CN1266328A - 嵌入和提取数字信息的装置和方法、以及载有程序的媒体 - Google Patents

Abstract

一种嵌入和提取数字信息的装置和方法,频带分割部分11将图象信号71分割成10个频带,计算子波系数。块分割部分12将MRA分量分割成多个预定的块。密钥产生部分13从具有预定值的密钥找出一个二级密钥,产生表示该二级密钥是否用于嵌入的信息。能量分析部分14计算子波系数的能量。若不小于预定设定值,信息嵌入部分15把数字信息嵌入到MRA分量的块的子波系数中。频带合成部分16将嵌入处理后的MRA分量与MRR分量相合成,重构图象信号72。

Description

嵌入和提取数字信息的装置和方法、以及载有程序的媒体

本发明涉及嵌入和提取数字信息的装置和方法以及其上记录有执行该方法的程序的媒体，尤其涉及为了保护数字数据的版权将诸如版权信息(下文中称为数字信息)的数字数据嵌入图象信号中和提取所嵌入数字信息的装置和方法以及其上记录有进行该方法的程序的媒体。

近年来，已经能够利用因特网广泛地提供信息，尤其是，已经能够频繁地利用WWW(环球网)提供图象、语音等综合信息的信息发送/接收服务。

然而，公布在因特网的网络上的诸如图象的数字数据很容易被许多非指定用户所复制。因此，便出现了一些问题。例如，未得到版权拥有人的许可，通过越权复制二次利用第三人拥有其版权的图象。此外，在利用基于图象的内容在因特网上扩大商务中，防止越权复制的措施也已经成为一个问题。因此，需要建立保护图象信号的版权的技术。

电子(数字)水印技术便是通常所知措施的一个例子。数字水印是一种以不能被人们所感觉到的形式将数字信息嵌入在图象数据中的技术。

传统数字水印技术的例子有：利用Matsui、Ohnishi、Nakamura在题目为“在子波变换下将签字嵌入图象”(电子、信息和通信工程协会杂志D-IIVol.J79-D-II No.6，pp.1017-1024，1996年6月)(在下文中称为Matui等人的技术)的文章中所描述的离散子波变换的数字水印技术。此外，另一个例子是利用Nakamura、Ogawa、Takashima在题目为“为保护数字图象版权的在频域下的水印方法”(加密术和信息安全性专集，SCIS’97-26A，1997年1月)(下文中称为Nakamura等人的技术)的文章中所描述的利用离散余弦变换(DCT)的数字水印技术。

首先参考图23至25描述Matui等人的技术。

首先将描述通过离散子波变换处理的带分割。图23是表明分割成三个分层的传统频带分割装置11的结构例子的方框图。在图23中，传统的频带分割装置11包括第一至第三带分割滤波器100、200和300，它们具有相同结构。第一至第三带分割滤波器100、200和300中每一个将输入图象分割成四个频带，并计算每个频带的子波系数。对于子波系数，将进行次级带分割，这里不作描述。

频带分割装置11将数字化图象信号71输入到第一带分割滤波器100。第一带分割滤波器100基于其水平和垂直分量的参数将图象信号71分割成四个带的信号，即LL1信号、LH1信号、HL1信号和HH1信号(以下统称为第一分层信号)。第二带分割滤波器200接收第一分层信号中最低带内的LL1信号，将LL1信号进一步分割成四个带中的LL2信号、LH2信号、HL2信号和HH2信号(以下统称为第二分层信号)。第三带分割滤波器300接收第二分层信号中最低带内的LL2信号，将LL2信号进一步分割成四个带中的LL3信号、LH3信号、HL3信号和HH3信号(以下统称为第三分层信号)。

图24是表明图23所示的第一带分割滤波器100的详细结构例子的方框图。在图24中，第一带分割滤波器100包括第一至第三双频带分割部分101至103。第一至第三双频带分割部分101至103分别包括一维低通滤波器(LPF)111至113、一维高通滤波器(HPF)121至123、和以2∶1的比例对信号进行抽取的子取样器131至133和141至143。

第一双频带分割部分101接收图象信号71，由LPF 111和HPF 121使图象信号71针对其水平分量分别经过低通滤波和高通滤波输出两个信号。利用子取样器131和141以2∶1的比例分别对通过低通滤波和高通滤波所获得的信号进行抽取，然后输出到后续阶段。第二双频带分割部分102接收来自子取样器131的信号，由LPF 112和HPF 122针对其垂直分量对信号分别进行滤波，获得两个信号，利用子取样器132和142以2∶1的比例对信号进行抽取，然后输出信号，即LL信号和LH信号。另一方面，第三双频带分割部分103接收来自子取样器141的信号，由LPF 113和HPF 123针对其垂直分量对信号分别进行滤波，获得两个信号，利用子取样器133和143以2∶1的比例对信号进行抽取，然后输出信号，即HL信号和HH信号。

因此，四个信号，即在其水平和垂直分量上都低的LL1信号、在其水平分量上低而在其垂直分量上高的LH1信号、在其水平分量上高而在其垂直分量上低的HL1信号、在其水平和垂直分量上都高的HH1信号，即子波系数从第一带分割滤波器100输出。第二和第三带分割滤波器200和300使接收的信号也分别经过与如上所述相同的处理。

作为由第一至第三带分割滤波器100、200和300进行的带分割处理的结果，图象信号71被分割成10个带信号，即LL3信号、LH3信号、HL3信号、HH3信号、LH2信号、HL2信号、HH2信号、LH1信号、HL1信号和HH1信号。图25是表明由两维频域表示10个带信号的示意图。

在图25中，垂直轴代表垂直频率分量，它向下表示增大，水平轴代表水平频率分量，它向右表示增大。图25所示的每个区域是用作一个图象的数据，区域的面积比例与带信号中各个数据数目的比例相一致。即，在LL3信号、LH3信号、HL3信号和HH3信号(它们是第三分层信号)中数据数目取为1的情况中，LH2信号、HL2信号和HH2信号(它们是第二分层信号)中的数据数目取为4，LH1信号、HL1信号和HH1信号(它们是第一分层信号)中的数据数目取为16。因此，例如，针对LL3信号的左上方的一个数据，LH3信号、HL3信号和HH3信号中每一个的左上方处的一个数据，LH2信号、HL2信号和HH2信号中每一个的左上方处的4个正方形数据，LH1信号、HL1信号和HH1信号中每一个的左上方处的16个正方形数据代表原始图象上的相同象素(图25中的阴影部分)。

现在描述在为带分割进行上述离散子波变换后嵌入数字信息的方法。接下来描述的嵌入方法是本领域专业人员公知的技术。Matui等人通过将离散子波变换与传统嵌入方法相结合实现了数字水印。

传统的嵌入方法利用人们易于忽视高频域中的噪声而检测低频域中噪声的视觉特性。即，在图象信号中，能量集中在其低频分量中。因此，在离散子波变换的输出分量中，代表图象信号低频分量的LL信号是一个重要带分量。另一方面，三种类型的多分辨率表示(MRR)分量(它们是代表图象信号高频分量的LH信号、HL信号和HH信号)不认为是很重要的带分量。

对于非重要MRR分量的LH信号、HL信号和HH信号中的每一个，按照基于预定规则被嵌入的数字信息的位值，在MRR分量的子波系数当中，对子波系数的低阶位(如果可能，是最低有效位(LSB))的非零逻辑值进行变换，进行数字水印化。

在Matui等人的技术中，数字信息仅仅嵌入在MRR分量(它们是通过离散子波变换计算的图象的高频分量)及其各自低阶位(它们难以影响图象变化)中。因此，由嵌入了数字信息的信号所重构的图象质量的降低是很轻微的，以致于人眼感觉不到。

在网络上显示和分布的情况中，由频带合成装置对已经经受嵌入处理的各个频带中的信号进行合成(简单地说，进行与离散子波变换相反的处理)，重构图象信号。此外，为了从重构图象信号中提取已嵌入的数字信息，进行离散子波变换，以提取在嵌入处理中所变换的逻辑值。

然而，在上述的Matui等人的技术中，数字信息嵌入在LH1信号、HL1信号和HH1信号中，它们是最高的高频(MRR)分量，存在下列问题：

1.通过对已经嵌入数字信息的图象的频率变换，然后改写和切割图象的高频分量，能够相对比较简单地去除已嵌入的数字信息。

2.即使通过让已经嵌入数字信息的图象经受低通滤波，也能够降低图象的高频分量，从而丢掉已嵌入的信息。

3.另外，例如在图象通信中，图象是在被压缩时传送的。在这种情况中，通常对频率系数的高频分量进行粗略量化，进行不可逆压缩，从而增大对图象高频分量的影响。即，图象MRR分量中的子波系数的各个低阶位被大大改变，所以不能正确地提取已嵌入的信息。

因此，本申请的发明人和其他人在以前提交的“日本专利公开公报10-196361”(以下称为较早申请)中提出了一种新的数字水印技术，以解决传统数字水印技术中的问题。

较早申请中的嵌入方法是一种当子波系数经过线性量化时按照被嵌入数字信息的位值在其最近附近在对奇数值或偶数值的量化中设定输出值的方法。即，以预定的块尺寸将图象信号的最低频带分量(以下称为MRA分量(多分辨率近似分量))分割成多个块，利用上述嵌入方法把数字信息嵌入到每个块的子波系数的平均值中。

在较早申请中，利用量化误差使MRA(它是通过离散子波变换计算出的图象信号的低频分量)经过数字信息嵌入处理。

接着将简要地描述Nakamura等人的技术。

在Nakamura等人的技术中，数字图象信号首先被分割成块，在嵌入的情况中每个块由8×8个象素组成，使每个块经受DCT运算，对其频率进行变换(即，寻找频率系数)。然后从低频分量的频率系数中随机地提取一个频率系数C，DC分量(DC系数)中的一个频率系数除外，按照以下方程式(1)所表示的，利用量化步长h再次对频率系数C进行量化，寻找量化值q。函数int[X]表示X的线性量化：

q＝int[C/h]×h    (1)

在Nakamura等人的技术中，如果待嵌入在块中的数字信息的位b是“0”基于以下方程式(2)，如果位b是“1”基于以下方程式(3)，选择最接近频率系数C的整数，以校正频率系数C的值。字符t表示选择最靠近附近的自然数。

C←q+ht+q/4     (2)

C←q+ht+3q/4    (3)

另一方面，在Nakamura等人的技术中，在提取的情况下，首先提取已经嵌入数字信息的频率系数C，然后利用量化步长h由以上方程式(1)进行重新量化，寻找量化值q。然后找到量化值q与频率系数C之间的差p(＝C-q)，利用以下方程式(4)或(5)作出判定，提取被嵌入数字信息的位b的值：

0≤p＜h/2→b＝0    (4)

h/2≤p＜h→b＝1    (5)

因此，在Nakamura等人的技术中，通过隐藏利用伪随机数字串嵌入低频分量的频率系数当中DC系数以外的频率系数C的位置，以及通过引入由利用参数h再量化引起的误差分量，第三人几乎没有关于被嵌入数字信息的线索。

然而，在较早的申请中，数字信息嵌入在所有的MRA分量(它们是最低频率分量)中，以致于仍然存在下列问题。

1.正如已经描述的，人的视觉特性通常具有易于忽视高频域中噪声而检测低频域中噪声的性质。此外，图象信号的平坦部分具有的能量几乎集中在MRA分量(低频分量)中，图象信号的详细部分对应于MRR分量(高频分量)。即，在离散子波变换的输出分量中，如果对应于图象信号平坦部分的MRA分量通过嵌入操作而被修正的话，那么，不管修改是如何轻微，图象质量被降低。

2.以预定块尺寸将MRA分量分割成多个块，将数字信息嵌入在所有的块中。因此，一旦公众知道嵌入算法，便可以对被嵌入数字信息进行解码。

另一方面，在Nakamura等人的技术中，将数字信息嵌入在所有的块中，所以，在对应于数字图象信号平坦部分的块中，图象质量降低。此外，数字信息仅仅嵌入在低频分量的一个频率系数C中。于是，对于第三人所作的越权使用的尝试(例如，图案压缩)，已嵌入的数字信息可能会丢失。

