差。因此，在对小尺寸的对象(例如，粘贴于商品的一部分的企业标志、商品标志等)嵌入电子水印的情况下，得不到足够的输出分辨率，导致水印图案变形，有时无法检测出电子水印。

对此，为了不使水印图案变形，也能够以加强水印强度的方式进行嵌入，但在该情况下存在水印图案变得显眼从而设计质量劣化的问题。另外，在非专利文献1所公开的方法中，作为水印图案，宽度固定的条纹成分有规律地排列，因此存在以下问题：即使薄到某种程度地进行嵌入也容易被人用肉眼探测到，水印图案显眼。

另一方面，也有以下方法：追加灰色墨等特殊颜色墨来代替使用半色调墨，由此以分辨率低却薄的水印图案进行印刷来使水印图案不显眼，但在该情况下存在进行印刷所需要的成本增大的问题。

因而，在利用低分辨率的印刷机仅使用基本的CMYK墨进行了印刷的情况下，存在为了使水印图案不易显眼而导致嵌入电子水印的对象的尺寸受限的问题。

本发明是鉴于上述方面而完成的，其目的在于，无论嵌入电子水印的对象的尺寸如何，使用低分辨率的印刷机也能够嵌入水印图案不易显眼的电子水印。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，提供一种用于对图像嵌入电子水印信息的电子水印嵌入装置，该电子水印嵌入装置具有：输入单元，其输入第一图像数据；标记单元，其在由所述第一图像数据表示的图像上附加规定的标记，或者，对从所述图像提取的特征点的位置坐标、根据该特征点的位置坐标检测的局部特征量以及所述图像的四个顶点的位置坐标进行计算，并将计算出的所述特征点的位置坐标、所述局部特征量以及所述四个顶点的位置坐标存储于规定的存储区域；分割单元，其将由所述第一图像数据表示的图像分割为多个块区域；电子水印叠加单元，其将所述多个块区域中的相邻的两个以上的块区域的组与表示所述电子水印信息的位串中包含的各比特位建立对应，制作针对每个所述组、根据与该组建立了对应的比特位的位值来利用规定颜色对所述组中包含的第一块群和第二块群中的某一个块群进行填涂(日文：塗りつぶす)所得到的图像；以及输出单元，其输出表示进行所述填涂所得到的图像的第二图像数据。

发明的效果

无论嵌入电子水印的对象的尺寸如何，使用低分辨率的印刷机也能够嵌入水印图案不易显眼的电子水印。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入装置和电子水印检测装置的结构的一例的图。

图2是示出计算机的硬件结构的一例的图。

图3是示出本发明的第一实施方式中的嵌入处理部的功能结构的一例的图。

图4是示出本发明的第一实施方式中的检测处理部的功能结构的一例的图。

图5是示出本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入处理的一例的流程图。

图6是示出被分割为多个块区域后的嵌入对象图像的一例的图。

图7A是示出块区域的配对的一例的图(其1)。

图7B是示出块区域的配对的一例的图(其2)。

图7C是示出块区域的配对的一例的图(其3)。

图7D是示出块区域的配对的一例的图(其4)。

图8A是说明根据位值对块区域进行填涂的情况的图(其1)。

图8B是说明根据位值对块区域进行填涂的情况的图(其2)。

图9是示出根据位值对块区域进行填涂来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像的一例的图。

图10A是说明根据位值使黑点涂盖(日文：上書き)于块区域上的情况的图(其1)。

图10B是说明根据位值使黑点涂盖于块区域上的情况的图(其2)。

图11是示出根据位值使黑点涂盖于块区域上来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像的一例的图。

图12是示出本发明的第一实施方式中的电子水印检测处理的一例的流程图。

图13是示出本发明的第二实施方式中的电子水印嵌入处理的一例的流程图。

图14A是说明根据位值使黑点和白点进行涂盖的情况的图(其1)。

图14B是说明根据位值使黑点和白点进行涂盖的情况的图(其2)。

图15是示出根据位值使黑点和白点进行涂盖来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像的一例的图。

图16是示出根据位值使黑点和白点进行涂盖来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像的其它例的图(其1)。

图17是示出根据位值使黑点和白点进行涂盖来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像的其它例的图(其2)。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的各实施方式。

[第一实施方式]

<电子水印嵌入装置10和电子水印检测装置20的结构>

首先，参照图1来说明本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入装置10 和电子水印检测装置20的结构。图1是示出本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入装置10和电子水印检测装置20的结构的一例的图。

图1所示的电子水印嵌入装置10例如是PC(个人计算机)、智能手机、平板终端等计算机。此外，电子水印嵌入装置10也可以是具有扫描仪、绘图仪等的图像形成装置、数码相机等。电子水印嵌入装置10只要是能够进行图像的输入和输出的各种装置即可。

电子水印嵌入装置10具有嵌入处理部100。电子水印嵌入装置10通过嵌入处理部100来进行电子水印的嵌入处理。即，嵌入处理部100在对所输入的嵌入对象图像G100嵌入电子水印信息来制作嵌入完成图像G200之后，将制作出的嵌入完成图像G200输出。电子水印信息是能够用位串表示的任意信息 (数据)。

图1所示的电子水印检测装置20例如是PC、智能手机、平板终端等计算机。电子水印检测装置20也可以是至少具有扫描仪的图像形成装置、数码相机等。电子水印检测装置20只要是至少能够进行图像的输入的各种装置即可。

电子水印检测装置20具有检测处理部200。电子水印检测装置20通过检测处理部200来进行电子水印的检测处理。即，检测处理部200在从所输入的嵌入完成图像G300中检测到电子水印信息之后，将检测到的电子水印信息输出。此外，将电子水印的检测处理中的嵌入完成图像G300也表示为“查询图像G300”。