因此，本发明的一个目的是提供一种对应于图象信号详细部分的MRA分量或在较低频带(较深分层信号)的MRR分量中嵌入和提取数字信息的装置和方法，使得在解码时几乎不使图象质量劣化，而且几乎不给第三者提供关于被嵌入数字信息的线索。

本发明的另一个目的是提供一种嵌入和提取数字信息的装置和方法，其中数字信息是利用低频分量的频率系数当中DC分量以外的多个频率系数的平均值嵌入的，数字信息嵌入在对应于图象信号详细部分的块中，以致于在解码时几乎不使图象质量降低，已嵌入的数字信息也保持着不会丢失(通常，把这称为“数字信息具有抵抗力”)，防止第三者的越权使用的尝试。

本发明的再一个目的是提供一种具有适合MPEG(活动图象专家组)/JPEG(联合照相专家组)(这是当前图象编码)的数字水印系统。

本发明具有实现上述目的的以下特征。

本发明的第一方面是指一种将固有数字信息嵌入在数字图象信号中的数字信息嵌入装置，包括：

利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的频带分割装置；

以预定的块尺寸将通过分割获得的频带当中待嵌入数字信息的频带(以下称为嵌入目标区域)分割成多个块的块分割部分；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的密钥产生部分；

基于每个产生的二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块并将组成数字信息的相应信息分别嵌入到嵌入目标区域的指定块的子波系数中的信息嵌入部分；以及

利用嵌入处理后的嵌入目标区域和嵌入目标区域以外的多个频带重构其中嵌入了数字信息的数字图象的频带合成部分。

如上所述，在第一方面中，数字信息被嵌入在基于二级密钥所指定的块中。因此，不知道产生二级密钥方法的第三人几乎没有被嵌入数字信息的线索。

第二方面是指一种将固有数字信息嵌入在数字图象信号中的数字信息嵌入装置，包括：

利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的频带分割部分；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中待嵌入数字信息的频带(以下称为嵌入目标区域)分割成多个块的块分割部分；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的密钥产生部分；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的能量分析部分；

控制密钥产生部分以致于当能量小于预定的设定值时产生另一个二级密钥以及当能量不小于预定的设定值时将组成数字信息的相应信息分别嵌入到嵌入目标区域的指定块的子波系数中的信息嵌入部分；以及

利用嵌入处理后的嵌入目标区域和嵌入目标区域以外的多个频带重构其中嵌入了数字信息的数字图象的频带合成部分。

如上所述，在第二方面中，数字信息是通过判定多个频带的每个频带中除嵌入目标区域以外的对应于基于二级密钥所指定块的位置的子波系数的能量而嵌入的。因此，图象质量在解码时几乎不会降低，第三人几乎没有被嵌入数字信息的线索。

根据第三方面，在第二方面中，装置进一步包括：

当能量在不小于预定的设定值和不大于预定的上限值的范围时使已经计算出其能量的子波系数乘以一预定值U(U是不小于1的实数)，而当能量在小于预定的设定值但不小于预定的下限值的范围时使子波系数乘以一预定值L(L是不大于1的实数)的系数相乘部分。

如上所述，在第三方面中，只有在能量接近于预定的设定值时，子波系数才乘以第二方面中的预定值。于是，在能量不小于设定值的情况中，能够防止有误差检测/不完全检测。以防止第三人越权使用(例如，图象压缩)的尝试，因此，能够准确地提取所嵌入的数字信息。此外，图象质量几乎不降低，第三人几乎没有被嵌入数字信息的线索。

第四方面是指一种提取由特定装置嵌入在特定频带(以下称为嵌入目标区域)的子波系数中的固有数字信息的数字信息提取装置，所述特定频带是利用离散子波变换或是子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的，该装置包括：

接收由特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的频带分割部分；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中的嵌入目标区域分割成多个块的块分割部分；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的密钥产生部分；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及从嵌入目标区域的指定块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的信息检测部分。

如上所述，在第四方面中，被嵌入的数字信息是从基于二级密钥所指定的块中的子波系数检测的。因此，不知道产生二级密钥方法的第三人几乎没有被嵌入数字信息的线索。

第五方面是指一种提取由特定装置嵌入在特定频带(以下称为嵌入目标区域)的子波系数中的固有数字信息的数字信息提取装置，所述特定频带是利用离散子波变换或是子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的，该装置包括：

接收由特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的频带分割部分；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中的嵌入目标区域分割成多个块的块分割部分；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的密钥产生部分；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的能量分析部分；以及

从能量不小于预定设定值的嵌入目标区域的块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的信息检测部分。

如上所述，在第五方面中，判定多个频带中除嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于基于二级密钥所指定块位置的子波系数能量，以检测被嵌入数字信息。因此，不知道产生二级密钥方法的第三人几乎不掌握被嵌入数字信息的线索。

第六方面指一种将固有数字信息嵌入到数字图象信号中的数字信息嵌入装置，该装置包括：

将所述数字图象信号分割成多个块的块分割部分，每个块由多个预定象素组成；

对通过分割所获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数的频率变换部分；

从计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的系数计算部分；

对于能量不小于预定阈值的频率系数串，利用预定的量化步长Q(Q是不小于1的整数)使找到的绝对平均值M经过线性量化以计算量化值的量化部分；

基于量化值和数字信息的值用预定值替换量化值的信号替换部分；

利用量化步长Q让已替换量化值经受逆线性量化以计算平均值M’以及利用平均值M’与绝对平均值M之间的差DM(＝M’-M)校正频率系数的系数校正部分；以及

让校正后的多个块经过逆频率变换，以重构已经嵌入了数字信息的数字图象的逆频率变换部分。

如上所述，在第六方面中，判定频率系数串的能量，以嵌入数字信息。因此，在解码时使图象质量几乎不降低，能够保护被嵌入的数字信息不丢失以防止第三人的越权使用的尝试。

根据第七方面，在第六方面中，

所述系数计算部分选择低频分量中除DC分量以外的频率系数串。

如上所述，在第七方面中，数字信息被嵌入在第六方面的DC分量附近的低频分量的频率系数串中。于是，能够更准确地提取数字信息，不会受越权用户的尝试的影响。

根据第八方面，在第六方面中，

当量化值等于阈值除以量化步长Q的值时，系数校正部分将预定的设定值加到差值DM上。

如上所述，在第八方面中，在第六方面中对差值DM进行运算，以致于在解码时使图象质量几乎不降低。此外，在能量不小于阈值的情况下，能够阻止有误差检测/不完全检测以防止第三人的越权使用的尝试。因此，能够更准确地提取所嵌入的数字信息。

根据第九方面，在第六方面中，

当差值DM是负数以及频率系数的绝对值小于差DM的绝对值时，系数校正部分将频率系数校正为0。

如上所述，在第九方面中，当频率系数的绝对值小于第六方面中差DM的绝对值时，不能作出使频率系数的绝对值变得更小的校正，所以使频率系数降低为0。因此，在数字信息是利用多个频率系数的绝对平均值M嵌入的情况中，能够减小误差。于是，能够更准确地提取数字信息。

第十方面是一种提取由特定装置嵌入在特定频率系数串中的固有数字信息的数字信息提取装置，所述特定频率系数串是通过将数字图象信号分割成块并使每个块经过频率变换而获得的，该装置包括：

接收由特定装置输出的数字图象信号，按照由特定装置进行的块分割将数字图象信号分割成多个块的块分割部分，每个块由多个预定象素组成；

按照由特定装置进行的频率变换对通过分割所获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数的频率变换部分；

按照由特定装置进行的计算方法从计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的系数计算部分；

对于能量不小于预定阈值的频率系数串，利用特定装置所采用的量化步长Q使绝对平均值M经过线性量化以计算量化值的量化部分；以及

判定量化值是偶数还是奇数以及基于判定结果提取所嵌入的数字信息的信息提取部分。

如上所述，在第十方面中，作为提取特定频率系数串的绝对平均值M以及利用预定方法计算该频率系数串的绝对平均值的量化值的结果，判定其嵌入数字信息的逻辑值。因此，能够提取准确的数字信息，不受越权用户的尝试的影响。

第十一方面是一种将固有数字信息嵌入在数字图象信号中的方法，包括：

利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中待嵌入数字信息的频带(嵌入目标区域)分割成多个块的步骤；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块并将组成数字信息的相应信息分别嵌入到嵌入目标区域的指定块的子波系数中的步骤；以及

利用嵌入处理后的嵌入目标区域和嵌入目标区域以外的多个频带，重构其中嵌入了数字信息的数字图象的步骤。

如上所述，在第十一方面中，数字信息被嵌入在基于二级密钥所指定的块中。因此，不知道产生二级密钥方法的第三人几乎不掌握被嵌入数字信息的线索。

第十二方面是一种将固有数字信息嵌入到数字图象信号中的方法，包括：

利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中待嵌入数字信息的频带(嵌入目标区域)分割成多个块的步骤；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的步骤；

当能量小于预定的设定值时控制如产生另一个二级密钥的密钥产生步骤；

当能量不小于预定的设定值时将组成数字信息的相应信息分别嵌入到嵌入目标区域的指定块的子波系数中的步骤；以及

利用嵌入处理后的嵌入目标区域和嵌入目标区域以外的多个频带，重构其中嵌入了数字信息的数字图象信号的步骤。

如上所述，在第十二方面中，判定多个频带中除嵌入目标区域以外的每个频带的对应于基于二级密钥所指定块位置的子波系数的能量，以嵌入数字信息。因此，在解码时几乎不使图象质量降低，而且第三人几乎不掌握所嵌入数字信息的线索。

根据第十三方面，在第十二方面中，该方法进一步包括：

当能量在不小于预定设定值和不大于预定上限值的范围时使已经计算了其能量的子波系数乘以一预定值U(U是不小于1的实数)，而当能量在小于预定设定值但不小于预定下限值的范围时使子波系数乘以一预定值L(L是不大于1的实数)的步骤。

如上所述，在第十三方面，只有当能量接近于第十二方面中的预定设定值时，子波系数才乘以一预定值，由此，在能量不小于设定值的情况下，能够防止有误差检测/不完全检测。以防止第三人的越权使用尝试(例如，图象压缩)，因此，能够准确地提取所嵌入数字信息。此外，使图象质量几乎不降低，对于嵌入数字信息，第三人几乎不掌握线索。

第十四方面是一种提取由特定装置在特定频带(嵌入目标区域)的子波系数中嵌入固有数字信息的方法，特定频带是利用离散子波变换或是子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的，所述方法包括：

接收由特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中的嵌入目标区域分割成多个块的步骤；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤；以及

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及从嵌入目标区域的指定块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的步骤。

如上所述，在第十四方面中，嵌入数字信息是从基于二级密钥所指定的块的子波系数检测的。因此，不知道产生二级密钥方法的第三人几乎不了解嵌入数字信息的线索。

第十五方面是一种提取由特定装置嵌入在特定频带(嵌入目标区域)的子波系数中的固有数字信息的方法，所述特定频带是利用离散子波变换或是子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的，所述方法包括：

接收由特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中的嵌入目标区域分割成多个块的步骤；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的步骤；以及

从能量不小于预定设定值的嵌入目标区域的块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的步骤。

如上所述，在第十五方面中，判定多个频带中除嵌入目标区域以外的对应于基于二级密钥所指定块位置的子波系数的能量，以检测嵌入数字信息。因此，不知道产生二级密钥方法的第三人几乎没有嵌入数字信息的线索。

第十六方面是一种将固有数字信息嵌入到数字图象信号中的方法，包括：

将数字图象信号分割成多个块的步骤，每个块由多个预定象素组成；

对通过分割所获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数的步骤；

从计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的步骤；

对于能量不小于预定阈值的频率系数串，利用预定的量化步长Q(Q是不小于1的整数)使找到的绝对平均值M经过线性量化以计算量化值的步骤；

基于量化值和数字信息的值用预定值替换量化值的步骤；

利用量化步长Q使已替换量化值经过逆线性量化以计算平均值M’，以及利用平均值M’与绝对平均值M之间的差DM(＝M’-M)校正频率系数的步骤；以及

让校正后的多个块经受逆频率变换，以重构已经嵌入了数字信息的数字图象信号的步骤。

如上所述，在第十六方面中，判定频率系数串的能量，以嵌入数字信息。因此，在解码时使图象质量几乎不降低，而且能够避免嵌入数字信息被丢失，防止第三者的越权使用尝试。

根据第十七方面，在第十六方面中，

在寻找步骤中，选择低频分量中除DC分量以外的频率系数串。

如上所述，在第十七方面中，数字信息嵌入在第十六方面的DC分量附近的低频分量的频率系数串中，于是，能够更准确地提取数字信息，不会受越权用户尝试的影响。

根据第十八方面，在第十六方面中，

在校正步骤中，当量化值等于阈值除以量化步长Q的值时，将预定的设定值加到差值DM上。

如上所述，在第十八方面中，在第十六方面中对差值DM进行运算，所以在解码时使图象质量几乎不降低。此外，在能量不小于阈值的情况中能够防止有误差检测/不完全检测防止第三人的越权使用尝试。因此，能够更准确地提取嵌入数字信息。