此外，图1所示的电子水印嵌入装置10和电子水印检测装置20的结构为一例，也可以是其它结构。例如，也可以是嵌入处理部100与检测处理部200 包括在一台装置中。

<硬件结构>

接着，参照图2来说明实现电子水印嵌入装置10和电子水印检测装置20 的计算机300的硬件结构。图2是示出计算机300的硬件结构的一例的图。

图2所示的计算机300具有输入装置301、显示装置302、外部I/F 303、 RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)304、ROM(Read Only Memory：只读存储器)305、CPU(Central Processing Unit：中央处理器)306、通信I/F 307以及辅助存储装置308。这些各硬件彼此经由总线B以可通信的方式连接。

输入装置301例如是键盘、鼠标、触摸面板等，供用户输入各种操作用。显示装置302例如是显示器等，用于显示计算机300的处理结果。

外部I/F 303是与外部装置的接口。作为外部装置，存在记录介质303a等。计算机300能够经由外部I/F 303对记录介质303a等进行读取、写入。在记录介质303a中例如可以记录有实现嵌入处理部100的程序、实现检测处理部200 的程序等。

作为记录介质303a，例如存在软盘、CD(Compact Disc：光盘)、 DVD(DigitalVersatile Disk：数字通用光盘)，SD存储卡(Secure Digital memory card：安全数据存储卡)、USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)存储卡等。

RAM 304是暂时保持程序、数据的易失性的半导体存储器。ROM 305 是即使切断电源也能够保持程序、数据的非易失性的半导体存储器。在ROM 305中例如保存有OS(Operating System：操作系统)设定、网络设定等。

CPU 306是将程序、数据从ROM 305、辅助存储装置308等读出到RAM 304上来执行处理的运算装置。

通信I/F 307是用于将计算机300连接于网络的接口。

辅助存储装置308例如是HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid StateDrive：固态驱动器)等，是保存有程序、数据的非易失性的存储装置。作为辅助存储装置308中保存的程序、数据，例如存在OS、在该OS上实现各种功能的应用程序、实现嵌入处理部100的程序、实现检测处理部200的程序等。

此外，电子水印嵌入装置10例如可以具有绘图仪等印刷装置、摄像机等摄像装置等。另外，电子水印检测装置20例如可以具有摄像机等摄像装置、扫描仪等读取装置等。

本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入装置10和电子水印检测装置20能够通过图2所示的计算机300来实现后述的各种处理。

<嵌入处理部100的功能结构>

接着，参照图3来说明本发明的第一实施方式中的嵌入处理部100的功能结构。图3是示出本发明的第一实施方式中的嵌入处理部100的功能结构的一例的图。

图3所示的嵌入处理部100是通过使CPU执行处理来实现被安装到电子水印嵌入装置10的一个以上的程序。

嵌入处理部100具有图像输入部101、标记附加部102、电子水印叠加部 103以及嵌入完成图像输出部104。

图像输入部101输入嵌入对象图像G100。即，图像输入部101输入表示嵌入对象图像G100的图像数据(数字数据)。所输入的嵌入对象图像G100被发送到标记附加部102。

标记附加部102对由图像输入部101输入的嵌入对象图像G100附加标记，来制作附加有标记的嵌入对象图像G110。标记是用于在电子水印的检测处理中确定查询图像G300中的嵌入有电子水印信息的区域的信息。被附加标记后的嵌入对象图像G110被发送到电子水印叠加部103。

此外，也可以是，标记附加部102不对嵌入对象图像G100附加标记，而是将用于确定嵌入有电子水印信息的区域的规定的信息保存到规定的存储区域。

此后在电子水印叠加部103中，不对被附加标记前的嵌入对象图像G100 和被附加标记后的嵌入对象图像G110加以区别，简单地表示为“嵌入对象图像G100”。

电子水印叠加部103在将从标记附加部102接收到的嵌入对象图像G100 分割为多个块区域之后，将相邻的块区域进行配对。此外，在上述的标记附加部102不对嵌入对象图像G100附加标记的情况下，电子水印叠加部103在将由图像输入部101输入的嵌入对象图像G100分割为多个块区域之后将相邻的块区域进行配对即可。

然后，电子水印叠加部103以如下方式将电子水印嵌入到嵌入对象图像 G100：针对配对后的每个块区域对，使该块区域对中包含的第一块区域中的明度的平均值与该块区域对中包含的第二块区域中的明度的平均值的大小关系同表示电子水印信息的位串的各位值(“0”或“1”)相对应。由此，制作出嵌入完成图像G200。制作出的嵌入完成图像G200被发送到嵌入完成图像输出部104。

嵌入完成图像输出部104输出由电子水印叠加部103制作出的嵌入完成图像G200。

<检测处理部200的功能结构>

接着，参照图4来说明本发明的第一实施方式中的检测处理部200的功能结构。图4是示出本发明的第一实施方式中的检测处理部200的功能结构的一例的图。

图4所示的检测处理部200通过使CPU执行处理来实现被安装到电子水印检测装置20的一个以上的程序。

检测处理部200具有图像输入部201、标记检测/坐标确定部202、投影变换校正部203、电子水印检测部204以及结果输出部205。

图像输入部201输入查询图像G300。查询图像G300例如是通过利用摄像机等对印刷有嵌入完成图像G200的印刷物进行拍摄而输入的图像数据(数字数据)。所输入的查询图像G300被发送到标记检测/坐标确定部202。

标记检测/坐标确定部202在由图像输入部201输入的查询图像G300中检测由标记附加部102附加的标记。而且，标记检测/坐标确定部202基于检测到的标记来确定查询图像G300中的嵌入有电子水印信息的矩形区域的四个顶点的坐标。确定出的四个顶点的坐标被发送到投影变换校正部203。

投影变换校正部203基于由标记检测/坐标确定部202确定出的四个顶点的坐标将查询图像G300进行标准化，制作标准化后的查询图像G310。标准化例如是将通过利用摄像机等对印刷有嵌入完成图像G200的印刷物进行拍摄而输入的查询图像G300变换为在对该印刷物从正面进行拍摄的情况下输入的图像。标准化后的查询图像G310被发送到电子水印检测部204。

此后在电子水印检测部204中，不对标准化前的查询图像G300与标准化后的查询图像G310加以区别，简单地表示为“查询图像G300”。

电子水印检测部204从由投影变换校正部203进行了标准化的查询图像 G300中检测电子水印信息。检测到的电子水印信息被发送到结果输出部205。

结果输出部205输出由电子水印检测部204检测到的电子水印信息。

<电子水印的嵌入处理>

在下文中，参照图5来说明制作对嵌入对象图像G100嵌入电子水印信息所得到的嵌入完成图像G200并将制作出的嵌入完成图像G200输出的处理。图5是示出本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入处理的一例的流程图。

首先，嵌入处理部100的图像输入部101输入嵌入对象图像G100(步骤 S11)。图像输入部101例如输入在辅助存储装置等中存储的嵌入对象图像 G100即可。

接着，嵌入处理部100的标记附加部102对由图像输入部101输入的嵌入对象图像G100附加标记(步骤S12)。

标记附加部102例如通过对嵌入对象图像G100的周围附加明显的框线来附加标记即可。或者，标记附加部102例如可以将QR码(注册商标)等作为标记附加到嵌入对象图像G100的四角，也可以将嵌入对象图像G100本身作为标记。

在将嵌入对象图像G100本身作为标记的情况下，例如使用日本特开 2015-201123号公报中公开的图像识别方法将用于确定电子水印信息的嵌入区域的信息保存到规定的存储区域即可。即，在该情况下，例如对表示从嵌入对象图像G100提取的特征点的位置的坐标、这些特征点的位置处的局部特征量、以及嵌入对象图像G100的四个顶点的坐标进行计算并保存到规定的存储区域即可。此外，规定的存储区域例如是电子水印嵌入装置10和电子水印检测装置20能够访问的存储装置上的存储区域即可。

接着，嵌入处理部100的电子水印叠加部103将嵌入对象图像G100分割为多个块区域(步骤S13)。在此，在图6中示出被分割为多个块区域后的嵌入对象图像G100。在图6所示的例子中，嵌入对象图像G100被分割为8×8即64个块区域。此外，电子水印叠加部103将嵌入对象图像G100分割为预先决定的任意数量的块区域即可。

接着，嵌入处理部100的电子水印叠加部103针对嵌入对象图像G100的各块区域，将相邻的两个块区域进行配对(步骤S14)。在此，在图7A～图7D中示出块区域的配对的例子。电子水印叠加部103可以将左右相邻的块区域进行配对(图7A所示的例子)，也可以将上下相邻的块区域进行配对(图7B所示的例子)。或者，电子水印叠加部103也可以使左右相邻的块区域的配对和上下相邻的块区域的配对混合存在(图7C和图7D所示的例子)。

接着，嵌入处理部100的电子水印叠加部103以如下方式将电子水印嵌入到嵌入对象图像G100：针对被配对后的各块区域对中包含的两个块区域，使第一块区域中的明度的平均值与第二块区域中的明度的平均值的大小关系同表示电子水印信息的位串的各位值对应(步骤S15)。

即，电子水印叠加部103例如以如下方式将电子水印嵌入到嵌入对象图像G100：关于表示第一块区域中的明度的平均值与第二块区域中的明度的平均值之差的差值，在该块区域对所对应的比特位的位值为“1”的情况下使该差值为“正”，在该比特位的位值为“0”的情况下使该差值为“负”。由此，制作嵌入完成图像G200。

在此，关于将电子水印嵌入到嵌入对象图像G100的嵌入方法，列举以下的(1)和(2)。

(1)方法1：针对特定的块区域，用灰色来填涂白色背景以外的部分的区域。

在方法1中，在表示电子水印信息的位串中的、某个块区域对所对应的比特位的位值为“1”的情况下，如图8A所示那样用灰色来填涂该块区域对中包含的第二块区域B2。另一方面，在该块区域对所对应的比特位的位值为“0”的情况下，如图8B所示那样用灰色填涂该块区域对中包含的第一块区域B1。

在图9中示出通过利用方法1针对嵌入对象图像G100整体填涂各块区域对中包含的一个块区域来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像G200的一例。此外，在图8A、图8B及图9所示的例子中，用灰色对相应的块区域整体进行了填涂，但在该块区域内存在白色的背景的情况下，优选用灰色仅填涂该白色的背景部分。由此，例如在如白色的背景中包含企业标志、商品标志等那样的嵌入对象图像G100中，能够不隐藏标志图案地以不显眼的方式嵌入电子水印。

(2)方法2：使在空间中随机分散的黑色的点以预先设定的规定的密度涂盖于特定的块区域上。

在方法2中，在表示电子水印信息的位串中的、某个块区域对所对应的比特位的位值为“1”的情况下，如图10A所示那样使黑点(黑墨点)以规定的密度在空间中随机地涂盖于该块区域对中包含的第二块区域B2上。另一方面，在该块区域对所对应的比特位的位值为“0”的情况下，如图10B所示那样使黑点(黑墨点)以规定的密度在空间中随机地涂盖于该块区域对中包含的第一块区域B1上。关于这样的黑墨点，例如设定为与用于印刷嵌入完成图像G200 的印刷机的dpi相应的点径即可。