根据第十九方面，在第十六方面中，

在校正步骤中，当差值DM是负数以及频率系数的绝对值小于差DM的绝对值时，将频率系数校正为0。

如上所述，在第十九方面中，当频率系数的绝对值小于第十六方面中差DM的绝对值时，不能作出使频率系数的绝对值变得更小的校正，所以使频率系数降低为0。因此，在利用多个频率系数的绝对平均值M嵌入数字信息的情况中，能够降低误差。于是，能够更准确地提取数字信息。

第二十方面是一种提取由特定装置嵌入在特定频率系数串中的固有数字信息的方法，特定频率系数串是通过将数字图象信号分割成块并使每个块经过频率变换而获得的，该方法包括：

接收由特定装置输出的数字图象信号，按照由特定装置进行的块分割将数字图象信号分割成多个块的步骤，每个块由多个预定象素组成；

按照由特定装置进行的频率变换对通过分割所获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数的步骤；

按照由特定装置进行的计算方法从计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的步骤；

对于能量不小于预定阈值的频率系数串，利用特定装置所采用的量化步长Q使绝对平均值M经受线性量化以计算量化值的步骤；以及

判定量化值是偶数还是奇数以及基于判定结果提取所嵌入的数字信息的步骤。

如上所述，在第二十方面中，作为提取特定频率系数串的绝对平均值M以及利用预定方法计算该频率系数串的绝对平均值M的量化值，判定嵌入数字信息的逻辑值。因此，能够准确地提取数字信息，不会受越权用户的尝试的影响。

第二十一方面是一种记录媒体，记录在其上的程序可在计算机中执行，所述程序是指在计算机上实现的一种操作环境，包括：

利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中待嵌入数字信息的频带(嵌入目标区域)分割成多个块的步骤；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块并将组成数字信息的相应信息分别嵌入到嵌入目标区域的指定块的子波系数中的步骤；以及

利用嵌入处理后的嵌入目标区域和嵌入目标区域以外的多个频带，重构其中嵌入了数字信息的数字图象信号的步骤。

第二十二方面是一种记录媒体，记录在其上的程序可在计算机中执行，所述程序是指在计算机上实现的一种操作环境，包括：

利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中待嵌入数字信息的频带(嵌入目标区域)分割成多个块的步骤；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的步骤；

当能量小于预定的设定值时控制如产生另一个二级密钥的密钥产生步骤；

当能量不小于预定的设定值时将组成数字信息的相应信息分别嵌入到嵌入目标区域的指定块的子波系数中的步骤；以及

利用嵌入处理后的嵌入目标区域和嵌入目标区域以外的多个频带，重构其中嵌入了数字信息的数字图象的密钥产生步骤。

根据第二十三方面，在第二十二方面中，记录媒体进一步包括：

当能量在不小于预定设定值和不大于预定上限值的范围时，使已经计算了其能量的子波系数乘以一预定值U，而当能量在小于预定设定值但不小于预定下限值的范围时使子波系数乘以一预定值L的步骤。

第二十四方面是一种记录媒体，记录在其上的程序可在计算机中执行，所述程序是指在计算机上实现的一种操作环境，包括：

对于由特定装置嵌入在利用离散子波变换或子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的特定频带(嵌入目标区域)内的子波系数中的固有数字信息，接收由特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割所获得的频带当中的嵌入目标区域分割成多个块的步骤；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤；以及

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及从嵌入目标区域的指定块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的步骤。

第二十五方面是一种记录媒体，记录在其上的程序可在计算机中执行，所述程序是指在计算机上实现的一种操作环境，包括：

对于由特定装置嵌入在利用离散子波变换或子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的特定频带(嵌入目标区域)内的子波系数中的固有数字信息，接收由特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的频带当中的嵌入目标区域分割成多个块的步骤；

对于组成数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤；

基于每个所产生的二级密钥指定嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的步骤；以及

从其能量不小于预定设定值的嵌入目标区域的块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的步骤。

第二十六方面是一种记录媒体，记录在其上的程序可在计算机中执行，所述程序是指在计算机上实现的一种操作环境，包括：

将数字图象信号分割成多个块的步骤，每个块由多个预定象素组成；

对通过分割所获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数的步骤；

从计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的步骤；

对于能量不小于预定阈值的所述频率系数串，利用预定的量化步长Q使找到的绝对平均值M经过线性量化以计算量化值的步骤；

基于量化值和数字信息的值用预定值替换量化值的步骤；

利用所述量化步长Q使已替换量化值经过逆线性量化以计算平均值M’，并利用平均值M’与绝对平均值M之间的差DM(＝M’-M)校正频率系数串的步骤；以及

让校正后的多个块经受逆频率变换，以重构已经嵌入了数字信息的数字图象信号的步骤。

根据第二十七方面，在第二十六方面中，

在寻找步骤中，选择低频分量中除DC分量以外的频率系数串。

根据第二十八方面，在第二十六方面中，

在校正步骤中，当量化值等于阈值除以量化步长Q的值时，将预定的设定值加到差值DM上。

根据第二十九方面，在第二十六方面中，

在校正步骤中，当差值DM是负数以及频率系数的绝对值小于差DM的绝对值时，将频率系数校正为0。

第三十方面是一种记录媒体，记录在其上的程序可在计算机中执行，所述程序是指在计算机上实现的一种操作环境，包括：

对于由特定装置嵌入在特定频率系数串中的固有数字信息，(特定频率系数串是通过将数字图象信号分割成块以及让每个块经过频率变换所获得的)，接收由特定装置输出的数字图象信号，并按照由特定装置进行的块分割将数字图象信号分割成多个块的步骤，每个块由多个预定象素组成；

按照由特定装置进行的频率变换对通过分割所获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数的步骤；

按照由特定装置进行的计算方法从计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的步骤；

对于能量不小于预定阈值的频率系数串，利用特定装置所采用的量化步长Q使绝对平均值M经过线性量化以计算量化值的步骤；以及

判定量化值是偶数还是奇数以及基于判定结果提取所嵌入的数字信息的步骤。

如上所述，第二十一至第三十方面是指记录媒体，记录在其上的程序可执行第十一至第二十方面中嵌入和提取数字信息的方法。这对应于以软件形式把第十一至第二十方面的嵌入和提取数字信息的方法提供给现有装置。

从以下的结合附图给出的对本发明的详细描述中，本发明的这些和其它的目的、特征、方面和优点将变得更加清楚。

图1是一方框图，表明根据本发明第一实施例的数字信息嵌入装置1A的结构。

图2是一流程图，表明由图1所示的块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14和信息嵌入部分15进行的处理。

图3是一示意图，表明通过分割LL3信号而获得的块的例子。

图4是一示意图，表明存储是否采用二级密钥的密钥信息的表的例子。

图5是一示意图，表明LL3信号中的一个块与对应于同该块位置相同的空间表示区域上的各MRR分量之间的位置关系。

图6是一方框图，表明图1所示的频带合成部分16的详细结构例子。

图7是一方框图，表明图6所示的频带合成滤波器400的详细结构例子。

图8至10是示意图，分别表明将MRR分量取作嵌入目标区域的情况中嵌入目标区域与包含用于能量计算的子波系数的频率区域之间的位置关系例子。

图11是一方框图，表明根据本发明第二实施例的数字信息提取装置1B的结构。

图12是一流程图，表明由图11所示的块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14和信息检测部分21进行的处理。

图13是一方框图，表明根据本发明第三实施例的数字信息嵌入装置2A的结构。

图14是一流程图，表明由图13所示的块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14和系数乘法部分31进行的处理。

图15是一方框图，表明根据本发明第四实施例的数字信息嵌入装置3A的结构。

图16是一方框图，表明由图15中所示块分割部分41和频率变换部分42进行的处理例子。

图17是一流程图，表明由图15所示的系数计算部分43、量化部分44、信号替换部分45和系数校正部分46进行的处理。

图18是一示意图，表明由图15所示的信号替换部分45进行的处理例子。

图19是一方框图，表明根据本发明第五实施例的数字信息提取装置3B的结构。

图20是一流程图，表明由图19所示的系数计算部分43、量化部分44和信息提取部分51进行的处理。

图21是一方框图，表明根据本发明第六实施例的数字信息嵌入装置4A的结构。

图22是一流程图，表明由图21所示的系数计算部分43、系数乘法部分61、量化部分44、信号替换部分45和系数校正部分46进行的处理。

图23是一方框图，表明传统带域分割装置11的结构的例子。

图24是一方框图，表明图23所示的带域分割滤波器的详细结构的例子。

图25是一示意图，表明借助于两维频域已经经过由图23所示带分割装置11的离散子波变换的信号的表示。

(第一实施例)

图1是表明根据本发明第一实施例的数字信息嵌入装置结构的方框图。在图1中，根据第一实施例数字信息嵌入装置1A包括频带分割部分11、块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14、信息嵌入部分15和频带合成部分16。根据第一实施例的数字信息嵌入装置1A中的频带分割部分11，其结构与现有技术中所描述的频带分割部分11的相同，因此，这里将部分地省略对其描述。

频带分割部分11接收数字化图象信号71并通过离散子波变换将图象信号71划分成10个频带中的信号，即LL3信号、LHi信号、HLi信号和HHi信号(i＝1至3，下文同样如此)，计算每个信号中的子波系数。块分割部分12以预定尺寸对在频带分割部分11进行的分割所获得的频带中的待嵌入数字信息的频带(下文中称为嵌入目标区域)进行分割。密钥产生部分13利用预定函数从具有预定值的密钥产生一个二级密钥以及产生并存储表示是否把所产生二级密钥用于嵌入操作的密钥信息。能量分析部分14基于由密钥产生部分13所产生的二级密钥指定相应块，以及计算每个频率内的除嵌入目标区域之外的对应于与所指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量。如果由能量计算部分14所计算的能量不小于预定的设定值T，信息嵌入部分15将组成数字信息的比特之一嵌入到LL3信号中指定块的子波系数中。频带合成部分16将已经经过嵌入处理的LL3信号与其它频带中的信号相合成，重新构成一个图象信号72。

现在参考图2至5，一步步地描述由根据第一实施例的数字信息嵌入装置1A进行的数字信息嵌入方法。将通过示例描述嵌入目标区域是LL3信号(MRA分量)和嵌入目标区域以外的频带是MRR分量的情况。

图2是由图1所示的块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14和信息嵌入部分15进行的处理的流程图。图3是通过分割LL3信号所获得的块的例子的图示。图3示出，在LL3信号被划分成2×2个块的情况中，第x个块的四个子波系数。图4示出表明存储是否采用二级密钥的密钥信息的表的例子。图5示出LL信号中的一个块与对应于同该块位置相同的空间表示区域的各MRR分量之间的位置关系。在以下的描述中，待嵌入在数字图象中的数字信息将是通过对版权持有人姓名、创作日期等进行二进制编码的获得的位流。

参考图2，块分割部分12首先以预定块尺寸把由频带分割部分11输出的为嵌入目标区域的LL3信号分割成第一至第N个块(N是不小于2的整数，下文同样如此)(步骤S201)。通过分割所获得的块的数目N不小于待嵌入的数字信息的逻辑值的数目Y。除图3所示的2×2尺寸以外，块的尺寸可以是任意尺寸，块的形状不必一定是正方形或长方形，可以是其它形状(例如，三角形和菱形)

然后，密钥产生部分13取代表组成待嵌入数字信息的信息的位的位置的计数y(y的取值在1至数字信息的最后位Y的范围内，下文中同样如此)的值为“1”(步骤S202)。密钥产生部分13对存储密钥信息的表进行初始化(步骤S203)，密钥信息用“标志0”表示是否将二级密钥用于嵌入操作。在步骤S209，把“标志1”存储在表的对应于所采用二级密钥的部分中(即设定标志)，后面将描述。然后，密钥产生部分13利用预定函数G基于y的值计算初始值r₀(步骤S204)。函数G最好是这样设定的，即在y＝1至y＝Y的情况中，按照预定规则，将初始值r₀取为彼此不同的整数。密钥产生部分13取计数j(j＝1至N，下文中相同)，用于把二级密钥指定为“1”(步骤S205)。密钥产生部分13利用预定函数F从密钥r_j-1产生二级密钥r_j(步骤S206)。函数F最好这样设定的，即按照预定规则每一个所产生的二级密钥r₁至r_N的取值在1至N的范围内。在第一流程中，密钥产生部分13从初始值密钥r₀产生二级密钥r₁。

然后，密钥产生部分13参考该表(存在或不存在“标志1”)，判定在上述步骤S206所产生的二级密钥r_j是否已经用于嵌入处理(步骤S207)。在步骤S207，当判定采用二级密钥r_j时，密钥产生部分13在步骤S206使计数j的值增加1，重复进行后续的步骤以便产生另一个二级密钥(步骤S208)。另一方面，在上一步骤S207，当判定未采用二级密钥r_j时，密钥产生部分13通过将“标志1”存储在表的相应部分中(设定标志)记录表示r_j可被用于数字信息嵌入处理的信息(步骤S209)(图4)。通过处理，对于代表组成数字信息的第一至第N个位的各个信息，使不同的块经过嵌入处理。在第一流程中，“标志1”未存储在表中，所以步骤S207的判定是“Yes”。

然后，能量分析部分14在以上步骤S201通过分割所获得的LL3信号(MRA分量)的第一至第N块当中选择对应于二级密钥r_j值的块(步骤S210)。例如，当二级密钥r_j的值是x时，能量分析部分14选择LL3信号中的第x个块(图3)。在选择之后，能量分析部分14提取频带中的嵌入目标区域(即MRR分量)以外的对应于与所选块位置相同的空间表示区域的子波系数。对应于与MRA分量中块位置相同的空间表示区域的MRR分量中的子波系数意指MRR分量的每个分层中的信号，代表与MRA分量中块位置的象素相同的象素。在本发明中，最好是仅仅提取和使用更深分层信号中的子波系数。例如，在图5中，能量分析部分14提取总共40个象素，即为第三分层信号的LH3信号和HL3信号的4个象素，和作为第二分层信号的LH2信号和HL2信号的16个象素。

然后，能量分析部分14计算在以上步骤S211所提取的MRR分量中的子波系数的能量(步骤S212)。用于能量计算的例如有寻找所提取子波系数的绝对幅度值之和的方法、寻找所提取子波系数的平方之和的方法、或者寻找所提取子波系数的标准离差的方法。然后，信息嵌入部分15判定在上述步骤S212所计算的能量是否不小于预定的设定值T(步骤S213)。设定值T是判定数字信息的嵌入是否使图象质量几乎不降低的阈值。因此，设定值T不是唯一确定的，而是例如能够根据装置的用途和装置所处理的图象信号的水平适当地和任意地设定的。通过处理，嵌入处理能够仅针对不会极大地降低图象质量的块进行。

当在上述步骤S213判定能量不小于设定值T时，信息嵌入部分15将对应于子波系数中数字信息的第y位的信息(逻辑值)嵌入到LL3信号的所选块中(步骤S214)。嵌入处理是利用上述嵌入方法(例如以前申请的专利)进行的。与此相反，当在上述步骤S213判定能量小于设定值T时，判定不应当将数字信息嵌入块中，计数j的值增加“1”，然后，重复进行步骤S206和后续的步骤的处理，以便产生另一个二级密钥(步骤S208)。

在终止对应于第y位的信息的嵌入处理后，信息嵌入部分15判定数字信息是否已经被嵌入，即对应于第一至第Y位的信息的嵌入处理是否已经完成(步骤S215)。当判定在步骤S215未完成对应于第一至第Y位的信息的嵌入处理时，信息嵌入部分15使计数y的值增加“1”，以便进行对应于接下来第y+1位的信息的嵌入处理(步骤S216)。然后，过程返回到上述步骤S204，重复进行相同处理。另一方面，当在上述步骤S215判定对应于第一至第Y位的信息被嵌入时，则终止嵌入处理。

参考图6和7描述由频带合成部分16进行的处理。简单地说，频带合成部分16进行的处理与由频带分割部分11所进行的处理相反。图6是表明图1所示频带合成部分16的详细结构的示例图。在图6中，频带合成部分16包括第一至第三频带合成滤波器400、500和600，它们的结构相同。第一至第三频带合成滤波器400、500和600中的每一个接收四个频带信号，并对信号进行合成，输出一个信号。

第一频带合成滤波器400接收已经嵌入数字信息的LL3信号、LH3信号、HL3信号和HH3信号并将这些信息合成为一个LL2信号。第二频带合成滤波器500接收通过合成获得的LL2信号以及LH2信号、HL2信号和HH2信号并将这些信号合成为一个LL1信号。第三频带合成滤波器600接收通过合成获得的LL1信号以及LH1信号、HL1信号和HH1信号并将这些信号合成，重新构成一个图象信号72。

图7是表明图6所示的第一频带合成滤波器400的详细结构的示例图。在图7中，第一频带合成滤波器400包括第一至第三双频带合成部分401至403，分别包括LPF 411至413、HPF 421至423、以2∶1的比例将零插入信号的上取样器431至433和441至443和加法器451至453。

第一双频带合成部分401接收LL3信号和LH3信号，利用上取样器431至441分别将信号变换为尺寸为其原始尺寸两倍的信号，利用LPF 411和HPF 421针对它们的垂直分量对通过变换所获得的两个信号进行滤波，然后将信号相加，输出相加结果。另一方面，第二双频带合成部分402接收HL3信号和HH3信号，利用上取样器432至442分别将信号变换为尺寸为其原始尺寸两倍的信号，利用LPF 412和HPF 422针对它们的垂直分量对通过变换所获得的两个信号进行滤波，然后将信号相加，输出相加结果。第三双频带合成部分403接收加法器451和452的输出，利用上取样器433至443分别将信号变换为尺寸为其原始尺寸两倍的信号，利用LPF 413和HPF 423针对它们的水平分量对通过变换所获得的两个信号进行滤波，然后将信号相加，输出相加结果。

因此，从第一频带合成滤波器400输出LL2信号，它为第二分层信号，在其水平和垂直两个分量中均为低。第二和第三频带合成滤波器500和600按照如上所述，也针对向其输入的信号，分别进行同样处理。

频带合成部分16按照如上所述，对上述过程中的10个频带信号，即LL3信号、LHi信号、HLi信号和HHi信号进行合成，并重新构成已经经过嵌入处理的图象信号72，输出重构的图象信号72。

如上所述，在根据本发明第一实施例的数字信息嵌入装置1A中，采用组成待嵌入数字信息的信息位的位置作为密钥，利用预定函数产生二级密钥，判定频带中的嵌入目标区域以外的对应于与基于二级密钥所选块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量，以嵌入数字信息。因此，在解码时使图象质量几乎不降低。不知道产生二级密钥方法的第三人几乎没有被嵌入数字信息的一点线索。

由根据第一实施例的数字信息嵌入装置1A进行的离散子波变换并不局限于三个分层。例如，能够进行多次直至LL信号达到1×1单元。在第一实施例的能量分析部分14中计算能量的方法并不局限于寻找子波系数绝对幅度值之和的方法、寻找子波系数平方之和的方法以及寻找子波系数的标准离差的方法。例如，可以利用其它方法进行计算。尽管在第一实施例中，以利用标志作为表示是否采用二级密钥的密钥信息为例，但是并不是说不能采用另一种形式的信息，只要它能够代表存在或不存在二级密钥的使用。

在上述的第一实施例中，描述是针对嵌入目标区域是LL3信号(MRA分量)(这是最低频带)和除嵌入目标区域以外的频带是除MRA分量以外的MRR分量的情况。然而，在与以上描述相同的过程中即使嵌入目标区域是MRR分量也能够根据本发明的数字信息进行嵌入处理。在这种情况中，可以采用频带(它在相对于其水平和垂直两个分量的带分割方向中与嵌入目标区域中的相同)中子波系数作为频带中的除嵌入目标区域以外的对应于相同空间表示区域(该区域被用于能量计算)的子波系数。例如，通过取嵌入目标区域作为HL3信号，使用HL2信号中子波系数(图8)，而通过取嵌入目标区域为HL2信号，使用HL3信号中的子波系数。可以采用在频带中在相对于其水平和垂直两个分量的带分割方向上不同于嵌入目标区域中方向的子波系数作为上述子波系数。例如，通过取嵌入目标区域为HL3信号能够使用LH3信号中的子波系数(图10)。

(第二实施例)

图11是表明根据本发明第二实施例的数字信息提取装置结构的方框图。根据第二实施例的数字信息提取装置1B是一个提取由根据上述第一实施例的数字信息嵌入装置1A嵌入的数字信息的装置。在图11中，根据第二实施例的数字信息提取装置1B包括频带分割部分11、块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14和信息检测部分21。

根据第二实施例的数字信息提取装置1B中的频带分割部分11、块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14分别具有与根据第一实施例的数字信息嵌入装置1A中频带分割部分11、块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14相同的结构，并指定了相同的参考标号，因此，将部分地省略对其的描述。

频带分割部分11接收图象信号81。图象信号81是由根据第一实施例的数字信息嵌入装置1A中频带合成部分16输出的图象信号72。频带分割部分11使接收的图象信号81经受离散子波变换，将图象信号81划分成10个频带中的信号，即LL3信号、LHi信号、HLi信号和HHi信号，计算每个信号中的子波系数。如果能量分析部分14计算的能量不小于预定的设定值T，那么信息检测部分21从LL3信号的指定块中的子波系数检测所嵌入的数字信息。

参考图12，一步步地描述由根据第二实施例的数字信息提取装置进行的数字信息提取方法。现在描述对应于在数字信息嵌入装置中通过取嵌入目标区作为LL3信号(MRA分量)，取嵌入目标区域以外的频带作为MRR分量而进行嵌入处理的情况。图12是表明由图11所示的块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14和信息检测部分21进行处理的流程图。

参考图12，块分割部分12首先以预定块尺寸将频带分割部分11输出的为嵌入目标区域的LL3信号分割成第一至第N个块(步骤S1201)。密钥产生部分13然后取计数y的值为“1”(步骤S1202)，计数y代表组成待嵌入数字信息的信息的位的位置。此外，密钥产生部分13对存储密钥信息的表进行初始化(步骤S1203)，密钥信息通过“标志0”表示是否采用二级密钥进行嵌入操作。然后，密钥产生部分13利用预定函数G基于y值计算初始值r₀(步骤S1204)。密钥产生部分13取计数j用于指令二级密钥的为“1”(步骤S1205)。密钥产生部分13利用预定函数F从密钥r_j-1产生二级密钥r_j(步骤S1206)。

然后，密钥产生部分13参考该表，判定在上述步骤S1206所产生的二级密钥r_j是否已经被用于嵌入处理(步骤S1207)。在步骤S1207，当判定二级密钥r_j已被使用时，密钥产生部分13使计数j的值增加“1”，重复进行步骤S1206和后续的步骤的处理，以便产生另一个二级密钥(步骤S1208)。另一方面，在上述步骤S1207中，当判定还未采用二级密钥r_j时，密钥产生部分13通过在表的相应部分中存储“标志1”(设定标志)，记录表示二级密钥r_j被用于数字信息嵌入处理的信息(步骤S1209)。

然后，能量分析部分14从在上述步骤S1201通过分割所获得的LL3信号(MRA分量)中第一至第N块中选择对应于二级密钥r_j值的块(步骤S1210)。选择之后，能量分析部分14提取该频带中的嵌入目标区域(即MRR分量)以外的对应于与所选块的位置相同的空间表示区域的子波系数(步骤S1211)。正如第一实施例中所述的，能量分析部分14仅提取较深层次的第二和第三分层信号中的子波系数。能量分析部分14计算在上述步骤S1211已经提取的MRR分量中的子波系数(步骤S1212)。