在图11中示出通过利用方法2针对嵌入对象图像G100整体使黑点以规定的密度在空间中随机地涂盖于各块区域对中包含的一个块区域上来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像G200的一例。此外，就相邻的块区域对彼此之间的明度差而言，期待在嵌入完成图像G200中和使黑点涂盖前的嵌入对象图像G100中为大致相同的程度。为此，无论嵌入对象图像G100的内容如何都始终使黑点以相同的密度涂盖即可。

但是，为了进一步提高电子水印检测的精度，也可以预先检查嵌入对象图像G100中包含的各块区域的明度，以避免差值反转的方式在各块区域中调整黑点的密度。差值反转例如是指尽管某个块区域对所对应的比特位的位值为“1”但第一块区域B1的明度的平均值与使黑点涂盖后的第二块区域B2的明度的平均值的差值却为“负”的情况。

另外，在方法2中，无需确认背景是否为白色，但也可以设为仅对白色的背景嵌入电子水印。即，在块区域内存在白色的背景的情况下，也可以使黑点仅涂盖于该白色的背景部分上。由此，例如在如白色的背景中包含企业标志、商品标志等那样的嵌入对象图像G100中，能够不对标志图案产生影响地以不显眼的方式嵌入电子水印。

此外，在使黑点随机地涂盖的情况下，需要使一个以上的黑点涂盖于各个块区域对中包含的两个块区域中的某一个块区域上。另外，根据所设定的密度，也有可能存在仅一到两个左右的黑点涂盖于一个块区域上的情况。在那样的情况下，为了使抗在电子水印检测处理中确定出的电子水印信息的嵌入区域的位置偏离的性能强，优选在一个块区域中使至少一个黑点涂盖于块区域的中央或其附近。

另外，也可以是例如将三个块区域设为一个组而不是将块区域对设为一个组，将表示电子水印信息的位串中的一个比特位与组建立对应。在该情况下，例如设为如第一块区域与第三块区域之间夹着第二块区域那样的位置关系，根据第一块区域和第三块区域的明度的平均与第二块区域的明度的平均的大小关系，以与该比特位的位值对应的方式嵌入电子水印即可。即，在将多个块区域设为一个组的情况下，在将该组分割为第一块群和第二块群之后，根据各个块群的明度的平均值的大小关系，以与该比特位的位值对应的方式嵌入电子水印即可。

并且，在将表示电子水印信息的位串直接嵌入到嵌入对象图像G100的情况下，例如针对部分遮挡等劣化原因的稳健性低，因此优选在进行扩频、纠错编码等比特冗余化之后进行嵌入。另外，无需一定使表示电子水印信息的位串的比特位的排列与嵌入对象图像G100中包含的各块区域的排列一致，例如也可以通过能够再现的随机数生成方法对位串的排列实施加扰。

接着，嵌入处理部100的嵌入完成图像输出部104输出由电子水印叠加部 103制作出的嵌入完成图像G200(步骤S16)。作为嵌入完成图像G200的输出目的地，例如可以向与电子水印嵌入装置10连接的印刷机输出，在电子水印嵌入装置10为图像形成装置等的情况下，也可以向电子水印嵌入装置本身所具有的印刷装置(绘图仪)输出。另外，既可以向HDD等辅助存储装置等输出，也可以向显示器等显示装置输出。

根据以上，本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入装置10能够对嵌入对象图像G100嵌入电子水印信息来制作嵌入完成图像G200，并将制作出的嵌入完成图像G200输出。

此时，本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入装置10将嵌入对象图像 G100分割为多个块区域。而且，本发明的第一实施方式中的电子水印嵌入装置10以使相邻的块区域的组中包含的各块区域的明度的平均值之差与电子水印信息的各位值对应的方式嵌入电子水印，由此制作嵌入完成图像G200。由此，在对嵌入完成图像G200进行印刷的情况下，无论印刷物的尺寸如何，即使使用低分辨率的印刷机也能够嵌入水印图案不易显眼的电子水印。

<电子水印的检测处理>

下面，参照图12来说明从嵌入有电子水印信息的查询图像G300中检测电子水印信息的处理。图12是示出本发明的第一实施方式中的电子水印检测处理的一例的流程图。

首先，检测处理部200的图像输入部201输入查询图像G300(步骤S21)。图像输入部201例如输入利用摄像机等对印刷有嵌入完成图像G200的印刷物进行拍摄而制作出的查询图像G300。

接着，检测处理部200的标记检测/坐标确定部202在由图像输入部201输入的查询图像G300中检测由标记附加部102附加的标记(步骤S22)。

例如，在标记附加部102对嵌入对象图像G100的周围附加了明显的框线的情况下，标记检测/坐标确定部202使用非专利文献1中公开的框检测算法等对标记(框线)进行检测即可。由该框线示出的区域为嵌入有电子水印信息的区域。

另外，例如在标记附加部102将嵌入对象图像G100本身作为标记的情况下，标记检测/坐标确定部202获取在上述的步骤S12中由标记附加部102保存到规定的存储区域的信息(表示嵌入对象图像G100的特征点的位置的坐标、局部特征量、以及四个顶点的坐标)即可。

接着，标记检测/坐标确定部202基于检测到的标记，来确定查询图像 G300中的嵌入有电子水印信息的矩形区域的四个顶点的坐标(步骤S23)。

例如，在标记是框线的情况下，标记检测/坐标确定部202确定由该框线示出的矩形区域的四个顶点的坐标即可。

另外，例如在标记是嵌入对象图像G100本身的情况下，标记检测/坐标确定部202基于查询图像G300和从规定的存储区域获取到的信息，来计算该查询图像G300中的嵌入有电子水印信息的矩形区域的四个顶点的坐标。