然后，信息检测部分21判定在上述步骤S121中计算的能量是否不小于预定的设定值T(步骤S1213)。当在步骤S1213中判定能量不小于设定值T时，信息检测部分21从LL3信号所选块的子波系数中检测对应于被嵌入数字信息的第y位的信息(逻辑值)(步骤S1214)。与此相反，当在步骤S1213中判定能量小于设定值T时，判定没有数字信息嵌入在该块中，计数j的值增加“1”，重复步骤S1206和后续的步骤，以便产生另一个二级密钥(步骤S1208)。

在终止对应于第y位的信息的提取处理后，信息检测部分21判定是否已经提取了每一个数字信息，即是否已经进行了对应于第一至第Y位的信息的提取处理(步骤S1215)。当在步骤S1215中判定，对应于第一至第Y位的信息的提取处理未完成时，信息检测部分21使计数y的值增加“1”，以便继续对应于接下来第y+1位的信息的提取处理(步骤S1216)。尔后，程序返回到上述步骤S1204，重复地进行相同处理。另一方面，当在步骤S1215中判定已经提取了对应于第一至第Y位的信息时，则终止提取处理。

因此，信息检测部分21针对组成数字信息的所有的位，进行上述的数字信息提取处理，分别地提取嵌入在图象信号81中的信息(逻辑值)，将信息重现为数字信息的位流82。

如上所述，根据本发明第二实施例的数字信息提取装置1B采用组成被嵌入的数字信息的信息的位的位置作为密钥，利用预定函数产生二级密钥，判定频带中的嵌入目标区域以外的对应于与基于二级密钥所选块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量，提取数字信息。因此，能够准确地提取数字信息，不受未经授权的用户尝试的影响。此外，不知道产生二级密钥方法的第三人几乎没有被嵌入数字信息的一点线索。

(第三实施例)

图13是示出依据本发明第三实施例的数字信息嵌入设备的结构的方框图。在图13中，依据第三实施例的数字信息嵌入设备2A包括频带分割部分11、块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14、系数倍乘部分31、信息嵌入部分15和频带合成部分16。依据第三实施例的数字信息嵌入设备2A中的频带分割部分11、块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14、信息嵌入部分15和频带合成部分16分别具有与依据第一实施例的数字信息嵌入设备1A中的频带分割部分11、块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14、信息嵌入部分15和频带合成部分16相同的结构，给这些部分指定相同的标号，因而部分省略其描述。

如果能量分析部分14计算得到的能量在不小于预定设定值T但小于预定上限值T1(T1≥T)的范围内，则系数倍乘部分31把用于能量计算的子波系数乘以预定值U(U为不小于1的实数)。另一方面，如果能量分析部分14计算得到的能量在小于预定设定值T但不小于预定下限值T2(T2≤T)的范围内，则系数倍乘部分31把用于能量计算的子波系数乘以预定值L(L为不超过1的实数)。如果能量不小于预知设定值T，则信息嵌入部分15把构成数字信息的位之一嵌入到嵌入目标区域中的指定块的子波系数中。频带合成部分16合成嵌入目标区域中经过嵌入处理的信号与嵌入目标区域以外的多个频带中的信号，以重构图象信号73。

参考图14和2，分步描述由依据第三实施例的数字信息嵌入设备2A所执行的数字信息嵌入方法。图14是示出由图13所示的块分割部分12、密钥产生部分13、能量分析部分14、系数倍乘部分31和信息嵌入部分15所进行的处理的流程图。在图14中，给进行与图2所示相同处理的步骤指定与图2所示相同的步骤标号，因而不重复其描述。

参考图14，能量分析部分14根据密钥产生部分13产生的二级密钥rj而选中对应的嵌入目标区域中的一个块，即LL3信号(步骤S210)。提取对应于与该块位置相同的空间表象区域的每个MRR分量(它们是嵌入目标区域以外的多个频带)中的子波系数(步骤S211)。能量分析部分14计算MRR分量中所提取的子波系数的能量(步骤S212)。

然后，系数倍乘部分31判断上述步骤S212处计算得到的能量是否小于预定设定值T(步骤S213)。当在步骤S213判定能量不小于设定值T时，系数倍乘部分31进一步判断上述步骤S212处计算得到的能量是否不超过预定上限值T1(步骤S1401)。当在步骤S1401判定能量不超过预定上限值T1时，系数倍乘部分31把在上述步骤S211处提取的MRR分量中的所有子波系数都乘以U(步骤S1402)。其后，信息嵌入部分15把对应于数字信息中第y位的信息(逻辑值)嵌入LL3信号的选中块的子波系数中(步骤S214)。与此相反，当在上述步骤S1401判定能量超过上限值T1，则信息嵌入部分15把对应于数字信息中第y位的信息(逻辑值)嵌入LL3信号的选中块的子波系数中，而不在系数倍乘部分31中把子波系数乘以U(步骤S214)。

另一方面，当在上述步骤S213判定能量小于设定值T，则系数倍乘部分31进一步判断在上述步骤S212处计算得到的能量是否不小于预定下限值T2(步骤S1403)。当在步骤S1403判定能量不小于下限值T2，则系数倍乘部分31把在上述步骤S211处提取的MRR分量中的所有子波系数乘以L(步骤S1404)。其后，把计数器j的值递增“1”，为产生另一个二级密钥而重复步骤S206及随后步骤的处理(步骤S208)。与此相反，当在上述步骤S1403判定能量小于下限值T2，则计数器j的值递增“1”，且为产生另一个二级密钥而重复步骤S206及随后步骤的处理，而不在系数倍乘部分31中把子波系数乘以L(步骤S208)。

以下描述这样一个例子，其中把对应于与图3所示块位置相同的空间表象区域的每个MRR分量中的子波系数乘以U。在本例中，由子波系数的绝对幅值的和来计算能量。设定值T取作130，上限值T1取作140，U取作1.1。

当MRR分量中的子波系数如下时，在步骤S211处提取的MRR分量中的子波系数的能量为133：

HL3＝{10，-5，1，-2}

LH3＝{0，2，-3，7}

HL2＝{1，3，-2，6，9，12，-20，-16，4，8，1，-2，-3，1，0，1}

LH2＝{2，1，0，-1，-2，0，1，1，0，-1，-3，0，0，1，-1，0}

结果，能量不小于设定值T也不超过上限值T1。因而，本例中MRR分量中的子波系数分别乘以U，并由以下子波系数来替换(此时，MRR分量中子波系数的能量为146.3)：

HL3＝{11，-5.5，1.1.-2.2}

LH3＝{0，2.2，-3.3，7.7}

HL2＝{1.1，3.3，-2.2，6.6，9.9，13.2，-22，-17.6，4.4，8.8，1.1，-2.2，-3.3，1.1，0，1.1}

LH2＝{2.2，1.1，0，-1.1，-2.2，0，1.1，1.1，0，-1.1，0，-1.1，-3.3，0，0，1.1，-1.1，0}

如上所述，在依据本发明第三实施例的数字信息嵌入设备2A中，把构成待嵌入数字信息的信息的位的位置用作密钥以利用预定函数产生二级密钥，并判断对应于与根据二级密钥选中的块的位置相同的空间表象区域的每个频带(嵌入目标区域以外)中的子波系数的能量，以嵌入该数字信息。结果，图象的质量在解码时几乎没有降低，且不知道二级密钥产生方法的第三人对嵌入的数字信息没有线索。

此外，在依据本发明第三实施例的数字信息嵌入设备中，只有当对应于与选中块的位置相同的空间表象区域的多个频带(嵌入目标区域以外)中每一个频带(即MRR分量)中的子波系数的能量接近于设定值T时，才把子波系数与预定值倍乘(U或L)。因此，在数字信息提取处理中，与依据第一实施例的数字信息嵌入设备1A相比，可在能量不小于设定值T的情况下，更令人满意地防止错误检测和不完全检测以防止第三人未经许可地利用(例如，图象压缩)。因而，可准确地提取嵌入的数字信息。

依据第一到第三实施例的数字信息嵌入设备和提取设备中所使用的数字图象信号不限于静止图象信号。例如，它可以是活动图象信号。在活动图象信号的情况下，通过对构成活动图象(例如，每秒每30个帧)的每个帧进行数字信息的嵌入处理和提取处理可产生相同的效果。在依据第一到第三实施例的数字信息嵌入设备和提取设备中，利用能量分析部分14来分析能量，且数字信息只嵌入包括其能量不小于设定值T的子波系数的块中。然而，不用说，可不进行分析处理而嵌入数字信息。

(第四实施例)

在第一到第三实施例中，对嵌入和提取对应于一图象信号的细部的MRA分量或较低频带中的MRR分量中的数字信息的设备和方法进行了描述。与此相反，在以下的实施例中，将描述利用来自每个低频分量(除DC分量以外)的频率系数中的多个频率系数的平均值来嵌入和提取数字信息的设备和方法。

图15是示出依据本发明第四实施例的数字信息嵌入设备的结构的方框图。在图15中，依据第四实施例的数字信息嵌入设备3A包括块分割部分41、频率变换部分42、系数计算部分43、量化部分44、信号替换部分45、系数修正部分46和频率逆变换部分47。

块分割部分41接收数字化图象信号74，并把图象信号74分割成具有预定块尺寸的多个块。频率变换部分42对通过块分割部分41的分割而获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数C。系数计算部分43从频率变换部分42获得的频率系数中选中多个特定频率系数C来计算选中频率系数C的绝对值的平均值(以下叫做绝对平均值)M和所选频率系统C的能量S。量化部分44使找到的绝对平均值经过线性量化，仅当系数计算部分43找到的能量S不小于预定阈值K时，利用预定量化步长Q来计算量化值q。信号替换部分45以值(q-1)或值(q+1)来替换量化值q输出，或者根据量化值q和待嵌入的数字信息的值来输出值q。系数修正部分46使信号替换部分45输出的量化值(q-1)或(q+1)或量化值q经过逆线性量化，以利用量化步长Q而找到平均值M′并计算平均值M′与绝对平均值M之间的差DM(＝M′-M)，以修正所有选中的频率系数C。频率逆变换部分47使通过块分割部分的分割而获得的所有块分别经过频率逆变换，以重构图象信号75。

现在参考图16到18，分步描述依据本发明第四实施例的数字信息嵌入设备3A所执行的数字信息嵌入方法。图16是示出块分割部分41和频率变换部分42所进行的处理的一个例子的图。图17是示出图15所示的系数计算部分43、量化部分44、信号替换部分45和系数修正部分46所进行的处理的流程图。图18是示出图15所示的信号替换部分45所进行的处理的一个例子的图。在以下描述中，待嵌入数字图象的数字信息应为通过对版权持有者的名称、生产日期等进行二进制编码而获得的位流。

参考图16，块分割部分41首先接收数字图象信号74，并把数字图象信号74分割成具有预定块尺寸的第一到第N(N为不小于二的整数；下同)块。通过分割所获得的块的数目N不小于待嵌入的数字信息的逻辑值的数目。然后，频率变换部分42对通过块分割部分41的分割而获得的第一到第N块中的每个信号进行频率变换，以计算相同块尺寸的频率系数C。

图16示出在块分割部分41和频率变换部分42中，把图象信号74分割成多个块，每个块8×8的像素构成(图16(a))，每个块经过离散余弦变换(DCT)的正交变换(从图16(b)到图16(c))。图16(c)所示频率系数中左上方的频率系数C指DC分量(DC)，其它频率系数C指AC(交流)分量。块尺寸可以是不同于图16所示8×8的任意尺寸。

参考图17，系数计算部分43首先把代表通过块分割部分41的分割而获得的块的位置的计数n(n＝1到N；下同)的值取作“1”(步骤S1701)。然后，系数计算部分43从频率变换部分42中找到的第n个块的多个频率系数C中选中特定频率系数C₁到C_a(a为不小于1的整数)(步骤S1702)。这里把选中的频率系数C₁到C_a的组叫做频率系数串(string)Ca。在本发明中，最好选中较接近DC分量的低频分量中的频率系数串Ca。例如，在图16(c)所示的例子中，选中由DC分量(由图中实线所包围的部分)附近的九个频率系数C₁到C₉构成的频率系数串C9。