更具体地说，从查询图像G300提取特征点，通过对照局部特征量来将该特征点与从上述的规定的存储区域获取到的特征点建立对应。接着，根据这些特征点之间的位置的偏离程度，利用最小二乘法等对投影变换矩阵的参数进行计算。然后，根据使用计算出的参数得到的投影变换矩阵，求出从上述的规定的存储区域获取到的四个顶点的坐标与查询图像G300的哪个坐标对应。由此求出的查询图像G300的坐标(与上述的四个顶点分别对应的查询图像G300的坐标)是嵌入有电子水印信息的矩形区域的四个顶点的坐标。

接着，检测处理部200的投影变换校正部203基于由标记检测/坐标确定部202确定出的四个顶点的坐标对查询图像G300进行遮挡变换校正，从而进行标准化(步骤S24)。此时，不需要由该四个顶点表示的矩形区域以外的部分，因此将其从标准化后的查询图像G300中删除(剪裁)。

检测处理部200的电子水印检测部204从查询图像G300中检测电子水印信息(步骤S25)。即，电子水印检测部204针对查询图像G300中包含的各块区域对(相邻的两个块区域)计算该块区域对中包含的第一块区域的明度的平均值和第二块区域的明度的平均值。然后，电子水印检测部204根据第一块区域的明度的平均值与第二块区域的明度的平均值的差值为正还是为负，来判定表示电子水印信息的位串中的、该块区域对所对应的比特位的位值为“1”还是为“0”。由此，能够检测表示电子水印信息的位串。

此外，在电子水印的嵌入处理中，在电子水印叠加部103进行了比特冗余化、加扰的情况下，电子水印检测部204进行用于将上述检测到的位串解码的处理。

接着，检测处理部200的结果输出部205将表示由电子水印检测部204检测到的电子水印信息的位串输出(步骤S26)。作为电子水印信息的输出目的地，例如向电子水印检测装置20的显示器等显示装置输出即可。或者，也可以是，参照将电子水印信息与URL(Uniform Resource Locator：统一资源定位器)建立对应所得到的对应表，将与由电子水印检测部204检测到的电子水印信息建立了对应的URL所表示的Web网页显示于浏览器等。此外，这样的对应表例如存储于电子水印检测装置20的辅助存储装置即可。

根据以上，本发明的第一实施方式中的电子水印检测装置20能够从通过对印刷有嵌入完成图像G200的印刷物进行拍摄等而制作出的查询图像G300 中检测电子水印信息，并将检测到的电子水印信息输出。

[第二实施方式]

接着，说明本发明的第二实施方式。在此，作为商品的包装等，有时使用如能够透视商品的内容物那样的透明膜等。在嵌入电子水印的对象为这样的透明膜等的情况下，当利用一般的CMYK墨来印刷电子水印时，有时会导致水印图案与商品内容物的表面纹理混淆。

因此，在对透明膜等嵌入电子水印的情况下，例如有时难以利用智能手机等的摄像机来读取水印。这是由于采用基于减色混合的色彩表现方法进行印刷所引起的，存在商品内容物的表面颜色越接近黑色则越难读取水印的倾向。对此，例如也存在使用灰色墨等特殊颜色墨来印刷电子水印的方法，但存在印刷成本增加的问题。

因此，在本发明的第二实施方式中，说明对透明的嵌入对象也嵌入检测精度高的电子水印的情况。

在第二实施方式中，主要说明与第一实施方式的不同之处，对与第一实施方式相同的结构要素标注相同的符号，省略其说明。

<电子水印的嵌入处理>

下面，参照图13来说明制作对嵌入对象图像G100嵌入电子水印信息所得到的嵌入完成图像G200并将制作出的嵌入完成图像G200输出的处理。图13 是示出本发明的第二实施方式中的电子水印嵌入处理的一例的流程图。

继步骤S14之后，嵌入处理部100的电子水印叠加部103以如下方式将电子水印嵌入到嵌入对象图像G100：针对配对后的各块区域对中包含的两个块区域，使第一块区域中的明度的平均值与第二块区域中的明度的平均值的大小关系同表示电子水印信息的位串的各位值对应(步骤S31)。

即，与第一实施方式同样地，电子水印叠加部103例如以如下方式将电子水印嵌入到嵌入对象图像G100：关于表示第一块区域中的明度的平均值与第二块区域中的明度的平均值之差的差值，在该块区域对所对应的比特位的位值为“1”的情况下使该差值为“正”，在该比特位的位值为“0”的情况下使该差值为“负”。

在此，具体地说明将电子水印嵌入到嵌入对象图像G100的方法。

在表示电子水印信息的位串中的、某个块区域对所对应的比特位的位值为“1”的情况下，如图14A所示那样使白点(白墨点)以规定的密度在空间中随机地涂盖于该块区域对中包含的第一块区域B1上，并且使黑点(黑墨点)以规定的密度在空间中随机地涂盖于第二块区域B2上。

另一方面，在该块区域对所对应的比特位的位值为“0”的情况下，如图 14B所示那样使黑点以规定的密度在空间中随机地涂盖于该块区域对中包含的第一块区域B1上，并且使白点以规定的密度在空间中随机地涂盖于第二块区域B2上。此外，下面在不区別黑点和白点时，还简单地表示为“点”。

在图15中示出通过利用上述方法针对嵌入对象图像G100整体使黑点和白点以规定的密度在空间中随机地涂盖于各块区域对中包含的各块区域上来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像G200的一例。此外，也可以是，在点的颜色与印刷该点的纸张的颜色相同的情况下，不对该点的位置进行印刷 (即，不将墨置于该位置)。例如，也可以是，在纸张的颜色为白色的情况下，不对各白点的位置进行印刷。

在此，例如在图16中示出通过利用上述方法针对除企业标志、商品标志等标志部分以外的背景为透明的嵌入对象图像G100整体使黑点和白点以规定的密度在空间中随机地涂盖于各块区域对中包含的各块区域上来嵌入电子水印所得到的嵌入完成图像G200的例子。此时，还针对透明的背景部分，使黑点和白点涂盖于所有块区域对中包含的各块区域上。

但是，在如果不想改变企业标志、商品标志等标志部分的印刷质量的情况下，也可以如图17所示那样使黑点和白点只涂盖于背景部分上(即，也可以不使黑点和白点涂盖于标志部分上。)。此外，期待的是：如果是彼此相邻的块区域对，则即使具有特定的纹理的内容物透过了这些块区域对的背景，这些块区域对中包含的块区域内的明度的平均值的差也几乎为零。因此，无论嵌入对象图像G100的内容、透过的内容物的纹理如何，都始终使黑点和白点以相同的密度涂盖即可。

但是，为了进一步提高电子水印检测的精度，也可以预先检查嵌入对象图像G100中包含的各块区域的明度，以避免差值反转的方式在各块区域中调整黑点和白点的密度。差值反转例如是指尽管某个块区域对所对应的比特位的位值为“1”但使白点涂盖后的第一块区域B1的明度的平均值与使黑点涂盖后的第二块区域B2的明度的平均值的差值却为“负”的情况。

此外，在使点随机地涂盖的情况下，需要使一个以上的点涂盖于各个块区域对中包含的两个块区域中的某一个块区域上。另外，根据所设定的密度，也有可能存在仅一到两个左右的点涂盖于一个块区域上的情况。在那样的情况下，为了使抗在电子水印检测处理中确定出的电子水印信息的嵌入区域的位置偏离的性能强，优选在一个块区域中使至少一个点涂盖于块区域的中央或其附近。

接着，嵌入处理部100的嵌入完成图像输出部104输出由电子水印叠加部 103制作出的嵌入完成图像G200(步骤S32)。作为嵌入完成图像G200的输出目的地，例如向与电子水印嵌入装置10连接的印刷机输出即可。在此，作为该印刷机，使用除了能够利用CMYK墨以外还能够利用白墨的印刷机。

此外，在电子水印嵌入装置10为图像形成装置等的情况下，既可以向本身所具有的印刷装置(绘图仪)进行输出，也可以向HDD等的辅助存储装置等进行输出。

根据以上，本发明的第二实施方式中的电子水印嵌入装置10能够对嵌入对象图像G100嵌入电子水印信息来制作嵌入完成图像G200，并将制作出的嵌入完成图像G200输出。

此时，本发明的第二实施方式中的电子水印嵌入装置10将嵌入对象图像 G100分割为多个块区域。而且，本发明的第二实施方式中的电子水印嵌入装置10以使相邻的块区域的组中包含的各块区域的明度的平均值之差与电子水印信息的各位值对应的方式嵌入电子水印，由此制作嵌入完成图像G200。并且，本发明的第二实施方式中的电子水印嵌入装置10通过使点(黑点和白点)涂盖于该组中包含的各块区域上来嵌入电子水印。

由此，在对嵌入完成图像G200进行印刷的情况下，即使在对如能够透视内容物那样的透明膜等对象物(嵌入对象)嵌入电子水印的情况下，也不会与透过后的内容物的表面纹理混淆，例如利用智能手机等的摄像机也能够以高精度检测电子水印信息。即，由于用黑点和白点这两种图案(点图案)来表现电子水印，因此例如即使内容物的表面颜色接近白色也能够不混淆地留下黑点，另一方面，例如即使内容物的表面颜色接近黑色也能够不混淆地留下白点。因此，无论内容物的表面颜色如何，都能够以高精度检测电子水印信息。

此外，在本发明的第二实施方式中，对利用基于随机点的密度的图案的电子水印进行了说明，但一并使用白色墨的本发明也能够应用于除此以外的各种各样的电子水印图案。例如，通过利用白墨(白点)对在非专利文献1所记载的电子水印图案中叠加的信号中的正方向(明度高的方向)的信号进行印刷，并利用黑墨(黑点)对负方向(明度低的方向)的信号进行印刷，能够期待同样的效果。

本申请是基于2017年2月23日在日本提出申请的基础申请2017-032708 号和2017年2月23日在日本提出申请的基础申请2017-032709号的申请，在此通过参照对这些申请的全部内容进行引用。

本发明不限定于上述的具体公开的实施方式，只要不脱离权利要求书就能够进行各种变形、变更。

附图标记说明

10：电子水印嵌入装置；20：电子水印检测装置；100：嵌入处理部； 101：图像输入部；102：标记附加部；103：电子水印叠加部；104：嵌入完成图像输出部；200：检测处理部；201：图像输入部；202：标记检测/坐标确定部；203：投影变换校正部；204：电子水印检测部；205：结果输出部。

Claims (15)

1.一种电子水印嵌入装置，用于对图像嵌入电子水印信息，所述电子水印嵌入装置具有：

输入单元，其输入第一图像数据；

标记单元，其在由所述第一图像数据表示的图像上附加规定的标记，或者，对从所述图像提取的特征点的位置坐标、根据该特征点的位置坐标检测的局部特征量以及所述图像的四个顶点的位置坐标进行计算，并将计算出的所述特征点的位置坐标、所述局部特征量以及所述四个顶点的位置坐标存储于规定的存储区域；