此外，系数计算部分43计算选中频率系数串Ca的绝对平均值M和能量S(步骤S1703)。例如，利用找到构成频率系数串Ca的频率系数C₁到C_a的绝对幅值的和或平均值的方法、找到其平方的和或平均值的方法或找到标准离差的方法来计算能量S。

然后，量化部分44判断在上述步骤S1703处计算得到的能量S是否不小于预定阈值K(步骤S1704)。阈值K为判断嵌入数字信息是否降低图象质量的值。结果，阈值K并非唯一地确定，而可依据设备用途或设备所操纵的图象信号的水平等而适当地任意设定。通过该处理，可只对未大大降低图象质量的块进行嵌入处理。

当在上述步骤S1704处判定能量S不小于阈值K时，使绝对平均值M经过线性量化，以利用预定量化步长Q(Q为不小于一的整数)来计算量化值q(步骤S1705)。“线性量化”指通过依据舍入规则对某一数值的小数点后的数字进行上舍入或下舍入而把该数值四舍五入成整数(函数int[X]应代表X的线性量化)。量化步长Q为把待嵌入数字信息取作逻辑值“1”的情况下的变换值与把它取作逻辑值“0”的情况下的变换值之间的间隔或替换量。因此，当量化步长减小时，图象的质量几乎不降低，而数字信息的防范企图能力下降。当量化步长Q增大时，数字信息的防范企图能力增强，而图象质量因替换量的增大而明显降低。结果，量化步长Q并非唯一地确定，而可根据用途和目标图象信号而任意设定。在本发明第四实施例的描述中，量化步长Q取作10。

例如，当频率系数串C9如下时，在上述步骤S1703处选中的频率系数串C9的绝对平均值M为31(＝279/9)：

C9＝{80，-60，45，20，-25，20，10，-10，9}

结果，如上所述，量化值q如下，

q＝int[M/Q]＝int[31/10]＝3

另一方面，当在上述步骤S1704判定能量S小于阈值K，则判定不应把数字信息嵌入第n个块。为了指定随后的块，把计数n的值递增“1”(步骤S1719)，重复步骤S1702及随后步骤的处理。

然后，信号替换部分45提取待嵌入第n个块的数字信息的逻辑值(“1”或“0”)(步骤S1706)。其后，信号替换部分45判断量化值q为偶数还是奇数(步骤S1707)。

当在上述步骤S1707的判断中判定量化值q为偶数时，信号替换部分45进一步判断在上述步骤S1706处提取的数字信息的逻辑值是否为“1”(步骤S1708)。当在步骤S1708判定待嵌入的逻辑值为“1”，则信号替换部分45把最接近M/Q的值的奇数(q+1或q-1)取作量化值q′(即，以q′来替换量化值q)(步骤S1710)。与此相反，当在上述步骤S1708判定待嵌入的逻辑值为“0”时，信号替换部分45把量化值q取作量化值q′(步骤S1712)。

另一方面，当在上述步骤S1707的判断中判定量化值q不是偶数(即，奇数)，则信号替换部分45进一步判断待嵌入的逻辑值是否为“0”(步骤S1709)。当在步骤S1709判定待嵌入的逻辑值为“0”时，信号替换部分45把最接近M/Q的值的偶数(q+1或q-1)取作量化值q′(步骤S1711)。与此相反，当在上述步骤S1709判定待嵌入的逻辑值为“1”时，信号替换部分45把量化值q取作量化值q′(步骤S1712)。

例如，参考图18，当绝对平均值M为31且量化步长Q为10时，量化值q为奇数“3”，M/Q为3.1。因此，通过沿行步骤S1707到S1712，当嵌入数字信息的逻辑值“1”时，把q＝3的值取作量化值q′＝3，因为量化值q为奇数。与此相反，当嵌入数字信息的逻辑值“0”时，把最接近M/Q＝3.1的值的偶数即“4”取作量化值q′(＝q+1)。

然后，系数修正部分46在上述步骤S1710到S1712中任一个步骤处找到的量化值q′和量化步长来进行逆线性量化，以计算平均值M′(＝q′×Q)(步骤S1713)。系数修正部分46找到计算得到的平均值M′与在上述步骤S1703处找到的绝对平均值M之间的差DM(＝M′-M)(步骤S1714)。

此外，系数修正部分46判断在上述步骤S1702处选中的频率系数串Ca的符号是正还是负(步骤S1715)。对频率系数串Ca的符号的判断指判断构成频率系数串Ca的频率系数C₁到C_a的各个符号的判断。当在上述步骤S1715的判断中频率系数C_x的符号为正(包括零)时，系数修正部分46把差DM加到每个频率系数C₁到C_a(步骤S1716)，而当频率系数C_x的符号为负时从中减去差DM(步骤S1717)，以找到修正后的频率系数串Ca′。

例如，如上所述，在待嵌入的逻辑值为“0”的情况下，当在上述步骤S1703处选中的频率系数串C9如下时，q′＝4：

C9＝{80，-60，45，20，-25，20，10，-10，9}

因而，逆线性量化后的平均值M′如下：

M′＝q′×Q＝4×10＝40

平均值M′与绝对平均值之间的差如下：

DM＝M′-M＝40-31＝+9

结果，通过把“9”加到其值为正的频率系数C，而把其值为负的频率系数C减去“9”的修正频率系数串C9′如下，从而其绝对值大了“9”：

C9′＝{89，-69，54，29，-34，29，19，-19，18}

在上述步骤S1717中，当差DM的值为负且频率系数C_x的绝对值小于差DM的绝对值时，产生这样的现象，即修正后的频率系数C_x′的绝对值并不小于而是大于修正前的频率系数C_x的绝对值。一个例子是这样的情况，其中差DM为-9，频率系数C_x为3。修正后的频率系数C_x′为“-6”。在上述情况下，系数修正部分46通过把频率系数C_x′取作零来进行修正，以使发生误差的次数尽可能小。

即使频率系数串Ca的绝对平均值M不小于阈值K，则当替换获得的量化值q′等于值K/Q时，在系数修正部分46中进行逆线性量化时找到的平均值M′如下：

M′＝q′×Q＝(K/Q)×Q＝K

如此修正平均值M′，从而修正后频率系数串Ca′的绝对平均值变为阈值K。

在上述情况下，系数修正部分46把预定设定值加到差DM(＝M′-M＝K-M≤0)的值中，以如此改变差DM的值，使绝对平均值M大于阈值K。

系数计算部分43、量化部分44、信号替换部分45和系数修正部分46判断是否已针对所有的第一到第N块进行了上述数字信息嵌入处理(上述步骤S1702到S1717)(步骤S1718)。当在步骤S1718判定还未在第一到第N块中进行数字信息的嵌入处理时，把计数n的值递增“1”，以继续随后的第(n+1)块中的数字信息的嵌入处理(步骤S1719)。其后，程序返回上述步骤S1702，以重复地进行同一处理。另一方面，当在上述步骤S1718处判定已在第一到第N块中进行了数字信息的嵌入处理，则嵌入处理终止。当数字信息嵌入处理终止时，频率逆变换部分47使所有的块分别经过频率逆变换(从图16(c)到16(b)的IDCT)，以重构其中已嵌入数字信息的图象信号75。

当构成数字信息的位数小于通过分割获得的块的数目时，可使用这样的方法，诸如嵌入构成数字信息的所有位然后以第一位开始连续地嵌入这些位的方法，以及在剩余的所有块中嵌入位“0(或1)”的方法。或者，可把同一位嵌入几个块中。

如上所述，依据本发明第四实施例的数字信息嵌入设备3A，判断DC分量附近的低频分量中的频率系数串Ca的能量S，以嵌入数字信息。结果，图象的质量在解码时几乎不降低，且可防止嵌入的数字信息和丢失，从而防止第三人的未经许可的利用。

依据第四实施例的数字信息嵌入设备3A中的频率变换部分42不限于上述离散余弦变换(DCT)。例如，可进行傅里叶变换或Hadamard变换。系数计算部分43中的特定频率系数串Ca的选择方法不限于较接近DC分量的低频分量中的九个频率系数C₁到C_a。例如，可使用多个(不同于九个)频率系数。或者，不可以对每个块选中同一位置的频率系数C。能量S的计算方法不限于找到频率系数串Ca的绝对幅值的和或平均值的方法、找到其平方的和或平均值的方法以及找到标准离差的方法。可使用其它方法进行计算。此外，信号替换部分45中的量化值q的替换处理可以这样的方式进行，使当待嵌入的数字信息的逻辑值为“0”时以最接近M/Q的值的奇数量化值来替换量化值q，而当逻辑值为“1”时以最接近M/Q的值的偶数量化值来替换。

(第五实施例)

图19是示出依据本发明第五实施例的数字信息提取设备的结构的方框图。依据第五实施例的数字信息提取设备3B是提取由上述依据第四实施例的数字信息嵌入设备3A嵌入的数字信息的设备。在图19中，依据第五实施例的数字信息提取设备3B包括块分割部分41、频率变换部分42、系数计算部分43、量化部分44和信息提取部分51。

依据第五实施例的数字信息提取设备3B中的块分割部分41、频率变换部分42、系数计算部分43和量化部分44分别具有与依据第四实施例的数字信息嵌入设备3A中的块分割部分41、频率变换部分42、系数计算部分43和量化部分44相同的结构，并给这些部分指定相同的标号，因而部分省略其描述。

块分割部分41接收图象信号83。除了依据第四实施例的数字线性嵌入设备3A中的频率逆变换部分47输出的图象信号75以外，图象信号83还包括在量化部分44中所使用的阈值K和用于线性量化的量化步长Q。块分割部分41把接收到的图象信号83分割成具有预定块尺寸的多个块。频率变换部分42对通过分割而获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数C。系数计算部分43从频率变换部分42中获得的频率系数中选中多个特定频率系数C，来计算所选频率系数C的绝对平均值M和能量S。量化部分44使找到的绝对平均值M经过线性量化，以在系数计算部分43找到的能量S不小于预定阈值K时，利用预定量化步长Q来计算量化值q。信息提取部分51判断在量化部分44中计算得到的每个量化值q是偶数还是奇数，以此判断为基础来判断嵌入的数字信息的逻辑值。

现在参考图20，分步描述依据本发明第五实施例的数字信息提取设备3B所执行的数字信息提取方法。图20是示出图19所示系数计算部分43、量化部分44和信息提取部分51所进行的处理的流程图。

系数计算部分43首先把代表通过块分割部分41的分割而获得的块的位置的计数n的值取作“1”(步骤S2001)。然后，系数计算部分43从频率变换部分42中找到的第n个块的频率系数C中选中特定频率系数C₁到C_a，即频率系数串Ca(步骤S2002)。数字信息嵌入设备3A将图象信号83与代表频率系数串Ca的信息一起馈送。或者数字信息提取设备3B可预先固定地具有该信息。此外，系数计算部分43计算选中频率系数串Ca的绝对平均值M和能量S(步骤S2003)。

然后，量化部分44判断在上述步骤S2003处计算得到的能量S是否不小于给定的阈值K(步骤S2004)。当在上述步骤S2004处判定能量S不小于阈值K时，使绝对平均值M经过线性量化，以利用给定的量化步长Q来计算量化值q(步骤S2005)。与此相反，当在上述步骤S2004判定能量S小于阈值K时，则判定不把数字信息嵌入第n个块。为了指定随后的块，把计数n的值递增“1”(步骤S2010)，重复步骤S2002及随后步骤的处理。

然后，信号提取部分51判断在上述步骤S2005处计算得到的量化值q为偶数还是奇数(步骤S2006)。当在上述步骤S2006的判断中判定量化值q为偶数时，信号提取部分51判断已嵌入第n个块的数字信息的逻辑值是“0”(步骤S2007)。另一方面，当在上述步骤S2006处判定量化值q为奇数时，则信号提取部分51判断已嵌入第n个块的数字信息的逻辑值是“1”(步骤S2008)。