分割单元，其将由所述第一图像数据表示的图像分割为多个块区域；

电子水印叠加单元，其将所述多个块区域中的构成连接区域的三个块区域的组与表示所述电子水印信息的位串中包含的各比特位建立对应，制作针对每个所述组、以使第一块区域和第三块区域的明度的平均值与第二块区域的明度的平均值的大小关系表现与所述组建立了对应的比特位的位值的方式、利用规定颜色对所述第一块区域和所述第三块区域进行填涂或者对所述第二块区域进行填涂所得到的图像，所述第一块区域和所述第三块区域是所述组中包含的互不相邻的块区域，所述第二块区域是所述组中包含的与所述第一块区域及所述第三块区域这两方相邻的块区域；以及

输出单元，其输出表示进行所述填涂所得到的图像的第二图像数据。

2.根据权利要求1所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，

在利用所述规定颜色对所述块区域进行填涂时，在所述块区域中包含白色区域的情况下，所述电子水印叠加单元利用所述规定颜色仅对该白色区域进行填涂。

3.一种电子水印嵌入装置，用于对图像嵌入电子水印信息，所述电子水印嵌入装置具有：

输入单元，其输入第一图像数据；

标记单元，其在由所述第一图像数据表示的图像上附加规定的标记，或者，对从所述图像提取的特征点的位置坐标、根据该特征点的位置坐标检测的局部特征量以及所述图像的四个顶点的位置坐标进行计算，并将计算出的所述特征点的位置坐标、所述局部特征量以及所述四个顶点的位置坐标存储于规定的存储区域；

分割单元，其将由所述第一图像数据表示的图像分割为多个块区域；

电子水印叠加单元，其将所述多个块区域中的构成连接区域的三个块区域的组与表示所述电子水印信息的位串中包含的各比特位建立对应，制作针对每个所述组、以使第一块区域和第三块区域的明度的平均值与第二块区域的明度的平均值的大小关系表现与所述组建立了对应的比特位的位值的方式、使规定颜色的点以规定密度随机分散地涂盖于所述第一块区域和所述第三块区域或涂盖于所述第二块区域所得到的图像，所述第一块区域和所述第三块区域是所述组中包含的互不相邻的块区域，所述第二块区域是所述组中包含的与所述第一块区域及所述第三块区域这两方相邻的块区域；以及

输出单元，其输出表示进行所述涂盖所得到的图像的第二图像数据。

4.根据权利要求3所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，

在使规定颜色的点以所述规定密度随机分散地涂盖时，所述电子水印叠加单元将至少一个以上的所述点涂盖在所述块区域内，并且所涂盖的点中的至少一个点处于所述块区域的中心或者从该中心起的规定范围内。

5.一种电子水印嵌入装置，用于对图像嵌入电子水印信息，所述电子水印嵌入装置具有：

输入单元，其输入第一图像数据，该第一图像数据表示包括标志且除所述标志的部分以外的背景为透明的图像；

标记单元，其在由所述第一图像数据表示的图像上附加规定的标记，或者，对从所述图像提取的特征点的位置坐标、根据该特征点的位置坐标检测的局部特征量以及所述图像的四个顶点的位置坐标进行计算，并将计算出的所述特征点的位置坐标、所述局部特征量以及所述四个顶点的位置坐标存储于规定的存储区域；

分割单元，其将由所述第一图像数据表示的图像分割为多个块区域；

电子水印叠加单元，其将所述多个块区域中的相邻的两个以上的块区域的组与表示所述电子水印信息的位串中包含的各比特位建立对应，制作针对每个所述组、根据与该组建立了对应的比特位的位值来使规定的第一颜色的第一点和第二颜色的第二点中的某一方的点以规定密度随机分散地涂盖于所述组中包含的第一块区域中的除所述标志以外的区域上、并且使与所述某一方的点不同的另一方的点以规定密度随机分散地涂盖于所述组中包含的第二块区域中的除所述标志以外的区域上所得到的图像，该第二点的明度低于该第一点的明度；以及

输出单元，其输出表示进行所述涂盖所得到的图像的第二图像数据。

6.根据权利要求5所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，

所述第一颜色为白色，

所述输出单元将由所述第二图像数据表示的图像输出到利用白色墨来印刷该图像中的所述第一点的印刷装置。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电子水印嵌入装置，其特征在于，

所述电子水印叠加单元对表示所述电子水印信息的位串进行比特冗余化和加扰中的至少一个处理，将进行该处理后的位串中包含的各比特位与所述组建立对应。

8.一种电子水印检测装置，从嵌入有电子水印信息的图像中检测该电子水印信息，所述电子水印检测装置具有：

输入单元，其输入第一图像数据，

坐标确定单元，其根据从由所述第一图像数据表示的图像中检测的规定的标记来确定该图像的四个顶点的位置坐标，或者，利用规定的局部特征量将从所述图像提取的第一特征点与规定的第二特征点建立对应并且基于该对应来确定所述图像的四个顶点的位置坐标；

标准化单元，其制作基于所述四个顶点的位置坐标将所述第一图像数据进行标准化所得到的第二图像数据；

分割单元，其将由所述第二图像数据表示的图像分割为多个块区域；

电子水印检测单元，其针对所述多个块区域中的构成连接区域的三个块区域的组的每个组，检测同第一块区域和第三块区域的明度的平均值与第二块区域的明度的平均值之差相应的位值，所述第一块区域和所述第三块区域是所述组中包含的互不相邻的块区域，所述第二块区域是所述组中包含的与所述第一块区域及所述第三块区域这两方相邻的块区域；以及