为了对第一到第N个所有的块进行上述数字信息提取过程(上述步骤S2002到S2008)，信息提取部分51判断是否已对所有的块进行了处理(步骤S2009)。当在步骤S2009判定还未对第一到第N块中的数字信息进行提取处理时，把计数器n的值递增“1”，以继续随后的第(n+1)块中的数字信息的提取处理(步骤S2010)。其后，程序返回上述步骤S2002，以重复地进行同一处理。另一方面，当在上述步骤S2009处判定已在第一到第N块中进行了数字信息的提取处理，则提取处理终止。

信息提取部分51如此对第一到第N所有的块进行上述数字信息提取处理，即分别提取嵌入图象信号中的逻辑值，并把这些逻辑值再现为数字信息的位流84。

如上所述，在依据本发明第五实施例的数字信息提取设备3B中，由提取较低频率分量(几乎不受高频频带中的数据破坏的影响)中多个频率系数C并使用预定方法从这些频率系数C的绝对平均值M中计算量化值q的结果来判断嵌入的数字信息的逻辑值。结果，可提取正确的数字信息而不会受到未经许可的用户的尝试的影响。

(第六实施例)

图21是示出依据本发明第六实施例的数字信息嵌入设备的结构的方框图。在图21中，依据第六实施例的数字信息嵌入设备4A包括块分割部分41、频率变换部分42、系数计算部分43、系数倍乘部分61、量化部分44、信号替换部分45、系数修正部分46和频率逆变换部分47。

依据第六实施例的数字信息嵌入设备4A中的块分割部分41、频率变换部分42、系数计算部分43、量化部分44、信号替换部分45、系数修正部分46和频率逆变换部分47分别具有与依据第四实施例的数字信息嵌入设备3A中的块分割部分41、频率变换部分42、系数计算部分43、量化部分44、信号替换部分45、系数修正部分46和频率逆变换部分47相同的结构，并给这些部分指定相同的标号，因而部分省略其描述。

块分割部分41接收数字化图象信号74，并把图象信号74分割成具有预定块尺寸的多个块。频率变换部分42对通过块分割部分41的分割而获得的每个块进行频率变换，以计算频率系数C。系数计算部分43从频率变换部分42获得的频率系数C中选中多个特定频率系数C来计算选中频率系数C的绝对值的平均值(绝对平均值)M和能量S。如果系数计算部分43计算得到的能量S在小于预定阈值K但不小于预定下限值K1(K1≤K)的范围内，则系数倍乘部分61把用于计算能量S的频率系数串Ca乘以预定值L(L为不超过1的实数)。量化部分44使找到的绝对平均值M经过线性量化，仅当系数计算部分43找到的能量S不小于预定阈值K时，利用预定量化步长Q来计算量化值q。信号替换部分45以值(q-1)或值(q+1)来替换量化值q输出，或者根据量化值q和待嵌入的数字信息的值来输出值q。系数修正部分46使信号替换部分45输出的量化值(q-1)或(q+1)或量化值q经过逆线性量化，以利用量化步长Q而找到平均值M′并计算平均值M′与绝对平均值M之间的差DM(＝M′-M)，以修正所有选中的频率系数C。频率逆变换部分47使通过块分割部分41的分割而获得的所有块分别经过频率逆变换，以重构图象信号76。

现在参考图22和17，分步描述依据本发明第六实施例的数字信息嵌入设备4A所执行的数字信息嵌入方法。图22是示出图21中所示的系数计算部分43、系数倍乘部分61、量化部分44、信号替换部分45和系数修正部分46所进行的处理的流程图。在图22中，给与图17中所示步骤的处理相同的步骤分配与图17中所示相同的步骤标号，因而，不重复其描述。

参考图22，系数计算部分43对于通过块分割部分41的分割而获得的多个块，从频率变换部分42中找到的第n个块的多个频率系数C中选中特定频率系数C₁到C_a，即频率系数串Ca(步骤S1702)。系数计算部分43计算选中频率系数串Ca的绝对平均值M和能量S(步骤S1703)。

然后，系数倍乘部分61判断上述步骤S1703处计算得到的能量S是否不小于预定阈值K(步骤S2201)。当在步骤S2201判定能量不小于阈值K时，为把数字信息嵌入第n个块，继续进行上述步骤S1705及随后步骤的处理。另外，当在上述步骤S2201判定能量S小于阈值K，则系数倍乘部分61进一步判断上述步骤S1703处计算得到的能量S是否不小于预定下限值K1(步骤S2202)。

当在上述步骤S2202判定能量S不小于下限值K1，则系数倍乘部分61把构成在上述步骤S1702处选中的频率系数串Ca的每个频率系数C₁到C_a乘以L(步骤S2203)。当在上述步骤S2202判定能量S小于下限值K1，且在上述步骤S2203把频率系数串Ca乘以L后，把计数n的值递增“1”，以继续随后第(n+1)个块中的数字信息的嵌入处理(步骤S1719)。其后，程序返回上述步骤S1702，以重复地进行同一处理。

以下示出这样一个例子，其中把图16(c)中所示的频率系数串C9乘以L。在本例中，作为频率系数串C9的绝对幅值的平均值来计算能量S。把阈值K取作20，下限值K1和L分别取作15和0.9。

当频率系数串C9如下时，在上述步骤S1702处选中的频率系数串C9的能量S为18.9(＝170/9)：

C9＝{40，-40，50，20，-7，5，-4，3，1}

结果，能量小于阈值K但不小于下限值K1。因此，对于本例中的频率系数串C9，把频率系数C₁到C_a分别乘以L，并以以下频率系数串C9来替换：

C9＝{36，-36，45，18，-6.3，4.5，-3.6，2.7，0.9}

(此时，替换后的频率系数串C9的能量S为17(＝153/9))。

如上所述，依据本发明第六实施例的数字信息嵌入设备4A，判断DC分量附近的低频分量中的频率系数串Ca的能量S来嵌入数字信息。结果，图象的质量在解码时几乎不降低，且可防止嵌入的数字信息的丢失，防止第三人的未经许可的利用的尝试。

此外，在依据本发明第六实施例的数字信息嵌入设备4A中，只有当选中频率系数串Ca的能量S接近于阈值K(实际上在稍小于K时)时，才把频率系数串Ca与预定值L倍乘。结果，在数字信息提取处理中，与依据第四实施例的数字信息嵌入设备3A相比，无论能量是否小于阈值K，更令人满意地防止错误检测和不完全检测以防止第三人未经许可地利用。因而，可更准确地提取嵌入的数字信息。

依据第四到第六实施例的数字信息嵌入设备和提取设备中所使用的数字图象信号不限于静止图象信号。例如，它可以是活动图象信号。在活动图象信号的情况下，通过对构成活动图象(例如，每秒每30个帧)的每个帧进行数字信息的嵌入处理和提取处理可产生相同的效果。在依据第四到第六实施例的数字信息嵌入设备和提取设备中，利用系数计算部分43来计算能量S，且数字信息只嵌入包括其能量不小于阈值K的子波系数的块中。然而，不用说，可不进行阈值处理而嵌入数字信息。

通常，通过用于存储预定程序数据的存储装置(ROM、RAM、硬盘等)和用于执行程序数据的CPU(中央处理器)来实现依据第一到第六实施例的数字信息嵌入设备和提取设备所实现的每个功能。在此情况下，可通过诸如CD-ROM或软盘等记录媒体来引入每个程序数据。

虽然已详细地描述了本发明，但上述描述都是示意性的而不是限制性的。因此可以理解，能进行大量其它的修改和变化而不背离本发明的范围。

Claims (30)

1.一种将固有数字信息嵌入在数字图象信号中的数字信息嵌入装置，其特征在于所述装置包括：

利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的频带分割装置(11)；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中待嵌入所述数字信息的频带(以下称为嵌入目标区域)分割成多个块的块分割装置(12)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的密钥产生装置(13)；

基于每个所述产生的二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块，并将组成所述数字信息的相应信息分别嵌入到所述嵌入目标区域的指定块的子波系数中的信息嵌入装置(15)；以及

利用嵌入处理后的所述嵌入目标区域和所述嵌入目标区域以外的多个频带重构其中嵌入了所述数字信息的数字图象的频带合成装置(16)。

2.一种将固有数字信息嵌入在数字图象信号中的数字信息嵌入装置，其特征在于所述装置包括：

利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的频带分割装置(11)；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中待嵌入所述数字信息的频带(以下称为嵌入目标区域)分割成多个块的块分割装置(12)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的密钥产生装置(13)；

基于每个所述所产生二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块，以及分别计算多个频带中除所述嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与所述嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的能量分析装置(14)；

控制所述密钥产生装置(13)以致于当所述能量小于预定的设定值时产生另一个二级密钥，以及当所述能量不小于预定的设定值时将组成所述数字信息的相应信息分别嵌入到所述嵌入目标区域的指定块的子波系数中的信息嵌入装置(15)；以及

利用嵌入处理后的所述嵌入目标区域和所述嵌入目标区域以外的多个频带重构其中嵌入了所述数字信息的数字图象的频带合成装置(16)。

3.如权利要求2所述的数字信息嵌入装置，其特征在于进一步包括：

当能量在不小于所述预定设定值和不大于预定上限值的范围时使已经计算出其能量的子波系数乘以一预定值U(U是不小于1的实数)，而当能量在小于所述预定设定值但不小于预定下限值的范围时使子波系数乘以一预定值L(L是不大于1的实数)的系数相乘装置(31)。

4.一种在特定频带(以下称为嵌入目标区域)的子波系数中提取由特定装置所嵌入的固有数字信息的数字信息提取装置，所述特定频带是利用离散子波变换或是子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的，其特征在于所述装置包括：

接收由所述特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的频带分割装置(11)；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中的所述嵌入目标区域分割成多个块的块分割装置(12)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的密钥产生装置(13)；

基于每个所述产生的二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块，以及从所述嵌入目标区域的所述指定块的子波系数中分别检测组成所述被嵌入数字信息的信息的信息检测装置(21)。

5.一种在特定频带(以下称为嵌入目标区域)的子波系数中提取由特定装置所嵌入的固有数字信息的数字信息提取装置，所述特定频带是利用离散子波变换或是子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的，其特征在于所述装置包括：

接收由所述特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的频带分割装置(11)；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中的所述嵌入目标区域分割成多个块的块分割装置(12)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的密钥产生装置(13)；

基于每个所述所产生二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除所述嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与所述嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的能量分析装置(14)；以及

从能量不小于预定设定值的所述嵌入目标区域的块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的信息检测装置(21)。

6.一种将固有数字信息嵌入到数字图象信号中的数字信息嵌入装置，其特征在于所述装置包括：

将所述数字图象信号分割成多个块的块分割装置(41)，每个块由多个预定象素组成；

对通过分割所获得的每个所述块进行频率变换，以计算频率系数的频率变换装置(42)；

从所述计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的系数计算装置(43)；

对于能量不小于预定阈值的所述频率系数串，利用预定的量化步长Q(Q是不小于1的整数)让所述找到的绝对平均值M经受线性量化以计算量化值的量化装置(44)；

基于所述量化值和所述数字信息的值用预定值替换量化值的信号替换装置(45)；

利用所述量化步长Q使所述已替换量化值经受逆线性量化以计算平均值M’以及利用平均值M’与所述绝对平均值M之间的差DM(＝M’-M)校正所述频率系数的系数校正装置(46)；以及

让所述校正后的多个块经受逆频率变换，以重构已经嵌入了所述数字信息的数字图象的逆频率变换装置(47)。

7.如权利要求6所述的数字信息嵌入装置，其特征在于：

所述系数计算装置(43)选择低频分量中除DC分量以外的频率系数串。

8.如权利要求6所述的数字信息嵌入装置，其特征在于：

当所述量化值等于所述阈值除以所述量化步长Q的值时，所述系数校正装置(46)将预定的设定值加到所述差值DM上。

9.如权利要求6所述的数字信息嵌入装置，其特征在于：

当所述差值DM是负数以及所述频率系数的绝对值小于该差值DM的绝对值时，所述系数校正装置(46)将频率系数校正为0。

10.一种从通过将数字图象信号分割成块并使每个块经受频率变换而获得的特定频率系数中提取由特定装置所嵌入的固有数字信息的数字信息提取装置，其特征在于所述装置包括：

接收由所述特定装置输出的数字图象信号，按照由所述特定装置进行的所述块分割将所述数字图象信号分割成多个块的块分割装置(41)，每个块由多个预定象素组成；

按照由所述特定装置进行的所述频率变换对通过分割所获得的每个所述块进行频率变换，以计算频率系数的频率变换装置(42)；

按照由所述特定装置进行的计算方法从所述计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串，寻找频率系数串的绝对平均值M和能量的系数计算装置(43)；