输出单元，其输出由检测到的所述位值的位串表示的电子水印信息。

9.根据权利要求8所述的电子水印检测装置，其特征在于，

在检测到的所述位值的位串被进行了比特冗余化和加扰中的至少一个处理的情况下，所述电子水印检测单元进行将所述位串解码的处理，

所述输出单元输出由进行所述解码的处理所得到的位串表示的电子水印信息。

10.一种电子水印嵌入方法，由用于对图像嵌入电子水印信息的电子水印嵌入装置执行，所述电子水印嵌入方法包括以下步骤：

输入步骤，输入第一图像数据；

标记步骤，在由所述第一图像数据表示的图像上附加规定的标记，或者，对从所述图像提取的特征点的位置坐标、根据该特征点的位置坐标检测的局部特征量以及所述图像的四个顶点的位置坐标进行计算，并将计算出的所述特征点的位置坐标、所述局部特征量以及所述四个顶点的位置坐标存储于规定的存储区域；

分割步骤，将由所述第一图像数据表示的图像分割为多个块区域；

电子水印叠加步骤，将所述多个块区域中的构成连接区域的三个块区域的组与表示所述电子水印信息的位串中包含的各比特位建立对应，制作针对每个所述组、以使第一块区域和第三块区域的明度的平均值与第二块区域的明度的平均值的大小关系表现与所述组建立了对应的比特位的位值的方式、利用规定颜色对所述第一块区域和所述第三块区域进行填涂或者对所述第二块区域进行填涂所得到的图像，所述第一块区域和所述第三块区域是所述组中包含的互不相邻的块区域，所述第二块区域是所述组中包含的与所述第一块区域及所述第三块区域这两方相邻的块区域；以及

输出步骤，输出表示进行所述填涂所得到的图像的第二图像数据。

11.一种电子水印嵌入方法，由用于对图像嵌入电子水印信息的电子水印嵌入装置执行，所述电子水印嵌入方法包括以下步骤：

输入步骤，输入第一图像数据；

标记步骤，在由所述第一图像数据表示的图像上附加规定的标记，或者，对从所述图像提取的特征点的位置坐标、根据该特征点的位置坐标检测的局部特征量以及所述图像的四个顶点的位置坐标进行计算，并将计算出的所述特征点的位置坐标、所述局部特征量以及所述四个顶点的位置坐标存储于规定的存储区域；

分割步骤，将由所述第一图像数据表示的图像分割为多个块区域；

电子水印叠加步骤，将所述多个块区域中的构成连接区域的三个块区域的组与表示所述电子水印信息的位串中包含的各比特位建立对应，制作针对每个所述组、以使第一块区域和第三块区域的明度的平均值与第二块区域的明度的平均值的大小关系表现与所述组建立了对应的比特位的位值的方式、使规定颜色的点以规定密度随机分散地涂盖于所述第一块区域和所述第三块区域或涂盖于所述第二块区域上所得到的图像，所述第一块区域和所述第三块区域是所述组中包含的互不相邻的块区域，所述第二块区域是所述组中包含的与所述第一块区域及所述第三块区域这两方相邻的块区域；以及

输出步骤，输出表示进行所述涂盖所得到的图像的第二图像数据。

12.一种电子水印嵌入方法，由用于对图像嵌入电子水印信息的电子水印嵌入装置执行，所述电子水印嵌入方法包括以下步骤：

输入步骤，输入第一图像数据，该第一图像数据表示包括标志且除所述标志部分以外的背景为透明的图像；

标记步骤，在由所述第一图像数据表示的图像上附加规定的标记，或者，对从所述图像提取的特征点的位置坐标、根据该特征点的位置坐标检测的局部特征量以及所述图像的四个顶点的位置坐标进行计算，并将计算出的所述特征点的位置坐标、所述局部特征量以及所述四个顶点的位置坐标存储于规定的存储区域；

分割步骤，将由所述第一图像数据表示的图像分割为多个块区域；

电子水印叠加步骤，将所述多个块区域中的相邻的两个以上的块区域的组与表示所述电子水印信息的位串中包含的各比特位建立对应，制作针对每个所述组、根据与该组建立了对应的比特位的位值来使规定的第一颜色的第一点和第二颜色的第二点中的某一方的点以规定密度随机分散地涂盖于所述组中包含的第一块区域中的除所述标志以外的区域上、并且使与所述某一方的点不同的另一方的点以规定密度随机分散地涂盖于所述组中包含的第二块区域中的除所述标志以外的区域上所得到的图像，该第二点的明度低于该第一点的明度；以及

输出步骤，输出表示进行所述涂盖所得到的图像的第二图像数据。

13.一种电子水印检测方法，由从嵌入有电子水印信息的图像中检测该电子水印信息的电子水印检测装置执行，所述电子水印检测方法包括以下步骤：

输入步骤，输入第一图像数据；

坐标确定步骤，根据从由所述第一图像数据表示的图像中检测的规定的标记来确定该图像的四个顶点的位置坐标，或者，利用规定的局部特征量将从所述图像提取的第一特征点与规定的第二特征点建立对应并且基于该对应来确定所述图像的四个顶点的位置坐标；

标准化步骤，制作基于所述四个顶点的位置坐标将所述第一图像数据进行标准化所得到的第二图像数据；

分割步骤，将由所述第二图像数据表示的图像分割为多个块区域；

电子水印检测步骤，针对所述多个块区域中的构成连接区域的三个块区域的组的每个组，检测同第一块区域和第三块区域的明度的平均值与第二块区域的明度的平均值之差相应的位值，所述第一块区域和所述第三块区域是所述组中包含的互不相邻的块区域，所述第二块区域是所述组中包含的与所述第一块区域及所述第三块区域这两方相邻的块区域；以及

输出步骤，输出由检测到的所述位值的位串表示的电子水印信息。

14.一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，

在所述计算机程序被处理器执行时，实现根据权利要求10至12中的任一项所述的电子水印嵌入方法的各步骤。

15.一种存储介质，该存储介质存储有计算机程序，

在所述计算机程序被处理器执行时，实现根据权利要求13所述的电子水印检测方法的各步骤。

Images