对于能量不小于预定阈值的所述频率系数串，利用所述特定装置所采用的量化步长Q使所述绝对平均值M经受线性量化以计算量化值的量化装置(44)；以及

判定所述量化值是偶数还是奇数，并基于判定结果提取被嵌入的所述数字信息的信息提取装置(51)。

11.一种将固有数字信息嵌入在数字图象信号中的方法，其特征在于所述方法包括：

利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中待嵌入所述数字信息的频带(以下称为嵌入目标区域)分割成多个块的步骤(S201)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤(S206)；

基于每个所述产生的二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块并将组成所述数字信息的相应信息分别嵌入到所述嵌入目标区域的指定块的子波系数中的步骤(S210、S215)；以及

利用嵌入处理后的所述嵌入目标区域和所述嵌入目标区域以外的多个频带重构其中嵌入了所述数字信息的数字图象的步骤。

12.一种将固有数字信息嵌入在数字图象信号中的方法，其特征在于所述方法包括：

利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中待嵌入所述数字信息的频带(以下称为嵌入目标区域)分割成多个块的步骤(S201)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤(S206)；

基于每个所述所产生二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块，并分别计算多个频带中除所述嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与所述嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的步骤(S210-S212)；

控制所述密钥产生步骤(13)以致于当所述能量小于预定的设定值时产生另一个二级密钥的步骤(S213)；

当所述能量不小于预定的设定值时将组成所述数字信息的相应信息分别嵌入到所述嵌入目标区域的指定块的子波系数中的步骤(S215)；以及

利用嵌入处理后的所述嵌入目标区域和所述嵌入目标区域以外的多个频带重构其中嵌入了所述数字信息的数字图象的步骤。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于进一步包括：

当能量在不小于所述预定设定值和不大于预定上限值的范围时使已经计算了其能量的子波系数乘以一预定值U(U是不小于1的实数)，而当能量在小于所述预定设定值但不小于预定下限值的范围时使子波系数乘以一预定值L(L是不大于1的实数)的步骤(S1401至S1404)。

14.一种从特定频带(以下称为嵌入目标区域)的子波系数中提取由特定装置所嵌入的固有数字信息的方法，所述特定频带是利用离散子波变换或是子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的，其特征在于所述方法包括：

接收由所述特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中的所述嵌入目标区域分割成多个块的步骤(S1201)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤(S1206)；以及

基于每个所述产生的二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块，并从所述嵌入目标区域的指定块的子波系数中分别检测组成所述被嵌入数字信息的信息的步骤(S1201和S1214)。

15.一种在特定频带(以下称为嵌入目标区域)的子波系数中提取由特定装置所嵌入的固有数字信息的方法，所述特定频带是利用离散子波变换或是子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的，其特征在于所述方法包括：

接收由所述特定装置输出的重构数字图象信号，利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中的所述嵌入目标区域分割成多个块的步骤(S1201)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤(S1206)；

基于每个所述所产生二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块，并分别计算多个频带中除所述嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与所述嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的步骤(S1210至S1212)；以及

从能量不小于预定设定值的所述嵌入目标区域的块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的步骤(S1214)。

16.一种将固有数字信息嵌入到数字图象信号中的方法，其特征在于所述方法包括：

将所述数字图象信号分割成多个块的步骤，每个块由多个预定象素组成；

对通过分割所获得的每个所述块进行频率变换，以计算频率系数的步骤；

从所述计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的步骤(S1702和S1703)；

对于能量不小于预定阈值的所述频率系数串，利用预定的量化步长Q(Q是不小于1的整数)使所述找到的绝对平均值M经受线性量化以计算量化值的步骤(S1705)；

基于所述量化值和所述数字信息的值用预定值替换量化值的步骤(S1707至S1712)；

利用所述量化步长Q使所述已替换量化值经受反线性量化以计算平均值M’，并利用平均值M’与所述绝对平均值M之间的差DM(＝M’-M)校正所述频率系数的步骤(S1703至S1717)；以及

让所述校正后的多个块经受逆频率变换，以重构已经嵌入了所述数字信息的数字图象的步骤。

17.如权利要求16所述的嵌入数字信息的方法，其特征在于：

在所述寻找步骤(S1702至S1703)中，选择低频分量中除DC分量以外的频率系数串。

18.如权利要求16所述的嵌入数字信息的方法，其特征在于：

在所述校正步骤(S1713至S1717)中，当所述量化值等于所述阈值除以所述量化步长Q的值时，将预定的设定值加到所述差值DM的值上。

19.如权利要求16所述的嵌入数字信息的方法，其特征在于：

在所述校正步骤(S1713至S1717)中，当所述差值DM是负数以及所述频率系数的绝对值小于差DM的绝对值时，将频率系数校正为0。

20.一种从通过将数字图象信号分割成块并使每个块经受频率变换而获得的特定频率系数中提取由特定装置所嵌入的固有数字信息的方法，其特征在于所述方法包括：

接收由所述特定装置输出的数字图象信号，按照由所述特定装置进行的所述块分割将所述数字图象信号分割成多个块的步骤，每个块由多个预定象素组成；

按照由所述特定装置进行的所述频率变换对通过分割所获得的每个所述块进行频率变换，以计算频率系数的步骤；

按照由所述特定装置进行的计算方法从所述计算出的频率系数当中选择所述特定频率系数串，以及寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的步骤(S2002至S2003)；

对于能量不小于预定阈值的所述频率系数串，利用所述特定装置所采用的量化步长Q使所述绝对平均值M经受线性量化以计算量化值的步骤(S2005)；以及

判定所述量化值是偶数还是奇数，以及基于判定结果提取嵌入的所述数字信息的步骤(S2006至S2008)。

21.一种记录媒体，在计算机中可执行的程序记录在其上，所述程序是指在所述计算机上实现的一种操作环境，其特征在于包括：

利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中待嵌入所述数字信息的频带(以下称为嵌入目标区域)分割成多个块的步骤(S201)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤(S206)；

基于每个所述产生的二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块并将组成所述数字信息的相应信息分别嵌入到所述嵌入目标区域的指定块的子波系数中的步骤(S210、S215)；以及

利用嵌入处理后的所述嵌入目标区域和所述嵌入目标区域以外的多个频带重构其中嵌入了所述数字信息的数字图象的步骤。

22.一种记录媒体，在计算机中可执行的程序记录在其上，所述程序是指在所述计算机上实现的一种操作环境，其特征在于包括：

利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中待嵌入所述数字信息的频带(以下称为嵌入目标区域)分割成多个块的步骤(S201)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤(S206)；

基于每个所述所产生二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除所述嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与所述嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的步骤(S210-S212)；

控制所述密钥产生步骤以致于当所述能量小于预定的设定值时产生另一个二级密钥的步骤(S213)；

当所述能量不小于预定的设定值时将组成所述数字信息的相应信息分别嵌入到所述嵌入目标区域的该指定块的子波系数中的步骤(S215)；以及

利用嵌入处理后的所述嵌入目标区域和所述嵌入目标区域以外的多个频带重构其中嵌入了所述数字信息的数字图象的步骤。

23.如权利要求22所述的记录媒体，其特征在于进一步包括：

当能量在不小于所述预定设定值和不大于预定上限值的范围时使已经计算了其能量的子波系数乘以一预定值U(U是不小于1的实数)，而当能量在小于所述预定设定值但不小于预定下限值的范围时使子波系数乘以一预定值L(L是不大于1的实数)的步骤(S1401至S1404)。

24.一种记录媒体，在计算机中可执行的程序记录在其上，所述程序是指在所述计算机上实现的一种操作环境，其特征在于包括：

对于由特定装置嵌入在利用离散子波变换或子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的特定频带(以下称为嵌入目标区域)内的子波系数中的固有数字信息，接收由所述特定装置输出的重构数字图象信号，并利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中的所述嵌入目标区域分割成多个块的步骤(S1201)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤(S1206)；以及

基于每个所述产生的二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块，并从所述嵌入目标区域的指定块的子波系数中分别检测组成所述被嵌入数字信息的信息的步骤(S1201和S1214)。

25.一种记录媒体，在计算机中可执行的程序记录在其上，所述程序是指在所述计算机上实现的一种操作环境，其特征在于包括：

对于由特定装置嵌入在利用离散子波变换或子带分割通过对数字图象信号进行分割所获得的特定频带(以下称为嵌入目标区域)内的子波系数中的固有数字信息，接收由所述特定装置输出的重构数字图象信号，并利用离散子波变换或是子带分割将所述数字图象信号分割成多个频带以获得子波系数的步骤；

以预定的块尺寸将通过分割获得的所述频带当中的所述嵌入目标区域分割成多个块的步骤(S1201)；

对于组成所述数字信息的信息，利用预定函数从具有预定值的密钥分别产生具有不同值的二级密钥的步骤(S1206)；

基于每个所述所产生二级密钥指定所述嵌入目标区域中的块以及分别计算多个频带中除所述嵌入目标区域以外的每一个频带的对应于与所述嵌入目标区域中指定块位置相同的空间表示区域的子波系数的能量的步骤(S1210至S1212)；以及

从能量不小于预定设定值的所述嵌入目标区域的块的子波系数中分别检测组成被嵌入数字信息的信息的步骤(S1214)。

26.一种记录媒体，在计算机中可执行的程序记录在其上，所述程序是指在所述计算机上实现的一种操作环境，其特征在于包括：

将所述数字图象信号分割成多个块的步骤，每个块由多个预定象素组成；

对通过分割所获得的每个所述块进行频率变换，以计算频率系数的步骤；

从所述计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串，并寻找该频率系数串的绝对平均值M和能量的步骤(S1702和S1703)；

对于能量不小于预定阈值的所述频率系数串，利用预定的量化步长Q(Q是不小于1的整数)使所述找到的绝对平均值M经受线性量化以计算量化值的步骤(S1705)；

基于所述量化值和所述数字信息的值用预定值替换量化值的步骤(S1707至S1712)；

利用所述量化步长Q使所述已替换量化值经受逆线性量化以计算平均值M’以及利用平均值M’与所述绝对平均值M之间的差DM(＝M’-M)校正所述频率系数的步骤(S1703至S1717)；以及

让所述校正后的多个块经受逆频率变换，以重构已经嵌入了所述数字信息的数字图象的步骤。

27.如权利要求26所述的记录媒体，其特征在于：

在所述寻找步骤(S1702至S1703)中，选择低频分量中除DC分量以外的频率系数串。

28.如权利要求26所述的记录媒体，其特征在于：

在所述校正步骤(S1713至S1717)中，当所述量化值等于所述阈值除以所述量化步长Q的值时，将预定的设定值加到所述差值DM的值上。

29.如权利要求26所述的记录媒体，其特征在于：

在所述校正步骤(S1713至S1717)中，当所述差值DM是负数以及所述频率系数的绝对值小于差DM的绝对值时，将频率系数校正为0。

30.一种记录媒体，在计算机中可执行的程序记录在其上，所述程序是指在所述计算机上实现的一种操作环境，其特征在于包括：

对于由特定装置嵌入在通过将数字图象信号分割成块以及让每个块经受频率变换所获得的特定频率系数串中的固有数字信息，接收由所述特定装置输出的数字图象信号，按照由所述特定装置进行的块分割将所述数字图象信号分割成多个块的步骤，每个块由多个预定象素组成；

按照由所述特定装置进行的所述频率变换对通过分割所获得的每个所述块进行频率变换，以计算频率系数的步骤；

按照由所述特定装置进行的计算方法从所述计算出的频率系数当中选择一个特定频率系数串以及寻找频率系数串的绝对平均值M和能量的步骤(S2002至S2003)；

对于能量不小于预定阈值的所述频率系数串，利用所述特定装置所采用的量化步长Q使所述绝对平均值M经受线性量化以计算量化值的步骤(S2005)；以及

判定所述量化值是偶数还是奇数，并基于判定结果提取所嵌入的所述数字信息的步骤(S2006至S2008)。

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